第三单元系统与设计精选PPT.ppt

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1、第三单元第三单元 系统与设计系统与设计第1页，本讲稿共47页一、【本单元与其他单元的联系】一、【本单元与其他单元的联系】1、本单元是前两个单元内容的延伸和一定程度上的综合，本单元是前两个单元内容的延伸和一定程度上的综合，又是后一单元的基础。又是后一单元的基础。2、本单元本单元集中了众多核心概念和重要的思想和方法，集中了众多核心概念和重要的思想和方法，是本教科书的主要内容。是本教科书的主要内容。技术与设计2结构与设计流程与设计系统与设计控制与设计第2页，本讲稿共47页二、【本单元课程目标】二、【本单元课程目标】1从应用的角度理解从应用的角度理解系统的涵义系统的涵义。2通过简单的系统的案例分析通过

2、简单的系统的案例分析,理解理解系统的基本特性系统的基本特性,初步掌握初步掌握系统分析的基本方法系统分析的基本方法。3理解理解系统优化的意义系统优化的意义,能结合实例分析能结合实例分析影响系统优影响系统优化的因素化的因素。4通过简单的系统设计案例的分析通过简单的系统设计案例的分析,初步学会初步学会简单系简单系统设计的基本方法统设计的基本方法。5确定一个生活或生产中的简单对象确定一个生活或生产中的简单对象,根据设计要根据设计要求完成求完成系统的方案设计系统的方案设计。第3页，本讲稿共47页1、本单元共三节，建议每节安排、本单元共三节，建议每节安排3课时，共课时，共9课时。课时。2、对对系系统统概概

3、念念、系系统统基基本本特特性性的的教教学学可可从从典典型型案案例例的的分分析析入入手手。在在教教学学过过程程中中，教教师师要要适适当当强强化化系系统统中中整整体体与与部部分分的的关关系。系。3、要要避避免免纯纯粹粹的的讲讲解解，积积极极引引导导学学生生思思考考、分分析析、交交流流，实实现现师师生生互互动动，引引领领学学生生自自主主构构建建有有关关设设计计的的一一般般过过程程、原原则则、评评价价等等相相关关知知识识。要要安安排排较较多多的的设设计计练练习习机机会会，鼓鼓励励学学生生设计自己的方案，评价自己及同学的方案。设计自己的方案，评价自己及同学的方案。三、【教学建议】第4页，本讲稿共47页导

4、入方法1四、【教学设计】教教学学设设计计第5页，本讲稿共47页导入方法2捕鱼网单个网个网眼能不能捕到眼能不能捕到鱼（鸟）？）？申申鉴 时事中的故事事中的故事P63教教学学设设计计第6页，本讲稿共47页导入方法3视频音乐教教学学设设计计第7页，本讲稿共47页第一节第一节、系统的结构、系统的结构本节整体设计：本节整体设计：从从自行车自行车的组成部分、相互间的联系和它们的功的组成部分、相互间的联系和它们的功能，开始认识系统和系统的一般分类，通过多个案例能，开始认识系统和系统的一般分类，通过多个案例与小试验，引导学生理解系统的整体性、相关性、目与小试验，引导学生理解系统的整体性、相关性、目的性、动态性

5、和环境适应性等重要特性，强化对系统的性、动态性和环境适应性等重要特性，强化对系统的理解。的理解。学科教学指导意见中的教学要求：学科教学指导意见中的教学要求：1 1、从应用的角度来理解系统的含义。、从应用的角度来理解系统的含义。2 2、了解系统的分类。、了解系统的分类。3 3、通过简单的系统案例分析，理解系统的基本、通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性。特性。教教学学设设计计第8页，本讲稿共47页活动：拆解弹簧笔笔壳笔芯弹簧师生讨论分析师生讨论分析钢珠、墨水钢珠、墨水教教学学设设计计第9页，本讲稿共47页请问下图中的自行车好使吗？请问下图中的自行车好使吗？教教学学设设计计第10页，本讲稿共

