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普通高中通用技术教科书


普通高中通用技术教科书 《电子控制技术》(地质版)培训

湖南省长沙市第一中学 肖迪凡

内容提纲
一、关于“电子控制技术”模块设置的意 义及主要内容
1、设置本模块的意义 2、本模块的主要内容

二、关于《电子控制技术》教材的编写说 明及内容介绍
1、编写的总体思路 2、教材结构 3、教

材体例 4、教材内容及教材分析

一.关于“电子控制技术”模块的设置意 义 及主要内容 (一)本模块的设置意义
电子控制技术是一门运用电子电路实现信息或能量改 变的技术。它不仅提高了生产自动化程度,而且电子 控制产品走进千家万户,成为生活中的重要帮手。本 模块提供了学生设计和制作电子控制系统的机会,以 使学生接触和尝试解决更具有趣味、更富有价值的技 术问题。 当今科学技术的迅猛发展,电子控制技术 在工业、农业和科研部门中的应用越来越广泛,而且 已经渗透到人们的日常生活中,成为中学生喜爱的一 种技术。

1、编写依据
普通高中通用技术教科书《电子控 制技术》是依据《中共中央国务院关 于深化教育改革全面推进素质教育的 决定》、《国务院关于基础教育改革 与发展的决定》、教育部《基础教育 课程改革纲要(试行)》和《普通高 中技术课程标准(实验)》选修模块 “电子控制技术”编写的。

2、电子控制技术教学围绕的具体要求

知识与技能

3、教材的主要特点
1、优化内容体系,帮助学生实现三维目标。 2、增加教材弹性,适于各类普通高中使用。 3、注重联系实际,培养学生创新精神和实践能力。 4、引领学生自主探究,开放、反思、合作学习。 5、体现人文精神,启迪学生领悟技术的人文内涵。 6、挖掘技术内涵,重视提高学生综合技术素养。

4、电子控制技术与电子技术、电子制作等的区别

? 电子控制技术强调了电子控制过程、结构 框图及分析方法; ? 由以技能为主体转变为以过程分析、设计 为主体; ? 创新能力的培养目标更高更具体; ? 由以培养劳动者个性心理品质为主要教学 目标之一发展为对情感、态度、价值观全 面要求的教学目标; ? 教学内容的先进性。

(二)本模块的内容设置
按课标要求本模块由传感器、数字电路、 电磁继电器和电子控制系统及其应用四个主题 分五章组成。即电子控制系统概述、电子控制 系统中的传感器、电子控制系统中的信息处理 与控制电路、电子控制系统中的执行器件、电 子控制系统的设计与制作。

电子控制技术

传感器

数字电路

电磁继电器

电子控制系统及其应用

电子控制系统结构与组成

技术改进与应用 (技术二次开发)

前面三个主题分别阐述电子控制系统的三个组成部分,突 出的是各个部分本身的作用。第四个主题是将前面三个主题组合 成一个控制系统,并通过应用性设计,对必修课“技术与设计1” 和“技术与设计2”内容进行应用、综合和拓展。整个模块的重 点是在电子控制系统及其应用上。

二、关于《电子控制技术》教科书的编写说明及 内容介绍 (一)教材编写的总体思路
《电子控制技术》教科书的编写以突出系统和 控制的技术核心,以技术设计、技术试验等技 术探究活动为主线,通过分析学生身边和生活 实例或典型技术案例,把知识学习与技能学习 紧密结合起来,同时将技术的人文因素教育贯 穿于教学全过程,着力提高学生技术素养,重 点培养学生创新精神和自学技术的能力,使学 生能将所学的知识和技能融于更加广阔的技术 世界之中。

