2019版 豫科版 高中通-用技术 必修 技术与设计2《第四章 控制及其设计》大单元整体教学设计2020课标

版豫科版高中通用技术必修技术与设计2《第四章控制及其设计》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《第四章控制及其设计》是高中通用技术必修模块“技术与设计2”中的重要组成部分。本章节主要围绕“控制”这一核心概念展开，深入探讨了控制的基本概念、分类、控制系统组成及工作过程，以及控制系统的设计与实践。通过本章学习，学生不仅能够理解控制的基本原理，还能够掌握控制系统设计的基本方法，培养解决实际控制问题的能力。1.控制的基本概念控制是指人按照一定的目的，对事物施加影响，使其向目标发展变化的过程和行为。通过“闭眼放硬币”等小游戏，学生可以直观感受到控制的存在及其重要性。控制现象在生活中无处不在，如温度控制、压力控制等，体现了控制技术在日常生活和工业生产中的广泛应用。2.控制的分类根据人对控制过程的干预程度不同，控制可分为手动控制、自动控制和智能控制。手动控制依赖人的直接操作和判断，自动控制则通过预设程序和反馈机制实现自我调节，而智能控制则进一步融合了人工智能技术，具备自适应、自学习和自协调能力。3.控制系统组成及工作过程控制系统由控制器、执行器、检测装置等部分组成，通过反馈机制实现对被控量的精确调节。开环控制系统和闭环控制系统是两种基本类型，前者无反馈环节，后者则通过反馈机制提高控制精度。通过典型控制系统案例（如蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程）的分析，学生可以深入理解控制系统的实际应用。4.控制系统的设计控制系统设计包括明确控制目的、确定被控量和控制量、选择控制器和执行器等步骤。通过自动升国旗装置的设计案例，学生可以掌握控制系统设计的基本流程和方法，培养工程思维和创新设计能力。（二）单元内容分析本单元内容涵盖了控制的基本概念、分类、控制系统组成及工作过程以及控制系统的设计与实践等多个方面。这些内容不仅理论性强，而且实践性突出，要求学生能够将理论知识应用于实际问题的解决中。理论性内容：包括控制的基本概念、分类以及控制系统的组成和工作过程。这些内容是理解控制系统设计的基础，要求学生准确掌握相关概念和原理。实践性内容：主要通过典型控制系统案例分析和控制系统设计实践来体现。学生需要运用所学知识解决实际问题，如设计自动升国旗装置等。（三）单元内容整合为了将本单元内容有效整合起来，可以从以下几个方面入手：以“控制”为核心概念贯穿始终：从控制的基本概念出发，逐步引入控制的分类、控制系统组成及工作过程等内容，最终落实到控制系统的设计与实践上。理论与实践相结合：在讲授理论知识的同时，注重引入典型控制系统案例和控制系统设计实践环节，帮助学生将理论知识转化为解决实际问题的能力。注重培养核心素养：在教学过程中注重培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养，为学生未来的学习和职业发展奠定坚实基础。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，通用技术的核心素养目标主要包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。以下是对这些核心素养目标在本单元教学中的具体分解：（一）技术意识目标描述：学生能够形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识；能就某一技术领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。在本单元中的体现：控制的基本概念：通过“闭眼放硬币”等小游戏和生活中控制现象的分析，引导学生感受控制的存在及其重要性，形成对控制的基本认识。控制的分类：通过分析手动控制、自动控制和智能控制的特点和应用场景，引导学生理解不同控制方式对人、社会和环境的影响。控制系统案例：通过蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等典型案例的分析，引导学生理解技术在解决实际问题中的重要作用，培养技术意识。（二）工程思维目标描述：学生能认识系统与工程的多样性和复杂性；能运用系统分析的方法针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划并运用模拟和简易建模等方法进行设计；能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法并加以运用。在本单元中的体现：控制系统组成及工作过程：通过分析控制系统的组成和工作过程（包括控制器、执行器、检测装置等部分以及开环和闭环两种类型），引导学生理解系统的多样性和复杂性，培养系统分析能力。控制系统设计：通过自动升国旗装置的设计案例，引导学生运用系统分析的方法进行要素分析、整体规划，并尝试进行简易建模和设计实践，培养工程思维。项目实践：鼓励学生以小组形式进行项目实践（如设计并实现一个简单的温度控制系统），通过团队合作和实际操作来深化对工程思维的理解和运用。（三）创新设计目标描述：学生能在发现与明确问题的基础上收集相关信息并运用人机关系及相关理论进行综合分析；提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案；能进行技术性能和指标的技术试验和技术探究等实践操作；综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。在本单元中的体现：问题发现与明确：在控制系统设计实践中，引导学生发现并提出实际问题（如如何设计一个稳定的温度控制系统）。创新构思方案：鼓励学生运用所学知识提出创新性的构思方案（如结合物联网技术实现远程温度监控和自动调节）。技术试验与技术探究：组织学生进行技术试验和技术探究（如测试温度控制系统的稳定性和精度），验证设计方案的可行性并进行优化。设计方案评价与优化：引导学生综合考虑技术、经济、社会和文化等因素对设计方案进行评价和优化，提升创新设计能力。（四）图样表达目标描述：学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样；能分析技术对象的图样特征并会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样；能通过图样表达设计构想并实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。在本单元中的体现：技术图样识读：在教学过程中引入机械加工图、控制框图等常见技术图样供学生识读和理解。图样绘制与设计：鼓励学生运用手工或二维、三维设计软件绘制简单的控制系统图样（如温度控制系统的框图或流程图），表达设计构想。图样分析与优化：组织学生对绘制的图样进行分析和优化讨论，提高图样表达能力和设计水平。（五）物化能力目标描述：学生能知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法并形成一定的操作经验积累和感悟；能根据方案设计要求选择材料和工具并进行模型或产品的成型制作、装配及测试；能独立完成模型或产品的成型制作和装配工作并具有较强的动手实践与创造能力。在本单元中的体现：材料选择与工具使用：在控制系统设计实践中引导学生根据方案设计要求选择合适的材料和工具。模型或产品制作与装配：组织学生进行模型或产品的成型制作和装配工作（如制作并装配一个简易的温度控制系统模型）。测试与优化：对制作完成的模型或产品进行测试并根据测试结果进行优化改进，提高物化能力。通过本单元的教学实践，学生不仅能够深入理解控制的基本概念、分类以及控制系统的组成和工作过程等理论知识，还能够在实践中运用所学知识解决实际问题，培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。这将为学生未来的学习和职业发展奠定坚实基础。三、学情分析（一）已知内容分析高一学生在进入《控制及其设计》这一章节学习之前，已经完成了必修模块《技术与设计1》的学习，并具备了一定的技术基础知识和设计能力。通过《技术与设计1》的学习，学生已经熟悉了技术设计的一般过程，包括发现与明确问题、制订设计方案、制作模型或原型、优化设计方案、编写技术作品说明书等环节。