深究教學難點 落實可行方法

林月測

摘 要：“控制與設計”章節的內容是通用技術教學中公認的最難的知識，其難點主要體現在：（1）判斷控制手段類型；（2）判斷控制系統是開環還是閉環；本文將用幾種非常行之有效的方法來解決這兩個個問題，以提高教學的有效性。

關鍵詞：控制與設計；教學；有效性

1 引言

《控制與設計》是《技術與設計2》第四章的內容，該章節知識是公認的最困難卻又最重要知識點之一，學生難以理解，從而導致學生在回答相關的題目時無從下手，屢屢犯錯。

2 有效性教學分析

對于任何一門學科，只要能夠很好的解決教學重難點，那么這個教學就是高效的。《控制與設計》的重難點主要體現在：（1）如何判斷一個控制是自動控制或是手動控制；（2）如何判斷一個控制室開環控制系統或是閉環控制系統；這兩個問題是控制問題所主要要解決的，老師覺得難教，學生覺得難學的也主要體現在這兩個問題上。為此，我做了深刻的思考，結合學生的實際情況，總結出了以下幾種十分有效的方法。

3 尋找解決方法，實現教學高效

3.1問題：如何有效判斷控制手段是自動控制還是手動控制

3.1.1低效原因分析

控制的實現需要通過一定的手段，從控制過程中人工干預的情形來分。兩種控制概念：人工控制是指控制過程在人的直接干預和全程干預下進行的控制；自動控制是指在無人直接參與的情況下，使事物向著預期方向變化的控制。學生不知道如何利用這些概念去判斷一個具體的控制是人工控制還是自動控制。如樓道聲控燈要有人出現才亮，是不是它們就是人工控制了呢，但事實上它們都是自動控制。因此根據不理解的概念很難分清楚控制手段的類型。

3.1.2 方法陳述：抓主要過程，以尋找主要“決策者”的方法來判斷控制類型

基于上述原因，個人覺得非常有必要將原有的生澀的概念分解成學生能理解的概念，得出比較適合學生使用的判斷方法。我們不難發現，不管何種控制，其主要過程都是作出判斷和對系統進行操作，再經過進一步思考，我們可以發現不管是何種控制，他們在控制過程中都有一個重要環節，即作出決策，只是人工控制中起決策作用的決策者是人，而自動控制中起決策作用的是系統本身，或者說是某個設備。因此，只要抓主要過程，判斷出控制的“決策者”就能判斷出控制的類型。如果決策者是人，那么控制手段就為人工控制，如果決策者是控制系統本身（機器設備），那么控制手段就為自動控制。

3.1.3實例應用

問題：判斷樓道聲控燈是自動控制還是人工控制？

這是一道在教學和習題中常見且有代表意義的題目，學生回答這個題目一般有以下兩個結果：（1）人工控制，因為有人的時候才亮，沒人就不亮，這個過程中有人干預了；（2）自動控制，因為燈的亮滅不需要我們去開關。這個過程人沒有直接參與。答案是自動控制。但是做錯的同學他們也有自己的理由，他們覺得自己分析的沒錯。這樣一來，如果老師沒有及時糾正，學生將一直錯下去。下面我們不凡采用尋找決策者的方法來判斷，即抓住控制系統的主要工作過程，找主要的“決策者”。

樓道燈的主要工作過程是燈的亮和滅的過程。燈亮的原因是聲控燈本身感應到了外界的聲音，做出決策讓燈亮了，因此決策者是“機器”，由此判斷聲控燈是自動控制的，而在這里，人僅僅提供了聲音而已，即使沒有人發出聲音，其他動物發出聲音同樣能讓燈亮起來，所以這個過程中人不是關鍵的“決策者”。

3.2 第二個問題：如何有效判斷控制系統是開環控制系統還是閉環控制系統

3.2.1低效原因分析

教材中把能通過檢測裝置把輸出量反饋到輸入端的為閉環控制系統，沒有反饋的為開環控制系統。多數老師也是這樣教學生來判斷控制系統的分類的。但是，為什么看起來很簡單的這樣一個概念，學生也都看似都懂了的方法，一到解決實際問題時就會屢屢犯錯呢。通過調查，個人覺得導致這一塊教學低效的客觀原因是開環控制系統和閉環控制系統本身概念比較抽象，學生對檢測裝置和反饋的概念不理解，或理解的不透徹，以為能檢測的就一定是檢測裝置，對反饋理解更是模糊，在實際問題中根本就不清楚是否有反饋，更不清楚反饋的是什么量，怎么反饋的。這樣，解題時一開始就判斷錯誤了檢測裝置和是否有反饋，再以錯誤的判斷去判斷是開環控制還是閉環控制，這必然導致最后結果時錯誤的。

3.2.2 方法陳述：以輸出量“狀態”來判斷開環控制系統和閉環控制系統。

要讓學生有效地判斷結果，就必須用適合學生的思考模式幫助學生理解檢測裝置和反饋呢？我結合自己的教學，得出了這樣一種思考模式。我沒有止步于反饋和檢測裝置的概念，而是思考，什么情況下才會反饋，即需要檢測裝置。如果學生也理解了這種情況，那判斷起來是不是會方便多了呢。經過思考，我發現，只有當輸出量是一種狀態可以連續波動的物理量才需要用檢測裝置時時檢測。如溫度控制，溫度是可以連續波動的物理量，所以要用閉環才能精確控制。再如水位控制，水位也是可以連續波動的物理量，也需要閉環控制。可以用右圖這樣的波動圖來幫助學生理解。而像自動門控制系統，雖然也有檢測，但是這時檢測的是外界信號，而不是輸出量，為什么這時不需要檢測輸出量呢，因為自動門的輸出量是門的開和關，狀態就只有兩種，沒有必要時時檢測。所以我得出這樣的結論，如果輸出量狀態是連續波動不可數的物理量，則為閉環控制系統，如果輸出量狀態是可數的，則為開環控制系統。運用這種方法學生就不需要用抽象的不理解的反饋概念去判斷開環還是閉環了。經過教學實踐，這種方法學生掌握的非常容易，都能十分快速的分辨開環控制系統和閉環控制系統。

3.2.3 實例應用

（1）自動門控制系統

輸出量：門的打開與關閉

狀態情況：要么打開要么關閉，兩個狀態，是可數的。

結論：因為可數，所以是開環控制系統。

（2）冰箱的溫度控制系統

輸出量：冰箱（冷凍室）的實際溫度

狀態情況：冰箱的實際溫度是連續變化的量，是不可數的。

結論：因為連續變化，所以是閉環控制

4 結論

一堂課好不好關鍵要看他是否高效，而是否高效關鍵是看學生掌握的怎么樣，所講的知識是否能夠讓學生容易的接受，并能形成一定的方法，舉一反三。要讓學生容易掌握，就需要為學生進一步思考，歸納適合他們掌握和實踐的方法。高效的課就是要能幫學生掌握一種以簡單的方式理解復雜知識的方法。

（作者單位：甌海職業中專集團學校）