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1、谈基于自主学习的学生知识建构能力的培养-以“分析开环控制系统工作过程”为例Summary：以“分析开环控制系统工作过程”为例，采用自主学习和知识建构的方式，引导学生自主学习，合作完成智能灯模型，逐步形成开环控制系统的知识构建体系，发展学生的通用技术学科素养。Keys：自主学习；知识建构；核心素养一、教学分析1.教学内容分析分析开环控制系统的工作过程是苏教版通用技术教材技术与设计2中第四单元控制及其设计第2节开环控制系统工作过程任务二。学习本节课前，学生初步了解了控制的含义及对控制的应用，对生活中的开环控制现象的认识仅停留在表面，对其工作过程不能进行科学的分析，理解其工作原理还有较大难度，因此，
2、本节课根据从实例出发引出概念、原理的原则，以“智能灯控制系统”技术体验为载体，拓宽学生的视野，引导学生理解简单开环控制系统的基本组成和工作过程，辨析开环控制系统的特征，且能尝试用不同的传感器优化生活中的控制系统，为闭环控制系统的工作过程（第三节）、控制系统设计与实施（第四节）的学习积累初步的知识与经验。2.学情分析具备理论知识：学生先后学习了控制系统的基本知识，同时具备一定的物理知识，但缺乏直观认识；通过微课，了解了开环系统的概念与工作过程；通过校本选修、自主学习等渠道，个别学生具备一定的编程知识，能够自主编写程序，在分组时能够确保每个小组都有一定编程基础的学生。具备实践能力：学生已有一定的试
3、验设计与操作能力，但缺乏对探究技术的自觉性，技术能力也欠佳。适应学习环境：绝大多数学生可以用电脑、平板进行移动性学习，接受碎片化的学习模式，适应互联网学习环境。较强探索欲望：学生对控制系统充满了好奇和向往，有较强的探索欲望。二 .教学目标与评价目标（1）教学目标：能在具体技术情境中，初步运用模拟和数学模型进行智能灯控制系统分析与设计，理解开环控制系统组成及其工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，形成初步的工程意识与思维，提高物化能力。（工程思维、物化能力）能根据不同应用环境使用不同传感器，优化校园照明控制系统，提高创新能力。（创新能力）学会用方框图表达开环控制系统工作过程，形成规范准确的图
4、样表达。（图样表达）（2）评价目标：通过对智能灯的探究试验方案的交流与点评，诊断并发展学生试验探究的水平。通过对智能灯控制系统的分析，诊断并发展学生对开环控制系统的认知水平。三 .教学重点和难点教学重点：通过智能灯的设计与调试，理解开环控制系统基本组成与工作过程，学会用方框图表达开环控制系统的工作过程。教学难点：通过具体试验，掌握开环控制系统的特点，初步形成开环控制思想并应用于实际生活。5.教法策略教学上主要采用情境教学法、演示教学法、合作探究法、讨论交流法、任务驱动法，让学生参与到课堂讨论与动手实践中，达到本节内容的教学目标。三.设计思路设计思路：创设情境一试验探索一展示评价一知识建构一提升
5、总结一迁移应用一布置作业设计意图在于引导学生从技术的视角观察生活，将技术应用到生活中去，并用技术的概念建构双基，实现技术原理的迁移应用，以此培养学生的技术素养，实现技术教育的总目标。四.教学过程（一）前课自主学习：根据学习任务单完成相关理论知识的学习1.学生根据学习任务单有目标地阅读教材，有针对性地完成本节课的知识点预习。2 .学生观看控制系统微课，以全自动洗碗机为例，初步了解开环控制系统。3 .学生观看智能家居，了解开源硬件的应用、简单程序编写。设计意图：提高前课学习质量，为课堂试验争取更多的时间，以提高课堂试验的整体水平和要求。（二）创设情境，提出问题教师展示校园照明系统出现的一些浪费电的
