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視頻課題：第五屆全國高中通用技術說課微課視頻《閉環控制系統的工作過程》永安市

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第五屆全國高中通用技術說課微課視頻《閉環控制系統的工作過程》永安市第三中學高中通用技術

普通高中課程標準實驗教科書蘇教版通用技術必修2 4.3閉環控制系統的干擾與反饋（2）
 
 
《閉環控制系統的工作過程》實驗教學說課稿

福建省永安市第三中學 劉平

 
 
一、使用教材
普通高中課程標準實驗教科書蘇教版通用技術必修2 第四章第三節《閉環控制系統的干擾與反饋》
二、實驗器材
自制教具：電熱飲水機工作模型 （原材料：利用廢棄“魚缸”、“塑料瓶”、“溫控開關”、“水閥”、“PVC管”、“燈泡“，若干電線、通過鉆孔、拼接等，按照示意圖加工組裝，制作成電熱飲水機工作模型。）
三、實驗創新要求/改進要點
實驗創新點：
1、教具貼近學生生活，把飲水機的工作過程透明化，可視化、與教材單純采用“電冰箱的溫度控制系統 ”“供水箱水位自動控制系統”“加熱爐溫度自動控制系統”電路圖示意圖相比，學生興趣高、教學效果更佳。
   2、教具融合了教材中多個案例，適用 “系統設計、控制手段、反饋干擾、開環閉環系統等多個章節內容的學習，可重復使用，水位調節和溫度調節系統也可分開或組合使，靈活性好。
   3、教具通過一個切換器，實現開環與閉環系統的集成和簡單切換，利于學生對比學生開環與閉環系統。教具還集成了水位自動調節、水溫控制等兩個閉環控制系統，恰好用于說明生活中控制系統往往是綜合了多個系統的設計理念。
改進要點：
可把教具精細化，還可利用工廠精良的工藝把教具迷你化，做成學生分組實驗，更利于學生體驗與實踐。
四、實驗原理/實驗設計思路
     教師演示電熱飲水機的工作過程，通電－設定水溫－燒水－取水接水－自動補水－繼續加熱等過程，學生通過觀察，了解電熱飲水機的控制系統，理解比對開環控制系統和閉環控制系統。
1、開環控制系統：如果沒有啟用“溫控”，或取出水溫檢測儀，這是開環還是閉環系統？通過教師演示，如已經達到設定的溫度（30度），還在繼續加熱（紅燈一直亮），說明輸出量不對系統的控制產生任何影響，這是開環系統。直觀形象地幫助學生解解輸出量與入輸量和控制的關系。同時，引導學生分析開環系統工作過程，知道“執行器－加熱絲”，被控對象是水箱中的水，并畫出系統框圖。
2、閉環控制系統：
    啟用“溫控”，放入水溫檢測裝置，形成反饋，構成閉環控制系統。教師演示其工作過程，并引導學生觀察分析，學生得出整個工作過程中有兩個閉環控制系統在作用。即溫度自動控制系統和水位自動調節系統。
    啟用“溫控”，例如設定為60度，為放入水溫檢測儀，開啟電源，綠燈和紅燈同時亮，說明此時已通電，并且電熱絲正在工作發熱，使水溫不斷上升，當水溫檢測儀把檢測到水溫信息反饋到溫控開關，與設定值進行比較，達到60度時，溫控開關斷開，電熱絲停止工作，紅燈熄滅，只亮綠燈。與生活中的飲水機水水已燒開的情形類似。此時，如果打開水閥，取走2杯熱水，發現水箱水位下降，浮球檢測到液面發生變化并與原始給定水位比較，水位低了，通過連桿打開進水閥門，開始補水，水位逐漸回升到給定值后，通過連桿關閉進水閥門，由于補進來的水是冷水，又影響了水箱中的水溫下降，水溫檢測儀檢測到水溫低于設定值，溫控開關閉合，電熱絲電源導通，紅燈亮，開始加熱，水溫不斷上升，整個系統通過檢測裝置不斷循環檢測，達到穩定。演示試驗正好模擬了飲水機的工作過程。
3、教具示意圖。

 
 
五、實驗教學目標
（1）知識與技能： 了解閉環控制系統中反饋環節的作用，并學會用控制系統框圖來幫助分析、理解閉環控制系統的工作過程
（2）過程與方法：通過“電熱飲水機”自制教具教師演示試驗和“制作創意暖手套”學生分組試驗，幫助學生更加直觀地探究、了解閉環控制系統中反饋環節的作用，分析閉環控制系統的工作過程、同時為后續控制系統的設計與實施做好知識儲備，把抽象枯燥的理解知識變得生動有趣，激發學生的學習與探究系統的興趣。
（3）情感、態度、價值觀：激發學生的學習與探究控制系統的興趣，感受控制系統在生活中的應用。
六、實驗教學內容
整合優化了教材案例，設計了一個教師演示試驗和一個學生分組試驗。
教師演示試驗：演示電熱飲水機的工作過程，了解電熱飲水機的控制系統，理解比對開環控制系統和閉環控制系統。
學生分組試驗：（4-6人一組）制作創意暖手套，親歷一個簡單系統的設計過程，對比開環與閉環系統，通過實踐感受控制的魅力。最后，進行作品展示與交流，引導學生說出暖手套的工作過程 ，并畫出系統方框圖。
七、實驗教學過程與實施
1、情境導入：展示學生從飲水機中取水的照片，讓學生說說飲水機是怎樣工作的，有幾個指示燈，如何表示有熱水，是怎么控制的，引出本節內容－－探究電熱飲水機的控制系統。
2、通過教師自制教具演示實驗，引導分析電熱飲水機的工作過程、了解其反饋裝置的作用。
3、參照教具說說控制器、執得器、被控對象、檢測裝置、畫出控制系統方框圖。
4、設計學生分組試驗，（4-6人一組）制作創意暖手套，親歷一個簡單系統的設計過程，對比開環與閉環系統，通過實踐感受控制的魅力。
5、進行作品展示與交流，引導學生說出暖手套的工作過程 ，并畫出系統方框圖，對本節課和重點與難點內容進行總結梳理。
八、實驗效果評價
1.首先，通過自制教具授課可以極大地提高教師的動手能力，同時無形中傳遞通用技術動手實踐的學科思想，讓老師成為動手實踐的榜樣，激發學生動手創作欲望。本教具制作不難，取材容易，成本底，可有效解決了山區學校通用術實驗器材不足的問題。
2.教具貼近學生生活，把飲水機的工作過程透明化，可視化、與教材單純采用“電冰箱的溫度控制系統” ”“供水箱水位自動控制系統”“加熱爐溫度自動控制系統”電路圖示意圖相比，學生興趣高、教學效果更佳。
3.教具融合了教材中多個案例，適用 “系統設計、控制手段、反饋干擾、開環閉環系統等多個章節內容的學習，可重復使用，水位調節和溫度調節系統也可分開或組合使，靈活性好。
4.教具通過一個開關，實現開環與閉環系統的集成和簡單切換，利于學生對比學生開環與閉環系統。教具還集成了水位自動調節、水溫控制等兩個閉環控制系統，恰好用于說明生活中控制系統往往是綜合了多個系統的設計理念。
5.制作創意暖手套分組實驗，同樣成本底，易操作，好實現、又貼近學生活，控制系統簡單，學生通過親歷控制系統的設計過程，加深學生對控制系統理解與應用，可以有效促進三維目標的達成。
 
 
 

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