豫科版高中通用技术必修技术与设计2：控制系统的设计与制作
高中通用技术《控制系统的设计与实施(二)》教学设计
《闭环控制系统的设计与实施》教学设计青铜峡市高级中学王丽娜教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：闭环控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：第2课时一、教学目标1.知识与技能：﹙1﹚.区别开环控制系统与闭环控制系统。
﹙2﹚掌握控制系统设计的一般思路。
﹙3﹚了解简单的被控制对象的基本特征，画出系统方框图。
﹙4﹚通过案例学习与分析，形成初步闭环控制系统的设计方案。
2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。
3.情感、态度与价值观：（1）通过对闭环控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。
（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。
二、教学重点区分开环控制系统与闭环控制系统设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求。
三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。
四、教学方法讲授、讨论、小组合作、试验演示五、设计思想1. 教材分析本节是前几节知识的总结与应用。
控制系统设计的一般思路是这一节的重点，也是难点。
在设计中，只有对系统的组成部分及其相互关系分析清楚了，才能进行设计。
鉴于学生对本章节没有基础的特点，要把一些知识点直接的铺开给予学生讲解，只有这样，才能把一节课的内容很轻松的给予学生。
2. 学情分析因为所教授的学生对第四章的内容没用基础，所以在讲闭环控制系统的设计时，要让学生明确开环与闭环控制系统的区别，然后进一步学习系统设计的一般思路。
学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过对闭环控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验和生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。
3. 策略提出一个生活中时常会遇到的问题，在学习和阅读了相关内容后针对这一问题的设计要求进行具体设计并制作成模型，在学生自己设计和制作的过程中达到突破难点，实现教学目标的目的。
通用技术与设计2教案(全册)
通用技术技术与设计2全册教案目录第一单元结构与设计第一节常见结构的认识第二节稳固结构的探析第三节简单结构的设计第四节经典结构的欣赏第二单元流程与设计第一节生活和生产中的流程第二节流程的设计第三节流程的优化第三单元系统与结构第一节系统的结构第二节系统的分析第三节系统的设计第四单元控制与设计第一节控制的手段及应用第二节控制系统的工作过程与方式第三节闭环控制系统的干扰与反馈第四节控制系统的设计与实施第一单元结构与设计第一节常见结构的认识【教材版本】本课程采用苏州教育出版社《技术与设计2》。
【设计理念】引导学生通过生活观察和技术试验，对简单结构进行强度与稳定性分析，解释它的强度高或低、稳定或者不稳定的原因。
引导学生进行实验，也可以让学生自己根据生活经验、兴趣爱好和已有条件，自行设计和制作实验，并得出结论。
指导学生对技术实验与观察的过程进行记录，并按照比较规范的格式写出实验报告，从而培养良好的实验作风与习惯。
【教学内容分析】本课是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“常见结构的认识”的第一课时。
世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。
本课时要通过展示自然界中形形色色的结构图以及对这些结构分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。
要让学生知道为什么要学习“结构与设计”，自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。
人们将其成果应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。
本课时还要讲解构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力，讲解应力概念。
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力,称为内力。
应力从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论, 通过有趣的小试验, 强化对不同类型结构的特点的理解。
课时安排：2课时。
【学情分析】学生对结构虽有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础。
高中通用技术豫科版必修2技术与设计2第四章《第三节一、控制系统的组成》优质课教案省级比赛获奖教案
高中通用技术豫科版必修2技术与设计2第四章《第三节一、控制系统的组成》优质课教案省级比赛获奖教案公开课教师面试试
讲教案
【名师授课教案】
1教学目标
1 知识与技能: 了解控制系统的组成及各部分的作用;
学会画简单的控制系统框图。
2 过程与方法: 能够利用框图分析控制系统的工作过程。
3 情感态度价值观: 通过一系列的探究活动,培养学生主动思考、合作学习、动手实践的能力。
让学生体验学习通用设计的乐趣。
2学情分析
高一年级的学生对通用技术课程具有一定的兴趣,讨厌理论,喜欢动手实践。
对生活中的控制有一定的了解,但对控制系统还比较陌生,尤其对控制系统的工作过程较难理解。
3重点难点
教学重点:控制系统的基本组成与工作过程
教学难点:利用框图分析控制系统的工作过程
4教学过程
4.1第一学时
教学活动
1【导入】探究一：控制系统的组成
播放视频
《无人驾驶汽车的现在与未来》
提出问题:
作为无人驾驶汽车的乘客,我们最关心什么问题?