学生也掌握了一些基本的技术工具和材料的使用方法，如手工工具、木工工具、金工工具以及简单的电子电工工具等。学生在日常生活中也接触到了各种控制系统，如自动门、温控空调、红外感应水龙头等，对控制现象有了一定的直观感受。（二）新知内容分析《控制及其设计》这一章节是在学生已有技术设计基础上的进一步深入和拓展，主要介绍了控制的基本概念、控制系统的组成及工作过程、控制系统的分类以及控制系统的设计方法。学生需要理解控制的含义及其在生产生活中的广泛应用，掌握手动控制、自动控制和智能控制的特点及区别，了解开环控制系统和闭环控制系统的组成及工作过程，并能够根据实际需求进行简单的控制系统设计。具体来说，学生需要掌握的新知内容包括：控制的基本概念：理解控制的含义，即人按照一定的目的，对事物施加影响，使其向目标发展变化的过程和行为。需要认识到控制现象在生产生活中的广泛存在及其重要性。控制系统的组成及工作过程：了解控制系统的基本组成，包括控制器、执行器、检测装置等部分，以及它们各自的作用。掌握开环控制系统和闭环控制系统的区别，理解闭环控制系统中的反馈原理及其在提高控制精度方面的作用。控制的分类：了解手动控制、自动控制和智能控制的特点及区别，能够识别不同控制方式在实际应用中的体现。控制系统的设计方法：掌握控制系统设计的基本流程，包括确定控制目的和要求、进行方案设计、选择控制器和执行器等步骤。能够根据实际需求进行简单的控制系统设计，并绘制控制系统方框图。（三）学生学习能力分析高一学生正处于身心快速发展的阶段，具有较强的好奇心和求知欲，对新鲜事物具有较强的探索欲望。学生在初中阶段已经积累了一定的物理、化学、生物等自然科学知识，为学习《控制及其设计》这一章节提供了一定的知识基础。学生在《技术与设计1》的学习过程中，已经掌握了一定的技术设计方法和工具使用技能，为学习控制系统设计打下了基础。学生在学习《控制及其设计》这一章节时，也可能面临一些挑战。控制系统涉及的知识点较多，且具有一定的抽象性，需要学生具备较强的逻辑思维能力和空间想象能力。控制系统设计需要综合运用多个学科的知识和技能，对学生的综合能力要求较高。教师在教学过程中需要注重引导学生将理论知识与实践操作相结合，通过案例分析、项目实践等方式，帮助学生加深对控制系统原理和设计方法的理解。（四）学习障碍突破策略为了帮助学生克服在学习《控制及其设计》这一章节时可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下策略：创设情境，激发兴趣：通过创设贴近学生生活实际的情境，如自动门、温控空调等控制系统的应用实例，激发学生的学习兴趣和好奇心。可以组织学生参观相关企业或实验室，让学生亲身体验控制系统的实际应用，增强学习的直观性和趣味性。案例分析，深化理解：选取典型的控制案例，如蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等，引导学生进行案例分析。通过分析案例中的控制现象、控制方式及控制效果等要素，帮助学生深入理解控制的含义、控制系统的组成及工作过程等知识点。动手实践，提升能力：组织学生进行控制系统设计的实践活动，如自动升国旗装置的设计、水箱水位控制系统的设计等。通过实践活动，让学生亲身体验控制系统设计的全过程，掌握控制系统设计的基本方法和技能。鼓励学生进行创新思维和创意设计，提升解决问题的能力和创新能力。跨学科整合，拓展视野：引导学生将控制系统设计与物理、化学、生物等学科知识相结合，进行跨学科整合学习。通过跨学科整合学习，帮助学生拓宽视野、拓展知识面，提高综合运用多学科知识解决问题的能力。个别辅导，关注差异：针对学生在学习过程中可能存在的个体差异和学习障碍，教师应提供个别辅导和关注。通过了解学生的学习情况和需求，为学生提供个性化的学习建议和帮助，促进学生的全面发展。建立评价体系，及时反馈：建立科学合理的评价体系，及时对学生的学习情况进行反馈和评价。通过评价体系的建立和实施，帮助学生明确学习目标、了解学习进展、发现存在的问题并及时进行改进。教师也可以根据评价结果调整教学策略和方法，提高教学效果和质量。四、大主题或大概念设计大主题设计：《控制及其设计：构建智能生活》本单元围绕“控制及其设计”这一主题，旨在通过一系列的教学活动，帮助学生理解控制的基本概念、分类以及控制系统的组成和工作过程，掌握控制系统的设计方法，并通过实践活动提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过本单元的学习，学生将能够运用所学知识解决生活中的实际问题，理解控制技术在现代社会中的广泛应用，为构建智能生活奠定坚实基础。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解控制技术在日常生活、工业生产和社会活动中的重要性和广泛应用，形成对控制技术的敏感性和认同感。学生能够分析控制技术对个人、社会和环境的影响，形成正确的技术价值观和伦理观。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解控制系统的组成和工作过程，识别并解决控制系统设计中的工程问题。学生能够通过实践活动，体验工程设计的全过程，发展系统观念、工程建模和权衡优化等工程思维方法。创新设计：学生能够在掌握控制基础知识的基础上，结合实际需求，进行创新性的控制系统设计。学生能够通过技术试验和技术探究，不断优化设计方案，提升创新设计能力。图样表达：学生能够识读和绘制控制系统方框图、流程图等技术图样，准确表达设计构想。学生能够运用计算机辅助设计软件，进行控制系统的三维建模和仿真，提升图样表达能力。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，制作简单的控制系统装置，并进行调试和运行。学生能够在制作过程中，注重工艺细节和质量控制，形成精益求精、追求卓越的工作态度。六、大单元教学重点理解控制的基本概念及其分类：学生需要明确控制的含义，理解控制是按照一定目的对事物施加影响，使其向目标发展变化的过程和行为。学生需要掌握手动控制、自动控制和智能控制的特点及其应用场景，理解不同控制方式的优势和局限性。掌握控制系统的组成及工作过程：学生需要理解控制系统的基本组成，包括控制器、执行器、检测装置等，以及它们在控制系统中的作用。学生需要掌握开环控制系统和闭环控制系统的区别，理解反馈在闭环控制系统中的作用，以及如何通过反馈提高控制精度。掌握控制系统的设计方法：学生需要了解控制系统设计的基本流程，包括明确控制目的、确定被控量、选择控制方式、设计控制系统方框图等步骤。学生需要能够通过实践活动，运用所学知识进行简单的控制系统设计，包括绘制控制系统方框图、编写控制程序等。七、大单元教学难点理解控制系统的复杂性和动态性：控制系统往往涉及多个变量和因素，学生需要理解这些因素之间的相互作用和影响，以及它们对控制系统性能的影响。学生需要掌握系统分析方法，能够识别并解决控制系统设计中的复杂问题，如干扰、时滞等。掌握反馈原理及其在闭环控制系统中的应用：反馈是闭环控制系统中的关键环节，学生需要理解反馈的原理和作用，以及如何通过反馈提高控制系统的稳定性和精度。学生需要能够通过实践活动，体验反馈在闭环控制系统中的作用，如通过调整控制参数来优化系统性能。将理论知识应用于实际控制系统设计：学生需要将所学的理论知识应用于实际控制系统设计中，这要求学生具备较高的综合运用能力和创新能力。学生需要在设计过程中考虑多种因素，如成本、可靠性、可维护性等，并进行权衡和优化，以设计出符合实际需求的控制系统。教学策略与实施建议：创设真实情境，激发学生的学习兴趣：通过展示生活中的控制系统案例，如自动门、智能家居等，创设真实的学习情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。采用项目式学习，注重实践操作：设计一系列与控制系统相关的项目任务，如自动升国旗装置的设计、智能家居控制系统的设计等，让学生在实践操作中掌握理论知识。运用现代信息技术，提升教学效果：利用计算机辅助设计软件、仿真软件等现代信息技术手段，帮助学生进行控制系统的三维建模和仿真，提升教学效果。注重评价反馈，促进学生的全面发展：采用多样化的评价方式，如自我评价、同伴评价、教师评价等，注重对学生学习过程和学习成果的评价反馈，促进学生的全面发展。