深究教學(xué)難點(diǎn) 落實(shí)可行方法

林月測(cè)

摘 要：“控制與設(shè)計(jì)”章節(jié)的內(nèi)容是通用技術(shù)教學(xué)中公認(rèn)的最難的知識(shí)，其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）判斷控制手段類型；（2）判斷控制系統(tǒng)是開環(huán)還是閉環(huán)；本文將用幾種非常行之有效的方法來解決這兩個(gè)個(gè)問題，以提高教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：控制與設(shè)計(jì)；教學(xué)；有效性

1 引言

《控制與設(shè)計(jì)》是《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第四章的內(nèi)容，該章節(jié)知識(shí)是公認(rèn)的最困難卻又最重要知識(shí)點(diǎn)之一，學(xué)生難以理解，從而導(dǎo)致學(xué)生在回答相關(guān)的題目時(shí)無從下手，屢屢犯錯(cuò)。

2 有效性教學(xué)分析

對(duì)于任何一門學(xué)科，只要能夠很好的解決教學(xué)重難點(diǎn)，那么這個(gè)教學(xué)就是高效的。《控制與設(shè)計(jì)》的重難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）如何判斷一個(gè)控制是自動(dòng)控制或是手動(dòng)控制；（2）如何判斷一個(gè)控制室開環(huán)控制系統(tǒng)或是閉環(huán)控制系統(tǒng)；這兩個(gè)問題是控制問題所主要要解決的，老師覺得難教，學(xué)生覺得難學(xué)的也主要體現(xiàn)在這兩個(gè)問題上。為此，我做了深刻的思考，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，總結(jié)出了以下幾種十分有效的方法。

3 尋找解決方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)高效

3.1問題：如何有效判斷控制手段是自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制

3.1.1低效原因分析

控制的實(shí)現(xiàn)需要通過一定的手段，從控制過程中人工干預(yù)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(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的控制；自動(dòng)控制是指在無人直接參與的情況下，使事物向著預(yù)期方向變化的控制。學(xué)生不知道如何利用這些概念去判斷一個(gè)具體的控制是人工控制還是自動(dòng)控制。如樓道聲控?zé)粢腥顺霈F(xiàn)才亮，是不是它們就是人工控制了呢，但事實(shí)上它們都是自動(dòng)控制。因此根據(jù)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(gè)人覺得非常有必要將原有的生澀的概念分解成學(xué)生能理解的概念，得出比較適合學(xué)生使用的判斷方法。我們不難發(fā)現(xiàn)，不管何種控制，其主要過程都是作出判斷和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，再經(jīng)過進(jìn)一步思考，我們可以發(fā)現(xiàn)不管是何種控制，他們?cè)诳刂七^程中都有一個(gè)重要環(huán)節(jié)，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(dòng)控制中起決策作用的是系統(tǒng)本身，或者說是某個(gè)設(shè)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(tǒng)本身（機(jī)器設(shè)備），那么控制手段就為自動(dòng)控制。

3.1.3實(shí)例應(yīng)用

問題：判斷樓道聲控?zé)羰亲詣?dòng)控制還是人工控制？

這是一道在教學(xué)和習(xí)題中常見且有代表意義的題目，學(xué)生回答這個(gè)題目一般有以下兩個(gè)結(jié)果：（1）人工控制，因?yàn)橛腥说臅r(shí)候才亮，沒人就不亮，這個(gè)過程中有人干預(yù)了；（2）自動(dòng)控制，因?yàn)闊舻牧翜绮恍枰覀內(nèi)ラ_關(guān)。這個(gè)過程人沒有直接參與。答案是自動(dòng)控制。但是做錯(cuò)的同學(xué)他們也有自己的理由，他們覺得自己分析的沒錯(cuò)。這樣一來，如果老師沒有及時(shí)糾正，學(xué)生將一直錯(cuò)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(tǒng)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?zé)舯旧砀袘?yīng)到了外界的聲音，做出決策讓燈亮了，因此決策者是“機(jī)器”，由此判斷聲控?zé)羰亲詣?dòng)控制的，而在這里，人僅僅提供了聲音而已，即使沒有人發(fā)出聲音，其他動(dòng)物發(fā)出聲音同樣能讓燈亮起來，所以這個(gè)過程中人不是關(guān)鍵的“決策者”。

