普通高中教科书·通用技术选择性必修1 电子控制技术.pdf

ISBN 978-7-5499-8705-49 787549 987054亲临其境、亲自动手、亲身体验是本栏目的宗旨。这里的一系列精彩项目将使我们经历激动人心的操作实践，使我们感受到技术实践的特有乐趣，感悟到技术世界的丰富多彩。工程设计基础 FoundationforEngineeringDesign通用技术选择性必修070Foundation for Engineering Design任务一 认识工程设计方案的评价和决策在工程设计过程中，方案选择是经常遇到的问题，如总体方案选择、结构方案选取、实施方案确定等。方案选择的合适与否常常会对设计结果有很大影响，因此工程设计方案的评价与决策在设计中起到很重要的作用。工程设计方案的评价评价是评价者根据一些表征评价对象各方面特性的指标或评价对象中相互联系的多个指标所构成的具有内在机构的指标体系去分析、比较备选方案的过程。通过对各种因素全面、综合的评价或分析，才能确定每种方案评分或排名，即确定方案的优劣。图书馆改造工程方案评价滨江高级中学收到三家竞标公司提供的学校图书馆改造工程设计方案：方案A 对图书馆进行简单装修，门厅为开放式，阅览区与借阅区、藏书区不分割；着滨江高级中学成立了图书馆改造工程方案评审专家组对竞标公司提供的工程设计方案进行评选。在方案讨论过程中，有的专家认为A方案虽然装修简单，但是为师生提供了借阅的新技术。有的专家认为B方案比较合理，新增的新风系统不仅使得图书馆环境宜人，还有利于书籍的保存，不仅如此，工程造价也较为合理。有的专家认为C方案比较好，图书馆外墙设计和校园环境很协调，还配备了微型图书馆，方便师生在教学楼借还书，增加了书本的流动性专家们的意见不一，最终究竟该如何决策呢？一、工程设计中的评价 与决策每节有24个相互联系的任务。我们将在完成一个个任务的过程中，建构积极价值观、必备品格和关键能力，形成核心素养。基于学生生活经验和技术学科基本特点的情境，带领我们走进真实的技术世界，发现复杂而真实的技术问题，进入富有意义建构的学习过程。工程设计基础 FoundationforEngineeringDesign通用技术选择性必修070Foundation for Engineering Design任务一 认识工程设计方案的评价和决策在工程设计过程中，方案选择是经常遇到的问题，如总体方案选择、结构方案选取、实施方案确定等。方案选择的合适与否常常会对设计结果有很大影响，因此工程设计方案的评价与决策在设计中起到很重要的作用。工程设计方案的评价评价是评价者根据一些表征评价对象各方面特性的指标或评价对象中相互联系的多个指标所构成的具有内在机构的指标体系去分析、比较备选方案的过程。通过对各种因素全面、综合的评价或分析，才能确定每种方案评分或排名，即确定方案的优劣。图书馆改造工程方案评价滨江高级中学收到三家竞标公司提供的学校图书馆改造工程设计方案：方案A 对图书馆进行简单装修，门厅为开放式，阅览区与借阅区、藏书区不分割；着滨江高级中学成立了图书馆改造工程方案评审专家组对竞标公司提供的工程设计方案进行评选。在方案讨论过程中，有的专家认为A方案虽然装修简单，但是为师生提供了借阅的新技术。有的专家认为B方案比较合理，新增的新风系统不仅使得图书馆环境宜人，还有利于书籍的保存，不仅如此，工程造价也较为合理。有的专家认为C方案比较好，图书馆外墙设计和校园环境很协调，还配备了微型图书馆，方便师生在教学楼借还书，增加了书本的流动性专家们的意见不一，最终究竟该如何决策呢？一、工程设计中的评价 与决策学习目标会使我们明确学习的方向，为进入学习过程做好心理准备。随着科学技术突飞猛进的发展，技术日益成为我们生活中几乎无时不在、无处不在、无所不在的客观存在，成为引起社会变化、塑造社会变化和应对社会变化的重要因素，也成为实现中华民族伟大复兴的重要支柱。因此，技术素养是当代青少年的基本素养。通用技术课程是普通高中学生人人必须修学的课程。