加强跨学科整合，拓宽学生视野：将控制系统设计与数学、物理、计算机科学等学科知识相结合，加强跨学科整合，拓宽学生的知识视野和思维空间。通过以上教学策略和实施建议的实施，旨在帮助学生深入理解控制及其设计的相关知识，提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为构建智能生活奠定坚实基础。八、大单元整体教学思路在高中通用技术必修课程《技术与设计2》中，《第四章控制及其设计》是一个至关重要的单元，它旨在帮助学生深入理解控制的基本概念、原理及其在日常生活中的应用，并能够通过实践活动掌握简单的控制系统设计与调试方法。本单元的教学将围绕通用技术核心素养目标展开，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，旨在全面提升学生的技术素养和创新能力。以下是大单元整体教学思路的详细阐述。一、教学目标设定（一）技术意识理解控制的重要性：学生能够认识到控制在日常生活、工业生产和社会管理中的重要性，理解控制对提高生活质量、生产效率和社会秩序的作用。形成技术责任感：通过对控制技术的学习和实践，学生能够形成对技术使用的责任感和伦理意识，理解技术在促进社会进步的同时可能带来的负面影响，并学会合理、安全地使用控制技术。技术文化感悟：学生能够欣赏控制技术在不同文化背景下的应用和表现，理解控制技术与社会文化、经济发展的相互关系，形成对技术文化的理解和尊重。（二）工程思维系统分析能力：学生能够运用系统分析的方法，识别控制系统中的各个组成部分及其相互关系，理解控制系统的工作原理和性能特点。问题解决能力：面对实际的控制问题，学生能够运用工程思维，提出合理的解决方案，并进行优化和改进，以达到预期的控制效果。决策与评估能力：在控制系统设计和调试过程中，学生能够进行风险评估和决策分析，对设计方案和调试结果进行评估和优化，提高解决实际工程问题的能力。（三）创新设计创新思维培养：通过控制系统的设计实践，激发学生的创新思维，鼓励学生提出新颖、实用的控制方案，培养创新意识和创新能力。设计实践能力：学生能够运用所学知识，结合实际需求，进行控制系统的设计、制作和调试，提高设计实践能力。跨学科整合能力：在控制系统设计过程中，学生能够整合多学科知识，如物理、数学、计算机等，形成跨学科的综合设计能力。（四）图样表达技术图样绘制：学生能够掌握常见技术图样的绘制方法，如流程图、控制系统方框图等，能够清晰、准确地表达控制系统的设计方案。设计构想交流：通过技术图样，学生能够有效地与他人交流设计构想，理解他人的设计意图，提高沟通协作能力。图样优化与创新：在控制系统设计过程中，学生能够根据实际需求对技术图样进行优化和创新，提高图样表达的准确性和实用性。（五）物化能力工具与材料选择：学生能够根据控制系统设计的需求，选择合适的工具和材料，进行制作和调试。模型制作与调试：学生能够按照设计方案，制作控制系统的模型，并进行调试和优化，使其达到预期的控制效果。工匠精神培养：在制作和调试过程中，学生能够注重细节和精度，培养精益求精、追求卓越的工匠精神。二、教学内容整合本单元的教学内容将围绕控制的基本概念、分类、控制系统组成及工作过程、控制系统设计等方面展开。具体整合如下：控制的基本概念：介绍控制的含义、特点及其在日常生活中的应用，通过案例分析帮助学生理解控制的基本思想。控制的分类：根据控制过程中人的干预程度不同，将控制分为手动控制、自动控制和智能控制，通过实例分析各种控制类型的特点和应用场景。控制系统的组成及工作过程：详细讲解控制系统的组成部分（如控制器、执行器、检测装置等）及其工作原理，通过方框图表达控制系统的工作过程。重点介绍开环控制系统和闭环控制系统的区别及各自的优势。控制系统设计：讲解控制系统设计的流程和方法，通过案例（如自动升国旗装置的设计）引导学生掌握控制系统设计的基本步骤和技巧。注重培养学生的创新设计能力和图样表达能力。三、教学策略与方法情境教学：创设与现实生活紧密相关的情境，如智能家居控制、工业生产自动化等，让学生在情境中学习控制技术，提高学习兴趣和积极性。项目式学习：以项目为载体，引导学生经历控制系统设计、制作、调试的全过程，培养学生的实践能力和创新能力。案例分析：选取典型控制案例，如蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等，通过分析案例帮助学生理解控制技术的原理和应用。合作学习：鼓励学生分组合作，共同完成控制系统设计任务，培养团队协作能力和沟通能力。信息技术融合：利用计算机辅助设计软件进行控制系统设计和仿真，提高设计效率和准确性；利用网络资源进行资料搜集和学习交流，拓宽学习视野。四、教学实施步骤引入阶段：通过日常生活中的控制现象引入控制的基本概念，激发学生的学习兴趣。新知讲授：详细讲解控制的分类、控制系统的组成及工作过程等理论知识，通过案例分析加深理解。实践操作：指导学生进行控制系统设计的实践操作，包括绘制控制方框图、选择工具和材料、制作控制系统模型等。展示与评价：展示学生的设计成果，进行小组互评和教师评价，提出改进建议。总结与反思：总结本单元的学习内容和学习方法，引导学生反思学习过程中的收获和不足。五、学业评价设计过程性评价：关注学生在学习过程中的表现，如参与度、合作能力、创新思维等，通过课堂观察、小组讨论、项目进展报告等方式进行评价。作品评价：对学生的控制系统设计作品进行评价，包括设计方案的合理性、技术图样的准确性、模型制作的精度等方面。自我评价与互评：鼓励学生进行自我评价和互评，通过反思学习过程中的得失，提高自我认知能力和团队协作能力。考试评价：通过闭卷考试或开卷考试的方式，考查学生对控制基本概念、原理及应用的掌握情况。六、教学反思与改进在教学实施过程中，教师应及时进行教学反思，总结教学经验，发现教学中存在的问题和不足，并提出改进措施。具体反思和改进方向如下：教学内容的深度与广度：根据学生的学习情况和反馈，适时调整教学内容的深度和广度，确保学生能够理解和掌握所学知识。教学策略的有效性：关注教学策略的实施效果，如情境教学的创设是否有效、项目式学习的推进是否顺利等，及时调整教学策略以提高教学效果。学生主体地位的发挥：在教学过程中，应注重发挥学生的主体地位，鼓励学生积极参与、主动探索，提高学生的学习主动性和创造性。教学资源的整合与利用：充分利用校内外教学资源，如实验室设备、网络资源等，为学生的学习提供有力支持。注重教学资源的整合与利用，提高教学资源的利用效率。通过以上教学思路的实施，旨在全面提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为学生未来的学习和生活奠定坚实的基础。通过不断优化教学策略和方法，提高教学质量和效果，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才做出贡献。九、学业评价一、教学目标与评价目标设定教学目标：技术意识：学生能够理解控制及其设计的基本概念、原理及其在日常生活和生产中的应用，形成对控制技术的初步认识和理解，增强对技术现象和技术问题的敏感度。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，识别控制问题中的关键要素，理解控制系统的组成和工作过程，形成初步的系统思维和工程建模能力。创新设计：学生能够基于控制技术，提出创新性的设计方案，并能够运用技术试验等方法对方案进行验证和优化，形成一定的创新意识和设计能力。图样表达：学生能够识读和绘制控制系统方框图等常见技术图样，用技术语言准确表达设计构想，提高图样表达能力和技术交流能力。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统制作和调试，提高物化实现能力和动手实践能力。评价目标：技术意识：评价学生对控制技术及其应用的理解和认识程度，包括控制的基本概念、原理及其在日常生活和生产中的应用。工程思维：评价学生运用系统分析的方法识别控制问题中的关键要素，理解控制系统的组成和工作过程的能力，以及系统思维和工程建模能力的初步形成情况。创新设计：评价学生基于控制技术提出创新性设计方案的能力，以及运用技术试验等方法对方案进行验证和优化的能力。图样表达：评价学生识读和绘制控制系统方框图等常见技术图样的能力，以及用技术语言准确表达设计构想的能力。物化能力：评价学生根据设计方案选择合适的材料和工具进行简单的控制系统制作和调试的能力，以及物化实现能力和动手实践能力的提高情况。