系统与设计教案

1、系统与设计【教学时段】20132014学年度下期第一阶段【教学对象】高中二年级【授课教师】 周畅【教材分析】“系统与设计”这一教学内容主要对前面已完成了技术与设计1的学习的技术与设计2的前两章的学习的基础之上对技术设计的更深层次的学习，这是通用技术这门课程的学习中要求最高并且学习难度相对较大的一章。这章是前面的所学内容的综合，主要是从应用的角度理解系统的含义；通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法；理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素；通过简单的系统设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法；确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成

2、系统的方案设计。 这重点是培养学生的整体分析和综合运用技术的能力，关键是要树立学生的系统理念和运用系统的方法分析运用技术的能力。【学情分析】本阶段的是针对高二学生的技术与设计2的第三章的第一轮学习，是前面所学的技术与设计知识的综合运用，把所学的技术设计的知识提升为技术素养。介于高二学生已经做了基础的学习和设计，所以此时的学生是要更细更全地对技术和系统地学习。【教学设计思路】这章是对以前知识的综合，主要是从应用的角度理解系统的含义；通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法；理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素；通过简单的系统设计案例的分析，初步学会

3、简单系统设计的基本方法；确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计，该教学内容分4课时完成。【教学目标】1、知识与技能：（1）从应用的角度理解系统的含义。（2）通过简单系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法。（3）理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。（4）通过简单的系统设计案例的分析以及对生活或生产中的简单对象进行系统设计的实践，初步学会简单系统设计的基本方法。2、过程与方法：经历从生活中的实例理解系统的含义及特性并学会分析、优化及设计简单系统的过程，发展运用全面、综合和联系的观点看待事物和解决问题的思维方法。3、情感态度与价值观：

4、通过引导学生学习系统和分析系统、优化系统、以及简单系统的设计与应用，让学生形成认真严谨的做事态度、系统分析事物的方法、综合运用技术的能力和培养学生解决实际问题以及团结协作的能力。 【教学重、难点】1.教学重点系统分析的基本方法2.教学难点简单系统的优化和设计【教法学法】从身边的系统入手，通过分析、理解系统的涵义及基本特性，初步掌握系统分析的基本方法，分析影响系统优化的相关因素，以系统分析的基本方法指导简单的系统设计，提高系统的有序性和整体运行效果。具体采用案例分析法、对比教学法、事例引导法等方法。【教学资源】实作材料：每组学生用低压电源一个、插接电路板及导线、发光二级管、开关等若干教具：演示系

5、统设计的教具：自行车设备：多媒体展示平台课件：系统与设计教学课件【课时安排】160分钟，四课时【教学过程】【新课导入】：第一课时在我们的日常生活和学习中，经常听到“系统”这个名词，比如生态系统、教学系统、防盗系统那么究竟什么是系统呢？今天老师就带领大家来了解和学习什么是系统。首先我们先来看一个出自申鉴时事典故： 故事内容：我国古代申鉴时事中记载了这样一个故事：某人在林中见别人用一张网捕到许多鸟雀，而一只鸟只钻一个网眼。他回家后，用一截截短绳结成许多单个的小圈，准备用这张“单眼网”去捕鸟。有人问他：“这些小绳圈是做什么用的？”他说：“网雀用的。既然一只雀鸟只钻一个网眼，我这种绳圈岂不是比一张大网

6、省事吗？”结果他不但两手空空，而且还遭到人们的讥笑。思考：此人捕不到鸟的原因是什么？他把捕鸟网拆分成一个个小网眼来捕鸟，单个网眼是不能替代整张捕鸟网的作用的，捕鸟网的每个网眼不是孤立存在的。过渡小结:网虽然是由网眼组成，但网无论在质和功能上都有别于许多单个的网眼。因为网中的每个网眼并非孤立存在，而是相互制约地连接在一起，使网具有单个网眼所没有的捕鸟功能。由此，我们可以把类似网眼这种组成整体的部分或成分，称之为元素；把类似鸟网这种由特定的相互作用方式连结着元素所构成的具有新功能的整体，叫做系统。一 认识系统1.系统的含义 系统：是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的元素组成的，具有一定结构和

