粤科2003课标版《二、开环控制和闭环控制》优质课教案设计

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注：选取的《控制》章节，教材内容密切联系生活中的常用控制现象和控制过程，突出体现了STEAM课程中的技术层面特征.本节课是以通用技术教师为主导并设计的有机融合学科教学知识与STEAM性质的项目活动于一体的探索研究课。本节课核心素养要求 基于核心素养的要求来进行教学设计，STEAM课程同样肩负着培养和发展学生核心素养的育人目标。教学过程教学

环节教师主导内容学生主体活动核心素养培养设计说明课程

导入播放2008年北京奥运会开幕式上首场烟花秀—— “ 大脚印”迈向主场馆“鸟巢”的视频，提出问题：“要使每枚烟花弹共同构成脚印图形”需如何控制？学生被问题所吸引，观看视频后思考回答“控制改变发射烟花弹炮管的角度”来形成烟花脚印图形。

对控制现象、控制含义、控制过程有了初步的认识。

创设情境，将生活中应用先进技术的典型“控制“场景引入课堂，体现解决上文提到“环境”因素问题。在使学生初步理解控制的含义的同时激情燃趣，以世界瞩目、国民自豪的北京奥运会上典型范例来导入新课，有助于激发学生的民族自豪感，增强民族自信，并为后面学习打下基础。师生互动讲述控制的第一种分类知识以生活实例讲述手动控制、自动控制、智能控制的区别。学生“随学即用”就生活中的实例分析并回答属于手动控制、自动控制、智能控制的哪一类别，理解控制的第一种分类。

练习案例如：感应水龙头、电梯的上下运行、给自行车打气、自动取款机等生活中的控制案例。本节内容是学生头脑中没有生成过的新知识，需要通过老师系统的讲述为学生从无到有的建立这一知识体系的框架结构。多个生活生产中应用实例的引入和分析，使学生认知到控制技术的重要作用和影响，为后续STEAM课程活动开展做好技术层面的知识储备，又为学生技术核心素养形成打下基础。

教学环节中设计的“大脚印导入课”、“自动手动智能控制案例分类”、“开环闭环自动门”等内容使学生学习形成了“知识结构”的螺旋式上升，即学即用“成就感的”波浪式泉涌，学生学习兴趣充分激发，气氛热烈，课堂学习过程掀起一个又一个小高潮。师生互动讲述控制的第二种分类知识以儿童游戏和生产中的典型范例及动画演示控制过程，由浅入深的讲述开环控制、闭环控制及反馈的概念。

例：儿童“贴鼻子”游戏讲述“反馈”概念

教学预设学生必然出现对“红外装置自动门”的控制分类有争议，当争议出现后让争议双方阐述理由，然后引导学生对控制过程分析后自己得出正确结论。学生在老师的引导讲述下分析控制系统的工作过程，理解“反馈”的含义，在头脑中逐步建立形成在日常生活、工业生产中使用的开环与闭环控制系统的专业技术基础的知识框架。

学生随学即用分析判断老师给出控制过程案例属于开环还是闭环系统。

“红外装置自动门”的控制分类争议，使学生们对本节重点难点暨生活生产常用的技术知识有了“磨刻”式的深入理解。STEAM项目活动简述

本项目活动内容是面向全体学生在前面学习新技术知识的基础上，搭建由手机作为视频源的简易控制系统——模拟的3D全息投影系统，并在测试中分析其控制类别及控制过程。设计灵感起初来自于网上的一个亲子实践活动，在课程设计和教学中基于核心素养的培养目标和STEAM课程特性以及通用技术学科本身的特点对三者进行了有机的融合设计，并对原活动内容进行了开拓性的改进和创新设计，深入挖掘了其中所蕴含的数学方法、科学内涵。在STEAM课程情境创设中，巧妙的引入了2015年春晚应用3D全息投影技术的李宇春表演的“蜀绣”这一人文艺术浓厚的节目视频。起到了“催化剂”的活动导入效果，在教师演示自制的范例教具作品时，其演示效果彻底激发了学生的创造激情，课堂处于一种“燃爆”的“炸裂”般的学习状态。教师还在技术工艺方面研究开发了其活动匹配的原材料（如高透塑料膜）的种类选择、制作四棱锥的快捷方法（纸膜折叠非切割的工艺）、便携移动展示效果好的黑幕盒的形态设计和制作技术等，凝炼了学生在限时课堂中的活动流程，，并提升了活动展示效果，在课堂容量较大的情况下使各学科知识环环相扣，层叠递进，实现了有效教学的教学效果，学生的学习热情和学习需求得到了充分的激发和满足。经实践验证，本堂课学科教学与STEAM项目融合的这一新教学模式取得了精彩成功的教学效果。人文艺术的项目任务导入布置任务主题：搭建由手机作为视频源的简易控制系统——模拟的3D全息投影。并在协作活动中思考解决项目有关的科学、技术和数学问题。

教师播放2015年春晚应用3D全息投影技术的李宇春表演的“蜀绣”这一人文艺术浓厚的节目视频。

学生兴致勃勃观看视频，了解反映先进时尚科技的全息投影技术的概念和应用领域，认知其中蕴含的控制过程。

家喻户晓的春晚采用3D技术由李宇春表演“蜀绣”这一时尚科技在现实生活中应用的案例引入，体现了上文中提到的STEAM课程设计的环境因素。使学生在紧张学习中不出校门也能感受体验到先进科技生活应用的效能。为之参与STEAM活动积极主动的学习实践打下基础。工具材料准备教师讲述活动任务流程、技术实现方法和工具。

工具：圆规、剪刀、尺子。

材料：塑料片、废旧纸抽盒、黑纸、透明胶。

学生了解任务流程及材料工具

1、制作正四棱锥，材料：透明塑料片（可用废旧的CD盒）

2、制作手机架，材料：废纸抽盒

3、制作黑布景，材料：黑色卡纸此实验材料大多采用随手可及的废旧材料和常用文具如圆规、尺子即可实现。“价廉物美”，经济实用，不同地区不同条件的学校学生都可“轻松”获得此项目的实践材料。解决了此内容STEAM项目活动的“物”的因素问题。综合应用中的数学知识指出本节STEAM项目活动涉及到的数学知识：数学建模正四棱锥。提出问题：“为什么要以手机屏幕宽度的0.866倍为半径画圆逐步建立正棱锥模型”？此数据怎么来的？ 学生观看图形，对于没有学过的这一数学知识，小组协作讨论分析出结论产生的原因。本项目活动中的正四棱锥建模问题涉及到高一学生尚未学到的立体几何和反三角函数的知识，但在老师给出的立体图形的线索下，通过小组协作研究就推演出了结论产生的数学运算过程，加深了对数学新知识的主动深入的探究学习。综合应用中的科学原理指出本节STEAM项目活动涉及到的科学知识：

全息投影的科学原理。

下图为全息投影反射成像图

学生观看春晚导演对“蜀绣”全息技术的设施介绍和李宇春现身讲解全息技术表演节目备场的过程，再借助学案内容，对全息投影这一前沿技术有了形象趣味的了解。借助网络媒体信息以及学生喜爱的年轻偶像的亲身经历全息技术表演的“不凡”的体验，极大的激发了学生的求知欲望，积极主动质疑和求解问题，再借助学案水到渠成的了解了相关的科学原理。综合应用中的工程技术和课堂活动场景

教师指导学生活动中需要的关键技术和控制调整3D全息投影系统的问题，并思考解决项目活动中蕴含的多学科知识综合应用的问题。