简单控制系统的设计 教学设计

2022年安徽省通用技术新课程优质课大赛普通高中粤教版通用技术教材《技术与设计二》第四单元《简单控制系统的设计》说课稿（开展项目学习提升核心素养）2022.12尊敬的各位评委、老师，大家好：今天，我说课的内容是：简单控制系统的设计。对于本节课，我将从教学分析、教法分析、单元整体设计、课时设计几个方面加以说明。一、教学分析：1、教材分析：本节内容选自广东科技出版社于2020年出版教材《技术与设计二》第四章。共包含设计中的4.1了解控制、4.2控制的组成和描述、4.3简单控制系统的设计、4.4控制中的干扰和综合活动共5个子单元。实际教学中主体项目活动将制作数码管改为制作无接触手部消毒控制系统。给大家用视频展示一下：2、学业要求：本节培养学生的核心素养有：技术意识、各种思维、图样表达、创新设计、物化能力。最突出体现的核心素养是物化能力：水平1——能根据设计要求选择合适的材料与工具，了解常用材料的属性及加工方法；在材料及其加工过程中，具有基本的安全、环保和质量意识。水平2——能根据设计要求进行简单的技术试验，对材料进行性能测试，根据材料性能列出用料表；在实施设计方案过程中，能从环境、经济、社会、质量、美学等方面考虑材料的使用，掌握基本的工具使用方法。水平5——能根据方案设计综合选择材料和工具，具有一定的材料规划意识和工具思维；能对模型或产品进行基本的技术测试，撰写技术测试和方案试验的报告，并能从效率、形式、流程等方面进行方案的评价与优化，形成精益求精、追求卓越的良好品格。3、学情分析（1）思维特点①较好的逻辑思维能力，较高的学习兴趣，较强的探究精神，思维活跃，创意丰富。②来设计作品③团队合作意识和劳动安全意识有待提升。（2）认知水平①通过前两节学习，对常见元器件有一定的了解。普遍能区分开环和闭环，并绘制对应的方框图。②有使用自动感应水龙头和自动感应门的经验和原理方面的思考，但缺乏相关电子控制方面的知识（3）实践能力部分同学平时喜欢拆装玩具中的电子线路，但大多数缺乏对照电路图动手接线的经验。4、目标分析本章内容学习重要目标是提高学生的“物化能力”。整个单元围绕“新冠疫情防控---自动测温消毒控制系统1)能够结合具体案例进行分析，养成撰写简单控制系统设计方案的意识和习惯。（TA,ET）(2)通过本组控制系统设计案例的分析，理解简单控制系统设计的基本流程，领悟控制思想和方法在具体技术实践活动中的运用。能基于控制原理和系统分析方法将案例中各部件之间的关系通过控制系统框图表达出来，形成实际的工程意识和思维。(TA,ET,TD)(3)能根据案例情境要求和现有条件限制，提出一个或多个设计方案，进行简单的技术实践活动。(TD,ET,ID)(4)能阅读常见的技术图样，绘制简单的控制方框图，表达与交流控制系统的组成和控制过程。(TD,ET)(5)能根据方案设计要求，选择合适的材料和工具，并将方案转化为模型或原型，且根据实际需要对已有模型或原型进行改进和优化。(ET,CM,TD)(6)综合分析设计方案，采用合适的材料及方法，正确安全制作出简单的控制系统原型或模型。(TA,ET,TD,CM,ID)(7)理解“工匠精神”的基本内涵和重要意义，培养严谨务实、精益求精、不畏艰难的优良品质。(TA,CM)新冠疫情防控通过本组对如何避免交叉感染的手消毒方案的思考，理解简单控制系统设计的基本流程，领悟控制思想和方法在具体技术实践活动中的运用。根据案例情境要求和现有条件限制，综合运用所学知识和生活经验，基于控制原理和系统分析方法，提出一个或多个设计方案，根据方案设计要求，选择合适的材料和工具，并将设计方案转化为模型或原型，且根据实际需要对作品进行改进和优化。在物化过程中，逐渐培养关注细节、精益求精、不畏困难、勇于创新的“工匠精神”。本单元重点通过丰富多样的实践活动，让学生在“做中学”，在“学中做”，充分感受技术实践活动的丰富内涵。5、重难点分析：(1)教学重点：①掌握简单控制系统设计的一般方法和步骤②制订控制系统的设计方案③开环控制系统、闭环控制系统的模型搭建和系统测试④使用控制系统设计的知识解决生活实际问题(2)教学难点：①模型中电路的理解和连接②使用控制系统设计的知识解决生活实际问题二、教法分析:1、课时安排：本单元按课标建议为6课时:(1)4.1了解控制1课时(2)4.2控制的组成和描述1课时(3)4.3简单控制系统的设计---无接触手部消毒控制系统的设计和制作2课时(4)4.4控制中的干扰1课时(5)综合活动1课时2、教学环境：多媒体教室，建议采用智慧课堂教学系统。