二、评价内容与方式1.技术意识评价内容：学生对控制及其设计基本概念的理解程度。学生对控制技术在日常生活和生产中应用的认识程度。评价方式：课堂提问：通过提问了解学生对控制及其设计基本概念的理解情况。案例分析：通过案例分析讨论控制技术在日常生活和生产中的应用实例，评价学生的认识程度。2.工程思维评价内容：学生运用系统分析的方法识别控制问题中关键要素的能力。学生理解控制系统组成和工作过程的能力。学生系统思维和工程建模能力的初步形成情况。评价方式：小组讨论：组织学生围绕控制系统案例进行讨论，评价学生识别问题中关键要素的能力。方案设计：要求学生设计简单的控制系统方案，评价学生理解控制系统组成和工作过程的能力以及系统思维和工程建模能力的初步形成情况。3.创新设计评价内容：学生基于控制技术提出创新性设计方案的能力。学生运用技术试验等方法对方案进行验证和优化的能力。评价方式：方案设计：要求学生基于控制技术提出创新性设计方案，评价学生的创新设计能力。技术试验：组织学生进行技术试验，评价学生运用技术试验等方法对方案进行验证和优化的能力。4.图样表达评价内容：学生识读和绘制控制系统方框图等常见技术图样的能力。学生用技术语言准确表达设计构想的能力。评价方式：图样绘制：要求学生绘制控制系统方框图等常见技术图样，评价学生的图样表达能力。设计报告：要求学生撰写设计报告，用技术语言准确表达设计构想，评价学生的技术交流能力。5.物化能力评价内容：学生根据设计方案选择合适的材料和工具进行简单的控制系统制作的能力。学生进行控制系统调试的能力。学生物化实现能力和动手实践能力的提高情况。评价方式：制作实践：组织学生进行控制系统制作实践，评价学生选择合适的材料和工具进行制作的能力。调试测试：要求学生对制作的控制系统进行调试测试，评价学生的调试能力和物化实现能力。作品展示：通过作品展示和评价，了解学生动手实践能力的提高情况。三、评价实施1.课堂提问与讨论在课堂教学中，通过提问和讨论的方式了解学生对控制及其设计基本概念的理解程度，以及对控制技术在日常生活和生产中应用的认识程度。教师可以根据学生的回答情况给予及时的反馈和指导。2.案例分析选择典型的控制系统案例，组织学生进行案例分析讨论。通过案例分析，评价学生运用系统分析的方法识别控制问题中关键要素的能力，以及理解控制系统组成和工作过程的能力。通过讨论交流，促进学生对控制技术及其应用的深入理解。3.方案设计要求学生基于控制技术提出创新性设计方案，并绘制相应的控制系统方框图等技术图样。通过方案设计，评价学生的创新设计能力、图样表达能力以及系统思维和工程建模能力的初步形成情况。教师可以对学生的设计方案进行点评和指导，帮助学生完善设计方案。4.技术试验组织学生进行技术试验，验证和优化设计方案。通过技术试验，评价学生运用技术试验等方法对方案进行验证和优化的能力。技术试验也是培养学生物化能力和动手实践能力的重要途径。教师应关注学生在技术试验过程中的操作规范和安全问题。5.制作实践与调试测试组织学生进行控制系统制作实践，要求学生根据设计方案选择合适的材料和工具进行制作。制作完成后，进行调试测试，确保控制系统能够正常工作。通过制作实践和调试测试，评价学生的物化实现能力、动手实践能力以及调试能力。教师可以对学生的作品进行点评和指导，帮助学生改进和完善作品。6.作品展示与评价通过作品展示和评价的方式，了解学生的学业成就和表现情况。作品展示可以是学生个人或小组的作品展示，也可以是班级范围内的作品展示。在作品展示过程中，教师可以引导学生对作品进行评价和讨论，促进学生对自己和他人作品的深入理解和认识。教师也可以根据学生的作品展示情况给予相应的评价和反馈。四、评价结果的运用1.反馈与指导根据评价结果，教师应及时给予学生反馈和指导。对于表现优秀的学生，教师应给予肯定和鼓励；对于表现不足的学生，教师应指出其存在的问题和不足之处，并提供相应的改进建议和指导措施。通过反馈与指导，帮助学生提高学业成就和表现水平。2.调整教学策略根据评价结果反映出来的问题和不足之处，教师应及时调整教学策略和方法。例如，针对学生对控制及其设计基本概念理解不透彻的问题，教师可以加强相关理论知识的讲解和训练；针对学生物化能力和动手实践能力不足的问题，教师可以增加制作实践和调试测试的环节和时间等。通过调整教学策略和方法，提高教学效果和质量。3.促进学生发展评价结果不仅反映了学生的学业成就和表现情况，也为学生提供了自我反思和发展的机会。教师应引导学生根据评价结果进行自我反思和总结，明确自己的优点和不足之处，并制定相应的改进计划和发展目标。教师也应鼓励学生积极参加各种技术活动和实践项目，拓展自己的技术视野和实践经验，促进自己的全面发展。十、大单元实施思路及教学结构图1.详细列出清晰的实施思路本单元《控制及其设计》的实施旨在通过一系列教学活动，帮助学生理解控制的基本概念、控制系统的组成及工作过程，并能进行简单的控制系统设计。具体实施思路如下：情境导入与概念理解：通过生活实例和趣味游戏，创设情境，引导学生理解控制的基本概念，激发学生对控制的兴趣。分类学习与案例分析：详细介绍控制的分类，通过典型控制案例，加深学生对不同控制方式的理解。系统学习与组成分析：系统讲解控制系统的组成及工作过程，区分开环控制系统和闭环控制系统，并通过案例分析加深理解。设计实践与综合评价：指导学生进行简单的控制系统设计，通过实践提升物化能力，并进行综合评价。总结反思与拓展延伸：总结本单元学习内容，反思学习过程，拓展控制技术的相关应用，鼓励学生进一步探索。2.教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，本单元的教学目标设定如下：（一）技术意识学生能够理解控制技术在日常生活和生产中的重要性，形成对控制技术的基本认识和兴趣。学生能够分析控制技术对社会、环境和个人的影响，形成正确的技术使用观念。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，理解控制系统的组成和工作过程。学生能够识别控制系统中的问题，并提出初步的解决方案。（三）创新设计学生能够根据控制需求，进行简单的控制系统设计，提出创新性的解决方案。学生能够运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性。（四）图样表达学生能够识读和绘制简单的控制系统方框图，表达设计构想。学生能够通过图样表达，与他人交流设计方案，听取意见并进行优化。（五）物化能力学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。学生能够通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。3.教学结构图控制及其设计|+++|||控制的基本概念控制系统的组成及工作过程控制系统的设计||||||控制的含义控制的分类什么是控制系统控制系统的设计流程||||||典型控制案例开环控制系统闭环控制系统控制系统设计案例||自动升国旗装置的设计4.具体教学实施步骤第一阶段：情境导入与概念理解（2课时）第一课时：控制的含义教学活动：导入：通过“闭眼放硬币”游戏，引导学生体验控制的过程，激发兴趣。讲解：介绍控制的基本含义，结合日常生活实例，如空调温度控制、交通信号灯控制等，帮助学生理解控制的概念。讨论：组织学生讨论生活中还有哪些控制现象，加深对控制含义的理解。作业：搜集生活中的控制现象，准备在下节课分享。第二课时：控制的分类与典型控制案例教学活动：讲解：介绍控制的分类，包括手动控制、自动控制和智能控制，并详细解释每种控制方式的特点。案例分析：通过蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等典型控制案例，帮助学生理解不同控制方式在实际应用中的差异。讨论：组织学生讨论这些控制案例的优缺点，以及它们在现代社会中的应用。作业：选择一个自己感兴趣的控制案例，进行深入研究，准备在下节课分享。第二阶段：系统学习与组成分析（4课时）第三课时：什么是控制系统教学活动：讲解：介绍控制系统的基本概念，包括控制系统的定义、组成和分类。实例分析：通过红绿灯控制系统、自动水龙头等实例，帮助学生理解控制系统的实际应用。讨论：组织学生讨论控制系统在日常生活和生产中的重要性。第四课时：开环控制系统教学活动：讲解：详细介绍开环控制系统的组成及工作过程，通过电暖器取暖控制系统等实例进行说明。