3.2 第二個(gè)問題：如何有效判斷控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)

3.2.1低效原因分析

教材中把能通過檢測(cè)裝置把輸出量反饋到輸入端的為閉環(huán)控制系統(tǒng)，沒有反饋的為開環(huán)控制系統(tǒng)。多數(shù)老師也是這樣教學(xué)生來判斷控制系統(tǒng)的分類的。但是，為什么看起來很簡(jiǎn)單的這樣一個(gè)概念，學(xué)生也都看似都懂了的方法，一到解決實(shí)際問題時(shí)就會(huì)屢屢犯錯(cuò)呢。通過調(diào)查，個(gè)人覺得導(dǎo)致這一塊教學(xué)低效的客觀原因是開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)本身概念比較抽象，學(xué)生對(duì)檢測(cè)裝置和反饋的概念不理解，或理解的不透徹，以為能檢測(cè)的就一定是檢測(cè)裝置，對(duì)反饋理解更是模糊，在實(shí)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(shí)一開始就判斷錯(cuò)誤了檢測(cè)裝置和是否有反饋，再以錯(cuò)誤的判斷去判斷是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，這必然導(dǎo)致最后結(jié)果時(shí)錯(cuò)誤的。

3.2.2 方法陳述：以輸出量“狀態(tài)”來判斷開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

要讓學(xué)生有效地判斷結(jié)果，就必須用適合學(xué)生的思考模式幫助學(xué)生理解檢測(cè)裝置和反饋呢？我結(jié)合自己的教學(xué)，得出了這樣一種思考模式。我沒有止步于反饋和檢測(cè)裝置的概念，而是思考，什么情況下才會(huì)反饋，即需要檢測(cè)裝置。如果學(xué)生也理解了這種情況，那判斷起來是不是會(huì)方便多了呢。經(jīng)過思考，我發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)輸出量是一種狀態(tài)可以連續(xù)波動(dòng)的物理量才需要用檢測(cè)裝置時(shí)時(shí)檢測(cè)。如溫度控制，溫度是可以連續(xù)波動(dòng)的物理量，所以要用閉環(huán)才能精確控制。再如水位控制，水位也是可以連續(xù)波動(dòng)的物理量，也需要閉環(huán)控制。可以用右圖這樣的波動(dòng)圖來幫助學(xué)生理解。而像自動(dòng)門控制系統(tǒng)，雖然也有檢測(cè)，但是這時(shí)檢測(cè)的是外界信號(hào)，而不是輸出量，為什么這時(shí)不需要檢測(cè)輸出量呢，因?yàn)樽詣?dòng)門的輸出量是門的開和關(guān)，狀態(tài)就只有兩種，沒有必要時(shí)時(shí)檢測(cè)。所以我得出這樣的結(jié)論，如果輸出量狀態(tài)是連續(xù)波動(dòng)不可數(shù)的物理量，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果輸出量狀態(tài)是可數(shù)的，則為開環(huán)控制系統(tǒng)。運(yùn)用這種方法學(xué)生就不需要用抽象的不理解的反饋概念去判斷開環(huán)還是閉環(huán)了。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，這種方法學(xué)生掌握的非常容易，都能十分快速的分辨開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.2.3 實(shí)例應(yīng)用

（1）自動(dòng)門控制系統(tǒng)

輸出量：門的打開與關(guān)閉

狀態(tài)情況：要么打開要么關(guān)閉，兩個(gè)狀態(tài)，是可數(shù)的。

結(jié)論：因?yàn)榭蓴?shù)，所以是開環(huán)控制系統(tǒng)。

（2）冰箱的溫度控制系統(tǒng)

輸出量：冰箱（冷凍室）的實(shí)際溫度

狀態(tài)情況：冰箱的實(shí)際溫度是連續(xù)變化的量，是不可數(shù)的。

結(jié)論：因?yàn)檫B續(xù)變化，所以是閉環(huán)控制

4 結(jié)論

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

（作者單位：甌海職業(yè)中專集團(tuán)學(xué)校）