6、47页分析自行车各部件的作用分析自行车各部件的作用教教学学设设计计第11页，本讲稿共47页我们在日常工作和生活中我们在日常工作和生活中,经常使用经常使用“系统系统“这个名词。这个名词。例如，人体中的消化系统、神经系统；一个学校中的教学系统、德育系统、后勤系统；机器中的传动系统、润滑系统等等。那么，究竟什么是系统呢？教教学学设设计计第12页，本讲稿共47页1 1、系统的含义、系统的含义l系统：系统：是由是由相互联系相互联系、相互作相互作用用、相互依赖相互依赖和和相互制约相互制约的若干的若干要素或部分组成的具有特定功能要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。的有机整体。教教学学设设计计第13页，本

7、讲稿共47页构成系统必须具备的三个条件：构成系统必须具备的三个条件：1 1、至少要有两个或者两个以上的要素、至少要有两个或者两个以上的要素（部分）才能组成系统。（部分）才能组成系统。2 2、要素（部分）之间相互联系、相互作、要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体。用，按照一定方式形成一个整体。3 3、这个整体具有的功能是各个要素、这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。（部分）的功能中所没有的。教教学学设设计计第14页，本讲稿共47页P65马上行动：请指出下列系统分别由哪些要素组成，马上行动：请指出下列系统分别由哪些要素组成，并说出相互之间有怎样的联系？并说

8、出相互之间有怎样的联系？台灯学校的多媒体教室手表缝纫机灯座、灯泡、灯罩、电线和开关等灯座、灯泡、灯罩、电线和开关等电脑、投影机、音响设备、电脑、投影机、音响设备、课桌椅、照明设备课桌椅、照明设备表壳、表芯、表带等表壳、表芯、表带等机头、面板、脚踏、皮带轮等机头、面板、脚踏、皮带轮等教教学学设设计计第15页，本讲稿共47页l系统有大有小，有复杂有简单。根据一系统有大有小，有复杂有简单。根据一定的标准可划分为若干子系统。定的标准可划分为若干子系统。l请分析自行车可分为哪几个子系统，每个子请分析自行车可分为哪几个子系统，每个子系统包括哪些部件。系统包括哪些部件。（1）传动子系统：）传动子系统：（2）

9、制动子系统：）制动子系统：（3）承重子系统：）承重子系统：教教学学设设计计第16页，本讲稿共47页2、系统的类型、系统的类型l可分为：自然系统和人造系统。可分为：自然系统和人造系统。自然系统：是自然形成的系统。自然系统：是自然形成的系统。人造系统：是由人工制造加工而成的系统。人造系统：是由人工制造加工而成的系统。l可分为：实体系统和抽象系统。可分为：实体系统和抽象系统。实体系统：是实物形态的。实体系统：是实物形态的。抽象系统：是非实物形态的。抽象系统：是非实物形态的。教教学学设设计计第17页，本讲稿共47页书本案例：书本案例：自行车辐条松紧的调整试验自行车辐条松紧的调整试验“阿波罗阿波罗”登月

10、计划登月计划巴尔扎克的塑像巴尔扎克的塑像“厨具安装厨具安装”人们发明了数控机床人们发明了数控机床医生根据病人的症状确诊治疗过程医生根据病人的症状确诊治疗过程台式计算机的台式计算机的CPU上安装的小风扇的转动过程上安装的小风扇的转动过程要充分利用书本的案例，得出系统的基本特性。教教学学设设计计第18页，本讲稿共47页l整体性：最基本特性，是个体的有机结合整体性：最基本特性，是个体的有机结合l相关性：各要素之间相互作用相互联系相关性：各要素之间相互作用相互联系l目的性：实现一定的功能目的性：实现一定的功能l动态性：系统处于运动变化之中动态性：系统处于运动变化之中l环境适应性：对环境变化的适应能力环