实践：指导学生进行开环控制系统方框图的绘制，加深对开环控制系统的理解。讨论：分析开环控制系统的优缺点及适用场景。第五课时：闭环控制系统教学活动：讲解：详细介绍闭环控制系统的组成及工作过程，通过空调温度控制系统等实例进行说明。比较：将闭环控制系统与开环控制系统进行比较，分析它们的异同点。讨论：组织学生讨论闭环控制系统在日常生活和生产中的应用及其优势。第六课时：控制系统案例教学活动：案例分析：通过分析自行火炮、导弹控制系统、无人驾驶汽车等案例，帮助学生深入理解控制系统的复杂性和多样性。讨论：组织学生讨论这些控制系统在军事、交通等领域的应用及其重要性。作业：选择一个控制系统案例，进行深入研究，并准备在下节课进行汇报。第三阶段：设计实践与综合评价（4课时）第七课时：控制系统的设计流程教学活动：讲解：介绍控制系统的设计流程，包括确定控制目的、分析控制要素、设计控制方案等步骤。讨论：组织学生讨论在设计控制系统时需要考虑哪些因素，如何确定控制量和被控量等。实践：指导学生进行简单的控制系统设计方案的制定，并绘制控制系统方框图。第八课时：自动升国旗装置的设计（上）教学活动：任务布置：介绍自动升国旗装置的设计任务和要求。方案设计：指导学生进行自动升国旗装置的设计方案的制定，包括确定控制目的、选择控制方式、设计控制流程等。分组讨论：学生分组讨论设计方案，提出改进意见。第九课时：自动升国旗装置的设计（下）教学活动：材料准备：指导学生根据设计方案准备所需的材料和工具。制作与调试：学生分组进行自动升国旗装置的制作和调试，教师巡回指导。问题解决：针对制作过程中出现的问题，组织学生进行讨论和解决。第十课时：综合评价与反思教学活动：展示与评价：各小组展示自动升国旗装置的设计成果，进行相互评价和教师点评。总结反思：组织学生总结本单元的学习内容和学习过程，反思存在的问题和不足之处。拓展延伸：介绍控制技术在其他领域的应用，鼓励学生进一步探索和学习。作业：撰写本单元的学习心得和体会，准备在下节课进行分享。通过以上教学实施步骤，学生将全面理解和掌握控制及其设计的相关知识，提升通用技术的核心素养。十一、大情境、大任务创设一、大情境设计在现代社会，智能化和自动化技术的快速发展，使得控制系统广泛应用于各行各业，极大地提高了生产效率和生活质量。为了让学生更好地理解并掌握控制及其设计的基本原理和应用，我们设计了一个贴近学生生活、具有实践意义的大情境——“智慧校园控制系统的设计与实现”。二、大任务设计（一）大任务概述“智慧校园控制系统的设计与实现”是一个综合性的大任务，旨在通过真实情境下的实践活动，引导学生综合运用结构、流程、系统、控制等知识，完成一个具有实际应用价值的智慧校园控制系统的设计与实现。该任务将涵盖从需求分析、系统设计、方案实施到测试评价的全过程，充分锻炼学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。（二）大任务目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合“智慧校园控制系统的设计与实现”这一大任务的特点，我们设定了以下核心素养目标：技术意识：学生能够认识到控制系统在智慧校园建设中的重要性，理解其对社会、环境和个人的影响。学生能够形成对控制系统技术的基本认识和兴趣，具备初步的技术使用和决策能力。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对智慧校园控制系统的需求进行分析，明确系统的功能和性能要求。学生能够识别系统设计中的关键问题，提出初步的解决方案，并进行方案的优化和评估。创新设计：学生能够根据智慧校园的实际需求，进行控制系统的创新设计，提出具有独特性和实用性的设计方案。学生能够运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性，并不断优化设计方案。图样表达：学生能够识读和绘制控制系统方框图、流程图等技术图样，清晰表达设计方案。学生能够通过图样表达，与他人交流设计思想，听取意见并进行优化。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行智慧校园控制系统的制作和调试。学生能够通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力，完成控制系统的物化实现。（三）大任务实施步骤需求分析活动描述：引导学生参观校园，观察并记录校园中需要控制系统进行管理的场景，如教室灯光、教室温度、校园广播、安全监控等。通过小组讨论，分析这些场景对控制系统的具体需求，包括控制对象、控制目的、控制精度等。核心素养目标：技术意识：认识控制系统在智慧校园建设中的应用价值。工程思维：运用系统分析的方法，明确控制系统的需求。系统设计活动描述：根据需求分析的结果，引导学生将智慧校园控制系统划分为若干个子系统，如照明控制系统、温度控制系统、广播控制系统、安全监控系统等。针对每个子系统，进行详细的系统设计，包括确定控制方式（手动控制、自动控制、智能控制）、选择传感器和执行器、绘制控制系统方框图等。核心素养目标：创新设计：根据实际需求，进行控制系统的创新设计。图样表达：绘制控制系统方框图，清晰表达设计方案。方案实施活动描述：分组进行智慧校园控制系统的制作和调试。各组根据系统设计方案，选择合适的材料和工具，制作控制系统的硬件部分，如传感器、执行器、控制电路板等。编写控制程序，实现控制系统的软件部分。在制作和调试过程中，鼓励学生进行技术创新和优化，提高控制系统的性能和可靠性。核心素养目标：物化能力：选择合适的材料和工具，进行控制系统的制作和调试。工程思维：识别并解决制作和调试过程中遇到的问题，优化控制系统性能。测试评价活动描述：完成控制系统的制作和调试后，组织学生进行系统测试。测试内容包括控制系统的功能测试、性能测试、稳定性测试等。通过测试，评估控制系统的实际效果，发现存在的问题和不足，并提出改进方案。组织学生进行成果展示和交流，分享设计经验和心得。核心素养目标：技术意识：评价控制系统在智慧校园建设中的实际应用效果。创新设计：根据测试结果，对控制系统进行优化和改进。图样表达：通过成果展示和交流，清晰表达设计思想和实现过程。（四）大任务评价与反馈评价方式：采用过程性评价与结果性评价相结合的方式。过程性评价主要关注学生在需求分析、系统设计、方案实施等阶段的表现，包括参与度、合作精神、创新能力等。结果性评价主要关注控制系统的实际效果和成果展示的质量。反馈机制：建立及时反馈机制，教师在任务实施过程中密切关注学生的进展和问题，及时给予指导和帮助。组织学生进行自我评价和相互评价，促进学生之间的交流和学习。在任务完成后，组织学生进行总结和反思，提炼设计经验和教训，为今后的学习和实践提供参考。三、大任务实例——自动升旗控制系统的设计与实现（一）任务背景为了增强校园文化的庄重性和仪式感，许多学校都安装了自动升旗装置。传统的自动升旗装置往往存在控制精度不高、稳定性差等问题。我们设计了一个自动升旗控制系统的设计与实现任务，旨在通过实践活动，引导学生掌握控制系统的基本原理和设计方法，提高解决实际问题的能力。（二）任务目标设计并实现一个自动升旗控制系统，能够精确控制国旗的升降速度和位置。绘制控制系统方框图，清晰表达设计方案。制作并调试自动升旗控制系统的硬件和软件部分。进行系统测试，评估控制系统的实际效果，并提出改进方案。（三）任务实施步骤需求分析参观校园升旗台，了解现有升旗装置的工作原理和存在的问题。讨论自动升旗控制系统的需求，包括控制精度、稳定性、安全性等。系统设计确定控制方式：采用闭环控制系统，通过反馈装置提高控制精度和稳定性。选择传感器和执行器：选用光电传感器检测国旗位置，步进电机作为执行器驱动国旗升降。绘制控制系统方框图：包括控制器、传感器、执行器、反馈装置等部分。方案实施选择合适的材料和工具，制作控制系统的硬件部分，如光电传感器支架、步进电机驱动板等。编写控制程序，实现国旗的自动升降控制。包括初始化设置、位置检测、速度控制等部分。进行硬件和软件的联调，确保系统能够正常工作。测试评价进行系统测试，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等。评估控制系统的实际效果，记录测试数据和现象。根据测试结果，提出改进方案，并进行优化和调整。组织成果展示和交流，分享设计经验和心得。