控制系统设计和实施

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1、控制系统的设计与实施教材：（江苏教育出版社）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）章节：第四单元《控制与设计》第四节：控制系统的设计与实施一、内容主题：体感照明控制系统设计与实施二、问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢？能否设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系呢？三、教学目标1.从生活中遇到的问题中提炼技术问题，培养敏锐的观察能力，结合所学知识，尝试提出解决方案。形成初步的控制系统设计的方案。（技术意识）2.结合技术图样、系统、控制与设计

2、等理论知识对设计方案进行分析，增进“控制与设计”理论的实际应用，形成一定的实际问题解决能力。（工程思维）3.通过发现问题与解决问题，总结回顾并促成对新问题的挖掘，继续提出更优化的解决方案。由简单照明控制系统分析、创新设计出体感照明控制系统。（创新设计）4.通过体感照明通过“体感照明控制系统设计”的纸质草图绘制（电路图、系统控制方框图的绘制，利用图样来分析控制系统）实体安装、技术试验装等过程，能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。完成该控制系统的设计实施任务。（图样表达、物化能力）[来源:学科网ZXXK]四、教学重

3、点和难点◆第五届全国基础教育课程教学改革研讨会·高中通用技术课例重点：1、利用方框图来分析控制系统。2、针对实际问题进行设计的实践中，领会控制系统设计的一般方法。难点：1、分析主要的干扰因素，构思设计方案。2、设计一个控制系统应明确的具体问题、设计的基本要求，控制设计的思想方法。五、设计思想（含学情分析）学生已经对控制中的开环控制有一定的理解，，为了增进学生对控制系统的具体设计实施及应用，通过设计制作“体感照明控制系统设计与实施”的实践，来进一步对所学知识应用于实践的生活中去，达到理论与实践的结合，运用所学知识，发现并解决来自生活中真实世界的实际问题

4、。六、教学策略结合具体的教学内容和目标,采用“情景导入—案例分析—学生探究—总结归纳－拓展延伸”的模式展开。七、教学阶段与技术实践活动过程(一)教学准备及课时安排1.教学准备导线、开关、灯座、小灯泡、电池组、红外传感器、光敏电阻、继电器等。2.课时安排：1课时（二）教学过程1.发现真实世界的问题问题情境:夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢?2.明确情境问题，完成设计分析与方案设计：（1）.方案设计：针对性提

5、出的目标，并明确当前所受到的限制；通过小组讨论，对设计进行分析，得出设计方案。◆第五届全国基础教育课程教学改革研讨会·高中通用技术课例（2）.筛选方案：各个小组对所设计的方案进行分享、交流、评价，最终确定方案。3.分析：简单照明系统如何改造后可以实现体感照明的功能呢？（1）.一般照明系统电路图：（2）.体感照明控制系统设计分析：①体感照明系统：设计要求、被控对象、控制目的分析。②简单照明电路系统体感照明控制系统分析：共同点都是实现照明功能。体感照明实现无需触碰开关，根据夜晚、有人、为前提条件，自动开启照明系统。需要在原有电路的控制“开关”环节进行改造

6、。③体感灯开启条件分析：夜晚；有人；灯点亮夜晚；无人灯熄灭白天；有人或无人；灯熄灭分析：控制系统需要在具备感知光线的设备、监测人体热源的设备介入，才能实现。（3）.选择开环控制方式完成控制任务：[来源:学,科,网]光敏装置检测[来源:学§科§网Z§X§X§K][来源:学_科_网Z_X_X_K]日/夜灯控制电路继电器灯亮/灭人体热源信号有/无4.控制系统的组装与试验：◆第五届全国基础教育课程教学改革研讨会·高中通用技术课例（1）根据设计方案中的控制方式进行实践体验。（2）通过安装及试验，尝试分析控制系统的组成与工作过程。（3）控制系统的优化改进，应用与

7、其他方面（如：被控对象改为风扇，即为体感风扇系统等等）5.小结：控制系统设计的一般思路设计要求、控制对象特性怎样既达到目的、又经济、易于实现......◆第五届全国基础教育课程教学改革研讨会·高中通用技术课例《控制系统的设计与实施》学案问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢？1设计项目：2设计要求：3设计分析；方案构思：一般照明系统电路图：继电器：继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使D和E接触，工作电

8、路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开