(二)教材编写的结构
前言

各单元(章)文图

附录

各节名称 导语

各节文字 本章总结

综合实践 学习评价

(三)教材编写的体例
知识内容 案例分析 问题思考 调查研究

前言

各单元(章)文图

附录

阅读材料

讨论交流、 试一试

技术试验 技术实习

小结与评价

(四)本模块教材内容介绍及教材分析

根据课程标准中的四个主题:传感器、 数字电路、电磁继电器、电子控制系统及 其应用,我们将《电子控制技术》(地质 版)教材整合成五章进行具体介绍与教材 内容分析。

教材特点
第一章:电子控制系统概述 第二章:电子控制中的传感器



第三章:电子控制系统的信号处理与控 制电路
第四章:电子控制系统的执行器件



第五章:电子控制系统的设计与制作



教材特点
本教材是以学生与教师共同建构的有效性学 习活动为基本线索,注重知识组织顺序上的 “总——分”和“分——总”的有机结合

课时分配建议
本模块共占36课时,各章教学内容的课时分 配建议如下:
教学内容
第一章
第二章

建议课时

电子控制系统概述
电子控制系统中的传感器

3课时
5课时 12课时 6课时 9课时 1课时

第三章 电子控制系统中的信息处理与 控制电路 第四章 第五章 机动 电子控制系统中的执行器件 电子控制系统的设计与制作

第一章 电子控制系统概述
[教材分析]
本章教学内容分为两个小节:即电子控制技术 及应用、电子控制系统的结构与组成。两个教学单 元之间呈递进关系。电子控制技术及应用主要介绍 什么是电子控制技术和电子控制技术特征及在现代 生产、生活中的实际应用;电子控制系统的结构与 组成要求学生清楚电子控制系统的组成单元,熟悉 电子开环控制和电子闭环控制两大系统的工作过程, 并能应用方框图来描述电子控制过程。

重点、难点

本章的教学重点为电子控制系统的结构与 组成,具体为:电子控制特征和应用、组成电 子控制系统的三个必要单元功能、开环电子控 制与闭环电子控制系统的结构与组成。本章的 难点为两个实例分析:即自动打铃系统和电冰 箱电子控温系统,要求学生掌握应用方框图描 述开环和闭环电子控制系统的控制过程。

[学习要求]
本章主要是通过列举电子控制技术在人 们的生产生活中的实际应用和结合生活中 的实际案例来说明什么是电子控制系统, (教材中列举了大量的实例说明)电子控 制系统的组成结构及电子控制系统与我们 的生产、生活息息相关,从而激发学生的 学习兴趣和明确学习目的。

[教学建议]
第一节:电子控制技术的应用
教学准备: 教学中,可根据学校的实际情况选择 要分析的电子控制产品,如调光台灯、收 录音机、自动炊水机、电子体温计等,也 可在课前布置学生收集装有电子控制装置 的电子玩具和装饰品,如声控布娃、光控 音乐盒等;收集介绍各领域应用电子控制 装置的图片和影像资料,帮助学生了解电 子控制技术的广泛应用。

? 实施建议
1、实例教学:教材以调光台灯分析, 建议采用直观对比的方法。通过普 通台灯与电子控制调光台灯内部结 构对比、功能对比和操作方法对比, 确定电子控制的核心位置。同进建 议增加电子控制产品之间的对比, 引导学生总结电子控制技术的特征。

2、学生讨论:填写教科书中电子 控制技术应用实例表格(P4),加 深学生对电子控制系统的理解。
3、通过阅读材料(近代控制技术 的发展历程);引导学生总结、归 纳学习内容,了解电子控制技术的 发展方向。

活动开展:

? 组织学生从自己生活调查、了解电子控 制技术的应用实例,并加以分析、探究 是如何实现其控制功能的。

第二节:电子控制系统的结构与组成
? 教学准备: 教师在组织教学前应准备案例分析 所需要的电铃、自动打铃仪、电冰箱实 物或挂图。同时,挑选控制流程中各个 功能单元的核心部件,制作反映控制过 程的示教板,还可制作用于演示教学用 的多媒体课件等。

实施建议
1、结合学生体验与教师引导,讨论填写人工与自 动打铃控制流程图的空白框图(P7); 2、根据填写自动打铃系统框图总结概括开环控 制系统框图,并指出各功能单元的作用;
3、选择另一案例,如楼道声光控路灯,由学生 讨论画出功能框图; 4、总结开环系统的结构框图;

实施建议
5、案例分析电冰箱电子控温过程; 6、讨论结构框图并归纳总结闭环结构 框图; 7、根据给出的电子控制系统判断开/ 闭环系统的特性; 8、指导学生阅读材料,归纳本节学习 内容。

[活动拓展]
调查电子控制系统在生活中的应用,用 方框图的形式分别描述出一开环电子控制 设备和一闭环电子控制设备的结构。

第二章

传感器

本章内容分三个小节:即认识传感器、常 见传感器及其应用、传感器的检测。内容 的排列遵循学生的认知规律。
[教材分析] 第一节 主要讲述传感器的作用(以传感器与 人的感官对应相比拟) 第二节 根据非电信号的不同种类,选择介绍了 光敏、热敏、声敏等八种常见传感器的功能。

