浙江省衢州市仲尼中学高二通用技术《4.3控闭环控制系统的干扰与反馈》第二课时教案【教材分析】本课是《技术与设计2》的第四单元“控制与设计”的第二节“闭环控制系统的干扰与反馈”中的第三课时的内容，包括“功能模拟方法”和“黑箱方法”两部分内容。功能模拟方法是以功能行为的相似性为基础建立模型，用模型模拟原型的功能和行为的一种方法。教材首先以“加热炉温度的手工控制与自动控制”的比对案例来说明功能模拟方法。温度能自动控制的加热炉系统在上一课时是已经分析探讨过的案例。在这里重提就可以很好的与“手工控制加热炉”配对比较。但考虑到“加热炉”对学生来说还是比较陌生，所以在上课时不采用这个案例，而是改用“人工驾驶与自动驾驶汽车”的案例做比对。教材在后面又举了根据模型与人脑在功能行为上相似而实现对人脑的模拟的“国际象棋人机对弈”案例，从而使功能模拟方法更清晰的展现在我们面前。在“黑箱方法”部分教材使用“中医看病”“挑西瓜”等贴切生活的案例把黑箱方法分析得非常的清晰明了。教材引用这些生活化的案例就一子就把理论与人的距离拉近了，陌生感也没有了。利用黑箱方法事物进行分析，可使许多繁杂的问题简单化，它是认识事物的一种有效方法。教材内容的顺序编排也是比较合理的。在前几课时分别介绍了“控制”“开环控制系统”“闭环控制系统”“干扰因素”“反馈”等内容，而这些都是学习探讨功能模拟方法与黑箱方法的前提基础。【学情分析】在此前，学生学过了开环与闭环控制系统，对开环与闭环控制系统的组成也都有了一定的认识，这些再加上学生的生活经历都是学习本节的前提基础。“人工驾驶汽车”“中医看病”“挑选西瓜、椰子、电视机”以及“机器人”都是学生熟悉的案例，正是以这些熟悉的案例做分析铺垫，才有可能降低理解难度。本课主要通过大量的生活案例让学生在分析案例的过程中逐步掌握功能模拟方法与黑箱方法的思想的，但对于功能模拟方法的理解还是有一定难度的，所以在实施教学时需要想办法去突破。【教学目标】1.知识与技能目标(1)知道功能模拟方法与黑箱方法都是研究控制系统的常用方法。(2)了解功能模拟方法与黑箱方法在控制系统中的应用。2.过程与方法目标(1)通过“汽车全自动驾驶”与“人工驾驶”的类比分析理解功能模拟方法。(2)通过“挑椰子”“判别计算机性能”等案例的分析，了解黑箱方法的应用。3.情感态度和价值观目标(1)懂得功能模拟方法与黑箱方法在控制领域的重要作用。(2)将功能模拟方法特别是黑箱方法有意识的渗透到今后的问题分析当中。【教学重点和难点】教学重点：功能模拟方法与黑箱方法在控制系统的设计与分析中应用。教学难点：1.功能模拟方法的理解。2.功能模拟方法与黑箱方法在控制系统的设计与分析中应用。【教学流程】1.引入教师：上一课我们专门探讨过闭环控制系统的反馈问题，反馈可以使控制系统的控制精度更高、稳定性更好。下面我们来看两个案例：（投影：手动驾驶汽车和自动驾驶汽车图片）a.手动驾驶汽车b.“斯坦利”无人自动驾驶汽车大家说说这两种驾驶汽车的方式中，汽车的行驶方向分别是怎样实现控制的？学生：（在手动驾驶的案例中，人眼检查路面的信息反馈给大脑处理，大脑控制手去把转方向盘；在自动驾驶案例中，检测装置检测路面信息并将信息送给控制器，控制器控制执行器去调整方向盘从而实现行驶方向的控制）2.新课教师：在这两案例中，相应的自动驾驶系统的检测装置代替人眼检测路面状况的功能，控制器代替了大脑的功能，执行器代替了人手的功能。象这个有用有相似功能的机器模块代替了人来实现对汽车行驶方向的控制就是一种功能模拟方法。（投影：功能模拟方法----以功能和行为的相似性为基础，用模型模拟原型的功能和行为的方法。）这里说的“模型”是比较笼统的，但它一定是以功能行为的相似性为基础的。就如雷达和蝙蝠，雷达就具有可发射并可接收电磁波功能模块，这些模块就是模型，它具有与蝙蝠相似的功能和行为。历史上曾经有过能模拟人的动作行为的各种模型，却没有解决从结构上模拟人的大脑进行思考的问题，因为人的大脑太复杂了。在没有彻底弄清人脑内部结构和机理的情...
