（地质版）《技术与设计2》第四章 控制与设计第四节 控制系统的干扰

河北省石家庄市第一中学 韩金山

第一部分：设计思想

【教材分析】

本节教材的主要内容：控制系统的干扰及分析、闭环控制系统的抗干扰能力问题。它是在学生学习了控制系统的基本概念的基础上进一步的学习控制系统在正常运行时受到的干扰，属于控制系统的应用。在技术领域中，控制技术是世界标志性核心技术，闭环控制系统是其核心，本节内容又是闭环控制系统的核心，因此它在《控制与设计》中起到举足轻重的作用，不仅可以使学生对闭环控制系统中的反馈有较深的认识，而且也为闭环控制系统的设计与实施奠定理论基础。本节是本单元的重点，也是一个难点，分析干扰因素及反馈给控制系统带来的影响，综合了本章内容前两节的知识。从整册书看，本节融合了该册第二章流程与设计以及第三章系统与设计的内容，控制本身的工作过程就是一个流程。通过讨论控制系统的干扰，课程体现了技术以人为本的理念。

【学情分析】

这节课的教学对象是高二年级的学生，学生对控制系统比较感兴趣，对控制系统的功能、基本组成和工作过程已有了初步了解，能够绘制控制系统的框图，能够认识到某些因素会影响控制目标的实现，但对用什么手段克服控制系统的干扰，提高系统的抗干扰性能，还没有相关的理论知识支持，理解起来有一定困难。另外，本课程不是高考科目，学生缺乏学习的主动性，所以教学过程中应以案例分析为主，所举案例应力求简单并让学生进行分析，尽可能调动学生学习的积极性。

【教学重难点】

重点：干扰因素；

开环控制系统与闭环控制系统的干扰；

反馈在闭环控制系统中的抗干扰作用。

难点：能够进行控制系统的抗干扰能力的分析。

【设计思路】

以建构主义学习理论为指导，发展学生的自主学习的能力，使学生从多个方面进行讨论、分析问题；通过小组游戏活动，引导学生对干扰和反馈知识的理解，培养学生合作探究的能力；充分挖掘生活中的技术问题，通过人们熟悉的、常用的生活工具自行车来说明在控制系统中除输入量以外能引起被控量变化的各种因素都是控制系统的干扰。开拓学生的视野，并引导学生通过收集相关资料对今后的概念自行车进行大胆的创新设计。对此，要以学生为主体，在创新设计中思考、分析、讨论、评价、总结、再创新，把控制系统的反馈和干扰的有关知识嵌入创新的过程中，培养学生对控制系统设计的爱好。

【检测方案】

利用学生对游戏的讨论，对所举事例的干扰分析，对自行车抗干扰能力分析以及对智能自行车的创新分析来检测学生学习效果的反馈。

第二部分：教学设计

【课题】

（地质版）《技术与设计2》第四章 控制与设计

第四节 控制系统的干扰

【课型】

新授课

【教学目标】

1.知识与技能：能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析；通过讨论、分析等方式熟悉反馈环节在闭环控制系统工作过程中的作用；控制系统的抗干扰能力问题的讨论。

2.过程与方法：用方框图分析生活中常见控制系统，通过游戏、视频、讨论、分析、讲授法、问题教学法、小组讨论法、设计教学法等方法使学生了解在控制系统中干扰的作用并结合案例分析影响控制系统运行的主要干扰因素及系统的抗干扰能力。

3.情感态度价值观：通过学习，联系生活，并能在生活中应用反馈原理，调节自身的心理、学习与生活。注意运用技术方法来研究解决实际技术问题，进而培养学生的观察能力，分析能力，体验学习的乐趣。

【教学流程图】

复习引入——学生游戏——讨论过程——学习基础知识——拓展思维——小组合作，深入探究——展示结果——思考自行车的发展中的干扰因素与抗干扰措施——创新智能自行车——展示结果，进行评价——总结本节活动——布置作业。

【教学时数】

一课时

【教学器材】

实物投影、多媒体PPT、蒙眼用的长毛巾、飞机卡片等。

【教学过程】

教学环节 教学内容 学生活动 设计意图知识回顾 控制系统的组成及框图是怎样的？ 完成知识回顾 再现控制系统的组成及框图的绘制新课引入 我们对控制系统已经有了初步的了解，但要实现控制，还需要了解控制系统的另一个重要问题--干扰直接切入主题新课讲授 板书：第四节 控制系统的干扰一、干扰因素及特点投影仪显示教学目标 通过教学目标的展示，让学生把握住学习方向说明游戏规则 学习游戏规则指导学生游戏 学生游戏 通过游戏提升学生学习兴趣和探究欲望能否找出游戏中控制系统的干扰？控制系统与环境的不可分性和环境对系统影响的多样性学生小组讨论，完成学习卡片 通过讨论，进一步明确干扰存在于控制系统中。