6、现象的图片，比如走廊灯白天还开着、宿舍楼学生离宿未关灯、校园路灯在天黑之前已打开等等，向学生提问：碳中和愿景下，我们可以用什么样的检测装置来设计一款节能智能灯，避免“长明灯”的现象吗？学生活动：讨论发表看法。设计意图：从生活现象去发现问题，使学生有亲切感，培养学生解决生活问题的能力，培养学生技术意识。（三）设计试验，合作探究以小组为单位，利用开源硬件，借助慧编程，合作完成智能灯的设计与制作，并思考：各个环节涉及到的主要装置有哪些？各装置分别有什么作用？设计意图：在智能灯的设计与调试中体睑开环控制系统的组成及其工作过程，感受控制的魅力，同时培养学生创新能力、物化能力、严谨细致的学习态度。（四）成
7、果展示，多元评价利用希沃平台，各小组进行智能灯控制效果的展示与控制工作过程的介绍，同时组内和组间进行自评和互评并记录，引导学生分析智能灯的控制系统的组成及其作用，绘制控制系统方框图。设计意图：培养学生的集体荣誉感及学习过程中的反思与总结，实现教、学、评的有机统一。（五）知识建构，层次递进教师通过板书展示各小组控制系统方框图，引导学生归纳控制系统的组成及其作用、工作过程，形成方框图，突破教学重点，并提醒学生：这里的输入量、控制量、输出量不是装置或元件，不属于具体的控制环节，因此在控制系统方框图中不带方框。（智能灯控制系统方框图、控制系统基本组成及其作用示意图、开环控制系统方框图）接着让学生思考：
8、各控制环节的时序可以颠倒吗？它的信号传递方向是什么样的？控制结果不如意时怎么办？引导学生归纳开环控制系统的特征，即:控制流程的时序是单向不可颠倒的，控制信号是单向传递，系统本身检测的是输入端，不能检测输出信号的状态，所以输出量不对系统的控制产生任何影响。我们把这样的控制系统称为开环控制系统。设计意图：由浅入深、层层递进地对本节课的重点与难点进行梳理，构建知识体系。（六）拓展提升，课堂总结教师演示游泳池定时注水控制系统，预设注水时间为10秒，期望水位为80ml,让学生观察每次试验的水位，试着去绘制方框图，并思考为什么每次的水位不尽一致？或是没有达到期望水位？可以应用到什么地方？（游泳池定时注水控
9、制系统方框图）接着教师分享常见的传感器、控制器、执行器，帮助学生进行控制系统的设计与应用。设计意图：课堂提升，巩固知识，特征是对输出量不对系统的控制产生任何影响的理解，同时培养学生迁移应用习惯与能力。（七）作业布置，课后提升1 .完成超星平台上的作业。在技术试验的应用与迁移方面，有的小组提出了可以对校园垃圾桶进行语音控制、手势识别控制，并在科创老师的指导下制作了一个实物；有的小组基于定时注水控制系统的应用，提出了关于农耕区自动化浇水、水培区自动化注水的设想，以“校园农耕基地自动浇水控制系统的设计”作为本学期的研究性学习课题；还有的小组认为可以基于物联网，利用液位传感器制作智能输液装置，监测患者
10、吊瓶的液位，当液位低于一定值，系统将提醒护士准备换药或者结束输液。2 .寻找生活中的开环控制系统，如红外测温仪、指纹锁、自动门、感应水龙头，试着分析、绘制控制系统方框图；3 .学习闭环控制系统微课，试着优化小组作品。有的小组以“学校教室智能照明系统的研究”作为本学期的研究性学习课题，尝试利用热运动传感器、光敏传感器对照明系统进一步设计。五.教学反思本节课是在前课自主学习的基础上，运用知识建构的方法对“分析开环控制系统工作过程”进行教学。课前将自主学习任务单分发给学生，大部分学生能较好地完成自主学习内容，较为有效地指导学生自主学习，同时让学生有更充足的课堂技术体验时间。课堂上以贴近生活的现象作为
11、情境导入，让学生以小组为单位完成智能灯项目的设计与调试，引导学生对控制系统基本组成及其作用的理解，形成智能灯控制系统的方框图，并对较难理解的内容进行有针对性的讲解与梳理，培养学生自主分析、讨论和构建知识的能力，促进学生创造性思维的发展，最后进行试验的迁移应用，培养学生将初步形成的控制思想应用于实际生活中，为校园照明系统的优化、农耕区自动注水系统的设计提供一些宝贵的建议。Reference：1杨翠.实化技术提高课堂有效性一一以“开环控制系统”教学为例.发明与创新(高中生).2015(11)2彭园.开环系统巧学习.新课程(下).2017,(09)林丽芬，福建省泉州市，福建省泉州第五中学。-全文完-