通过以上大情境、大任务的设计与实施，学生将能够在真实情境下综合运用结构、流程、系统、控制等知识，完成一个具有实际应用价值的智慧校园控制系统的设计与实现。这一过程不仅能够提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，还能够培养学生的团队合作精神和解决实际问题的能力。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：控制及其设计课时设计：情境导入与概念理解（2课时）第一课时：控制的含义第二课时：控制的分类与典型控制案例系统学习与组成分析（4课时）第三课时：什么是控制系统第四课时：开环控制系统第五课时：闭环控制系统第六课时：控制系统案例设计实践与综合评价（4课时）第七课时：控制系统的设计流程第八课时：自动升国旗装置的设计（上）第九课时：自动升国旗装置的设计（下）第十课时：综合评价与反思（二）学习目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和本单元的教学内容，设定以下学习目标：通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解控制技术在日常生活和生产中的重要性，形成对控制技术的基本认识和兴趣。学生能够分析控制技术对社会、环境和个人的影响，形成正确的技术使用观念。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解控制系统的组成和工作过程。学生能够识别控制系统中的问题，并提出初步的解决方案。创新设计：学生能够根据控制需求，进行简单的控制系统设计，提出创新性的解决方案。学生能够运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性。图样表达：学生能够识读和绘制简单的控制系统方框图，表达设计构想。学生能够通过图样表达，与他人交流设计方案，听取意见并进行优化。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。学生能够通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。（三）评价任务过程性评价：通过课堂讨论、小组活动和作业完成情况，评价学生对控制概念、控制系统组成及工作过程的理解和掌握情况。通过观察学生在控制系统设计过程中的表现，评价其创新设计能力、图样表达能力和物化能力。结果性评价：通过学生提交的控制系统设计方案、控制系统装置的制作和调试结果，评价其设计思路、制作技能和问题解决能力。通过学生的综合评价与反思报告，评价其对本单元学习内容的掌握情况和自我认知能力的提升。（四）学习过程情境导入与概念理解（2课时）第一课时：控制的含义教学活动：导入：通过“闭眼放硬币”游戏，引导学生体验控制的过程，激发兴趣。讲解：介绍控制的基本含义，结合日常生活实例，帮助学生理解控制的概念。讨论：组织学生讨论生活中还有哪些控制现象，加深对控制含义的理解。第二课时：控制的分类与典型控制案例教学活动：讲解：介绍控制的分类，包括手动控制、自动控制和智能控制，并详细解释每种控制方式的特点。案例分析：通过蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等典型控制案例，帮助学生理解不同控制方式在实际应用中的差异。讨论：组织学生讨论这些控制案例的优缺点及其在现代社会中的应用。系统学习与组成分析（4课时）第三课时：什么是控制系统教学活动：讲解：介绍控制系统的基本概念，包括控制系统的定义、组成和分类。实例分析：通过红绿灯控制系统、自动水龙头等实例，帮助学生理解控制系统的实际应用。讨论：组织学生讨论控制系统在日常生活和生产中的重要性。第四课时：开环控制系统教学活动：讲解：详细介绍开环控制系统的组成及工作过程，通过电暖器取暖控制系统等实例进行说明。实践：指导学生进行开环控制系统方框图的绘制，加深对开环控制系统的理解。讨论：分析开环控制系统的优缺点及适用场景。第五课时：闭环控制系统教学活动：讲解：详细介绍闭环控制系统的组成及工作过程，通过空调温度控制系统等实例进行说明。比较：将闭环控制系统与开环控制系统进行比较，分析它们的异同点。讨论：组织学生讨论闭环控制系统在日常生活和生产中的应用及其优势。第六课时：控制系统案例教学活动：案例分析：通过分析自行火炮、导弹控制系统、无人驾驶汽车等案例，帮助学生深入理解控制系统的复杂性和多样性。讨论：组织学生讨论这些控制系统在军事、交通等领域的应用及其重要性。设计实践与综合评价（4课时）第七课时：控制系统的设计流程教学活动：讲解：介绍控制系统的设计流程，包括确定控制目的、分析控制要素、设计控制方案等步骤。讨论：组织学生讨论在设计控制系统时需要考虑哪些因素，如何确定控制量和被控量等。实践：指导学生进行简单的控制系统设计方案的制定，并绘制控制系统方框图。第八课时：自动升国旗装置的设计（上）教学活动：任务布置：介绍自动升国旗装置的设计任务和要求。方案设计：指导学生进行自动升国旗装置的设计方案的制定，包括确定控制目的、选择控制方式、设计控制流程等。分组讨论：学生分组讨论设计方案，提出改进意见。第九课时：自动升国旗装置的设计（下）教学活动：材料准备：指导学生根据设计方案准备所需的材料和工具。制作与调试：学生分组进行自动升国旗装置的制作和调试，教师巡回指导。问题解决：针对制作过程中出现的问题，组织学生进行讨论和解决。第十课时：综合评价与反思教学活动：展示与评价：各小组展示自动升国旗装置的设计成果，进行相互评价和教师点评。总结反思：组织学生总结本单元的学习内容和学习过程，反思存在的问题和不足之处。拓展延伸：介绍控制技术在其他领域的应用，鼓励学生进一步探索和学习。（五）作业与检测作业：每节课后布置相关作业，如搜集生活中的控制现象、分析控制案例、绘制控制系统方框图、制定控制系统设计方案等。完成自动升国旗装置的制作和调试，并撰写设计报告和反思总结。检测：通过课堂讨论、小组活动和作业完成情况，检测学生对控制概念、控制系统组成及工作过程的理解情况。通过观察学生在控制系统设计、制作和调试过程中的表现，检测其创新设计能力、图样表达能力和物化能力。（六）学后反思学生反思：引导学生回顾本单元的学习内容和学习过程，思考自己在哪些方面取得了进步，哪些方面还需要改进。鼓励学生分享自己的学习心得和体会，以及在学习过程中遇到的困难和解决方法。教师反思：教师应对本单元的教学实施情况进行反思，总结成功经验和不足之处。针对学生在学习过程中存在的问题和困惑，思考如何调整教学策略和方法，以提高教学效果。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，通用技术课程旨在提升学生的技术素养，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。而《第四章控制及其设计》作为通用技术必修课程中的重要内容，不仅要求学生理解控制的基本概念、原理和应用，还强调通过实践活动培养学生的跨学科整合能力和解决实际问题的能力。本学科实践与跨学科学习设计将围绕“控制及其设计”的主题，结合政治、物理、数学、计算机等多个学科的知识，通过多样化的实践活动，促进学生核心素养的全面发展。二、教学目标技术意识：学生能够理解控制技术在日常生活和生产中的重要性，形成对控制技术的基本认识和兴趣。学生能够分析控制技术对社会、环境和个人的影响，形成正确的技术使用观念。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解控制系统的组成和工作过程。学生能够识别控制系统中的问题，并提出初步的解决方案。创新设计：学生能够根据控制需求，进行简单的控制系统设计，提出创新性的解决方案。学生能够运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性。图样表达：学生能够识读和绘制简单的控制系统方框图，表达设计构想。学生能够通过图样表达，与他人交流设计方案，听取意见并进行优化。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。学生能够通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。三、学习目标理解控制的基本概念：了解控制的含义及其在日常生活和生产中的应用。