林月测

摘 要：“控制与设计”章节的内容是通用技术教学中公认的最难的知识，其难点主要体现在：（1）判断控制手段类型；（2）判断控制系统是开环还是闭环；本文将用几种非常行之有效的方法来解决这两个个问题，以提高教学的有效性。

关键词：控制与设计；教学；有效性

1 引言

《控制与设计》是《技术与设计2》第四章的内容，该章节知识是公认的最困难却又最重要知识点之一，学生难以理解，从而导致学生在回答相关的题目时无从下手，屡屡犯错。

2 有效性教学分析

对于任何一门学科，只要能够很好的解决教学重难点，那么这个教学就是高效的。《控制与设计》的重难点主要体现在：（1）如何判断一个控制是自动控制或是手动控制；（2）如何判断一个控制室开环控制系统或是闭环控制系统；这两个问题是控制问题所主要要解决的，老师觉得难教，学生觉得难学的也主要体现在这两个问题上。为此，我做了深刻的思考，结合学生的实际情况，总结出了以下几种十分有效的方法。

3 寻找解决方法，实现教学高效

3.1問题：如何有效判断控制手段是自动控制还是手动控制

3.1.1低效原因分析

控制的实现需要通过一定的手段，从控制过程中人工干预的情形来分。两种控制概念：人工控制是指控制过程在人的直接干预和全程干预下进行的控制；自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物向着预期方向变化的控制。学生不知道如何利用这些概念去判断一个具体的控制是人工控制还是自动控制。如楼道声控灯要有人出现才亮，是不是它们就是人工控制了呢，但事实上它们都是自动控制。因此根据不理解的概念很难分清楚控制手段的类型。

3.1.2 方法陈述：抓主要过程，以寻找主要“决策者”的方法来判断控制类型

基于上述原因，个人觉得非常有必要将原有的生涩的概念分解成学生能理解的概念，得出比较适合学生使用的判断方法。我们不难发现，不管何种控制，其主要过程都是作出判断和对系统进行操作，再经过进一步思考，我们可以发现不管是何种控制，他们在控制过程中都有一个重要环节，即作出决策，只是人工控制中起决策作用的决策者是人，而自动控制中起决策作用的是系统本身，或者说是某个设备。因此，只要抓主要过程，判断出控制的“决策者”就能判断出控制的类型。如果决策者是人，那么控制手段就为人工控制，如果决策者是控制系统本身（机器设备），那么控制手段就为自动控制。

3.1.3实例应用

问题：判断楼道声控灯是自动控制还是人工控制？

这是一道在教学和习题中常见且有代表意义的题目，学生回答这个题目一般有以下两个结果：（1）人工控制，因为有人的时候才亮，没人就不亮，这个过程中有人干预了；（2）自动控制，因为灯的亮灭不需要我们去开关。这个过程人没有直接参与。答案是自动控制。但是做错的同学他们也有自己的理由，他们觉得自己分析的没错。这样一来，如果老师没有及时纠正，学生将一直错下去。下面我们不凡采用寻找决策者的方法来判断，即抓住控制系统的主要工作过程，找主要的“决策者”。

楼道灯的主要工作过程是灯的亮和灭的过程。灯亮的原因是声控灯本身感应到了外界的声音，做出决策让灯亮了，因此决策者是“机器”，由此判断声控灯是自动控制的，而在这里，人仅仅提供了声音而已，即使没有人发出声音，其他动物发出声音同样能让灯亮起来，所以这个过程中人不是关键的“决策者”。

3.2 第二个问题：如何有效判断控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统

3.2.1低效原因分析

教材中把能通过检测装置把输出量反馈到输入端的为闭环控制系统，没有反馈的为开环控制系统。多数老师也是这样教学生来判断控制系统的分类的。但是，为什么看起来很简单的这样一个概念，学生也都看似都懂了的方法，一到解决实际问题时就会屡屡犯错呢。通过调查，个人觉得导致这一块教学低效的客观原因是开环控制系统和闭环控制系统本身概念比较抽象，学生对检测装置和反馈的概念不理解，或理解的不透彻，以为能检测的就一定是检测装置，对反馈理解更是模糊，在实际问题中根本就不清楚是否有反馈，更不清楚反馈的是什么量，怎么反馈的。这样，解题时一开始就判断错误了检测装置和是否有反馈，再以错误的判断去判断是开环控制还是闭环控制，这必然导致最后结果时错误的。

3.2.2 方法陈述：以输出量“状态”来判断开环控制系统和闭环控制系统。

要让学生有效地判断结果，就必须用适合学生的思考模式帮助学生理解检测装置和反馈呢？我结合自己的教学，得出了这样一种思考模式。我没有止步于反馈和检测装置的概念，而是思考，什么情况下才会反馈，即需要检测装置。如果学生也理解了这种情况，那判断起来是不是会方便多了呢。经过思考，我发现，只有当输出量是一种状态可以连续波动的物理量才需要用检测装置时时检测。如温度控制，温度是可以连续波动的物理量，所以要用闭环才能精确控制。再如水位控制，水位也是可以连续波动的物理量，也需要闭环控制。可以用右图这样的波动图来帮助学生理解。而像自动门控制系统，虽然也有检测，但是这时检测的是外界信号，而不是输出量，为什么这时不需要检测输出量呢，因为自动门的输出量是门的开和关，状态就只有两种，没有必要时时检测。所以我得出这样的结论，如果输出量状态是连续波动不可数的物理量，则为闭环控制系统，如果输出量状态是可数的，则为开环控制系统。运用这种方法学生就不需要用抽象的不理解的反馈概念去判断开环还是闭环了。经过教学实践，这种方法学生掌握的非常容易，都能十分快速的分辨开环控制系统和闭环控制系统。

3.2.3 实例应用

（1）自动门控制系统

输出量：门的打开与关闭

状态情况：要么打开要么关闭，两个状态，是可数的。

结论：因为可数，所以是开环控制系统。

（2）冰箱的温度控制系统

输出量：冰箱（冷冻室）的实际温度

状态情况：冰箱的实际温度是连续变化的量，是不可数的。

结论：因为连续变化，所以是闭环控制

4 结论

一堂课好不好关键要看他是否高效，而是否高效关键是看学生掌握的怎么样，所讲的知识是否能够让学生容易的接受，并能形成一定的方法，举一反三。要让学生容易掌握，就需要为学生进一步思考，归纳适合他们掌握和实践的方法。高效的课就是要能帮学生掌握一种以简单的方式理解复杂知识的方法。

（作者单位：瓯海职业中专集团学校）