第三节单独用一节的篇幅来说明常用传感器的检 测方法,让学生学会使用万用电表对常用传感器 (温度、光敏、声敏)的检测,其中讲述了测量 原理、检测方法和性能好坏的判别等。

[学习要求]

1.能认识常见传感器的实物外形和电路符号。

2.能使用多用电表检测光敏传感器和温度传感 器等常见传感器。 3.知道传感器的作用和应用。

[教学建议]
? 第一节 传感器的作用
教学准备:收集带有各种传感器的电子控制 装置,如:触摸台灯、声控灯、冰箱温控器、 鼠标等。准备自动控制感应门的模型或制作 多媒体课件模拟控制过程。绘制与人体感觉 器官和传感器相比拟的图形等。

? 教学流程:
案例分析:电动自控感应门
归纳自动控制感应门原理框图 分析自动控制感应门的电路结构图 归纳传感器的基本功能

分析传感器的作用
讨论交流本节学习内容,布置作业

? 第二节

常见传感器及其应用

学习要求 1、了解不同传感器在电子产品中的应用; 2、认识常见传感器的实物外形和电路符号; 3、学会根据需要选择合适类型的传感器; 4、完成光电报警电路的设计与制作; 5、通过本节的学习,培养学生观察能力、运 用知识解决问题的能力。培养学生安全用电的意 识和遵守安全操作规程的习惯。

教学准备: 准备各种传感器实物,应用相关传感 器的电子产品。或从互联网上下载相关元 件实物图片,或自制示教板等。

实施建议
1、关于传感器的分类方法,建议在教学之初 进行。(根据生活中的非电量信号让学生讨 论并归类) 2、对传感器的信息转换功能的分析,建议以 具体的电子产品作为切入点展开教学。 3、为了强化学生对不同类型传感器符号的识 记,建议通过实际应用的电路图强化学生感 官记忆。同时强调电路符号绘制的规范性。 4、设计制作技术实习时,建议安排在学生整 体把握了各类传感器的特征后进行。

活动拓展
组织学生进行市场调查,收集多 种带有不同类型传感器的电子产品 及产器资料,观察传感器的实物形 状和电路符号。

第三节 传感器的检测
学习要求
1、知道温度传感器、光敏传感器、声敏传感 器的检测原理。 2、学会热敏电阻、光敏电阻和驻极体话筒的 检测方法,能够根据测量数据判断其传感器的 性能。 3、完成湿度检测器的安装与调试。 4、体验电子控制技术检测流程,认识检测元 件的重要意义,培养学生运用所学知识解决实 际问题能力。

教学准备
准备几种传感器,检测所需的传感器 元件和设备仪器。制作多媒体教学课 件,演示检测过程中仪器设备的数据 变化。

实施建议
1、关于温度传感器的检测部分内容的教学, 建议通过师生的互动演示方式进行,教师 要注意引导学生熟悉检测的一般过程。 2、关于光敏传感器的检测,建议首先利用 多媒体手段,虚拟演示检测现象,再由学 生列检测步骤,分组操作,并完成数据的 记录与分析。建议教师为各组配备性能、 质量各异的光敏电阻,以提高本节学习效 率,也可调动学生学习的积极性。

实施建议
3、驻极体话筒的检测,建议由学生独立根据教材 提示,设计检测的详细方案(学生的合作学习), 根据方案完成检测,归纳检测结果。教师要注意 对于检测设备使用的指导,同时强调引导学生归 纳传感器的特性,不要单纯为了得到检测结果。 4、“阅读材料”(光电二、三极管)内容,建议 在完成以上三种传感器的检测后,根据时间安排 进行,采用小组形式开展,同时组织学生在了解 光电传达室感器特性的基础上,设计检测方法。

实施建议
5、制作调试湿敏传感器的“技术 实习”,建议在制作成功的前提 下,引导学生归纳出湿敏传感器 的特性和检测方法。

第三章 电子控制系统中的控制与处理电路 ? 本章为本册教材的教学重点也是本册教 材的教学难点,分为两个小节来编写 : 即数字电路和电子控制中的集成电路。

第一节 数字电路基础
[教材分析]
(1)模拟信号与数字信号(以盒式磁带与数 字光盘的所记录的声音信号为案例来说明) (2)模/数转换和数/模转换(以磁带录放与 CD的制作与播放过程为案例说明) (3)逻辑门电路(基本逻辑门即与门、或门 和非门及基本组合门即与非门、或非门)

