第三节系统的设计.ppt

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1、第三节 系统的设计第三节 系统的设计 教学目标： 一、通过简单系统的设计案例的分析,初步学会简单系统设计的基本方法. 二、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。第三节 系统的设计 一、系统的设计 (一)系统设计应考虑的主要问题 1、系统设计的目的与要求 2、系统各部分之间的相互联系与相互作用 3、系统设计方案的优化第三节 系统的设计 (二)系统设计的步骤： 1、分析系统设计要求。系统设计分析中，选定系统的总目标是分析的起点。其基本任务是彻底掌握现行系统并在此基础上提出新系统的初步模型。 2、确定系统的设计方案（部分、层次的构成和协调）。其基本任务是根据前一阶段所确定的

2、系统目标和选定的系统初步模型进行详细设计，确定新系统的模型、技术要求和程序说明等，为下一阶段工作做好充分的技术准备。第三节 系统的设计 （2）确定系统的设计方案（部分、层次的构成和协调）。具体进行方案设计时的思路有两种： A：“从外向里”。这是从系统的外部关系出发找出其组成部分和层次构成的方法。 优点：能保证方案与环境协调，设计方案达到要求的成功率较高。 缺点：如果内部组成部分发生了难以协调的问题，则可能导致费用增加，甚至迫使方案最终停止. 若知道主要变化来自外部环境时，这种方法的优越性就体现出来了。第三节 系统的设计 （2）确定系统的设计方案（部分、层次的构成和协调）。具体进行方案设计时的思

3、路有两种： B：“从里向外”。这是在划分元素和部分以后，首先从组成部分的组合开始，形成层次构成，逐步向总体目标逼近，并使方案适合于环境的方法。 优点：能保证系统内部的各组成部分之间的协调。 缺点：可能发生与环境的适应性问题。 若环境变化不大，采用这种方法可以迅速建立系统方案。 1、有可以停车的停车位么？ 2、空的停车位在哪里？例 停车场的车位指示系统 请同学们思考,如何设计这个车位指车位指示系统示系统？例 停车场的车位指示系统123车位指示系统分解为哪几个子系统呢？车位指示系统分解为哪几个子系统呢？1 1、显示控制系统；、显示控制系统；2 2、线路、线路部部分系统；分系统；3 3、车位探测系统

4、。、车位探测系统。第三节 系统的设计 3、系统方案的表达。 方案的表达形式多样，如表格、图形、符号、框图等，还可附加设计说明书（说明重点元素和它们之间的关系）。第三节 系统的设计 三、系统优化 所谓系统优化系统优化，就是为了实现系统的目的，通过组织和调节活动，使系统在一定环境下形成最佳结构并发挥最好功能。系统优化时系统设计的必要步骤。 (一)决定功能要素 系统优化的首要问题是改善、提高系统的功能。然而，结构、元素 、环境三者共同决定系统功能的优化。第三节 系统的设计 1、结构优化 结构优化的方式：从现存的多个系统中选择元素并按一定结构组成新系统。从原有系统中分裂出较小的新系统。若干系统联合称为

5、一个新系统。某个系统经过结构（整合方式）质变转化为另一个新系统。 所以，结构往往是决定系统优劣的关键因素。第三节 系统的设计 2、元素优化 元素优化的方式：从现存系统中选择高质量元素。提升现有元素的质量在环境允许的范围内重新选择确定元素。所以，元素在系统优化中起着决定性作用。 3、环境优化 系统自身时时在变化，环境也在不断变化，导致系统对环境不可能完全适应，所以系统对环境的适应是相对的。第三节 系统的设计 (二)系统优化的步骤： （1）提出需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据。 （2）建立求解最优化问题的有关数字模型，确定变量，列出有关约束条件，分析模型。 （3）选择合适的最优化方法。 （

6、4）求解方程。 （5）最优解的验证和实施。风能车实验 设计一辆风能车；实现能利用风力，并迎着风前进。搭建图片：活动过程1、 明确设计风能车时应考虑的主要问题。2、掌握设计风能车的一般步骤,及对设计方案的实现。知识点学习1、初步学会简单系统设计的基本方法。2、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。 风能车实验可能用到的传动结构，可将运动轴转90度。风能车实验 实验小结：风能车的组成部分，及每一部分的功能。A、_ 的功能是 _B、_ 的功能是 _C、_ 的功能是 _风能车实验 实验小结：扇叶 2片扇叶/ 3片扇叶/ 4片扇叶？齿轮 转动方向/反方向轮胎 宽度/直径车身重量

7、/造型/成本风能车实验 实验小结：风能车实验 实验小结： 完成本实验共用12分钟。 通过搭建此实验，让学生知道风能车整个系统的动力来源是靠什么？对下一章“风扇实验”中，风扇的动力来源是什么？教师要引导学生对两个实验进行探究，并发现两个实验的共同性、差异性。 在此节中，三个搭建实验，教师根据课时的需求可任意选一个或两个，即可完成整个章节的教学任务。拓展实验：钟表系统 搭建图片 ：钟表实验 活动目的： 1、完成钟表系统的方案设计。 2、明确设计钟表时应考虑的主要问题。 3、制作钟表系统模型，掌握设计钟表的一般步骤。钟表实验 实验小结： 完成本实验共用18分钟。 本实验是本章中搭建步骤最复杂的。本章小结 本章难点/重点是子系统的划分 自行车实验和钟表实验，可以覆盖本章所有的教学目标。而且通过搭建自行车模型，让学生明白系统是通过不同的子系统之间的相互联系、依赖、作用来实现的。 若教师的课堂时间充足或是有的学生提前完成自行车实验，可以让学生试着搭建空中飞椅、风能车、步行者，有助于对下一章控制的学习起引导作用。