通用技术是指当代技术体系中较为基础、在日常生活中应用较为广泛、育人价值较为丰富并与专业技术相区别的技术，是学生适应社会生活、高等教育和职业发展所必需的技术。普通高中通用技术课程，以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文相统一的课程。它的学习过程是同学们主动建构知识、不断拓展关键能力、铸造积极价值观和关键品格的过程，是一个富有生机、充满探究、方式多元的活动过程。相信通用技术的学习一定会成为同学们高中时光中夯实基础、练就素养、挑战自我、享受创造与发展乐趣的美好生活的一部分。通用技术第一章 电子控制概述电子控制技术004005选择性必修 1成功实现自动交会对接，其过程犹如在太空中穿针引线，如此精准的控制少不了电子控制技术的功劳。从火箭将“神舟十号”准确送入既定轨道开始，“神舟十号”就在一连串环环相扣的控制下开始了交会对接的旅程，直到两个航天器走到了彼此面前，伸出双手完成了太空中的完美对接。讨论：电子控制技术还可以应用在哪些领域？电子控制技术的应用1.智能扫地机器人只要接通电源，按下功能开关，自动化家用电器就会按照使用者的具体要求，自动地进行工作。智能扫地机器人能模拟人扫地时的习惯，自动对房间大小、家具摆放、地面清洁度等因素进行检测，制定合理的清洁路线和清洁方式。扫地机器人还可以设定时间预约打扫，自行充电或者远程控制等。2.自动生产线一些产品的生产线使用了能够自动更换刀具和完成多道加工工序的数控车床，并将加工、检测、装卸等设备按照工艺流程连接起来，形成了自动生产流水线，从而提高了产品的质量，减少了原材料的消耗，改善了劳动条件，提高了劳动生产率。3.农业温室在温室厂房中，通过电子控制技术实现施肥配方、营养液滴灌、人工补充二氧化碳、自动送热，并对温、气、肥、水、光等植物生长要素进行自动调控，形成全年都能种植蔬菜、花卉的人工气候。4.“神舟十号”与“天宫一号”在太空对接2013年6月13日，我国“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器电子控制技术是运用电子电路实现控制功能的技术。近几十年来，电子控制技术的发展异常迅速，已成为推动新的技术革命的一种重要技术。随着材料科学、互联网、云计算、大数据以及人工智能等技术的快速崛起，电子控制技术如虎添翼，不仅在生活中为我们所用，而且被广泛用于工业、农业、医疗、军事、航空航天等领域。图 1-5 微波炉全自动装配生产线图 1-7“神舟十号”与“天宫一号”实施交会对接探究普通弹子挂锁内部控制结构体验目的：通过探究普通弹子挂锁内部结构，了解弹子锁控制开锁的原理，理解如何提高弹子锁的安全性。情境展示：张萌了解到弹子挂锁由于结构简单在生活中被广泛使用。弹子锁是如何做到一把钥匙开一把锁的？弹子锁的安全机制又是怎样的呢？问题分析：要形象理解、正确掌握锁具的安全性问题，就要从剖析最基本的锁具结构入手，从原理上理解锁具与钥匙的配合关系。活动准备：材料与工具：普通弹子挂锁、什锦锉。主要过程：1.观看图片或动画，了解弹子锁内部结构，理解锁具工作的原理。2.实际操作验证弹子锁的开锁原理。（1）用该锁原配钥匙和其他锁的钥匙分别试开该锁。（2）用什锦锉锉开挂锁装有弹子一侧的表皮，露出多个铝封，拆掉铝封后，按顺序分别取出弹簧和弹子，观察各组弹子和弹簧长度是否相同。（3）用该锁原配钥匙和其他锁钥匙分别试开取出弹子和弹簧后的挂锁，观察是否都能打开挂锁。图 1-4 智能扫地机器人装有弹子的一侧弹槽1弹槽2弹槽3弹槽n钥匙锁栓弹簧上弹子下弹子锁筒图 1-8 弹子锁内部结构图 1-6 使用电子控制技术的农业温室通用技术第一章 电子控制概述电子控制技术002003选择性必修 1片状弹簧，利用钥匙和弹簧片的几何关系和弹力作用来上锁和开锁。1860年，美国人奈纳斯耶鲁父子将弹子簧片应用在机械锁上，发明了机械弹子锁。门锁是家庭的必需品，它可以通过钥匙、数字密码、磁卡、指纹等不同方式验证出入者的合法身份，从而控制门的开启与关闭，属于控制技术的范畴。