3、工具材料：①红外传感器；②继电器；③水泵；④其他：电池、电池盒、导线、绝缘胶布、双面泡沫胶、小型螺丝刀、空瓶子等。4、教学策略：（1）围绕核心素养，开展项目教学项目名称：无接触手部消毒控制系统的设计与制作选题缘由:真实情境、真实问题、开放性强、涉及材料选择，不同的材料和工具，紧扣教学内容实践，“学中做”、“做中学”，充分体现了对学生通用技术学科核心素养的培养。（2）精选实物教具，提升教学效果类别的模型或原型实物十余件，其中包括教师自行设计制作的飞镖、自动感应水龙头模型两个（超声波感应水龙头和红外感应水龙头）、自动测温消毒控制系统、无接触手部消毒控制系统一个，超声波感应器、红外传感器、水泵等。（3）巧设课堂活动，注重自主探究生动有趣的实践活动让学生真实体验、感知、比较各种控制方式的不同之处。自动测温消毒控制系统，学生兴趣很浓厚控制系统的设计分析问题的解决方案权衡利弊选择最常见最经济实用的红外传感器作为深入探究设计制作的方案。本单元最后为学生团队合作开展作品的优化---“为无接触手部消毒控制系统自动补液”的综合活动，设置1课时，容和操作技能。（4）采用多元评价，提升教学效果方式一自评：方式二互评：针对教学内容和教学目标，设置“学习任务单”、雷达图和互评表进行互评。方式三师评：①对于学习态度认真，有独到见解，能够规范操作的同学进行及时鼓励和表扬。②采用教材每张最后的“学习评价表”让学生自我评价学科核心素养达成的情况。③单元问卷测试：教师针对本章知识点组织书面试题或电子版问卷，让学生作答，考察对本章知识的掌握情况。（5）课前巧用电子书和微课，注重课前自主探究通过微课和电子书《电子控制技术》中的“第四章传感器与继电器”，课前自主探究学习红外传感器和继电器的工作原理和针脚连接方法，上课时汇报发言。本章节中需要学生学习和掌握的电子控制元器件较多，有限的课堂时间无法满足教学需求本资源平台，供广大师生学习参考、交流探讨。三、单元教学设计：课时教学内容主要活动核心素养及表现要点第一课时了解控制（1课时）控制自动控制手动控制智能控制开环控制和闭环控制设置情境，建立任务——无接触手部消毒控制系统的设计。技术意识：通过对多种控制的学习，了解人类需求是如何促进技术发展的，理解技术活动需要运用多种知识。工程思维:通过大量简单实例的分析，感知控制系统和工程现象，理解控制的基本特性。第二课时控制系统的组成和描述控制系统的组成控制系统的框图表示分析设计项目的控制系统组成和工作过程，为系统设计制作做准备。技术意识：了解人类社会中离不开各种控制，学会从多元文化的角度评价技术产品，具有对技术文化进行评价和选择的能力。创新设计：面对较复杂的技术情境，能运用人机理论，发现用户的多方面需求及关联性，多角度分析需要解决的技术问题。工程思维：面对较为复杂的控制系统时，能运用系统分析的方法将其组成简化或具体化。图样表达：面对复杂的控制情境，能通过分析控制系统的组成要素，并运用方框图表达，形成用技术语言进行思维转化的能力。第三课时第三节简单控制系统的设计（2课时）控制系统设计概论设计实例设计与制作无接触手部消毒控制系统。工程思维：能根据系统的控制要求，综合运用科学、技术、数学、工程等方面的知识，进行系统分析和方案设计，并对其进行优化和改进。图样表达：通过对设计实例的学习，学会识读电子技术领域常见的技术图样。创新设计：在进行系统设计时，面对较为复杂的技术情境，能通过多种渠道搜集信息并进行处理，提高技术创新能力。第四课时第五课时第四节控制中的干扰（1课时）干扰对控制功能的影响克服干扰的基本方法分析制作的消毒控制系统工作过程中遇到的问题，分析其中的干扰因素。工程思维：能确定一个生活或生产中的简单对象，分析干扰对于控制系统的影响，并尝试改变干扰等，对控制系统进行优化。图样表达：能用框图分析和表达干扰对于控制功能的影响。物化能力：能根据设计要求进行简单的控制系统设计，从中了解克服干扰的基本方法。第六课时综合学习活动（1课时）改进无接触手部消毒控制系统，进行补液装置的设计制作。开环控制（感应出液）与闭环控制（液位控制）相结合，使用更便利工程思维：能基于控制原理和系统分析方法将案例中各部件之间的关系通过控制系统框图表达出来，形成实际的工程意识和思维。物化能力：能根据方案设计要求，选择合适的材料和工具，并将方案转化为模型或原型，且根据实际需要对已有模型进行改进和优化。逐渐形成物化过程中严谨细致、精益求精的工作态度。

