《控制和设计》的教案设计

一、教材内容分析：

本节内容在《控制和设计》中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统中的反馈（feedbac）有很深的认识，而且也为闭环控制系统的设计与实施打好基础。

二、教学目标：

知识与技能：

1、 熟悉反馈环节在闭环控制系统中的作用

2、 熟悉闭环控制系统的工作过程

3、知道开环控制系统和闭环控制系统区别。

过程与方法：用方框图分析生活中常见控制系统，通过实践、游戏、讨论、分析等方法使学生懂得反馈在闭环控制系统中的作用。

情感态度价值观：通过学习，联系生活，培养学生的观察能力，体验学习乐趣。渗透安全教育、德育教育、环保等教育。

三、教学重点与难点：

重点：熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用

难点：能分析闭环控制系统的工作过程，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，画出一个简单的闭环控制系统的方框图。

五、教学资源：

电线若干、水塔水位控制模型1套（自制）、一次性杯子、一次性筷子、乒乓球、自行车模型、烘箱、画架等

六、教学过程：

（一）、引入新课：

[探究目的]：1、引入反馈概念，分析在没有对比操作的情况下，制作的难易。

2、通过合作探究来提升同学们的团结合作精神。提高创作思维和动手操作实践能力。

3、通过教师自制的自行车模型作品来感触同学们的创作意念，用创新以发展和感知生活中的美，并通过习作实践交流。

4、用自行车工艺品来提高学生审美能力，装饰丰富摆设生活美，丰富人们的精神享受。

[探究内容]：鼓励学生合作探究，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是理解闭环控制的工作过程以及其构成的作用。运用生活中破旧抛弃的电线进行设计制作出自行车模型。

材料：用直径1.5毫米---2毫米的铜电线。

工具：剪刀、尖嘴钳和斜口钳各一把，示范作品若干，线材艺术作品图片资料等。

内容：小组合作设计制作一件自己喜欢的线材（稍硬）自行车艺术摆设品。引导分组探究创作思路、制作方法、色彩线调配等。

[提问引出]：人脑---手----做模型（开环）

示范教师自制的自行车模型作品并结合实物图象，通过眼睛比照，反应到大脑，动手操作自行车作品设计制作。

[引出问题]： 为什么用眼睛观察实物或图样操作起来更方便正确 （闭环）

人脑-----手-----做模型

-----眼睛---

（二）、新课内容：

[案例分析]：投篮

[游戏]：乒乓球投入一次性杯子

[引导学生得出结论]：投篮的工作过程

[引出结论]：反馈---控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程

[思考提问]：生活中的反馈：反馈控制是一种在计划执行一段时间或结束后进行的事后控制，主要为下一步计划的实施总结经验，但它却常常是管理控制工作的主要形式。例如投诉与反馈、留言反馈、意见反馈、环境反馈、教学活动、超市反馈调查表、市场信息反馈系统、工作总结、 产品性能检验、现代酒店控制方法等。

[游戏]：在黑板上画两张大脸，“四官俱全”，没有眼睛。然后请一个同学上来“填”眼睛，闭着眼睛画，位置不对；也不好看睁着眼睛画，漂亮。

[分析原因]：将两次画的过程来分析。画出其控制框图，得出它们的控制类别。

1、闭着眼睛画：

人脑控制手画眼睛：人脑——手——眼睛；

控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这是开环控制。

2、睁着眼睛画：

人脑控制手画眼睛，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好眼睛。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这是闭环控制。

[讲解]：汽车速度控制

[讲解]：反馈方法——利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。

[演示]：反馈的工作过程：当人打算要拿桌子上的水杯时，人首先要看到自己的手与杯子之间的距离，然后确定自己手的移动方向，手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离（该距离就是输入与输出的差值），而人脑（控制器）的作用就是不停控制手移动，以消除这个差值。直到手拿到杯子为止，整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出，由（负）反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话，整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。

[马上行动]：

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