《二控制系统的基本组成与工作过程》集体备课教案设计.docx

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1、教学设计：第四章控制与设计第二节 控制系统的基本组成与工作过程（1）开环控制系统一.教学目标：1 .掌握控制系统的基本组成要素，并理解简单系统的工作过程。2 .能够归纳开环控制系统的控制依据和信息通道特点。由此准确、 牢固掌握开环控制系统的定义，为认识闭环控制系统做好铺垫。3 .养成对身边控制技术问题的敏感性和探究欲望，并能关注新的 控制技术的开展，培养正确使用控制技术的意识。二.重点：认识一般控制系统的组成和工作过程。四.难点：面对实际的控制系统，能够指认其各个组成局部、能根据其控制 依据和信息通道特点确定它是否是开环控制系统。五.教材分析：本章从第二节到第四节都是进行对控制系统的分析，是本

2、章的教 学重点。而第二节是控制系统的基础，所以可以说是重中之重。据此， 特意将第二节内容安排成两个课时，以便学生能夯实基础。本课时在 教学设计上力图通过对学生经常接触到的三个典型控制系统案例的 分析，引领学生掌握控制系统的基本组成和工作过程，建立开环控制 系统的概念。特别说明：教学设计从控制系统的角度列举了老鼠夹，目的在于让学生体验:.问题是设计的原动力。老鼠给人类带来了一系列需要解决的 问题。.设计需要遵循节能环保的经济性原那么。.言教不如身教。教师的引领作用可以增加学生动手设计的自 觉性和主动性。六 .学情分析：通过前一节的学习，学生已经了解了控制的含义，并体会到控制 对人类现代社会及生活

3、的重要性和必要性，但是对控制系统的基本组 成及工作原理还缺乏系统的认识。处于高中时期的学生，好奇心都很 强，极富有对新知识的探究欲望。所以通过提供贴近学生生活的典型 案例，并引导他们运用系统思想来分析控制系统，会让学生尽快掌握 控制系统的基本组成及工作原理，这一过程也是符合高中学生的认知 规律的。七 .教学准备：(1) .整合相关信息，精心制作教学课件、微课。(2) .准备开环控制系统的演示装置，供学生在课堂上进行观察。(3) .联系实际编写练习题，让学生及时巩固所学的知识、技能。八.教学过程：教学活动活动目的时间安排导入上节课的学习，使我们认识到控制对于人类的重要 性和必要性。本节课，老师将

4、通过实例分析，带着同学 们认识控制系统的基本组成和工作过程。构建学习目标2分钟新 课.实例分析：促成教学目标约36分钟1 .声控灯：声控灯是人们在解决问题的基础上设计出来的。人 在黑暗的环境下通过楼梯，面临如下问题：(1) .怕摔跤；(2) .担忧阴暗的梯步下面躲藏着坏人；(3) .据调查，有的孩子(包括我所教的局部学生) 害怕黑漆漆的夜里有鬼。关于这一点，老师可以趁机结 合自身的生活阅历，向学生渗透辩证唯物主义世界观。 恰是个不容错过的好机会。上述问题，都可以通过提供照明得以根本解决。声 控灯应运而生！一旦装上声控灯，夜幕降临，人在上下楼前就可以 或跺脚或击掌或咳嗽来发出声响。声响点亮电灯并

5、延时 照明。人就能在光明中放心行走了。让我们来实际看看声控灯是怎么工作的。教师播放 声控灯的微课视频。惬放刚才同学们观看的视频，是老师在自家门口拍摄的。 我们从视频中发现，这颗声控灯能够被声音点亮，还能延时照明54秒。一种很贴心的设计，方便而节能！之所以声控灯能以独特的方式工作，是因为与普通/ D传，器 （声敏元件）/ D传，器 （声敏元件），卜,4功能电路）（执行器） 电订要刈, wr _象电源图1电灯相比，它有如图1所示的组成结构。依靠这样的结构，声控灯中作为传感器的声敏原件 负责接收声音信号，并将声音信号转换成微电流，通过 通道传给控制器；控制器是一个具有专门功能的单元电 路，可以放大电

6、流、进行延时计算并根据信号幅度决定 是否输出指令；执行器是个双触点常开开关，如果得到 控制器的指令那么发生闭合或断开动作；电灯是被控对象, 受控于双触点常开开关。足够强烈的声响被传感器接受转换成微电流传给控 制器；控制器将信号放大、向执行器发出闭合指令；充 当执行器的双触点常开开关闭合；灯亮。延时时间结束 时，控制器发出指令让开关断开，电灯熄灭。类似的控制系统很多，比方自动门。自动门的基本组成如表1:表格1传感器传感器控制器执行器被控对象红外线接收器功能电路 电动机门自动门与声控灯具有相同的基本组成，但由于系统 的功能不同，从传感器到控制器都作了相应的改变。自动门的工作过程：当有人到达门前某一