理解手动控制、自动控制和智能控制的特点和区别。掌握控制系统的组成及工作过程：熟悉控制系统的基本组成，包括检测装置、控制装置和执行装置。理解开环控制系统和闭环控制系统的区别及各自的特点。进行简单的控制系统设计：能够根据控制需求，确定被控量和控制量。能够绘制控制系统方框图，并制订简单的控制系统设计方案。提升图样表达和物化能力：能够通过图样表达设计构想，与他人交流设计方案。能够选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。四、作业目标设定技术意识：观察并记录生活中常见的控制系统，分析其工作原理和应用场景。调研一项控制技术在某个领域的应用，撰写调研报告。工程思维：分析一个现有的控制系统，指出其存在的问题并提出改进方案。设计一个简单的控制系统模型，绘制控制系统方框图并进行说明。创新设计：结合所学知识，设计一个具有创新性的控制系统，撰写设计报告。参与小组讨论，提出对现有控制系统的创新改进意见。图样表达：绘制一个控制系统的方框图，清晰表达控制系统的组成和工作过程。使用计算机辅助设计软件，绘制控制系统的三维模型。物化能力：选择合适的材料和工具，制作一个简单的控制系统模型。对制作的控制系统模型进行调试，并记录调试过程和结果。五、学科实践与跨学科学习设计（一）实践活动一：控制技术在日常生活中的应用调研活动目标：调研控制技术在日常生活中的应用场景。分析控制技术在不同领域中的作用和影响。活动步骤：分组调研：将学生分成若干小组，每组选择一个调研方向（如家电控制、交通控制、工业生产控制等）。实地观察：通过实地观察、访谈等方式，了解控制技术在所选领域的应用情况。数据分析：整理调研数据，分析控制技术在不同领域中的作用和影响。汇报交流：各小组撰写调研报告，并在班级内进行汇报交流。跨学科整合：物理：结合物理学中的力学、电学等知识，分析控制技术的工作原理。数学：运用数学模型对控制系统进行定量分析。信息技术：利用计算机模拟控制系统的工作过程。（二）实践活动二：控制系统设计与制作活动目标：设计一个简单的控制系统模型。选择合适的材料和工具，制作控制系统模型并进行调试。活动步骤：确定设计主题：选择一个与生活或生产实际相关的控制主题，如自动浇花系统、温度控制系统等。方案设计：根据所选主题，设计控制系统的组成和工作过程，绘制控制系统方框图。材料选择：根据设计方案，选择合适的材料和工具。制作与调试：制作控制系统模型，并进行调试和优化。展示与评价：展示制作成果，进行小组互评和教师评价。跨学科整合：数学：运用数学知识对控制系统进行建模和分析。物理：结合物理学原理，设计控制系统的检测装置和执行装置。信息技术：利用计算机编程和仿真软件对控制系统进行模拟和测试。（三）实践活动三：智能控制系统设计与实现活动目标：设计一个智能控制系统模型，如智能家居控制系统、智能安防系统等。利用计算机编程和传感器技术实现智能控制系统的功能。活动步骤：需求分析：分析智能控制系统的功能需求和应用场景。方案设计：设计智能控制系统的组成和工作流程，绘制控制系统方框图。硬件搭建：选择合适的硬件设备，如传感器、单片机、执行器等，搭建智能控制系统的硬件平台。软件编程：利用计算机编程语言（如C语言、Python等）编写智能控制系统的控制程序。系统调试：对智能控制系统进行调试和优化，确保其正常运行。展示与评价：展示智能控制系统的实现成果，进行小组互评和教师评价。跨学科整合：信息技术：利用计算机编程和仿真技术实现智能控制系统的功能。物理：结合物理学原理，设计智能控制系统的传感器和执行器。数学：运用数学知识对智能控制系统进行建模和分析。政治：探讨智能控制系统在社会治理、公共安全等方面的应用和影响。六、总结与反思通过本单元的学科实践与跨学科学习设计，学生不仅能够深入理解控制技术的基本概念、原理和应用，还能够通过实践活动提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。跨学科学习设计促进了学生多学科知识的整合和应用能力的培养，为学生未来的学习和职业发展奠定了坚实的基础。在教学过程中，教师应注重引导学生主动探究、合作交流，鼓励学生大胆创新和实践，不断提升学生的技术素养和综合能力。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和《第四章控制及其设计》的教学内容，本单元的教学目标设定如下：技术意识：学生能够理解控制技术在日常生活和生产中的重要性，形成对控制技术的基本认识和兴趣。学生能够分析控制技术对社会、环境和个人的影响，形成正确的技术使用观念。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解控制系统的组成和工作过程。学生能够识别控制系统中的问题，并提出初步的解决方案。创新设计：学生能够根据控制需求，进行简单的控制系统设计，提出创新性的解决方案。学生能够运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性。图样表达：学生能够识读和绘制简单的控制系统方框图，表达设计构想。学生能够通过图样表达，与他人交流设计方案，听取意见并进行优化。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。学生能够通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。二、作业目标设定（一）技术意识目标1：学生通过实际案例分析，理解控制技术在不同领域的应用，增强对控制技术重要性的认识。学生搜集并整理控制技术在日常生活中的应用案例，分析其对个人生活和社会发展的影响。目标2：学生分析控制技术对环境和社会的影响，形成正确的技术使用观念。学生撰写一篇小论文，探讨某项控制技术的优缺点及其对社会、环境的影响。（二）工程思维目标1：学生通过分析控制系统的组成和工作过程，理解系统分析在控制设计中的应用。学生绘制一个开环或闭环控制系统的方框图，并解释其工作原理。目标2：学生识别控制系统中可能存在的问题，并提出初步的解决方案。学生针对一个具体的控制系统问题，提出改进方案，并撰写报告。（三）创新设计目标1：学生根据控制需求，设计一个简单的控制系统，提出创新性的解决方案。学生设计一个小型控制系统（如自动浇花系统、智能灯光控制系统等），并绘制设计方案图。目标2：学生运用所学的控制技术，进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性。学生进行控制系统模型的制作和调试，记录试验过程和数据，撰写试验报告。（四）图样表达目标1：学生识读和绘制简单的控制系统方框图，表达设计构想。学生选择一个控制系统案例，绘制其方框图，并解释各部分的功能。目标2：学生通过图样表达，与他人交流设计方案，听取意见并进行优化。学生在小组内分享自己的设计方案，听取其他同学的意见和建议，对设计方案进行优化。（五）物化能力目标1：学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行简单的控制系统装置的制作和调试。学生选择合适的材料和工具，制作一个简单的控制系统模型，并进行调试。目标2：学生通过实践，提升动手能力和解决实际问题的能力。学生撰写制作和调试过程中的心得体会，总结自己的收获和不足。三、作业内容与要求（一）作业一：控制技术应用案例分析任务描述：学生搜集并整理控制技术在日常生活中的应用案例，分析其对个人生活和社会发展的影响。要求选择一个具体的控制技术案例，撰写一篇小论文，内容包括但不限于控制技术的应用领域、工作原理、优缺点及其对社会、环境的影响。具体要求：论文结构清晰，包括引言、正文、结论等部分。正文部分要详细阐述控制技术的工作原理和应用场景，分析其对个人生活和社会发展的影响。结论部分要总结控制技术的优缺点，并提出改进建议。评价标准：内容完整，逻辑清晰。分析深入，见解独到。语言表达准确，格式规范。（二）作业二：控制系统方框图绘制与分析任务描述：学生选择一个具体的控制系统案例（如红绿灯控制系统、空调温度控制系统等），绘制其方框图，并解释各部分的功能和工作原理。具体要求：方框图要准确反映控制系统的组成和工作过程。对方框图中的各个部分进行详细说明，包括检测装置、控制装置、执行装置等。分析控制系统的工作原理和可能存在的问题，提出改进建议。评价标准：方框图绘制准确，布局合理。说明部分详细完整，条理清晰。