高中通用技术苏教版必修2 技术与设计2控制系统的设计与实施教学设计

教学基本信息

课题

智能小车设计与制作——控制系统的应用（展示评价与交流 ）

是否属于

地方课程或校本课程

国家课程

学科

通用技术

学段：第四学段

年级

相关领域

通用技术 技术创新

教材

课题名称：智能小车设计与制作——控制系统的应用（展示评价与交流 ）

教材版本：苏教版

教师姓名：郑建友             学校：大兴区兴华中学    编号：

教师年龄：42                 教龄：19                职称：中级

教学指导思想与理论依据

项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。

智能小车设计与制作这个项目突出学生学习的主体地位，整个教学活动充分体现了主体性，全面发展，个性发展，协作学习等教育理念，学生亲历该项目整个设计制作过程，对所学知识也有了更加深刻的认识与理解。

教学背景分析

教学内容分析：

苏教版《技术与设计2》第四单元《控制与设计》包括：控制的手段与应用、控制系统的工作过程与方式、闭环控制系统的干扰与反馈、控制系统的设计与实施。智能小车设计与制作项目共六课时，学生经历几种智能小车的设计与制作，体会控制的具体应用。本节课是项目教学的最后一节课，教师以超声波小车的控制系统为例，引导学生将前面所学开环控制和闭环控制知识进一步进行分析与梳理，学生能对控制系统的相关知识有更深层次的理解，完成项目教学所承载的知识目标。通过各小组设计与制作的具体项目的展示、交流与评价，学生们能感受到设计带来的成功与快乐，结合学习评价，对智能小车进行优化与扩展。

学生情况分析：

    学生们经历上学期两次项目设计与制作实践，对电学基础知识、系统及控制等基本概念有了充分的了解，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，同时对项目实践整个过程已经有了很好的了解，这些知识和经验为智能小车的设计与制作奠定了坚定的基础。但是他们对智能小车喜欢却又胆怯，胆怯是因为他们对单片机及编程知之甚少，没有信心。教师上节课,组织学生完成小车各部件组装后，通过单片机控制小车电机驱动为例，辅导学生单片机基础编程及常用语句，增强了学生完成小车的信心。各小组设定了各自小车的功能后，通过亲身学习与实践，并在老师课上与课下的指导下各组均能完成预定项目。