11、境适应性：对环境变化的适应能力3、系统的基本特性教教学学设设计计第19页，本讲稿共47页第二节、系统的分析第二节、系统的分析本节整体设计：本节整体设计：通过汉字激光照排系统、田忌赛马、农作物套种通过汉字激光照排系统、田忌赛马、农作物套种等案例的分析，理解系统分析是明晰系统的功能和目等案例的分析，理解系统分析是明晰系统的功能和目标，运用科学的方法对系统加以分析、比较，从而拟标，运用科学的方法对系统加以分析、比较，从而拟定一套经济有效的处理步骤和程序的过程。定一套经济有效的处理步骤和程序的过程。学科教学指导意见中的教学要求：学科教学指导意见中的教学要求：1 1、初步掌握系统分析的基本方法和一般步骤

12、。、初步掌握系统分析的基本方法和一般步骤。2 2、了解系统分析的主要原则。、了解系统分析的主要原则。3 3、理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统、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。优化的因素。教教学学设设计计第20页，本讲稿共47页l【案例【案例1 1】：汉字激光照排系统】：汉字激光照排系统.l思考：在汉字照排方案的决策中，系统思考：在汉字照排方案的决策中，系统的整体目标是什么？你认为王选进行决策的整体目标是什么？你认为王选进行决策的依据主要有哪些？的依据主要有哪些？教教学学设设计计一、系统分析及其一般步骤第21页，本讲稿共47页l1.1.涵义：涵义：系统分析：为了发

13、挥系统的功能，实现系统的目系统分析：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周祥的考察、分析、标，运用科学的方法对系统加以周祥的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程 l2.2.基本方法基本方法:系统分析的基本方法就是把一个任务放在系统系统分析的基本方法就是把一个任务放在系统的运行过程中加以考察，运用逻辑推理和分析计的运行过程中加以考察，运用逻辑推理和分析计算，研究分析这个任务以及任务的各个因素，找算，研究分析这个任务以及任务的各

14、个因素，找出规律性，提出可行性方案，使系统整体达到理出规律性，提出可行性方案，使系统整体达到理想的目的。想的目的。教教学学设设计计一、系统分析及其一般步骤第22页，本讲稿共47页l【案例2】：田忌赛马l1、田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案 l2、孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？l3、按系统分析的一般步骤对田纪赛马进行分析.教教学学设设计计一、系统分析及其一般步骤第23页，本讲稿共47页如何进行系统分析？l明确问题，设立目标l收集资料，指定方案l分析计算，评价比较l检验核实，作出决策系统分析的一般步骤：教教学学设设计计一、系统分析及其一般步骤第24页，本讲稿共47页教教学学设设计计系

15、统分析的主要原则运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：整体性原则科学性原则综合性原则案例：丁谓修复皇宫案例：人行道施工问题案例：孝襄高速公路一、系统分析及其一般步骤第25页，本讲稿共47页【案例分析1】：浙江天台县高速噪音 超标80%66户村民告上法庭【学生活动】讨论：怎样改善噪音的 污染，优化村民所处 环境（系统）？教教学学设设计计二、系统的优化第26页，本讲稿共47页1、什么是系统的优化 系统的优化是指在给定的条件系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达采取一定的手段和方法，

16、使系统的目标值达到最大化（或最小化）。不同的目标对应着到最大化（或最小化）。不同的目标对应着不同的优化结果。不同的优化结果。教教学学设设计计二、系统的优化第27页，本讲稿共47页【案例分析【案例分析2 2】书】书P81P81农作物种植系统农作物种植系统的优化的优化农业间作套种农业间作套种 约束条件约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不是对系统的功能起着限制作用、并且是不 能人为调节的因素。能人为调节的因素。目标函数目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。【学生活动】讨论：影响增产增收有哪些因素？【学生活动】讨论：影响增产增收有哪些因素？农作