控制技术是人们为了使事物按照希望的方式沿着某一确定的方向发展所使用的手段或方法。随着人类需求的不断发展、生产力水平的不断提高以及新技术的广泛应用，控制技术已从人工控制发展到机械控制，再发展到当代的电子控制。现在，我们可以根据不同的需要，针对被控对象的特点，选择不同的控制方式来实现控制的目的。任务一 感知电子控制技术的应用图 1-2 金属锁机械弹子锁文字锁弹簧锁图 1-1 控制门开关的门闩讨论：机械弹子锁与电子控制的门锁在使用功能上有什么不同？电子控制的门锁 20世纪60年代以来，迅速发展的电子技术被应用于门锁的改进和开发。磁卡锁、IC卡门锁、生物识别锁等电子锁相继问世，也出现了将多种功能集于一身的电子锁。如互联网智能门锁，它利用蓝牙与智能手机通信完成门锁的配置与管理，并通过Wi-Fi与云计算中心建立数据连接，对智能门锁的用户、密码、使用进行在线管理。它具有指纹、密码、刷卡、钥匙等多种开锁方式，同时还具有开门记录查看、门锁状态查询、未关门提醒、设备与用户管理等多种功能。以指纹开锁为例，它预先将家庭成员的指纹存储起来，当用户访问时，指纹传感器采集用户指纹的特征信息，并传送给指纹识别芯片进行分析比较，如果用户拥有权限，在验证通过之后，指纹识别芯片输出控制信号驱动门控直流电机实现对门的控制，此时按下手柄，锁就被打开。如果用户没有相应的权限，则门不能被打开。IC 卡门锁数字密码锁指纹识别锁虹膜识别锁图 1-3 电子控制的门锁多功能智能门锁指纹开启钥匙开启扔掉烦琐的钥匙指纹容量 100 枚自带钥匙 3 把密码开启支持虚位密码密码容量 25 组感应卡开启感应卡容量 100 张App 开启App 临时授权密码一、电子控制技术与 电子控制系统 任务一感知电子控制技术的应用 任务二探析电子控制系统的特点张萌同学想到家中门锁已经用了很多年，安全性较差，而且奶奶白天外出买菜时，经常忘记带钥匙而把自己锁在门外，需要家人中断工作去送钥匙开门。为此，张萌想为家里更换一把既安全又方便开启的门锁。什么样的门锁既安全又操作方便呢？学习目标1 通过案例分析，能够概括出电子控制技术的含义，并能列举出其在生活中的应用案例。2 通过案例分析，能够说出什么是电子控制系统，并能结合生活经验判断哪些电子产品属于电子控制系统。从门锁的演变了解控制技术的发展安全是人们在生活中的基本需要之一。为了能满足和更好地实现这一需要，人们发明了锁具来控制门的开和关。多少年来，锁具在日常生活中被广泛地使用，并随着技术的发展而发展。人工控制的门锁 在古代，为了安全的需要，人们设计和制作了绳锁、门闩。在家时插上门闩，外人就不能随便进入。但是门闩的安全功能有限，人们可以从门外将它拨开，而且人们外出时，门闩无法从室内插上。机械控制的门锁 公元870890年，出现了金属锁。这种锁多为铜质或铁质，锁内装有通用技术电子控制技术选择性必修 1第二章电子控制系统信息的获取与转换一 辨识常用传感器二 传感器的应用在平台中完成自我测试测试成绩存在的主要问题评价内容达成情况优良合格不合格能概括电子控制技术的含义，列举其在生产和生活中的应用案例（TA）能描述电子控制系统的基本组成及其之间的作用和联系（TA、ET）能用方框图分析常见的电子控制系统的工作过程（ET、TD）能辨析开环控制系统和闭环控制系统（TA、ET）说明TA技术意识，ET工程思维，ID创新设计，TD图样表达，CM物化能力封神演义第九十回子牙捉神荼郁垒开篇诗曰“眼有明兮耳有聪，能于千里决雌雄”，称赞的是两位护法神千里眼、顺风耳，武王伐纣平话卷下亦云“二人别无一能，只除远近皆闻皆见”。千里眼、顺风耳在我国民间名气很大，是因为二神的非凡神力与人类自身的感官视觉、听觉有关。古人的奇思妙想反映了人们想要发展自己感官、拓展自己能力的美好愿望。古人精彩的设想今天已成为现实。现在，利用电子控制技术，我们能在寻常家庭与大洋彼岸的亲朋好友进行视频聊天，能在地面控制中心对太空中宇航员的身体状况和生活环境进行实时监控。对此，传感器将会告诉我们