第二节

电子控制系统中的集成电路

主要讲述什么是集成电路、常用集成电路 的类型、数字集成电路的应用。以实物图 片和个案实例来说明集成电路的优点及应 用

[学习要求]
1.通过比较数字信号和模拟信号,了解数字信号的 特性,知道数字信号中“1”和“0”表示信号的 “有”和“无”或电平的“高”和“低”状态。 2.熟悉三种基本的逻辑关系,能在生活中发现这三 种逻辑关系的实例。通过用三种逻辑关系的示意 图的分析,说明三种逻辑关系,并能用逻辑表达 式表述。通过实验来判断逻辑门,让学生去感受 这些“门”可以控制信息的流动。 3.了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的 应用,能在电子线路实验板上搭接晶体三极管的 开关作用电路。 4.能够对数字电路进行简单的组合设计和制作,并 进行试验。

[教学建议]
1.本主题内容较为抽象,单纯讲解会很枯 燥,因此,讲授时要密切联系学生生活实 际,通过大量的实例让学生学会分析事物 之间存在的逻辑关系。 2.在教学中要注意收集数字电子产品的资 料,还可以举办一个“未来世界中数字技 术的应用”讨论活动,帮助学生了解数字 技术发展的动态和趋势。 3.在讲解数字信号优点时,可以让学生动 手做下面两个实验,帮助学生理解。

(1)在计算机中进行某一幅画面的复制(或 把计算机中某幅画面刻录到光盘上),比较 复制件与原件的影像清晰程度是否发生显 著变化。 (2)使用录像机将录像带中的某一段画面翻 录到另一盘录像带上,比较母带和翻录带 的影像清晰度是否发生变化。

4.对复杂的数字集成门电路,建议不作详 细的电路结构剖析和逻辑关系的具体分析, 只要求学生知道这是成百上千甚至上万个 基本门电路组成的一只“黑箱”,用“黑 箱”方法避开对复杂的信息流动过程的解 释,可以重点突出地去解决数字电路的实 际应用问题,体验数字电路应用的广泛性。

5.在教学中,可以使用电子工作平台 (EWB),用虚拟的方法对基本逻辑门电路、 组合门电路等进行逻辑关系实验。 6.在使用数字集成电路设计并搭接2~3 个不同的简单电路(例如变调的电子音乐门 铃、光控报警器、延时路灯)时,可以分学 习小组进行学习。然后,将其组合成具有 新功能的实用电路(改进、创新),并进 行小组之间的交流。

第四章

电子控制系统中的执行器件

教材中选用继电器和晶闸管作为学习对象, 是因为它们被广泛应用。执行器件的作用 是接受并执行控制电路发出的命令,完成 控制要求。由于电子控制电路往往在低电 压和小电流状态中工作,如何实现用低电 压、小电流控制高电压和大电流的工作电 路,就需靠继电器和晶闸管来完成 。

本章是电子控制系统的一个重要组成部分。电子 控制系统的执行器件种类很多,教材中选用继电 器和晶闸管(可控硅),是因为它们被广泛应用。 执行器件的作用是接受并执行控制电路发出的命 令,完成控制要求。本章内容分为两节:即:电 磁继电器和晶闸管。

教材分析
? 第一节 电磁继电器 介绍电磁继电器的作用、种类、 结构、工作原理、选择及使用等基 本知识。以电磁继电器为例,主要 是因为电磁继电器的结构、工作原 理和工作过程简单而清淅,学生易 懂易做,器材易找 。

第二节 晶闸管
主要讲述了晶闸管的结构和工作过程、晶 闸管的作用和种类、晶闸管在电子控制系 统中的应用、用万用电表测量晶闸管。把 晶闸管这个内容列入教材,作为无触点继 电器介绍给学生,因为晶闸管在电子控制 技术中是充当着很重要的角色。

[学习要求]
1.知道常见的继电器可分为电磁继电器和无触 点继电器两大类,了解常见的直流电磁继电器的 构造、符号。 2.知道常见直流电磁继电器的接点有常开、常 闭和转换接点等三种类别,以及继电器的额定工 作电压、线圈直流电阻、触点数目等参数。学会 选用直流电磁继电器。 3. 能用有转换触点的直流电磁继电器搭接一个 电路,了解常见的直流电磁继电器的工作原理和 工作过程,学会直流电磁继电器的使用方法。 4.知道晶闸管的构造和电路符号,了解晶闸管 的简单工作原理,能搭接一盏电灯的电路,用晶 闸管控制它的亮度。