17、物的生长周期、气候等因素。农作物的生长周期、气候等因素。提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。系。套种的模式、套种的技术水平、套种的田套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等等。间管理、病虫害防治等等。教教学学设设计计二、系统的优化第28页，本讲稿共47页2、影响系统优化的因素、影响系统优化的因素 对系统的目标函数产生显著影响，并对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。且可以人为调节的因素。教教学学设设计计二、系统的优化第29页，本讲稿共47页3、最优化方法 为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称

18、为为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优最优化方法化方法。系统优化的方法是多样的，有的运用数学模。系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型求解，有的通过科学的估算、试验等方法实现。但型求解，有的通过科学的估算、试验等方法实现。但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和验证，才能得出最优解或满意解。验证，才能得出最优解或满意解。求解过程：求解过程：数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证教教学学设设计计二、系统的优化第30页，本讲稿共47页【案例分析4】书P83装修施工的组织优化【学生活动】分析：根据装修的施工流程、资源利用、空间等要求

19、进行分析，可以得到依次施工和平行施工两种方案，思考各自的特点。教教学学设设计计二、系统的优化第31页，本讲稿共47页（1）、明确问题，设立目标施工项目：教学楼装修施工项目：教学楼装修 施工内容：教学楼施工内容：教学楼A、B、C栋，需要水电、木工、油栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要漆三个施工过程，每个施工过程需要3周时间周时间目标：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。目标：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。（2）、收集资料，制定方案、收集资料，制定方案方案一：按照施工要求，从方案一：按照施工要求，从A到到B到到C，依次进行施工。依次进行施工。方案二：按照施工要求，

20、方案二：按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工。栋同时进行施工。方案三：按照施工要求，方案三：按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工。栋进行流水施工。教教学学设设计计二、系统的优化第32页，本讲稿共47页楼装修过程工期装修施工进度（周）369121518212427A水电3木工3油漆3B水电3木工3油漆3C水电3木工3油漆3 教教学学设设计计二、系统的优化第33页，本讲稿共47页（3）、检验核实，确定方案根据分析，确定按照方案三进行施工。根据分析，确定按照方案三进行施工。（4）、分析计算，评价比较、分析计算，评价比较选择出最佳方案：方案三选择出最佳方案：方案三施工特点方案三方案二方案一现场管理

21、设备、材料施工队工期依此施工27周1投入少简单平行施工 9周3投入多复杂流水施工15周1较多较简单教教学学设设计计二、系统的优化第34页，本讲稿共47页第三节第三节、系统的设计、系统的设计 本节整体设计：本节整体设计：系统设计是研究和认识系统的目的。根据系统的目的和系统设计是研究和认识系统的目的。根据系统的目的和要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、评价和优化，就是系统设计。通过室内住宅电气系统设计、评价和优化，就是系统设计。通过室内住宅电气系统设计、环保手电筒设计的分析，使学生加深对系统设计的理解，环保手电筒设计的分析，使学生加深

22、对系统设计的理解，学会简单系统的设计。学会简单系统的设计。学科教学指导意见中的教学要求：学科教学指导意见中的教学要求：1 1、通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单、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系统设计的基本方法2 2、确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要、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求完成系统的方案设计教教学学设设计计第35页，本讲稿共47页 系统的设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。它既包含了对某个系统进行技术设计本身的内容，同时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。1、系统的

23、设计的涵义教教学学设设计计第36页，本讲稿共47页l系统设计的目的与要求系统设计的目的与要求 系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。l系统各部分之间的相互联系与相互作用。系统各部分之间的相互联系与相互作用。系统设计要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关系统设计要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。l系统设计方案的优化系统设计方案的优化 首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。

