視頻簡介：
視頻標(biāo)簽：高中通用技術(shù),說課微課視頻
所屬欄目：模擬課、微型課及試講
視頻課題：第五屆全國高中通用技術(shù)說課微課視頻《閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程》永安市
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第五屆全國高中通用技術(shù)說課微課視頻《閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程》永安市第三中學(xué)高中通用技術(shù)
普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書蘇教版通用技術(shù)必修2 4.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋（2）
《閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)說課稿
福建省永安市第三中學(xué) 劉平
一、使用教材
普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書蘇教版通用技術(shù)必修2 第四章第三節(jié)《閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋》
二、實(shí)驗(yàn)器材
自制教具：電熱飲水機(jī)工作模型 （原材料：利用廢棄“魚缸”、“塑料瓶”、“溫控開關(guān)”、“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(jī)工作模型。）
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要求/改進(jìn)要點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)：
1、教具貼近學(xué)生生活，把飲水機(jī)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(tǒng) ”“供水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)”“加熱爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”電路圖示意圖相比，學(xué)生興趣高、教學(xué)效果更佳。
2、教具融合了教材中多個(gè)案例，適用 “系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制手段、反饋干擾、開環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)等多個(gè)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可重復(fù)使用，水位調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可分開或組合使，靈活性好。
3、教具通過一個(gè)切換器，實(shí)現(xiàn)開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的集成和簡單切換，利于學(xué)生對(duì)比學(xué)生開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)。教具還集成了水位自動(dòng)調(diào)節(jié)、水溫控制等兩個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，恰好用于說明生活中控制系統(tǒng)往往是綜合了多個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。
改進(jìn)要點(diǎn)：
可把教具精細(xì)化，還可利用工廠精良的工藝把教具迷你化，做成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，更利于學(xué)生體驗(yàn)與實(shí)踐。
四、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
教師演示電熱飲水機(jī)的工作過程，通電－設(shè)定水溫－燒水－取水接水－自動(dòng)補(bǔ)水－繼續(xù)加熱等過程，學(xué)生通過觀察，了解電熱飲水機(jī)的控制系統(tǒng)，理解比對(duì)開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
1、開環(huán)控制系統(tǒng)：如果沒有啟用“溫控”，或取出水溫檢測儀，這是開環(huán)還是閉環(huán)系統(tǒng)？通過教師演示，如已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的溫度（30度），還在繼續(xù)加熱（紅燈一直亮），說明輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這是開環(huán)系統(tǒng)。直觀形象地幫助學(xué)生解解輸出量與入輸量和控制的關(guān)系。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析開環(huán)系統(tǒng)工作過程，知道“執(zhí)行器－加熱絲”，被控對(duì)象是水箱中的水，并畫出系統(tǒng)框圖。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)：
啟用“溫控”，放入水溫檢測裝置，形成反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。教師演示其工作過程，并引導(dǎo)學(xué)生觀察分析，學(xué)生得出整個(gè)工作過程中有兩個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)在作用。即溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)和水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
啟用“溫控”，例如設(shè)定為60度，為放入水溫檢測儀，開啟電源，綠燈和紅燈同時(shí)亮，說明此時(shí)已通電，并且電熱絲正在工作發(fā)熱，使水溫不斷上升，當(dāng)水溫檢測儀把檢測到水溫信息反饋到溫控開關(guān)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，達(dá)到60度時(shí)，溫控開關(guān)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(jī)水水已燒開的情形類似。此時(shí)，如果打開水閥，取走2杯熱水，發(fā)現(xiàn)水箱水位下降，浮球檢測到液面發(fā)生變化并與原始給定水位比較，水位低了，通過連桿打開進(jìn)水閥門，開始補(bǔ)水，水位逐漸回升到給定值后，通過連桿關(guān)閉進(jìn)水閥門，由于補(bǔ)進(jìn)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(shè)定值，溫控開關(guān)閉合，電熱絲電源導(dǎo)通，紅燈亮，開始加熱，水溫不斷上升，整個(gè)系統(tǒng)通過檢測裝置不斷循環(huán)檢測，達(dá)到穩(wěn)定。演示試驗(yàn)正好模擬了飲水機(jī)的工作過程。
