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  • 第九届全国通用技术年会暨教师技能大赛一等奖获得者徐徐的说课稿及PPT
  • 作者: 来源: 时间:2012-1-29 10:05:40 阅读次 【
  • 《技术与设计2》第四单元第三节


    闭环控制系统的干扰与反馈


    (第一课时)


    江苏省 徐徐


    一、教学目标分析


    [知识与技能]


    1、  
    理解干扰因素的含义,能找到影响简单控制系统运行的主要干扰因素。


    2、 
    熟悉闭环控制系统工作过程及反馈环节的作用理解反馈的含义。


    [过程与方法]


    1、 
    结合冰箱温控器的案例来分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素及克服方法。


    2、 
    结合案例分析闭环控制系统的反馈环节作用。


    [情感态度与价值观]


    1、 
    通过合作讨论探究试验增强学生团队合作意识,明白反馈在创新中的作用


    2、 
    通过教师在生活中应用反馈原理的实例来培养学生的观察意识触发学生的创新意识,把节能环保意识融入课堂教学中。


    二、教学内容分析


    [本课内容本身分析]


    本节教材主要包含三部分内容:干扰因素、反馈、功能模拟法、黑箱法。本课完成前两个。


    [本节内容在本单元、本模块、本课程中地位及相互关系]


    闭环控制系统的干扰与反馈内容在《控制和设计》中起到举足轻重的作用,是这个单元的重难点,也是必修2的重点章节。本节不但要用到本单元前两节的知识,还融合了前面单元流程与设计以及系统与设计的内容。因此,本节是必修2的综合应用。


    [重点]干扰因素;反馈及闭环系统的工作原理。


    [难点]主要干扰因素的判定;闭环系统工作原理。


    [本课教材分析]


    教材分为两部分:分别讲干扰因素、反馈。                            


    三、学情分析


    学生此前已经学习了开环闭环控制系统的控制过程,只是对反馈这个概念还不大熟悉,往往面对具体案例时不能准确找到控制器、执行器、被控量等。本课通过对书中案例的详细分析、延伸,使学生比较容易掌握闭环控制的工作原理。加入一些贴近生活的案例,可以激发学生的学生情趣。


    四、教学策略设计


    [教学方法]以课程目标为依据,从身边的控制案例引入新课,可以吸引学生注意,迅速进入场景,激发学习兴趣。这个案例又是生活中能见到的,这个控制对象和控制过程很贴近学生,通过老师的亲自操作演示,展现了控制技术的魅力,会使学生对控制与设计产生浓厚的兴趣,进而主动探究闭环控制工作原理。


    教学过程采用图解讲授、实物操作分析、阅读讨论、师生互动、学生互动、学生动手试验操作等教学形式,引导学生动手动脑、自主探究、合作交流,开阔思路,力争使教学环节行云流水、教学效果卓有成效。


    教学中不必急于厘清书上的概念,死磕反馈名词,而是通过身边案例,通过师生互动寻找闭环控制的特征,注重工作原理的分析探究,感性知识多了,对原理的理解和熟悉便水到渠成,重点自然掌握,难点顺利破解。


    [教学手段的选择]充分利用多媒体教学系统为课堂服务。影像资料、图片、课件、师生的试验操作都利用投影机,增强可视性。


    五、教学资源准备(略)


    六、教学过程设计


    案例引入:汽车的几种自动控制方式


    简单分析汽车的自动控制实际是个闭环控制系统来导入干扰和反馈。


    干扰因素可让学生快速阅读书中内容。知道控制系统要稳定工作,需要克服干扰,使被控量稳定。重点是让学生找准干扰因素,才能确定应对方案来使系统稳定工作。


    干扰因素这小节内容以阅读自学、讨论交流为主,教师对学生的发言要及时点评,纠正错误。


    P110案例分析“电冰箱的温度控制”是本节的重难点,以此作为突破口,可以起到事半功倍的效果。可选用以下三种方法来教学:


    1.通过实物图会比较迅速搞懂温控器的控制过程,书中的工作原理图学生不易迅速看懂,在此处纠结会影响学生对反馈的重要性的理解和认识。


    2.有条件还可以把实验室的冰箱搬到课堂,通过视频展台投影讲述以下内容也比较直观。


    3.做简单教具通过视频展台演示温控器工作原理。把书中的压感式温控器的两个触点串接在一个直流电机(带动风扇更好)上,用电吹风给感温管加热看电路接通电机转动,会更直观快捷的演示干扰因素对闭环控制系统的影响过程。降温可用冷毛巾敷感温管断开电路。


    补充资料:


    创新无限,新技术不断涌现。随着电子产品的制造成本下降,现在冰箱大多用的是热敏电阻式温控器了。这使得电冰箱的温度检测、反馈更准确灵敏。引导学生在对系统进行控制设计时注重创新。


    案例扩展:电器的节能环保设计


    在电冰箱、饮水机、电热水器等加热电器中,自动控温都是用的闭环控制。它们的干扰因素主要是外界的温度影响使被控量发生偏差从而使电器的被控对象开始工作。工作中加热或制冷元件的能效比短期内不会有大的突破。


    课堂讨论:怎样使干扰因素对被控量的影响减小,从而使这些电器的用电量减少提高能效呢?


    学生发言,教师总结。这个环节的加入旨在增强学生的节能环保意识。使他们能在以后的设计中考虑节能,生活里善于寻找节能的小窍门。设计产品时各个方面都要考虑到,也就是一个大的系统要做好。家电产品闭环控制系统控制的很精准,如果节能做的不好,市场前景暗淡。


    闭环控制系统的工作过程教学以学生试验为主,要求讨论完成P112的思考题,促使学生在试验过程中就关注研究供水系统的工作原理。注意供水系统的控制量是水箱的进水量,具体由阀门来控制的。看看这个系统里还有什么量是可控的,分组讨论P112的思考。


    学生对加热炉的温度控制过程不难理解。视进度可以略去。


    “闭环控制系统和开环控制系统的比较”这一小节在下面的“ 四 控制系统的设计与实施”还有详尽描述,本课不再深入。提醒学生注意两个系统的设计、结构、成本都有较大差别,在选用何种控制时要多方考虑,保证精度的前提下,尽量选用简单可靠的系统设计。有时过于复杂的系统可靠性会随之降低。


    学生自行完成P114的马上行动的图表。视完成情况可以给出样表,学生填写内容。


    七、教学反思


    本课内容较多,可根据学生比较费时的试验情况来掌握进度,不必刻意阻断学生的探究试验来完成进度。例如水箱水位自动控制系统的试验,要多次试验,详细分析控制过程,才能找出水位高低(被控量)的调整方法。学生学会调试运行,才能对一个闭环控制系统提出改进方案。所以要把时间留给学生,不必赶进度。


    视力保护提醒器的分组试验本节课可略去,留待以后做。


    尽量利用课本的案例来教学,但要在备课时下功夫进行包装加工扩展案例,力争把教材的案例“鲜活”的展现给学生。


    通过对电冰箱温控器的实物照片展示,引导学生观察身边触手可及的产品,让平面的纸上案例“活”起来。


    扩展加入现在电冰箱用的电子式温控器是让这个案例“鲜”下去。让学生明白时代在发展,技术在进步,创新是永远的主题。
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