普通高中通用技術課程“技術與設計2”標準解讀(參考版)
2024-09-07 06:48本頁面
【正文】 。 建議 3，這是一個擴展性建議，是工程上常見的問題。學生首先要 研究抽水馬桶的水位控制是如何實現(xiàn)的，然后再動手設計一個類似的水位自動控制方案，并實現(xiàn)它。 關于活動建議 本主題中有 3個活動建議。如果裝置不能達到或不能完全達到定時的功能，要能尋找原因，提出方案設計或制作過程中出現(xiàn)偏差的原因所在，并加以改進。 能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設計方案，制作一個控制裝置；或者能根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計方案進行實施或模擬實施，學會調試運行，提出改進方案 這是對控制的實施方面的要求，由于對控制器、執(zhí)行機構、反饋環(huán)節(jié)和對象的特性沒有提出更多的要求，故不要求學生象專業(yè)設計 師一樣進行完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)設計并加以實現(xiàn)。 了解簡單的被控制對象的基本特性，能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制設計的方案 這里的被控對象基本特性是指在正常的工作狀態(tài)，被控對象的輸出信號與輸入參數(shù)、與主要的干擾參數(shù)之間的關系，只 需要有所了解，對被控對象的特性的數(shù)學模型的描述在此不作要求。當投料量一定時，風速減小，磨的轉速就變慢。其中出水流量是根據(jù)用戶的用水量變 化的，是不可控制的變量；水面蒸發(fā)的水量很少，可以忽略；而水塔的進水流量是可以控制的。確定一個系統(tǒng)的控制方案的前提，往往是建立在對影響系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素分析的基礎上。 需要強調的是，這里所討論的帶有反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的主 要特點是以減少誤差的負反饋方式來達到控制目的的，正反饋控制問題在此不作研究，對于簡單的開環(huán)控制、單回路負反饋控制系統(tǒng)以外的其他控制方式在此不作討論。 學生應能列舉生活中所見所聞的閉環(huán)控制系統(tǒng)，簡要敘述其工作過程，要能通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程的比較，指出各自的優(yōu)越性是什么。 教師可以引導學生從他們喜聞樂見、容易接受的簡單控制事例的工作過程的分析出發(fā)，使學生明白控制系統(tǒng)的類型、組成以及它們是如何工作的。使用者只要事先設定好時間，把臟衣服放進去，洗衣粉備足，水管接好，啟動洗衣機的洗衣按鈕，最后等聽見洗衣結束的鈴聲，取出已經甩干的衣服就完成了。這是一個需要人工干預的簡單控制系統(tǒng)，也就是手動控制系統(tǒng)，工作過程也很簡單。本標準要求學生通過具體的實例，區(qū)分哪些是自動控制哪些是手動控制，哪 第 10 頁 共 12 頁 些是開環(huán)控制哪些是閉環(huán)控制，說清楚簡單的開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，以及它們是如何實現(xiàn)控制的。一個控制過程的實現(xiàn)，往往要經過若干個環(huán)節(jié) ，這些環(huán)節(jié)就構成了一個系統(tǒng)，所以我們把它看作是一個控制系統(tǒng)。教學中，可以引導學生根據(jù)自己的生活經驗，列舉控制應用的例子，并說明自己對它們的理解。 學習本主題的主要目的在于使學生從思想和方法的角度對控制和控制設計有基本的了解 ，本主題共有 6條標準： 理解控制的含義及其在生產和生活中的應用 人們按照自己的意愿改變條件，使事物向著期望的目標發(fā) 展，就形成了控制。 例 戰(zhàn)國時期的秦國太守李冰父子主持修建了都江堰工程，這一偉大水利工程巧妙地將分洪、引水 和排沙結合起來，使各部分組成一個整體，實現(xiàn)了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能，至今該工程仍在發(fā)揮著重大的經濟效益，是我國古代水利建設的一大杰出成就。 教學中應注意，對于學生的系統(tǒng)設計，兩種設計方式都應認可，一種是對一個簡單的系統(tǒng)進行設計，另一種是運用系統(tǒng)的思想和方法對某一對象進行設計。 在對系統(tǒng)設計的案例進行分析的基礎上，可以讓學生總結系統(tǒng)設計的基本原則：基本功能的實現(xiàn) 、 子系統(tǒng)間關聯(lián) 與 沖突問題的合理解決 、 效益的最大化 、 動態(tài)調整的實現(xiàn) 、 人性化設計 、 戰(zhàn)略性思考（長期性、穩(wěn)定性等） 確定一個生活或生產中的簡單對象，根據(jù)設計要求完成系統(tǒng)的方案設計 要求學生在對前 4 條標準有所掌握的基礎上，自行完成一項簡單的系統(tǒng)方案設計的任務。系統(tǒng)的分析和設計是建立在對該事件的內部規(guī)律、外部環(huán)境（條件）、實現(xiàn)功能等的充分研究的基礎之上的，它是一個不斷完善、不斷改進、不斷 優(yōu)化的過程。可以通過對類似系統(tǒng)設計案例的分析，總結和歸納簡單的系統(tǒng)設計的基本方法。 本 條標準對第（ 2）、（ 4）步驟不作過高要求。系統(tǒng)建模的目的是要將系統(tǒng)的原型抽象為數(shù)學模型，并運用已有的數(shù)學方法分析求解得出數(shù)學結論，再運用這一結論來解決實際系統(tǒng)中的問題。但是，對于比較復雜的系統(tǒng)，人們對 第 8 頁 共 12 頁 其特征了解不夠，所以需要運用一定的數(shù)學的手段描述它，進而找到合適的解決方案，該過程成為系統(tǒng)建模。通常是指在一定人力、物力和財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力和物力達到最小的方法。 需要注意的是，第一，在系統(tǒng)分析的過程中，每個環(huán)節(jié)不一定一次就順利地完成任務，需要在反饋信息的基礎上反復進行；第二，在系統(tǒng)分析的過程中，要學會與不同角色的人對話，如與實施者、決策者等的對話；第三，
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