7、更能的有机整体。 一个个的网眼是构成网的元素，而这些网眼是联系在一起的，同时整张网的功能是单个网眼不具有的。结合系统定义，你能举出生活中有关系统的例子吗？（学生思考，并回答）【过渡小结】： 系统无处不在，无时不有，任何事物都处在一定的系统中，系统具有普遍存在性。那么任意的两个或两个以上元素就能组成系统吗？请思考举例说明。（学生举例） 通过同学的举例说明，我们知道组成系统的条件并不是只有达到两个或两个元素就可以组成系统了，那系统需要哪些条件呢？2. 构成系统的必要条件（三要素）（1）至少要有两个或两个以上的元素（或部分）（2）元素之间相互联系、相互作用、按一定方式形成整体（3）整体功能是局部所没

8、有的。结合案例加以说明案例：手表组成：表壳、表带、表芯等联系：相互联系，相互作用元素相互作用的新功能，显示时间。单一元素，如，表芯所不具有的。【过渡】：系统有大有小，有简单有复杂。任何系统第一是它所从属的更大范围的子系统。例如：人体在我们教室里，有没有系统呢？尝试举例！3.系统、子系统及元素案例：人体的八大子系统构成人这个复杂的系统的较小的系统，即子系统。子系统又可以层层分解，如人体的呼吸系统可以再分解为呼吸道和肺两个子系统。呼吸道又可以分解出鼻、咽、喉、气管、支气管等。子系统各具功能，它们之间相互依赖相互作用，共同完成系统的整体功能。呼吸道具有传送空气的功能；肺具有执行气体交换的功能。在人这

9、个系统中，我们把鼻、咽、喉、气管、支气管等器官看成最后层次或 基本单元，称之为元素。【过渡】：生活中系统，不同的分类依据分类不同。4.系统的分类（1）组成元素 自然、人工、复合：自然系统是指没有人类参与制造而客观存在着的系统，如银河系、海洋、原始森林等，这类系统是由自然过程产生的系统。人工系统是指在人类的参与下形成的系统，或者说是人们将有关元素按其属性和相互关系组合而成的系统，城市生态系统就是一种典型的人工系统。合理的人工系统是人类改造自然的需要，但不合理的人工系统往往在打破自然系统平衡的同时，造成严重的环境破坏。例如，我国长江上游森林植被不合理的人工开发，导致水土流失，不仅原有森林资源遭到毁

10、灭，而且大量泥沙冲刷又淤积长江中下游河床，使长江中下游地区水患加重。（2）元素存在形态 实体、概念：举例说明：实体系统是指由物质实体构成的系统，如建筑物、机床、计算机、农田生态系统、海洋生态系统等。实体系统可以是自然系统，也可以是人工系统。概念系统是指人的大脑思维构造出来的系统，如概念、原理、原则、方法、制度、程序等。（3）运动状态 静态、动态：举例说明：系统的动态是绝对的，而静态则是相对的。所谓动态系统是指系统的状态变量随时间不同而变化，即系统的状态变量是时间的函数。动植物群落、人体呼吸和循环系统、企业系统、城市、村镇等都是动态系统，这些系统始终处于经常变动的状态之中。而严格意义上的静态系统

11、是难以找到的，只是有些系统在人们的考察时段内，其内部结构参数随时间变化不大，为了研究简便起见，人们假设系统是静态的。（4）与外部关系 开放、封闭：开放系统是指与外界环境之间不断发生着物质、能量、信息等交换的系统。相反如果系统与外界环境之间没有发生上述交换，则称为封闭系统。事实上，严格意义上的封闭系统是不存。 【过渡】我们知道了系统的含义，构成系统的必要元素以及系统分分类，到底系统有什么特性呢？（1） 系统的基本特性案例：自行车系统小组讨论（1）自行车的功能是什么？（2）它由哪些组分构成？缺了其中的零件能运行吗？（3）这些组成部分之间相互有什么联系?（4）自行车与外界环境有什么关系？（5）自行车

12、是如何实现它的功能的？试根据自行车系统的分析，说一说系统有哪些特性？1.整体性系统的最基本属性组分（元素）是构成系统整体的基础。自行车缺了轮子，还有自行车的功能吗？系统不是各个组分（元素）的简单相加，系统的整体功能是各个组分（元素）在孤立状态下没有的。手表系统的整体性强调系统各组分之间、组分与整体之间的联系和协调。举例：巴尔扎克的手，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。让学生从整体性原则的角度解释，罗丹这样做的目的何在，雕塑

