2020-2021学年第四单元 控制与设计控制的手段与应用教学设计

这是一份2020-2021学年第四单元 控制与设计控制的手段与应用教学设计，共7页。教案主要包含了情境导入，案例分析，控制系统设计的一般思路，视频过渡——电吹风伤人事件，简易吸尘器控制系统的设计，方案交流，改进完善，小结作业等内容，欢迎下载使用。

教材分析：
本节是第四单元控制与设计的最后一节，是对本单元知识的总结与应用，也是技术与设计1和2 两册书的集中应用。其中不单涉及控制的相关知识，设计的一般过程、原则，结构，流程，系统等也都有渗透。因此，本节课设计为两册书的系统总结课。
学情分析：
学生掌握了控制的基础知识，也有设计实践的经历和经验了，只需要选择适合的案例将两者结合起来即可。但需要重点讲清控制设计的一般思路，以指导简单的控制系统的方案设计，以及根据方案设计的要求，选择材料和工具，制作一个控制系统装置，学会调试运行，提出改进方案。
教学目标：
知识与能力：
1、能根据控制系统的控制要求，确定被控量、控制量，明确控制系统设计的一般思路，进行简单开环控制系统的方案设计。
2、能根据方案设计要求，选择材料和工具。
过程与方法：
1、通过电吹风控制系统的设计案例的分析， 总结归纳出控制系统设计的一般思路。
2、借助电吹风的反向应用——简易吸尘器控制系统的设计讨论，深入理解控制系统设计的一般思路，为依据设计方案进行操作做准备。
情感态度价值观：
1、学生通过分析电吹风控制系统的设计，总结归纳出控制系统设计的一般思路，并践行简易吸尘器控制系统的设计，严谨的技术探究意识得到增强。
2、学生经历依据简易吸尘器控制系统的设计要求，选择材料和工具的过程，物化能力和工程思维提高。
重难点：
重点：控制系统设计的一般思路
难点：掌握应用控制系统设计的一般思路
评价任务：借助电吹风的反向应用——简易吸尘器控制系统的设计讨论，检测控制系统设计的一般思路的达成。
教学准备：课件、电吹风、简易吸尘器的设计书
教学过程：
课后反思：
设计简易电吹风的初衷是学生培养学生发现问题的能力以及想办法用技术解决问题的技术意识。
以项目设计书的形式讨论呈现使得课堂内容充实，课堂节奏有条不紊，既完成了控制系统设计思路的知识点的落实，又通过相互讨论交流培养了合作交流的能力。
板书设计：
电机（风扇）或电热丝
控制电路
电吹风控制系统
电风扇
设定档位 风的速度和温度
控制系统设计的一般思路：实用
1、明确控制目的，被控量、控制量等 创新、经济（成本）、
实用 2、分析主要的干扰因素 道德、美观、
3、选择所需设备、元件 技术规范（标准件）、
4、设计方案与实施、改进 可持续发展（环保）等
控制电路
简易吸尘器
吸尘器
电机
接通电源 吸尘
附：
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
一、情境导入
很多人有早晨洗头的习惯，但是早上时间紧，自然风干头发来不及，怎么办？
我们可以设定不同档位，输出不同风力和温度的风。
回答：电吹风。
设置问题，迅速入题。
二、案例分析
电吹风控制系统的设计
提问：电吹风是控制系统吗？
你能简述电吹风控制系统的工作过程吗？（给出实物并主要部件图）
该控制系统的控制方式是哪种？
画出控制过程的方框图。
为了让电吹风控制系统能稳定的工作，还需要考虑干扰因素。
上述内容就是电吹风控制系统的设计方案应考虑的。
在此基础上画出必要的电气线路图，然后选择适当型号的元件和配件等，进行组装、调试、改进就是制作实施阶段了。
回答：是。
回答：接通电源，设定所需档位，电热丝加热，电动机带动风扇转动，产生的风通过电热丝，出风口吹出与设定温度的风力相对应的风。