有人驾驶汽车是如何解决这个问题的。
《控制系统的设计与制作作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术地质版2019》
《控制系统的设计与制作》作业设计方案第一课时一、设计目的本次作业的设计目的是让学生通过实践操作，掌握控制系统的设计与制作基本原理和方法，提高学生的实际动手能力和解决问题的能力，培养学生的团队合作意识和创新能力。
二、作业内容1. 任务分配：学生将分为若干小组，每个小组负责设计和制作一个控制系统。
每个小组分别担任不同的角色，包括项目经理、程序员、电路设计师等，以模拟真实项目中的团队合作模式。
2. 控制系统设计：每个小组将选择一个实际应用场景作为设计对象，例如智能家居控制系统、智能车载控制系统等。
学生需对所选择的应用场景进行分析，确定系统功能和要求，并设计系统结构和流程。
3. 电路设计与制作：学生根据控制系统的设计方案，进行电路图的绘制和元器件的选取，然后进行电路板的制作和焊接，最终完成控制系统的硬件部分。
4. 程序编写与测试：学生负责编写控制系统所需的程序代码，并进行调试和测试。
在测试过程中，学生需要检验系统的各项功能是否正常运行，以及是否符合设计要求。
5. 系统集成与展示：最后，学生将进行系统集成和整合，确保硬件和软件之间能够正常通信和配合。
完成后，学生需要撰写控制系统的实验报告，并进行系统展示和演示。
三、作业要求1. 独立思考：学生需独立完成控制系统的设计和制作，并在实践操作中提高自主解决问题的能力。
2. 团队合作：学生需要与小组成员合作，分工合作，共同完成控制系统的设计与制作任务。
3. 创新能力：学生可以在设计过程中进行创新尝试，发挥自己的想象力和创造力，实现系统功能的优化和升级。
4. 质量保证：学生需要保证控制系统的质量和稳定性，确保系统能够正常运行并符合设计要求。
四、评估方式1. 实验报告：学生需要提交包括控制系统设计方案、电路图、程序代码以及测试结果等内容的实验报告，以评估学生的设计能力和实验操作水平。
2. 系统展示：学生将进行控制系统的展示和演示，展示系统功能和性能，并回答评委的提问，以评估学生的表达能力和沟通能力。
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案
高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案第一篇：高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案高二通用技术之技术与设计2第四章第二节控制系统的工作过程与方法优秀教案控制系统的基本组成与工作过程》（第一课时）教学设计一、教学目标分析1、知识目标：①懂得什么样的系统叫开环控制系统，什么样的系统叫闭环控制系统。
②懂得识别系统框图。
③理解信息的反馈。
2、能力目标：学会使用逆推法分析问题。
3、情感目标：①通过合作探究来提升同学们的团结合作精神。
②通过教师自制的模型作品的使用来感触同学们的创作意念。
二、教学内容分析本节通过贴近生活实际的案例分析来让学生逐步了解系统框图，为后续“控制系统框图的绘制”及“控制系统的干扰”铺好基础。
这一课时的重点在开环控制系统的组成与工作过程分析，难点在闭环控制系统的信息通路及其比较环节的分析。
三、学情分析学生在此前已有了一定的“流程”、“系统”方面的基础，也有了一定的电学基础，对于系统的组成和系统的工作过程的分析应比较容易上手，特别本课时分析的光控窗帘、水塔水位控制系统都是贴近日常生活的实例，学生是比较感兴趣的，学生可以在比较轻松的氛围中掌握知识。
四、教学策略无论何时何地的教学活动，学生始终是教学的主体，教师是教学的主导。