新课讲授 板书：1、干扰因素：对控制系统的运行产生的影响2、特点：与环境的不可分性、多样性、对控制系统的控制目标产生不利影响学生展示讨论的结果 通过亲身体会找出影响控制系统的干扰因素所有控制系统的工作运行都会受到所谓干扰因素的影响，因此在使用、设计一个控制系统时，必须弄清这个控制系统有哪些干扰因素。以便我们在使用和设计控制系统时，尽力避开或抑制这些干扰因素对系统的影响。分析学生在游戏中的干扰作用于控制系统的那些环节，怎样把这些影响在控制系统框图中描述出来通过讨论，知道干扰直接指向被控对象比较游戏结果，介绍反馈可以较好地抑制干扰讨论开环控制系统与闭环控制系统的抗干扰能力，理解反馈在控制系统中的作用理解控制系统的抗干扰能力组织学生讨论 依据生活中的实例，讨论反馈环节在控制系统的抗干扰能力中的作用进一步理解反馈的重要性引向深处再分析游戏第一次为开环控制系统，第二次为闭环控制系统因为有了信息反馈，闭环控制系统的抗干扰能力要强。那是不是意味着我们设计控制系统就一定要采用闭环控制系统呢?否！也就是我们在进行系统设计时必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析,如果干扰比较经常和严重,就必须考虑抗干扰措施,保证控制系统的正常工作;如果可能存在的干扰对系统的正常工作影响不大,就可以忽略,因为任何抗干扰措施的实现,都意味着系统结构的复杂和成本的增加.学生交流博士后和农民工处理空肥皂盒的故事。处理事情要实事求是，具体问题具体分析；要全面分析，不要走极端。要学会分析控制系统的干扰因素，以便在使用和设计控制系统时，尽力避开或抑制这些干扰因素对系统的影响为下一节控制系统的设计作铺垫板书：二、控制系统的抗干扰能力展示自行车图片 讨论、分析各种功能的自行车如何抑制或避免干扰的要合理选择开环或闭环控制系统来克服干扰总结学生分析的结果 进一步发散思维，观看视频自动泊车以及图片新概念自行车通过以上分析，我们可以借鉴已有的经验成果，为今后的设计打开思路，从而尝试设计出能够抑制干扰的更多功能的自行车。同学们可以通过上网查阅有关资料，做进一步的了解。.通过今天的学习,希望同学们今后要多动手设计,今天你能设计出一款智能自行车,明天你就会设计出更加智能的汽车 飞机 甚至航空母舰,如果这样,祖国的明天就会更加灿烂.研究了抗干扰能力，我们能否利用干扰为我们服务呢？学生思考，举出利用干扰的例子。游戏中是怎样利用干扰的？鼓励学生在生活和学习中主动尝试应用控制方法解决问题。板书：三、干扰的利用对干扰的利用,是指有意对控制系统施加干扰,使控制系统无法达到控制目标,而不是控制系统本身需要干扰讨论利用干扰的实例例如： 军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁波干扰;用烟薰出山洞中的持枪犯罪分子;用催泪瓦斯驱散人群;用麻醉枪制服出笼的猛虎.在前面的游戏中,对对方的干扰就是干扰的利用.引导学生要一分为二地对待事物教学总结 引导学生完成 1、干扰因素及特点2、控制系统的抗干扰能力问题分析3、干扰的利用培养学生的总结能力练习反馈学生所学

作业布置 分发飞机图片,结合教材115—117页有关内容,分析讨论飞机控制系统的有关干扰问题.可以走访有关人员或查阅有关资料，或与他人交流多种渠道获取知识

【教学反思】

本节课涉及控制论的相关内容，学生理解起来有一定难度，因此，在课堂听讲之余，安排学生利用课余时间主动进一步了解控制论，学会自己去了解新事物。反过来理解系统的抗干扰性就会容易些。其实，通用技术的本意是大家都应该会的一些基本技能，不过我们并不熟悉其中的部分技术名称，不熟悉部分技术规范而已，通过讨论、讲解，使学生掌握使用技术规范的语言来描述这个过程，从而达到简洁、高效的目的。

【补充资源的作用】

学生喜欢的游戏贯穿了本节课的始终；对自行车的挖掘让学生更加了解自己身边的事例，不仅讨论了干扰自行车的因素，而且讨论了如何有效地抗干扰，进一步讨论了干扰的利用。在讨论心目中的自行车时，学生放开思想，创新点很多，值得肯定。

技术学习活动卡

姓名学习伙伴姓名活动形式 讨论与研究题目 影响抓起糖果的因素活动内容1：绘制抓糖果的控制系统的框图活动内容2：讨论抓糖果可能受到的影响，并把它写出来活动内容3：对以上的影响因素进行分析1、控制系统与所在的环境能分开吗？2、环境对系统的影响是单一的或是多样的？3、哪些因素属于随机的、哪些属于定常的？4、哪些是有利的、哪些是不利的？活动内容4对控制目标产生不利影响的因素游戏中干扰因素对控制系统可能产生什么样的影响,这些干扰作用于控制系统的哪些环节 ？怎样把这些影响在控制系统框图中描述出来活动评价