7、距离（如1米或其它距离）时, 传感器感知将信号转换成微电流，并发出“有人”的信 号；控制器接到传感器传来的信号后，经放大传给执行 器（电动机）；电动机根据传来的开门信号转到，门（被 控对象）被翻开；控制器保持开门信号延时（如10秒或 其它时间）后，自动发出关门信号，电动机反转，门重 新关闭。2.老鼠夹：老鼠夹是老师为了收拾家属而设计的个性化作品。 老鼠给人类带来了一系列的问题：（1） .为了磨牙，老鼠总是乱啃乱咬，破坏力不可 低估，发出的声音还影响睡眠。（2） .边吃边拉，污染食品。真是“一颗老鼠屎， 打坏一锅汤。”十分恶心！（3） .老鼠的繁殖力很强，不加以控制，很快局面 就难以收拾。（4）

8、 .老鼠能够传播多种疾病，严重危害身体健康。自古以来，人鼠之间的矛盾从来就没有调和过。中国更是后“老鼠过街，人人喊打”的谚语。民间灭鼠的方法主要有：放药灭鼠、养猫灭鼠、器 械灭鼠。为何人类的灭鼠之战并没有取得决定性的胜利呢！我们采用的灭鼠方法，有的是有问题的。放药灭鼠, 老鼠会越“灭”越多。因为，中了毒的老鼠被天敌吃掉 后会被毒杀。客观上给老鼠营造了更安全、更自由的生 存空间，往往导致鼠害泛滥成灾。放药灭鼠还会污染环 境、破坏生态、误伤人畜。应该被静止！养猫灭鼠负作用小。但是，并非人人都接受与猫同 住。而且，有的懒猫不拿耗子；有的猫与鼠为友。跟有 甚者，有的猫怕老鼠，见到老鼠就躲。可见，养猫灭

9、鼠, 有一定的局限性。我们可以发挥自身的聪明才智，将废物利用起来， 设计制作形式多样的灭鼠器材。即低碳环保，又经济有 效。捕获的老鼠也方便进行多样化、无害化处理。安全 无副作用，满满的全是正能量。器械灭鼠，值得大力提 倡！图2被控对象（夹子）在这样的背景下，我设计了自己的老鼠夹。其基本组成如图2所示：老鼠夹的工作过程：但凡有老鼠来吃玉米，作为传感器的诱饵就会接收 到“有老鼠”的信号，并以力的形式将信号传给由细竹 筒卡扣和竹片组合而成的控制器；控制器中的细竹筒卡 扣受力发生移动，解锁竹片；钢丝（执行器）不再受束 缚而恢复原状，弹性势能转化为动能，带动夹子合拢， 夹住老鼠。三.控制系统的基本组成：

10、从上述实例可以看出，一般的控制系统都由传感器、 控制器、执行器、被控对象四个局部组成。因功能各异, 不同的控制系统会用不同的零部件充当这四个基本组成 局部。4.控制系统的工作过程：控制系统的工作过程可以用流程的形式，形象的表达如下:当入A传感器- 控制器.*执行器6被控对.输出A四.小结：本节课的内容很简单。可以归纳为：围绕一个中心一 一控制系统的实例分析，掌握两个基本点一一控制系统 的基本组成和工作过程。都写在黑板上的，请同学们用 两分钟时间（给学生2分钟的时间）回忆巩固、加深理 解。练习现代控制技术已经深入到我们的方方面面。汽车倒 车报警系统是这样工作的：一旦挂上倒挡，只要有电， 倒车报警系统即开始运行。倒车雷达发射并接收反射回 来的超声波，系统电脑根据发射和接收超声波的时间差 来判断车辆和障碍物的距离。当车辆与障碍物的距离近 到危险范围时，系统电脑会发出指令给放大电路。放大 电路将信号放大，推动蜂鸣器发出“嘀嘀”的报警声。 距离越近，“嘀嘀”声的频率越高。驾驶员根据“嘀 嘀声的频率来判断车辆与障碍物的距离，保证安全 倒车。请说出上述控制系统中的传感器、控制器、执行器 和被控对象。（教师解读题目，让学生思考2分钟），把学生的解 答填写在画在黑板上的表格中：及时巩固6分钟传感器控制器执行器被控对象作业课后完成P107上的问题思考。课后强化1分钟