13、家的这一行为给你以怎样的启示？学生经讨论得出：让人们看到其它的美所在。不能离开整体去分析任何一个组分，一个系统组织的好不好，就看它的整体功能实现的怎样。罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体，而不仅仅是注意这双手。从而引申到做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。中国有一句成语就表达了这个意思：“弃卒保车”。2.目的性任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能例如：一个企业的目的是实现企业利润的最大化，成本和能源使用的最小化等 一个钟表的目的是为了满足人们对计时功能的需要3.相关性 系统各要素之间相互作用相互联系。相关性是构成系统的充分条件，它在系统形成过程中具

14、有决定性作用。蝴蝶效应，雪山下不能大声说话的原因？4.环境适应性雷鸟、“春捂秋冻”5.层次性食物链生产者消费者分解者第二课时【引入】高斯解题：1+2+3+4+100=？引入系统的思想【过渡】高斯解题所用的方法与我们今天将要学的知识系统分析有关1. 系统的思想 系统思想就是事物的整体论思想；就是从全局出发，对系统内外的各种联系加以综合分析，掌握其规律性，找出一种最好的或比较好的方案来实施。简要分析 高斯解题的思路。系统方法的基本特点是：整体性、综合性、最优化【过渡】到底什么是系统分析的基本方法2.系统分析的基本方法系统分析的基本方法：运用系统的思想和定性定量相结合的方法，对系统进行分析，就是系统

15、分析的基本方法。分析和思考：赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？案例分析孝襄高速公路，体现系统分析方法的综合性【过渡】知道了什么是系统分析的基本方法，那到底该如何实施呢。3. 系统分析的基本方法一般步骤（1） 阐明问题，确定目标（2） 分析研究，制定方案（3） 评价比较，确定最佳方案案例分析案例：P85，丁谓修复皇宫一、阐明问题：宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫殿变成了废墟。为了修复

16、这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。二、分析研究：要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：第一，要运来大量新土；第二，要运来大批木材和石料；第三，需要把大量的废墟垃圾清理掉。三、制定方案： 方案1： 从城外运瓦砾灰土再从城外取土烧砖从汴水经陆路运输木材和石料废墟垃圾运出城外 方案2：第一步，从施工现场向外挖了条大深沟，把挖出来的土作为施工新土，解决了新土问题。第二步，从城外把汴水引入所挖沟中，利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。四、评价比较：方案1：工期长，耗费大量资金、

17、人力、物力方案2：不仅节约了许多时间和经费，而且大大加快了工程进度，使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。五、确定最佳方案： 方案2：挖沟（取土）引水入沟（水道运输）填沟（处理垃圾）。第三课时案例：田忌赛马学生活动：讨论分析1）田忌与齐王赛马的目标是什么？赢得比赛2）现有条件双方的实力如何？齐王的的马每一等都比田忌同等的马好，于是田忌屡赛屡败.3）齐王和田忌赛马，三局中共有几种方案可供选择？结果如何？1. 系统优化的意义系统优化的意义：实现系统的最优化，就可以在一定的资源条件下，取得最佳效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。拓展：你能举出系统优

18、化的例子吗？（农田套种，购物，桑基鱼塘）【过渡】2. 影响系统优化的因素 案例 中国高铁降速1.你觉得高铁降速的原因是什么？降速是一种优化吗？(从系统的角度分析)2.通过这个案例你觉得系统的优化与哪些因素有关？3. 结合案例分析影响系统优化的因素（1） .优化追求的目标要适度。（2） 投入最小，而取得的效益最大。效/耗比 性/耗比 性/价比 （比值越大，就越接近或达到最优化）（3） 系统优化使离不开条件，条件是否具备直接影响优化。（4） 某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。3. 动手实践，拓展应用 校园布局优化小组讨论，确立各自优化方案，并加以说明依据。优化目标：利于学生学习、生活第四课时1.设计的要点3. 以实现系统整体效果最优为目的（目的和要求）4. 设计好系统的每个元素和子系统（各部分之间的相互联系与相互作用）5. 综合考虑系统各个元素和子系统之间的联系，合理解决它们之间的矛盾冲突。设