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| 普通高中通用技术课程标准解读——电子控制技术 | |||||
作者：佚名 文章来源：普通高中通用技术课程 点击数： 更新时间：2008-3-24  |
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（一）本模块的教育价值 随着科学技术的迅猛发展，电子控制技术在工业、农业和科研部门中的应用越来越广泛，而且已经渗透到人们的日常生活中，成为中学生喜爱的一种技术。 通过选修的方式研习“电子控制技术”，学生能更广泛地了解技术世界，更深入地学习系统和控制等技术的核心概念，更广泛地接触技术设计的实践锻炼，更多地接受技术思想方法的训练，从而实现对“技术与设计”必修课程的拓展，进一步提高学生的技术素养，提升学生的综合素质，使他们能将所学的知识和技能融于更加广阔的技术世界之中。同时，“电子控制技术”为未来的工程师和准备从事电子技术工作的学生打下一个良好的基础。 “电子控制技术”相对于其他技术选修课程而言，教学所需的设备较为简单。由于原来很多学校都开设过“电子技术”课程，不少设备可以继续使用，原来的场地还能利用，原来的师资经过培训后即可上岗。因此，在一些条件较差的地区也可以实施。 （二）本模块的内容设置 本模块由传感器、数字电路、电磁继电器和电子控制系统及其应用四个主题组成。前面三个主题分别阐述电子控制系统的三个组成部分，突出的是各个部分本身的作用。第四个主题是将前面三个主题组合成一个控制系统，并通过应用性设计，对必修课“技术与设计1”和“技术与设计2”内容进行应用、综合和拓展。整个模块的重点是在电子控制系统及其应用上。 二、具体内容标准及相关活动的说明 （一）传感器 当今，计算机技术、通信技术和传感技术是电子信息技术三大主要组成部分。计算机相当于人的大脑，通信相当于人的神经，传感器就相当于人的感官。所谓传感器，就是将外界信息转换成电信号的装置。现在计算机和通信技术发展极快，从这个角度来看，为了适应现代科学技术发展，世界众多国家都把传感技术列为现代关键技术之一。 1．认识常见的传感器，能用多用电表检测传感器 “认识常见的传感器”，有以下几个方面的含义： 首先是要求从外形上来认识，例如能从外形上认识常见的干簧管、光敏电阻等。 其次，认识它的电路符号。 再次，要求认识“常见的”传感器。 所谓“常见的”，是指在工农业生产、日常生活及学校技术试验等领域中广泛使用的传感器，例如光敏、热敏、磁敏和声敏等传感器，在教学中要十分重视从贴近学生生活的角度切入。在本条内容标准的例子中列举了七种常见的传感器，并不一定都要向学生介绍。 “能用多用电表检测传感器”是指： ①能使用多用电表识别光敏传感器和温度传感器等几种传感器。 ②在本条标准内容中，没有明确规定使用指针式多用电表或数字式多用电表，建议在这一节内容的教学中，增加指针式和数字式多用电表的产品说明书，作为阅读资料，让己经在初中阶段学过多用电表的学生温故而知新，对未学过的学生而言，能够通过这些资料进行自主学习。 2．知道传感器的作用及其应用 （1）首先知道传感器的作用是在于收集信息。其次，知道不同类别的传感器能够把不同类别的信号转变为电信号。 （2）“传感器的应用”，包括以下两个方面：①知道常见的传感器可以应用在哪些地方；②知道常见的自动控制系统中使用的是什么类别的传感器。 例：温度传感器可以在自动电饭锅中用来控制温度；冰箱中用来控制冷冻程度的传感器也是温度传感器。 （二）数字电路 本主题把数字电路作为电子控制系统中的“控制电路”部分，通过数字电路来处理数字信号，实现控制的过程。另外，通过数字电路技术和数学的关系，学生可以体验技术的综合性。 本主题内容中的“数字电路”不要求学生深入地研究各种复杂的复合门电路，它只是对数字电路的一种启蒙。 本主题重点介绍了数字电路中三种基本门电路的知识，并通过简单的门电路实验，让学生去感受这些“门”可以控制信息的流动。对复杂的数字集成门电路，我们不作详细的电路结构剖析和逻辑关系的具体分析，只要求学生知道这是成百上千甚至上万个基本门电路组成的一只“黑箱”，用“黑箱”方法避开对复杂的信息流动过程的解释，可以重点突出地去解决数字电路的实际应用问题，体验数字电路应用的广泛性。 在内容标准中虽然未提及“黑箱”的概念，但在教学中要注意渗透这种处理技术问题的方法。 本主题的重点是数字电路的实际应用，让学生在解决实际控制问题中学习电子控制电路，重视拓展和提髙学生的设计能力。 在《全日制九年义务教育阶段“劳动与技术教育”实施指南》中已经对有关电子技术的基本知识和技能的要求作了规定，所以在本主题标准中不再列出这些内容要求。但由于《实施指南》刚刚开始试行，在衔接上还存在一些问题，建议在新教材的编写和教学实施过程中，要根据当地的情况，结合教学的实际需要，增加一些必要的补缺内容，作为学生自学和选学的资料。 1．