第二节控制系统的工作过程与方式,通过水泵抽水、自动门等案例,理解开环控制系统的特点是输出量直接受输入量的控制,从游泳场的水位控制案例理解闭环控制的关键是增加了一个对输出量的检测装置,使输出量能反馈到输入端并与给定量比较,从而使输出量稳定在一定范围内。
第三节闭环控制系统的干扰与反馈,干扰因素和反馈是闭环控制系统中的两个重要的核心概念,闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。功能模拟方法和黑箱方法是控制论的主要方法。功能模拟法以功能行为相似为基础而建立模型,为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法,黑箱方法是通过考察系统的输入与输出关系认识系统功能的研究方法,是探索复杂大系统的重要工具。
第四节控制系统的设计与实施,分别通过简单的开环控制系统和闭环控制系统的设计案例,使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤,通过自动升旗控制装置的设计强化学生对设计的多方案的理解。
四、教学准备
1、相关学科知识。本单元要求学生具有初中物理学科电学基础知识。
2、教学器材和材料。本单元需要的教学设备和器材主要有,学生技术试验用齿轮、齿条、硬纸板、线、剪刀、可调光台灯的试验电路板和配套电器元件等。若教师选择其他试验载体,则应准备相应器材、材料和工具。
五、课时安排
本单元建议使用8课时,具体安排可参考下表。
节次 内容 建议课时数
第一节控制的手段与应用 1
第二节控制系统的工作过程与方式 2
第三节闭环控制系统的干扰与反馈 3
第四节控制系统的设计与实施 2
合计 8
六、教学建议
1、本单元的教学内容有一定的难度,教师需查阅有关自动控制方面的书籍,熟悉有关自动控制的专业知识,理解控制系统的基本理论和工作原理,重点对开环控制系统和闭环控制系统其及它们之间的异同进行研究和分析,教学中要注意深度、难度的把握。
2、应充分挖掘日常生活中运用控制的事例,启发学生从实例出发理解控制系统的工作原理。特别是控制系统的方框图的绘制,应结合学生生活实际选取典型案例进行分析和讲解。教师除了选择教科书中的试验和设计案例外,还可根据学生对控制系统的理解水平,有针对性地选择其他小试验和设计载体,并指导学生收集资料和实物。
3、教师在教学设计中,应恰当安排课内时间,对于学生方案设计的讨论和点评,可放在课内进行,而方案设计的思考过程以及设计作品的制作形成过程,则可以“家庭作业”的形式放在课外,以解决课时不够的问题。
4、教学中要重视在作品制作过程中的用电安全管理。
5、建议第一节可安排适当的小组讨论,列举控制在日常生活中的应用,讨论的对象应该是学生熟悉的电风扇、自行车、洗衣机等;第二节可安排小制作,如教材中提供的“活动猴”的制作,也可以采用其他项目;第三节可让学生在讨论分析的基础上,画出相关控制系统的框图;第四节让学生设计方案,并进行制作。
七、教学评价