24、部分的设计。2、系统设计应考虑的主要问题教教学学设设计计第37页，本讲稿共47页 为坐落在山里的村庄策划一个筑路工程设计方案，需要筹划：资金分配、人员调配、地质勘探、路向选择、材料购置、施工进度等。从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？【马上行动】教教学学设设计计第38页，本讲稿共47页 用系统的观点理顺各种关系，分别从筑路方案的总体目标、路线规划方案的选择、方案的优化作出思考。总体目标：安全、快捷、经济地完成筑路工程。选择好的路线方案：如公路要过两座山坡，是修隧道还是绕道。要考虑材料、人员的安排，如何降低成本，减少浪费，考虑天气等因素，提高工程进度。【参考答案】教教学学设设计计第39页，本

25、讲稿共47页3 3、系统设计的一般步骤、系统设计的一般步骤l将系统分解为若干子系统将系统分解为若干子系统l确定各子系统的目标、功能及相互关系确定各子系统的目标、功能及相互关系l对子系统进行技术设计和评价对子系统进行技术设计和评价l对系统进行技术总体设计和评价对系统进行技术总体设计和评价教教学学设设计计第40页，本讲稿共47页手电筒照明供电部分的设计室内住宅电气系统的设计4、简单系统的设计的实现第41页，本讲稿共47页系统与设计系统的结构系统的分析系统的设计什么是系统构成系统必备三个方面的条件系统分类系统基本特征系统分析的含义系统分析应遵循的原则系统分析的一般步骤系统优化的含义影响系统优化的因素

26、系统设计的含义系统设计应考虑的问题简单系统的设计的实现 五、【内容梳理】第42页，本讲稿共47页六、【学生活动建议】六、【学生活动建议】l教学中可安排多种系统设计活动，例如理想居教学中可安排多种系统设计活动，例如理想居住（学习、生活、工作）环境的设计；家庭装修住（学习、生活、工作）环境的设计；家庭装修设计；手电筒照明供电部分的设计等。设计；手电筒照明供电部分的设计等。l水火箭制作活水火箭制作活动动或或风风筝制作筝制作让学生能够真正动起来让学生能够真正动起来(动手和动脑）动手和动脑）l学生活学生活动动手册：手册：学生公寓的分析学生公寓的分析 发发条条动动力玩具的分析力玩具的分析 集雨灌集雨灌溉溉

27、系系统统的的设计设计第43页，本讲稿共47页第44页，本讲稿共47页七、【教学反思】作为一名通用技术教师，我们应该做到：作为一名通用技术教师，我们应该做到：1、平时应该注意对教学素材的收集（用手机抓拍生活中、平时应该注意对教学素材的收集（用手机抓拍生活中的素材，学生活动图片，学生的作品等）的素材，学生活动图片，学生的作品等）2、多给课堂教学增加一些亮点（在新闻中找亮点、在、多给课堂教学增加一些亮点（在新闻中找亮点、在生活中找亮点、在学生的兴趣爱好中找亮点、在网络生活中找亮点、在学生的兴趣爱好中找亮点、在网络中找亮点、在笑话中找亮点）中找亮点、在笑话中找亮点）3、动手操作时少一些要求，放开才是真

28、正的通用技、动手操作时少一些要求，放开才是真正的通用技术课，如果要求太多就变成了传统的劳技课术课，如果要求太多就变成了传统的劳技课4、多给学生主动探究的机会（学生用扑克牌做出各种各、多给学生主动探究的机会（学生用扑克牌做出各种各样的模型）样的模型）5、多一些评价（作品展示）、多一些评价（作品展示）第45页，本讲稿共47页1、系统科学入门，邵光远，知识出版社2、系统论、信息论、控制论通俗讲话，马丽扬，河北人民出版社3、系统科学，许国志，上海科技教育出版社4、系统科学网站 http:/www.systemscience.org5、北京科普之窗网站 http:/6、钱学森图书馆网站 http:/ 八、【参考资料】第46页，本讲稿共47页Thank You!祝大家工作顺利!第47页，本讲稿共47页