如何把学生的思维引导到知识点上，启发学生自己分析解决问题是关键。
在上课过程中投影图片、使用自制教具演示实验、展示实物的方式提高学生的兴趣，以此来降低课堂的枯燥乏味。
整堂课的课件操作都使用自制的遥控鼠标进行操作，让学生感受到创作在课堂上的应用。
在课中还安排一个容易做的小组实验，学生通过动手实验来加深对闭环控制系统的理解在。
在课堂最后再通过一个演示实验，把实验过程的分析留给学生作为课后作业去巩固。
五、教学资源准备多媒体教室、教学课件、组合遥控鼠标灯1套（自制）、红外线报警器1台、水塔水位控制模型1套（自制）、光控窗帘模型1套（自制）六、教学过程（一）引入1、教师从课前放好的报警旁边走过，报警器自动响起。
高二通用技术 《控制系统方案的初步设计》教学案例
先让我们看一看传统的教学方法：课堂上教师照书念词，照图解说，空对空地问，空对空地答，45分钟的课堂教学就这样在沉闷枯燥的氛围中度过。先进一点的做一个PPT课件，或是一个FLASH动画，也难逃隔靴搔痒、云里雾里的命运，结果是教师痛苦，学生乏味，不求高效只求能通过省会考。这样，学生对本课的教学缺乏兴趣导致对通用技术课程的学习失去信心便是顺理成章的了。
乐高机器人易用、易于接受，机器人的制做都是徒手进行的，不需要借助其他任何工具。这一点使它非常容易被学生们接受，学生活动时可以很轻松的上手。学生们用它来实现一个设计可以只用很短的时间，这对于一节课45分钟来说是很有利的，学生在更改设计时从拆到装也可以在很短时间完成，这使学生们很快就可以看到他们的设计成果，对他们自己的设想能在很短时间得到反馈，这对学生的学习来说是很重要的。同时也在很大程度上减轻了教师教学的负担。
情感、态度和价值观：
通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。体会团队合作的精神和使用技术的责任感、使命感。体验科学探究的过程，激发学生对科学的求知欲和探究科学的勇气。培养勇于实践、勇于思考、勇于创新的精神和素质。
活动重点：
控制系统设计的一般思路，并通过三个学习任务，学生在合作学习的基础上，自行设计，共同分析问题、解决问题。
二、乐高教学平台与《通用技术》教学的“全程无缝啮合”
我们先来看一下课程的教学内容和特点：《通用技术》课程有两个必修模块，必修模块一强调的二个重点是：对技术的理解和对设计过程的把握。必修模块二有四个单元，它们分别是结构与设计、流程与设计、系统与设计和控制与设计。《通用技术》课程的特点是：创新性、技术性和实践性。
（3）工作原理：检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端； 是比较器，它将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定的范围内。
豫科版高中通用技术必修技术与设计2全套PPT课件
如图1.16所示，用两个 大小相等方向相反的力(方向 相背时称作拉力，图1.16拉 伸和压缩受力图相对时就是 压力)，作用在一根直杆的两 端，这时杆件变形，由于这
里所说的拉力或压力都是沿
着杆件的中心线，所以又叫 作轴向拉伸或压缩。
现在需要分析计算拉 应力和压应力，必须首先 假设轴向载荷均匀分布在 整个截面上，这样杆件所 受的应力就可以按下面的 式子来计算，
对于应用于工程建设(如建筑、机械、 冶金、化工)的结构，目前我们主要依据由 伽利略、牛顿奠基的经典力学原理来评定
其宏观作用，结构要能安全地使用，必须
有足够的承载能力，这能力包括以下三方 面的要求：
(1)应保证在一定的载荷作用下不致发生破 坏(包括材料的塑性变形)，也就是具有足够 的强度；
(2)应在使用过程中不产生过大的弹性变形， 也就是具有足够的刚度；