[教学建议]
1.课前可以准备一张继电器结构挂图,图上 不标出名称,让学生根据挂图说出名称。 2.教师查阅继电器在电子控制系统、触电保 护、电流过载以及在高压、高温和有毒环境 下应用的实例,引导学生比较电磁继电器和 晶闸管在应用中的优缺点,并进行交流。 3.晶闸管工作原理是本部分的难点,教学时, 可采用演示试验或分组试验的方式教学,在 试验时应分析观察到的现象,总结规律。

第五章 电子控制系统的设计与制作
本章内容是对前面所学内容的整合,对必 修课“技术设计1”和“技术设计2”有关 知识内容进行应用、综合和拓展。学会设 计制作几种电子控制电路,用来巩固前面 所学的基础知识和基本技能,并将所学的 知识应用于实践,在技术实践中,掌握技 能和方法,培养创新精神和实践能力。

第一节 开环系统的设计与制作
首先安排了光电自动水龙头自动控制案例, 旨在让学生了解自动控制的组成部分。 重点:开环系统的设计与制作分析。 难点:温度报警电路系统的设计。

第二节 精确的闭环系统
首先对开环控制系统和闭环控制系统的不 同点进行比较(以水位自动控制系统为案 例说明闭环系统中的反馈环节,反馈的引 入应能使输出保持稳定)。 两者之间的特点:系统中是否有反馈环节 (无信息反馈环节即开环系统、有信息反 馈环节即闭环系统)。

[学习要求]
1.理解电子控制技术的含义,了解它的广泛应用。知道电子 控制系统是以电子技术为核心的系统,要求用系统的思想和方 法去分析和把握它的整体性、相关性和目的性。 2.知道最基本的电子控制系统由输入、控制和输出等三个部 分组成,其中输入部分大多由传感器等组成;控制部分通常由 数字电路(如触发器)、单片机或计算机等组成;输出部分一般 由电磁继电器等组成。 3.会用方框图的形式表示出信息流动的方向,能用方框图分 析生活中常见的电子控制系统的工作过程。 4.知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别,知道 反馈在电子控制系统中的作用。 5.了解常见的遥控系统由发射电路、接收电路和执行机构等 组成,知道常见的遥控系统有红外线遥控系统和无线遥控系统 等,了解遥控系统的应用。 6.能用集成电路设计和安装简单的遥控系统,并进行调试。

[教学建议]
1.在充分考虑学生的知识水平和在符合标准要求 的前提下,为使学生易学,化解设计电路原理图 的难点,建议教学时把重点放在电子控制系统的 应用性设计上,并采用实用电路进行设计,这样 便于学生较容易地完成多方案设计。 2.虽然学生对控制量和被控制对象的分析在《技 术与设计2》中已学过,但仍是教学中的难点,特 别是闭环电子控制系统中输出部分的组成比较复 杂,各种控制和被控制的关系不十分明显,教师 应结合生活中的实例边演示边讲解。

第三节 常见的遥控系统
教材以红外遥控系统与无线遥控系统及遥 控系统的设计与制作进行了阐述,但对遥 控系统的设计和安装,建议不作过度展开 讲解,只要求会安装简单的红外遥控系统 即可。因为对遥控系统的设计和安装要求 有很大的开放性,可根据学生的所掌握的 知识面有选择性进行技术试验与技术实习。

第四个主题是将前面三个主题组合成一个 控制系统,并通过应用性设计,对必修课 “技术与设计1”和“技术与设计2”内容 进行应用、综合和拓展。整个模块的重点 是在电子控制系统及其应用上。本主题中 的设计是指电路的组合、改进和应用设计 (即技术的二次开发)。





通过本模块的教学,学生应该了解电子控 制电路的构成,知道数字电路的基础知识 及其在电子控制技术中的应用;学会设计 和安装电子控制电路,能运用系统的方法 分析电子控制的过程和可能发生的故障, 并用试验的方法进行优化,以提高解决实 际技术问题的能力。教师在教学中应密切 结合学生的生活经验和典型实例,把重点 放在电子控制电路的实际运用和改进上, 强调综合运用系统和控制的方法分析和解 决设计中遇到的问题。

谢谢!


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