教学方式：课堂讨论法，演示法。

    （一）本课通过项目相关学科知识的讨论，让学生理论联系实际，感受学以致用。

    （二）项目演示，各组作品演示、交流、评价

教学手段：多媒体设备、PPT课件、IPad平板电脑

教学目标

【知识与技能】

（1）知道控制系统的基本组成，会分析简单控制系统的工作过程；

（2）掌握常用控制系统的建构方法，能进行简单控制系统的设计与调试。

【过程与方法】

（1）经历智能小车的设计与制作，理解控制系统的工作过程；

（2）通过智能小车工作过程的分析，掌握分析控制过程的思路和方法，并能画出控制系统的方框图。

【情感、态度与价值观】

（1）通过智能小车的设计与制作，感受智能控制在生活中的应用及对人类生活的影响；

（2）激发对技术的兴趣，培养创新精神和提高探究欲望，保持积极进取的信心，增强对产品控制方面的技术感悟。

教学重点和难点

重点：（1）控制系统的基本组成与工作过程；

     （2）控制系统方框图的绘制。

难点：控制系统工作过程的分析与理解。

教学流程示意图

板书设计

智能小车设计与制作——控制系统应用

一、智能小车控制系统的基本组成与工作过程     二、智能小车项目展示、交流与评价

1、控制系统基本组成：                            1、项目名称

2、控制系统工作过程：                            2、项目功能

（1）文字描述：                                  3、项目工作过程

（2）方框图描述：                                4、项目设计过程

5、项目现场演示

6、项目评价

教学过程设计

教学环节

教师活动

学生活动

设计

意图

时间

创

设

情

境

上节课我们各小组对我们设计与制作的智能小车进行了组装、程序的编写与调试，基本完成了预定的功能。

今天，在我们继续学习新知识之前，我们首先来观看一段视频。

播放视频

介绍超声波传感器

问题：PPT

    1、这个智能小车实现了什么功能？

2、结合你们组自己设计制作智能小车的经历，你能分析出这个智能小车分别由哪些部件组成吗？你能简要说出它们是如何工作的吗？

给学生两分钟时间讨论，在学案上完成1、2两问

观看视频

学生思考预答：

1手靠近车就退手离开车就前进

2车轮、电机、电机驱动板、单片机、超声波传感器工作过程是……

积极讨论

通过视频中小车为例，引导学生分析智能小车控制系统的组成与工作过程

5

讲

授

新

课

开始回答前展示阿友在线记分系统：

大家初始分都为1分，我会给每个回答问题的同学加上一分，如果大家觉得哪个组同学回答的特别好，可以为本组同学共同加分。最后我们看今天哪组同学课堂得分最多。

请同学讨论回答：加分

同学们回答的很好，这就是今天我们要学习的第一项目内容：

板书：一、智能小车控制系统的基本组成与工作过程：

1、控制系统的基本组成

我们知道控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统

PPT开闭环方框图

请同学结合视频内容及刚才的讨论结果，分析超声波小车控制系统是开环控制还是闭环控制，为什么？

方框图中的各项分别是什么？（完成学案3小题）

你们完成了自己小车的制作，有没有思考过自己的小车控制系统是如何工作的，接下来，请各组同学展开讨论并在学案上完成各组小车控制系统方框图。

（完成学案4小题）

板书：2、控制系统的工作过程

文字描述

方框图描述

请同学回答问题并展示方框图，并结合方框图介绍本组小车的工作过程。

同学们回答了问题和画出的控制系统方框图，说明，我们已经理解和掌握了

那么我提一个问题同学们来思考：同样是测距，为什么超声波小车是闭环控制而光电跟随小车却是开环控制？

提示：PPT展示两模块内部数据变化，从而疏导他们得出结论。

日常生活中，哪些是开环控制系统和闭环控制系统，你能举几个例子吗？

回答说出实现的功能与具体工作过程。

讨论完成学案3、4小题

学生思考并画出：

控制系统方框图

用IPAD展示本组方框图

思考回答：工作方式不同，有没有检测装置

引入答问加分机制，增加课堂活跃度

交流学习

复习开闭环方框图

画出方框图

交流学习

区分开闭环案例

联系生活实际

10

展

示

交

流

接下来，我给各组2分钟时间，调试我们设计与制作的智能小车，为我们接下来的集展示、交流与评价活动作好准备。

板书：二、智能小车项目展示、交流与评价

我们各小组展示的内容包括：

（教师PPT展示）

1、项目名称

2、项目功能

3、项目工作过程

4、项目设计过程

5、项目现场演示

6、项目自我评价

板书：以上6条

   提出要求：每组同学展示完毕后，其他各组成员要协商后对该小组作品进行评价，我要最后公布评价结果，然后展示小组要结合评价结果说出作品的优化及扩展方案。（当然我们也欢迎在场老师参与我们的评价。在线评价网址为：http://www.diaochapai.com/survey1447438 或者扫描）

好，哪个小组准备好了？我们有请第xx组同学进行智能小车设计与制作项目的展示（本组同学可以进行相应的补充）。

本组作品展示完毕，其他同学对本作品有何问题或建议吗？

请大家进行在线评价

教师公布评价结果，结合他组的评价，你认为你的作品还有哪些可以改进优化或者拓展提高的地方？

其他四组如此完成展交流与评价

准备调试

明确展示内容

他组同学打开评价网页

某小组同学代表进行本组作品的展示

其他同学认真聆听介绍观看展示

完成其他组在线评价

展示小组谈优化扩展方案

为演示做准备

介绍展示要求

在线评价

各组开始作品展示

及时反馈评价结果促进设计优化

28

项

目

总

结

我们来看下最后这个项目中各组得分情况。查看结果，表示祝贺。

我们通过6节课进行了智能小车的设计与制作，同学们都是第一次接触智能小车，我们时间紧任务重，各小组都利用课余时间学习补充相关知识，请教老师。小组成员积极主动，团结协作，才有了今天大家看到的成果，老师感谢你们的努力与付出，也祝贺大家取得这样的成果。

通过智能小车这个项目，大家亲历了设计与制作全过程，小组共同解决遇到的问题，相信大家在以后的项目中，会更有信心，更多成功。

查看本课各组成员得分情况

倾听老师总结

总结本课

2

布

置

作

业

课后继续修改、完善本组设计的智能小车，完成项目设计与制作体例的编写工作。

课后完成

教学设计特点

教学设计的特色之处在于以下几个方面：

突出学生的主体地位。本节课中，无论是交流展示还是的问题探讨，都是以学生为主体，让他们充分的发挥主观能动性，充分了展示自己。

现代教学手段的充分利用：本节课中学生回答问题时，教师用“学生学习激励系统”进行加分，激发了学生学习思考的积极性，将要展示的图文，用iPad拍照并推送到大屏进行演示。在交流展示环节，学生可用iPad将设计制作全过程的PPT推送到大屏进行演示。在后面的评论环节，同学们用iPad登录评价页面进行相关项目评价。

不仅让学生体会设计制作带来的成就感与快乐，同时运用iPad展示交流，也让学生感受到先进技术在教学中的应用，感受技术的魅力。从而培养了学生对技术的追求与向往。