分析深入，建议合理。（三）作业三：创新控制系统设计任务描述：学生根据控制需求，设计一个简单的控制系统（如自动浇花系统、智能灯光控制系统等），提出创新性的解决方案，并绘制设计方案图。具体要求：设计方案要具有创新性和实用性。绘制详细的设计方案图，包括系统组成、工作流程等。说明设计方案的优点和可能存在的问题，提出改进措施。评价标准：设计方案创新性强，实用性强。设计方案图绘制规范，说明详细。分析深入，改进措施合理。（四）作业四：控制系统模型制作与调试任务描述：学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，制作一个简单的控制系统模型，并进行调试。记录制作和调试过程中的心得体会，总结自己的收获和不足。具体要求：制作过程要规范，注意安全。调试过程中要记录数据和现象，分析可能存在的问题和解决方案。撰写心得体会，总结制作和调试过程中的经验和教训。评价标准：制作过程规范，成品质量高。调试数据记录准确，分析深入。心得体会真实可信，总结到位。通过以上作业设计，学生将能够全面理解和掌握控制及其设计的相关知识，提升通用技术的核心素养。这些作业设计也注重培养学生的创新精神和实践能力，促进学生的全面发展。十五、“教-学-评”一致性课时设计课程基本信息教材版本：2019版豫科版高中通用技术必修技术与设计2单元主题：第四章控制及其设计课时设计：依据大单元实施思路及教学结构图，本单元共设计10课时。第一课时：控制的含义教学目标：技术意识：学生能够理解控制的基本含义，认识控制现象在日常生活中的应用，形成对控制技术的兴趣和敏感性。工程思维：通过观察和体验，学生能够初步感知控制的基本过程，理解控制的基本要素。创新设计：通过讨论和思考，学生能够提出对控制现象的新见解，激发创新思维。图样表达：学生能够用简单的图示表达控制的基本过程。物化能力：通过体验活动，学生能够动手实践，初步体验控制的过程。作业目标：搜集生活中的控制现象，准备下节课分享。教学过程：导入：通过“闭眼放硬币”游戏，引导学生体验控制的过程，激发兴趣。讲解：介绍控制的基本含义，结合日常生活实例（如空调温度控制、交通信号灯控制等）帮助学生理解。讨论：组织学生讨论生活中还有哪些控制现象，加深对控制含义的理解。作业布置：搜集生活中的控制现象，准备下节课分享。评价方式：自我评价：学生反思自己在游戏中的体验和收获。小组评价：小组成员相互评价在讨论中的表现和贡献。教师评价：教师根据学生在课堂上的参与度和理解程度进行评价。第二课时：控制的分类与典型控制案例教学目标：技术意识：学生能够了解控制的分类，理解手动控制、自动控制和智能控制的特点及应用场景。工程思维：通过案例分析，学生能够识别不同控制方式在实际应用中的优缺点。创新设计：通过讨论，学生能够提出对不同控制方式改进的建议。图样表达：学生能够用简单的图示表达不同控制方式的区别。物化能力：通过案例分析，学生能够初步理解控制技术在实际系统中的应用。作业目标：选择一个自己感兴趣的控制案例，进行深入研究，准备下节课分享。教学过程：讲解：介绍控制的分类，包括手动控制、自动控制和智能控制，并详细解释每种控制方式的特点。案例分析：通过蒸汽机速度调节装置、都江堰水利工程等典型控制案例，帮助学生理解不同控制方式在实际应用中的差异。讨论：组织学生讨论这些控制案例的优缺点，以及它们在现代社会中的应用。作业布置：选择一个控制案例，进行深入研究，准备下节课分享。评价方式：自我评价：学生反思自己对控制分类的理解程度。小组评价：小组成员相互评价在讨论中的表现和贡献。教师评价：教师根据学生在课堂上的参与度和理解程度进行评价。第三课时：什么是控制系统教学目标：技术意识：学生能够理解控制系统的基本概念，认识控制系统在生产生活中的重要性。工程思维：通过分析实例，学生能够理解控制系统的基本组成和工作过程。创新设计：通过讨论，学生能够提出对控制系统改进的新思路。图样表达：学生能够用简单的方框图表达控制系统的基本组成。物化能力：通过实例分析，学生能够初步理解控制系统的物化实现。作业目标：预习开环控制系统和闭环控制系统的内容，准备下节课的讨论。教学过程：讲解：介绍控制系统的基本概念，包括控制系统的定义、组成和分类。实例分析：通过红绿灯控制系统、自动水龙头等实例，帮助学生理解控制系统的实际应用。讨论：组织学生讨论控制系统在日常生活和生产中的重要性。作业布置：预习开环控制系统和闭环控制系统的内容，准备下节课的讨论。评价方式：自我评价：学生反思自己对控制系统基本概念的理解程度。小组评价：小组成员相互评价在讨论中的表现和贡献。教师评价：教师根据学生在课堂上的参与度和理解程度进行评价。第四课时：开环控制系统教学目标：技术意识：学生能够理解开环控制系统的基本概念和工作过程。工程思维：通过分析实例，学生能够识别开环控制系统的组成和特点。创新设计：通过讨论，学生能够提出对开环控制系统改进的建议。图样表达：学生能够用方框图表达开环控制系统的组成和工作过程。物化能力：通过实例分析，学生能够初步理解开环控制系统的物化实现。作业目标：绘制一个开环控制系统的方框图，并准备下节课分享。教学过程：讲解：详细介绍开环控制系统的组成及工作过程，通过电暖器取暖控制系统等实例进行说明。实践：指导学生绘制开环控制系统的方框图，加深对开环控制系统的理解。讨论：分析开环控制系统的优缺点及适用场景。作业布置：绘制一个开环控制系统的方框图，并准备下节课分享。评价方式：自我评价：学生反思自己对开环控制系统理解的程度。小组评价：小组成员相互评价绘制的方框图和讨论中的表现。教师评价：教师根据学生在课堂上的绘制情况和讨论表现进行评价。第五课时：闭环控制系统教学目标：技术意识：学生能够理解闭环控制系统的基本概念和工作过程。工程思维：通过分析实例，学生能够识别闭环控制系统的组成和特点。创新设计：通过讨论，学生能够提出对闭环控制系统改进的建议。图样表达：学生能够用方框图表达闭环控制系统的组成和工作过程。物化能力：通过实例分析，学生能够初步理解闭环控制系统的物化实现。作业目标：绘制一个闭环控制系统的方框图，并准备下节课分享。教学过程：讲解：详细介绍闭环控制系统的组成及工作过程，通过空调温度控制系统等实例进行说明。比较：将闭环控制系统与开环控制系统进行比较，分析它们的异同点。讨论：组织学生讨论闭环控制系统在日常生活和生产中的应用及其优势。作业布置：绘制一个闭环控制系统的方框图，并准备下节课分享。评价方式：自我评价：学生反思自己对闭环控制系统理解的程度。小组评价：小组成员相互评价绘制的方框图和讨论中的表现。教师评价：教师根据学生在课堂上的绘制情况和讨论表现进行评价。第六课时：控制系统案例教学目标：技术意识：学生能够通过案例分析，深入理解控制系统的复杂性和多样性。工程思维：通过分析复杂控制系统案例，学生能够理解其组成和工作原理。创新设计：通过讨论，学生能够提出对复杂控制系统改进的建议。图样表达：学生能够用方框图表达复杂控制系统的组成和工作过程。物化能力：通过案例分析，学生能够初步理解复杂控制系统的物化实现。作业目标：选择一个控制系统案例，进行深入研究，并准备下节课汇报。教学过程：案例分析：通过分析自行火炮、导弹控制系统、无人驾驶汽车等案例，帮助学生深入理解控制系统的复杂性和多样性。讨论：组织学生讨论这些控制系统在军事、交通等领域的应用及其重要性。作业布置：选择一个控制系统案例，进行深入研究，并准备下节课汇报。评价方式：自我评价：学生反思自己对复杂控制系统理解的程度。小组评价：小组成员相互评价在讨论中的表现和贡献。教师评价：教师根据学生在课堂上的参与度和理解程度进行评价。第七课时：控制系统的设计流程教学目标：技术意识：学生能够理解控制系统设计的基本流程，认识设计流程的重要性。工程思维：通过案例分析，学生能够掌握控制系统设计的方法和步骤。创新设计：通过讨论，学生能够提出对控制系统设计流程改进的建议。图样表达：学生能够用图示表达控制系统设计的流程。物化能力：通过案例分析，学生能够初步理解控制系统设计的物化实现。作业目标：设计一个简单的控制系统方案，并绘制方框图，准备下节课分享。教学过程：讲解：介绍控制系统设计的基本流程，包括确定控制目的、分析控制要素、设计控制方案等步骤。讨论：组织学生讨论在设计控制系统时需要考虑哪些因素，如何确定控制量和被控量等。实践：指导学生设计一个简单的控制系统方案，并绘制方框图。作业布置：设计一个简单的控制系统方案，并绘制方框图，准备下节课分享。评价方式：自我评价：学生反思自己对控制系统设计流程理解的程度。小组