《控制和設計》的教案設計

一、教材內容分析：

本節內容在《控制和設計》中起到舉足輕重的作用，不僅可使學生對閉環控制系統中的反饋（feedbac）有很深的認識，而且也爲閉環控制系統的設計與實施打好基礎。

二、教學目標：

知識與技能：

1、 熟悉反饋環節在閉環控制系統中的作用

2、 熟悉閉環控制系統的工作過程

3、知道開環控制系統和閉環控制系統區別。

過程與方法：用方框圖分析生活中常見控制系統，透過實踐、遊戲、討論、分析等方法使學生懂得反饋在閉環控制系統中的作用。

情感態度價值觀：透過學習，聯繫生活，培養學生的觀察能力，體驗學習樂趣。滲透安全教育、德育教育、環保等教育。

三、教學重點與難點：

重點：熟悉閉環控制系統中反饋環節的作用

難點：能分析閉環控制系統的工作過程，理解其中的控制器、執行器等環節的作用，畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖。

五、教學資源：

電線若干、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、自行車模型、烘箱、畫架等

六、教學過程：

（一）、引入新課：

[探究目的]：1、引入反饋概念，分析在沒有對比操作的情況下，製作的難易。

2、透過合作探究來提升同學們的團結合作精神。提高創作思維和動手操作實踐能力。

3、透過教師自制的.自行車模型作品來感觸同學們的創作意念，用創新以發展和感知生活中的美，並透過習作實踐交流。

4、用自行車工藝品來提高學生審美能力，裝飾豐富擺設生活美，豐富人們的精神享受。

[探究內容]：鼓勵學生合作探究，引導學生自主觀察、總結，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗和不同的發展。注意引導學生體會控制系統的工作過程和方式，特別是理解閉環控制的工作過程以及其構成的作用。運用生活中破舊拋棄的電線進行設計製作出自行車模型。

材料：用直徑1.5毫米---2毫米的銅電線。

工具：剪刀、尖嘴鉗和斜口鉗各一把，示範作品若干，線材藝術作品圖片資料等。

內容：小組合作設計製作一件自己喜歡的線材（稍硬）自行車藝術擺設品。引導分組探究創作思路、製作方法、色彩線調配等。

[提問引出]：人腦---手----做模型（開環）

示範教師自制的自行車模型作品並結合實物圖象，透過眼睛比照，反應到大腦，動手操作自行車作品設計製作。

[引出問題]： 爲什麼用眼睛觀察實物或圖樣操作起來更方便正確 （閉環）

人腦-----手-----做模型

-----眼睛---

（二）、新課內容：

[案例分析]：投籃

[遊戲]：乒乓球投入一次性杯子

[引導學生得出結論]：投籃的工作過程

[引出結論]：反饋---控制系統中，將輸出量透過適當的檢測裝置返回到輸入端並與輸入量進行比較的過程

[思考提問]：生活中的反饋：反饋控制是一種在計劃執行一段時間或結束後進行的事後控制，主要爲下一步計劃的實施總結經驗，但它卻常常是管理控制工作的主要形式。例如投訴與反饋、留言反饋、意見反饋、環境反饋、教學活動、超市反饋調查表、市場資訊反饋系統、工作總結、 產品性能檢驗、現代酒店控制方法等。

[遊戲]：在黑板上畫兩張大臉，“四官俱全”，沒有眼睛。然後請一個同學上來“填”眼睛，閉着眼睛畫，位置不對；也不好看睜着眼睛畫，漂亮。

[分析原因]：將兩次畫的過程來分析。畫出其控制框圖，得出它們的控制類別。

1、閉着眼睛畫：

人腦控制手畫眼睛：人腦——手——眼睛；

控制過程中，沒有反饋環節，不能對控制結果加以修正、調節。是個單程的控制流向。這是開環控制。

2、睜着眼睛畫：

人腦控制手畫眼睛，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好眼睛。控制過程中有反饋環節可以把控制結果反饋給人腦，控制流向形成了閉合迴路。這是閉環控制。

[講解]：汽車速度控制

[講解]：反饋方法——利用反饋來分析和處理被控對象，透過系統的輸出來調整系統的行爲，使系統沿着預期的目標執行的方法。

[演示]：反饋的工作過程：當人打算要拿桌子上的水杯時，人首先要看到自己的手與杯子之間的距離，然後確定自己手的移動方向，手始向水杯移動。同時人的眼睛不停觀察手與杯子的距離（該距離就是輸入與輸出的差值），而人腦（控制器）的作用就是不停控制手移動，以消除這個差值。直到手拿到杯子爲止，整個過程也就結束了。從上面的例子可以看出，由（負）反饋形成的偏差是人準確完成拿杯子動作的關鍵。如果這個差值不能得到的話，整個動作也就沒有辦法完成了。這就是眼睛失明的人不能拿到杯子的緣故。

[馬上行動]：