(三)实体Байду номын сангаас构
指三个方向的尺度大约为同 一数量级的结构，如图所示的挡 土墙另外，在生产中有时需要设 法将多个物体或材料连接起来， 形成一个整体，共同发挥作用， 就可以用下列两种结构。
(四)捆扎结构
用缠绕或捆绑的方式对容易溃散或滑移的物体 施加约束，可以保持整体结构的稳定性，如建筑工 程的钢筋混凝土中常用到的箍筋结构，可以有效地 维持钢筋作为受力骨架的作用，限制混凝土裂缝的 扩展。
探究与交流
哪一种梁的承重能 力强
这里有一个很有意思的 题：我们取两根大小完全相 同的矩形梁，一根平放，一 根竖放(图1.20)，请你判断一 下，哪一种放法梁承受的质 量大？这里的答案是“竖 放”。如果你观察一下古代 的建筑，你就可以看到所有 矩形截面的木质梁都是竖放 的，这说明几百年前的古人 也知道竖放比平放好。其中
豫科版高中通用技术必修技术与设计2：系统的设计
二、系统设计实例
（一）家庭电路系统的设计
某家庭有如下一些日用电器，试设计其电路系统。
照明电灯4盏
共160W
电视机
70W
电冰箱
110W
空调器1台
400W
洗衣机1台
200W
电熨斗1台
300W
抽油烟机
60W
1.分析系统设计要求
共有七类日用电器，总电功率为1300W，要求各电器能够安 全正常工作。一般家用电器的电源电压为220V。
（二）系统设计的步骤
2.确定系统的设计方案（部分、层次的构成和协调）
系统是由很多要素组成的，要研究各要素的特点和作用 以及它们之间的作用方式，真正把握住系统的结构，即要素 的组织程序。还要把各要素的工作成果与系统整体的成果联 系起来。
（二）系统设计的步骤
3.系统方案的表达
方案表达形式多样，如表格、图形、符号、框图等，还 可附加设计说明书（说明重点元素与它们之间的关系）。
2.确定系统的设计方案
电表和总开关各作为一个元素，七类日用电器也各作为一个元素。 （1）若该家庭的电表为10A，它允许的最大电功率 P=U×l=220×10=2200W。总电功率为1300W的日用电器完全能够安全使 用。
（2）若该家庭的电表为5A，它允许的最大电功率为 P=U×/=220×5=11000W 。总电功率为1300W的用电器超出了允许的最大 电功率，如果仍按照以上设计，用电器将无法工作。换句话说发生了矛
盾冲突，需要加以解决。研究一下各用电器的功率，不难发现其中有两 个用电器功率较大，分别是空调器（400W）和电熨斗（300W）。家用电 熨斗并不需要随时使用，家用空调器主要是在夏季工作，如果将这两个
用电器的使用时间错开，则用电器的总电功率低于允许的最大电功率 （1100W）。为实现这一功能，电路系统中需增加一个双向开关进行控制。 改进后的电路系统的设计方案如图3.15所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、温度控制装置的设计 （一）控制要求
电热箱温度可以自动控制，有一个显示电热箱温 度的温度计和一个显示电热箱通电状态的小灯泡。
（二）方案设计
（1）加热方式：电阻丝加热； （2）控制器：双金属片温度开F关（45℃热开关）； （3）通电状态显示：用与电阻丝串联的小灯泡显示。 （4）电路原理图见图4.38。
（2）执行器：电动机（12V、10W，或根据情况选择）。
（3）行程开关：12V、1A（常闭触点）。
（4）滑轮2个（滑轮的孔径应该与电动机的轴径相同，配合良 好）；皮带（或绳子）1条；触发行程开关用的触发块（可用铁 丝、夹子等）1个。
（二）制作及调试
1.制作前的准备