四、课时设计：4.3简单控制系统的设计第一课时：序号教学环节教师活动学生活动设计意图一发现问题发现问题：从这组通用技术兴趣小组收集的图片资料中，你能发现什么问题？易产生交叉感染激发学生主动关心生活，发现社会热点问题，为下一步创新设计做铺垫。二分析问题【项目活动1】金点子PK赛：展示上节课所学到的一些常见电子元器件图片，请组内讨论，利用上节课学到的电子元器件，设计一种方案，实现无接触给手消毒。1、提取关键词，完成器材准备：学生积极思考，踊跃发言。生1：由红外感应水龙头得到启示……生2：受脚踩冲水马桶启发……生3：使用超声波传感器……生4：使用压力传感器……生5：使用语音识别传感器……等等。衔接上节课的内容，引导学生主动发散思维，深入思考，充分进行思维的碰撞，综合运用所学知识和生活经验分析问题，初步设计创新性解决方案。2、玩火箭对接游戏，确定无接触手部消毒控制方框图学生积极思考，争先恐后地参与游戏让学生在玩游戏中分析出控制方框图，使孩子们享受学习，逐渐发现通用技术学科的乐趣。3、知识准备：（1）控制系统设计的基本流程（一位同学利用智慧黑板拖动填空完成，一位同学利用板贴完成流程图）【项目活动2】请完善无接触手部消毒控制系统的设计方案表格对应的内容（第一步---第三步），展示，评价各小组的设计方案表格作品。学生积极思考，主动参与课堂活动检测学生对该知识点的预习情况，黑板板贴也可以作为板书的一部分，方便课堂小结。（2）传感器的工作原理：（课前通过微课和电子书自主探究学习，课堂上，以自动感应水龙为例，汇报发言）（3）继电器的工作原理：（课前通过微课和电子书自主探究学习，课堂上两次观看微课，并汇报发言）学生积极思考，踊跃发言让学生用自己的语言说一说红外传感器和继电器的工作原理，加深印象，为下一步的动手实践作铺垫。三设计解决问题的方案1、控制方框图（分析阶段已绘制）：由方框图分析传感器、继电器与水泵之间的逻辑控制关系，从而得出串并联关系，为绘制电路图打基础。2、【项目活动3】绘制电路图。展示，交流评价。学生积极思考，热烈讨论群策群力完成电路图学生在完成方案设计过程中，培养其技术意识、工程思维和图样表达的能力，激发其创新设计的兴趣。四小结今天，你学到了什么？教师适当补充。学生积极思考，踊跃发言学生逐渐形成总结梳理的习惯，培养其工程思维和图样表达的能力。五课堂小测引导学生使用智慧课堂系统做题。学生认真做题巩固本节所学知识，为下一节课制作无接触手部消毒作品作铺垫六拓展请各小组讨论，连线时的注意事项有哪些？学生积极思考，踊跃发言让学生在制作过程中具有一定的安全意识。为下节课制作无接触手部消毒作品作铺垫。

4.3简单控制系统的设计第二课时：序号教学环节教师活动学生活动设计意图一制作、测试、优化上节课我们设计了无接触手部消毒控制系统的方案和结构，这节课我们来动力实践一下，对接线之前，回顾一下上节内容：1、微调电路图：若让继电器与其它元器件共享电源，该怎么调整？一位同学利用智慧黑板画图调整电路，其余同学讨论在学习任务单上完成电路图的调整。上节课为了降低电路图的绘制难度，给继电器单独供电，在动手制作时还需与其它元器件共享电源，在制作之前应把电路图调整好。2、接线时的注意事项(一边玩火箭对接游戏，一边梳理)：一位同学到前面玩游戏，其余同学组内讨论，在学习任务单上完成连线。回顾上节课总结的接线注意事项，在制作过程中，让学生具有一定的安全意识。3、动手实践：4、测试与优化：学生分工明确，积极配合，动手制作、测试与优化丰富了学生对作品进行技术测试和撰写测试报告的经验，在此过程中，学生逐渐形成工作严谨、精益求精的物化能力。二展示、交流、评价各组展示作品，先自评，再进行群众评价，然后教师补充评价。1、自评（各组从以下几个方面进行自评）：学生按学习任务单展示、交流和评价。依照雷达图，加上自己补充的评价标准，在展示、交流、评价过程中，不知不觉地便培养了学生基本的安全、环保和质量意识，培养学生从环保、经济、质量、美学等方面评价和优化作品的能力。2、他评：自评之后，找另外一个小组进行评价，可以在学习任务单上打分，同时从雷达图几个指标展开互评。3、师评：总结梳理，补充评价。学生积极开展互评培养学生的合作意识和多角度查纳雅言的习惯。学生将逐渐形成工程思维和图样表达的素养，进而内化为分析问题、解决问题的能力。三构思说明书组内讨论，参照样例，说一说需要将从哪几方面撰写使用说明书？通力合作，讨论交流，构思说明书，填写学习任务单。培养学生从形式和流程方面进行优化的习惯，形成精益求精、追求卓越