控制电路
开环控制系统。
设定档位
电机（风扇）或电热丝
电风扇
风的速度
和温度
思考影响电吹风被控量（风的速度和温度）的主要干扰因素。(房间温度、电源电压的波动)
引导学生分析熟悉的电吹风控制系统的设计案例，明了设计的一般思路，为控制系统的设计、实施做理论准备。
三、控制系统设计的一般思路
由此我们可以归纳控制系统设计的一般思路：首先确保控制功能的实现——实用
1、明确控制目的，被控量、控制量等
2、分析主要的干扰因素
3、选择所需设备、元件
4、设计方案与实施、改进
其次还需进行创新、经济（成本）、美观、道德、技术规范（标准件）、可持续发展（环保）等的分析。
由特殊到一般，归纳出知识点，使学生形成知识系统，符合学生的认知规律。
四、视频过渡——电吹风伤人事件
使用电吹风可以给我们带来快捷，但是有时它也会给我们带来麻烦。
播放电吹风伤人视频。
提问：电吹风本来是吹干头发的，为何视频中理发店顾客的头发缠进吹风机里了？
过渡：电吹风的入风口前方会形成一片负压区，就会产生吸物现象。一般的电吹风的入风口处都会设计成透风通道相对细小的结构。
有人也因这一点得到启发设计出一款产品，是什么？
观看视频。
回答：因为错误操作，头发被吸进入风口。
聆听。
回答;吸尘器。
了解风扇反转的吸物原理，为简易吸尘器的设计制作做理论准备。
五、简易吸尘器控制系统的设计
给出设计主题：各小组设计针对某个区域（地面、桌面、黑板粉槽、玻璃槽等）的简易吸尘器。
以项目设计书（附表格后）的形式讨论完成。要点1.设计要求2.设计分析:控制对象、被控量、控制量、干扰因素3.所需设备及元件4.控制过程5.方案构思6.方框图。
学生以组为单位研讨设计。
依据控制系统设计的思路践行设计，项目设计书规范动作，体验设计的严谨性，培养学生的技术意识。
项目设计书可以有效指导、调控课堂活动。
六、方案交流，改进完善
每组代表展示设计书，介绍本组设计方案，其他小组可以提出质疑或给出意见和建议。
展示方案，答疑并改进设计方案。
学生在这个过程中逐渐强化比较权衡借鉴的工程思维的技术思想。
七、小结作业
好的设计方案是成功制作的重要前提，实践是检验真理的标准，方案可行与否，让我们期待理想与现实的互动。
为了保证组装制作简易吸尘器的成功，同学们课下可以继续搜集资料，改进方案，同时准备耗材及工具。
感悟思考。
承上启下，做到前后课堂的有机联系。
简易吸尘器项目设计书
年级： 班级：
设计要求
经济环保，
牢固结实，
能有效吸收地面（ ）、桌面（ ）、黑板粉槽（ ）、玻璃窗槽（ ）的灰尘颗粒纸屑等。
小组成员及分工
组长：
组员：
耗材及工具
电机、导线、风扇、电池盒及五号电池2节、胶枪___________________________________________________________
___________________________________________________________
设计分析
控制过程：
被控对象：
被控量：
控制量：
方框图：
干扰因素：
设计草图
制作中遇到的问题
各部件的连接问题：
粉尘纸屑的过滤问题：
其他问题：
如何解决的：
评价要素
评价标准
评价等级（自评、他评、师评）
准确达成
基本达成
不能达成
有效分析，合理分工。
分工是否合理，能否最大限度发挥各组员的能动性。
各司其职，积极行动。
能否根据分工积极讨论发言，献计献策，给出行之有效的建议并积极实践。
彼此配合，交流沟通。
能否在遇到问题时和小组成员积互动交流想法，进行有效的沟通。
简易吸尘器
结构是否合理
材料是否恰当
尺寸是否恰当
做工是否精细
作品可否完成区域吸尘