检查一下元器件、零配件。准备工具：台钻（或手电钻）、 钻头、螺丝刀、电烙铁。准备其他物品：15W）； （2）控制器：自制双金属片温度开关，可以利用日光灯启辉器 中的双金属片制作温度开关。把日光灯启辉器的玻璃外壳打碎， 调整两个触点的距离，使得启辉器放入45℃的热水中时两个触 点正好互相接触。 （3）其他元器件、器材：开关（12V、2A）、电源（12V、 2A）、小灯泡（3V）、导线、绝缘板若干。
2.制作安装
在绝缘板上用铅笔画出各 元器件的安装位置和穿线孔等 的钻孔位置，按照画出的孔位 和所需要的大小钻出各个孔。 钻滑轮安装孔、电动机固定螺 钉孔。
安装各个构件及元器件， 安装位置见图4.42。注意，滑轮 的孔位置要准确，要让皮带能 够装上，而且有一定的张紧力， 滑轮转动时应该能带动皮带一 起运动。
1.传感器的选择
传感器是根据被控量来选择的。被控量是温度，则要 用温度传感器；被控量是湿度，则要用湿敏传感器；被控 量是位移，则要用位移传感器。
（三）元件选择
2.执行器的选择
执行器也是根据被控量来选择的。它要能够直接改变和调整 被控量。若被控量是温度，执行器可以是电热丝（加热）或压缩 机（制冷）；若被控量是气体或液体的流量，执行器就是阀门； 于运动通常采用电动机、舵机（旋转运动）、汽缸、电磁铁（直 线运动）等。
设计一两个简单的控制系统，列出对应的元器件清单，画出 电路原理图，说明其工作原理和连接方法。例如，自动计时装置、 宾馆自动门、沼气池系统压力控制装置、蔬菜大棚恒温控制装置、 随车流量变化的交通红绿灯设计、声光控制灯等。
谢谢
用定时器作为控制器，执行器为电动机，用行程开关控制 电动机停止工作。电路原理图见图4.41。定田时开关在早上指定 时间闭合，接通电路，电动机转动使国旗上升。当国旗升到旗 杆顶时行程开关被触动，开关断开，电动机停止转动。晚上收 国旗时，拨动换向开关，电动机反向转动，降下旗子。
3.元器件选择
（1）用改装的闹钟（或电子计时器）作为控制器。
控制系统的设计与制作
学习目标
1.了解控制系统的设计流程。 2.会设计简单的控制装置。
一、控制系统设计流程
（一）确定控制目的和要求
首先确定被控对象和被控量。如温度控制系统 中被控量是温度（如冰箱温度、房间温度、烤箱温 度、蔬菜大棚温度等），而被控对象应确定是发热 体（烤箱电热丝、电暖器）还是制冷装置还要确定 控制方式是开环还是闭环。
把各元器件、零件安装到 各自的位置上，用螺丝钉固定。 把旗子和触发块固定到皮带上。
3.调试
调整皮带松紧，使其有一定的张紧力；但注意不要让张紧力过大，影 响电动机转动。调整触发块的位置，使得旗子升上顶端时正好触动行程开 关。设定定时开关时间（先用较短的时间调试），试一下定时升旗装置的 工作全过程。
活动延伸
（四）安装及连接
电阻丝、双金属片温度开关安装在电热箱内，开关、小灯 泡安装在电热箱外。按电路原理图连接。
三、温度控制装置的制作和调试
以恒温箱为例介绍实际控制系统的制作和调试。
四、时间控制装置的设计与制作
1.控制要求
每天早上7：00准时启动将国旗升上旗杆，国旗升到旗杆顶 部自动停止。
2.方案设计
（二）方案设计
1.被控对象及被控量分析
在设计控制系统时，首先要解决被控对象及控 制量的特点和控制方式。
（二）方案设计
2.控制量分析
控制量分析是要确定控制的方法，即确定如何对被控 对象或被控量进行控制。能对被控量进行控制的控制量有 哪些？对被控量的影响规律如何？哪些控制量能够有效控 制被控量？
（三）元件选择
（三）元件选择
3.控制器的选择
控制器的选择与控制量、被控量、执行器、传感器都 有关系。常用的控制器有定时器、各种开关、继电器、可 编程控制器、单片机等。
（四）安装及调试
控制系统的所有元器件以及被控对象和一些辅助装置（如 电源）等要安装到一起，并且按照其工作要求连接起来。在设 计时应当考虑它们的安装及连接方法，并画出安装连接图。安 装后还要进行调试，确保其实现特定功能。