3、教具示意圖。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
（
1）知識(shí)與技能： 了解閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用，并學(xué)會(huì)用控制系統(tǒng)框圖來幫助分析、理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程
（2）過程與方法：通過“電熱飲水機(jī)”自制教具教師演示試驗(yàn)和“制作創(chuàng)意暖手套”學(xué)生分組試驗(yàn)，幫助學(xué)生更加直觀地探究、了解閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用，分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、同時(shí)為后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施做好知識(shí)儲(chǔ)備，把抽象枯燥的理解知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與探究系統(tǒng)的興趣。
（3）情感、態(tài)度、價(jià)值觀：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與探究控制系統(tǒng)的興趣，感受控制系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用。
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
整合優(yōu)化了教材案例，設(shè)計(jì)了一個(gè)教師演示試驗(yàn)和一個(gè)學(xué)生分組試驗(yàn)。
教師演示試驗(yàn)：演示電熱飲水機(jī)的工作過程，了解電熱飲水機(jī)的控制系統(tǒng)，理解比對(duì)開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
學(xué)生分組試驗(yàn)：（4-6人一組）制作創(chuàng)意暖手套，親歷一個(gè)簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，對(duì)比開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)，通過實(shí)踐感受控制的魅力。最后，進(jìn)行作品展示與交流，引導(dǎo)學(xué)生說出暖手套的工作過程 ，并畫出系統(tǒng)方框圖。
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程與實(shí)施
1、情境導(dǎo)入：展示學(xué)生從飲水機(jī)中取水的照片，讓學(xué)生說說飲水機(jī)是怎樣工作的，有幾個(gè)指示燈，如何表示有熱水，是怎么控制的，引出本節(jié)內(nèi)容－－探究電熱飲水機(jī)的控制系統(tǒng)。
2、通過教師自制教具演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)分析電熱飲水機(jī)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(zhí)得器、被控對(duì)象、檢測裝置、畫出控制系統(tǒng)方框圖。
4、設(shè)計(jì)學(xué)生分組試驗(yàn)，（4-6人一組）制作創(chuàng)意暖手套，親歷一個(gè)簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，對(duì)比開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)，通過實(shí)踐感受控制的魅力。
5、進(jìn)行作品展示與交流，引導(dǎo)學(xué)生說出暖手套的工作過程 ，并畫出系統(tǒng)方框圖，對(duì)本節(jié)課和重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)梳理。
八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)
1.首先，通過自制教具授課可以極大地提高教師的動(dòng)手能力，同時(shí)無形中傳遞通用技術(shù)動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)科思想，讓老師成為動(dòng)手實(shí)踐的榜樣，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)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(qū)學(xué)校通用術(shù)實(shí)驗(yàn)器材不足的問題。
2.教具貼近學(xué)生生活，把飲水機(jī)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(tǒng)” ”“供水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)”“加熱爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”電路圖示意圖相比，學(xué)生興趣高、教學(xué)效果更佳。
3.教具融合了教材中多個(gè)案例，適用 “系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制手段、反饋干擾、開環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)等多個(gè)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可重復(fù)使用，水位調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可分開或組合使，靈活性好。
4.教具通過一個(gè)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的集成和簡單切換，利于學(xué)生對(duì)比學(xué)生開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)。教具還集成了水位自動(dòng)調(diào)節(jié)、水溫控制等兩個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，恰好用于說明生活中控制系統(tǒng)往往是綜合了多個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。
5.制作創(chuàng)意暖手套分組實(shí)驗(yàn)，同樣成本底，易操作，好實(shí)現(xiàn)、又貼近學(xué)生活，控制系統(tǒng)簡單，學(xué)生通過親歷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，加深學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)理解與應(yīng)用，可以有效促進(jìn)三維目標(biāo)的達(dá)成。
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