實化技術(shù)提高課堂有效性——以“開環(huán)控制系統(tǒng)”教學為例

文福建省三明市第一中學 楊 翠

控制在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，具有十分重要的實踐意義。通過對控制的過程和機理等知識的學習，有助于學生運用相關(guān)方法解決現(xiàn)實生活中遇到的問題，提高學生的邏輯思維能力。

開環(huán)控制系統(tǒng)是生活和生產(chǎn)中最常用的方式，本文主要探討《開環(huán)控制系統(tǒng)》的教學，通過把課堂教學實化，提高課堂教學的有效性。

實物導入，激趣設疑

導入新課是課堂教學的一個重要環(huán)節(jié)，好的開頭是成功的一半，教師新課導入時吸人眼球，課堂上就能喚起學生的求知欲。實物具有形象、直觀的特點，能最快進入我們的感知世界，又與實際生活緊密相關(guān)，是一種極佳的教具。

對于《開環(huán)控制系統(tǒng)》這節(jié)課，筆者用聲控鳥導入新課。課前向?qū)W生介紹一位新朋友，讓大家鼓掌歡迎。聲控鳥感應到響聲，就開始擺動身軀，發(fā)出歡快的叫聲，學生的注意力快速被吸引。接著教師讓學生保持安靜，由于沒有聲音，聲控鳥也安靜下來。學生再次鼓掌，聲控鳥又發(fā)出叫聲。通過這樣一個有趣的聲控系統(tǒng)，讓學生感知什么是控制，引出新課。

任何一種控制的實現(xiàn)都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的有機組合便構(gòu)成了一個控制系統(tǒng)。例如通過聲音控制鳥的叫聲就是一個聲控系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的輸出與輸入之間有一定的對應關(guān)系。

這時可讓學生列舉教室中這種一一對應的關(guān)系。引導學生充分利用教室中的實物，如燈具開關(guān)的控制、投影幕升降的控制、電風扇風速的控制等，讓學生感受到控制就在身邊，并歸納出控制系統(tǒng)的基本特征。

視頻添趣，活躍課堂

視頻具有集成性、多元化、多樣化的特點，能為學生提供生動活潑、豐富多彩的學習資源，激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性。在《開環(huán)控制系統(tǒng)》一節(jié)中，筆者借助精彩有趣的“搞笑自動門”視頻，把學生帶進豐富的控制系統(tǒng)世界。

視頻中，一位服務員要清潔自動門，由于一靠近門便打開，無法順利擦洗。該服務員用盡了各種方法，甚至經(jīng)歷了手被門夾等各種悲劇后仍束手無策。該視頻雖然夸張，但也體現(xiàn)了開環(huán)控制系統(tǒng)的特點：只要有輸入便有輸出，是一種“不計后果”的控制。

通過視頻，讓學生感知“系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞”的知識點，引導學生用理性思維看待控制系統(tǒng)及其基本特征。

學生從感性上升到理性，進一步分析自動門的原理，同時教師啟發(fā)學生從設計者的角度進行思考。當門口沒有人時，門是關(guān)著的；當有人來門口時，門打開；當人離開門口后一段時間，門又關(guān)閉。

然后引導學生用逆推法分析，自動門靠什么力量實現(xiàn)開和關(guān)？電動機的轉(zhuǎn)動由誰指揮？控制電路如何根據(jù)人的走動指揮電動機轉(zhuǎn)動？怎樣用更簡潔的方框圖描述這一控制過程？

功能模擬，親身體驗

功能模擬法是一種不要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同而只要求系統(tǒng)的行為和功能相似的方法，它在技術(shù)課程中的應用十分廣泛。

筆者讓學生體驗“閉上眼睛寫字”。如果把人和筆紙作為一個系統(tǒng)，可將其視為一個開環(huán)控制系統(tǒng)。讓學生把這個過程用方框圖表示出來，耳朵相當于傳感器，控制器就是大腦，它根據(jù)輸入信號（老師的命令）來確定控制信號。手在這個系統(tǒng)中相當于執(zhí)行器，對筆即被控對象進行控制。

通過這樣一個系統(tǒng)，讓學生類比傳感器、控制器、執(zhí)行器和被控對象的作用，加深印象。對于畫方框圖，重點不在于教學生怎樣畫，而是要教學生怎樣利用方框圖分析、理解控制系統(tǒng)，把復雜問題簡單化，更簡潔地表達自己的設計想法。

技術(shù)試驗，改進創(chuàng)新

控制系統(tǒng)的設計是重點也是難點，課堂上可設計一些簡便易行的探索性試驗活動，體驗解決問題的過程，領(lǐng)略技術(shù)的魅力。筆者采用電子百拼作為試驗活動。

電子百拼是把各類電子元器件固定在塑料片上，用獨特的字母扣將各種元器件按照規(guī)范電路圖直觀地拼接在塑料底板上，成為各種各樣的電子作品。學生可將技術(shù)學科與電學、物理學等其他學科結(jié)合，創(chuàng)造出自己想要的電子控制系統(tǒng)作品。

試驗前可結(jié)合控制方框圖講解電子百拼中的元件對應的控制環(huán)節(jié)，如電子百拼中的光敏電阻、干簧管可作傳感器，報警集成電路、功率放大集成電路、音樂集成電路、太空大戰(zhàn)集成電路等可作控制器，電動機可作為執(zhí)行器，話筒、蜂鳴片、二極管、燈泡、喇叭、飛碟可作為被控對象。學生在理解控制工作過程的前提下，選擇不同元件進行系統(tǒng)的設計和創(chuàng)新就容易多了。

根據(jù)給定的元件，有學生設計出光控音樂——合上開關(guān)，只要有光線照在光敏電阻上，音樂聲就會響起；用手擋住光敏電阻上的光線，音樂停止。如果把被控對象中的喇叭換成二極管，這個控制系統(tǒng)就變成了光控燈。

這一試驗讓學生進一步了解控制系統(tǒng)的工作過程和原理，使他們的創(chuàng)新實踐能力得到有效鍛煉。

通過以上幾點將技術(shù)課題實化，為學生提供了發(fā)揮創(chuàng)造潛力的機會，讓學生自主創(chuàng)新成為可能，大大提高了課堂的有效性。