了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 （1）使学生了解晶体管除了有放大作用外，还有接通和切断信号的作用，即具有开关作用。 （2）让学生了解晶体管的电子开关作用与一般的机械开关的作用的不同之处，从而使学生了解为什么在数字电路中经常要使用晶体三极管。 （3）讲晶体三极管的开关作用时，一般从三极管输出特性曲线入手，分析三极管在饱和状态下的工作特点，从而形成它的开关作用。本条标准中没有提出晶体管三极管特性曲线的问题，所以，如何深入浅出地阐述清楚晶体三极管开关特性，把学生领入数字电路的大门，是搞好教学的关键问题。这里我们提供了一个例子，通过学生动手实践，并在教师的引领下进行讨论，从而解决了这个问题。尽管这个例子并非完美，但它给我们提供了一个启示：并非一定要用晶体三极管特性曲线来解决这个问题。只要在教学试验中探索和研究，这个问题可以有更多的解决方案。 例：在电子线路实验板上按下图搭接电路，并完成下面的填空。 ①增大RP阻值，使发光二极管V2发光。用多用电表测量三极管V1的发射极C和集电极E之间的电压Uec＝ V，此时晶体管集电极电流 (填写：很大或很小)，晶体管处于 (填写：导通或截止)状态，晶体管V1集电极处于 (填 高或低)电位。 ②减小ＲP阻值，使发光二极管V2熄灭。用多用电表测量三极管集电极C和发射极E脚之间电压Vec= V。此时晶体管集电极电流 (填写：很大或很小)，晶体管处于 (填写：导通或截止)状态，晶体管 V1集电极处于 (填写：导通或截止)状态。 附电路图 2．熟悉与门、或门和非门等三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图 对三种基本门电路要求的说明：首先，要求熟悉三种基本的逻辑关系，包括能够在生活中发现这三种逻辑关系的实例。其次，通过用三种逻辑关系的示意图的分析，说明三种逻辑关系，并用逻辑表达式表述。另外，通过实验来判断逻辑门。 下面是用数字集成电路做判断逻辑门实验的电路图，仅供参考。 3．能够对数字电路进行简单的组合设计和制作，并进行试验 由于受篇幅的限制，在本条标准内容的例中未将有关电路附上，现补列如下： （三）电磁继电器 本主题中的电磁继电器是电子控制系统的执行器。由于电子控制电路往往在低压和小电流状态中工作，如何实现用低电压、小电流控制高电压和大电流的工作电路，就需要依靠继电器或可控硅等执行电路。 在本主题内容中选择以电磁继电器作为标准要求，主要因为电磁继电器的工作原理和工作过程简单而清晰，学生易懂易做。 同时，为了拓展相关知识和技能，又列入了可控硅（晶闸管）。 1．知道可控硅的构造和电路符号 对本条标准内容增加下例： 一般的可控硅（晶闸管）是由ｐ型半导体和ｎ型半导体形成的四层三端硅半导体整流元件。一般常见的可控硅（晶闸管）有三个极：阳极（Ａ）、阴极（Ｋ）和控制极（Ｇ）。 2．了解可控硅的简单的工作原理 对本条标准内容作如下补充说明： （1）给阳极施以正电压，但无控制极电流IG时，可控硅（晶闸管）和硅两极管一样，几乎没有电流。 （2）给阳极施以正电压，且有控制极电流IG时，随着控制极电流ＩG的增大到一定值时，可控硅（晶闸管）和硅两极管一样，处于导通。 （3）可控管（晶闸管）一旦点燃，即使IG为零，也仍继续导通。所以IG可用脉冲电流即可。 3．关于活动建议 对“搭接一盏电灯的电路，用可控硅控制它的亮度”的说明： 在本实验中，因为使用了220Ｖ的交流电压，所以，在活动中务必注意安全，并做好下列工作： ①在活动前要进行安全教育和技术规范性操作训练。 ②一定要在装有防触电的安全装置的教室中进行。并事前对防触电安全装置进行检查，确保正常。 ③在学生安装完成后，必须经老师的检查，并在专门负责的实验员指导下方 可接通电源。 安全操作是技术规范性教学非常重要的内容，一方面要重视，不能放松；另一方面也不能害怕安全事故而取消活动。 （四）电子控制系统及其应用 本主题中的设计是指电路的组合、改进和应用设计（即技术的二次开发）。例如用集成电路安装一个电子温控电路，然后利用这一电路设计和制作一个能控制水壶煮水的自动控制装置。 1．知道电子控制系统的基本组成 首先要求用系统的思想和方法去分析和把握它的整体性、相关性和目的性，把本模块中前三个主题整合为一个系统。 其次，要会用方框图的形式表示出信息流动的方向。另外，要知道基本组成部分的内容，例：输入部份可以是某种运动，如手指按动电脑键盘；也可以是某种环境的变化，其中传感器的作用就是将输入转化为电信号。 2．能用集成电路设计和安装简单的遥控系统，并进行调试 为了使本条标准内容适应各地的具体实施条件，所以，对遥控系统的设计和安装要求有很大的开放性，只要求是单通道的遥控系统，并没有规定用无线电遥控或红外线遥控。例如：可以设计和制作一件利用电视机遥控器等作为发射装置的简单的单路遥控系统。 |
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