技术与设计2全册教案第三单元系统与设计.docx

1、技术与设计2全册教案第三单元系统与设计第三单元 系统与设计（一）主干知识概述：本章重点知识阐述：“系统基本特征分析”、“系统的优化”、和“简单系统设计的基本方法”，具体包括以下内容：a) 系统是由相互依存、相互作用的若干个元素构成的，并完成特定功能的统一体。b) 系统特征的基本分析方法-运用系统思想进行分析。c) 系统的基本特性：整体性、相关性、目的性、环境适应性。d) 系统的特性构成了系统的基本思想，系统分析的方法就是运用系统的思想和定性定量相结合的方法分析和处理问题的基本思路，整个过程可以归纳为阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。e) 简单系统设计的案例分析-简易教室的设计，重点分析教室

2、平面设计和保温设计两个子系统的设计过程。f) 系统优化的意义（获取系统的最佳效益或最佳功能）。g) 影响系统优化的因素是多方面的：首先优化追求的目标要适度；其次实施系统优化，总要有付出，或称投入。再次系统优化是离不开条件的。h) 总结简单系统设计是基本方法（自己总结）。i) 简单系统设计的基本原则：以实现系统功能为首要原则；综合处理原则；追求效益的最大化；可实现动态调整的原则；人性化设计原则；具备战略性思考等原则。（二）基础知识再现：1、 是由相互依存的若干部分组成的、具有特定功能的有机整体。2、由自然物自然形成的系统，称为 系统；由人工建造、加工而构成的系统，称为 系统，也称为人工系统。3、

3、作为系统，它们都具有 性、 性、 性和 性。系统的这些基本特性，就构成了系统的基本思想。4、运用 和 的方法，对系统进行分析，就是系统分析的基本方法。5、简单的系统分析报告的内容包括 、 和 三部分。6、系统被改善了，就是系统优化了。获取系统的最佳 或最佳 ，就是系统优化的意义。7、为了使系统达到最优化的目标所提出的各种解决方法，称为 方法。（三）精题解析：1、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散放在一起没什么意义，但是如果将它们按照一定的结构形式造成一座桥梁，就具有了交通的功能，这个案例说明系统最基本的特性是：（ ）A、目的性 B、动态性 C、整体性 D、适应性2、“丢卒保车”、“一招不慎，全盘皆

4、输”是我们日常生活中的常用语言，它们说明了系统基本特性中的（ ）A、整体性 B、相关性C、动态性 D、目的性3、高考临近，各学科进入紧张的复习，某一位教师为了提高所教学科的成绩，他充分利用晚修、自习课时间给同学们补课。从系统的角度来看，你认为该教师的做法是否正确？为什么？4、系统有大小，有复杂有简单。我们的多媒体教室就是一个系统，你可把它分为哪些子系统？多媒体教室电脑子系统： ： ： ： （四）思考与训练：一、选择题1、一座城市属于（ ）A、人造系统B、自然系统C、复合系统D、实体系统2、一棵大树是一个系统，它属于（ ）A. 抽象系统 B、开放系统 C、静态系统 D、人造系统3、下列各项中，属

5、于静态系统的有（ ）A. 棚室环境系统 B、池塘生态系统C、 人体消化系统 D、汽车制冷系统4. 我们使用计算机离不开windows操作系统，它属于（ ）A. 自然系统 B、开放系统 C、实体系统 D、抽象系统5. 系统的基本特性包括（ ）A. 整体性、先进性、相关性、目的性B. 整体性、可靠性、目的性、环境适应性C. 整体性、相关性、目的性、环境适应性D. 整体性、开放性、实用性、可靠性6. 下面关于系统的叙述，错误的是（ ）A. 系统是一个整体，既具有整体的特性功能、目标和作用的有机整体B. 系统的目的性是指每个系统都具有特殊的功能C. 系统必须适应外部环境的变化D. 在一个系统中，有时各

6、子系统之间往往是互不相干的，甚至是相互对立的7. 以下不属于修建隔音墙需要考虑的技术要点的是（ ）A. 噪音的严重程度B. 从系统优化的角度考虑，要做到投入最小，效果最好C. 建立隔音墙防噪音的数学模型及墙体参数关系条件，求其数学解D. 招收工人，及早建成8. 系统优化的意义是（ ）A. 获取系统的最佳效益或最佳功能 B、改善系统环境C、调整系统的结构 D、改变系统的特征9. 下列关于系统优化的叙述不正确的是（ ）A. 系统优化的过程受一定条件的影响和约束B. 系统最优化的方法通常是指在一定人力、物力和财力资源的条件下，使取得的效果（如生产价值、利润、效益等）达到最大，而投入（如能源、资金、人

7、力、时间）达到最小的一种方法C. 在实施优化的过程中，需要及时调整计划和方法D. 系统优化是指通过改变系统的结构，使系统达到更理想、更佳效果的过程10、2003年10月我国自行研制的载人飞船“神舟五号”飞入太空。飞船和运载火箭共有几百万个零部件，这些零部件本身都很一般，但是它们按照一定的结构组合在一起就构成了性能优异的航天飞船，从而体现了系统的（ ）A、动态性 B、目的性 C、整体性 D、相关性 二、 A地区有山有水有湖泊，就是耕地面积少。20世纪50年代以来，他们的做法是毁林开荒，开湖放水，围湖造田，并在湖水的源头兴建水库，扩大水浇地面积，一时间，粮食生产上去了，但却带来了一系列灾难，由于毁

8、林开荒，乱砍滥伐，造成水土流失严重，每年有大量的泥沙流入湖中，由于围湖造田，开湖放水，使得湖面缩小，湖水减少，而这些变化又引起这个地区气候恶化，近30年发生了三次大旱灾，每次都造成大批庄稼旱死、粮食大幅减产，近些年，这一地区才又开始退耕还田，保湖蓄水。B地区农村的人均耕地也比较少，他们通过调整农业结构，开发低丘缓坡，在那里建立各种经济林基地，如在山坡上种植青枣、板粟等，有的还实行林粮间作，使荒山野岭变成了绿色园林，这样，不仅农业生产上去了，而且还绿化了山区、改善了环境。请同学们用系统的方法分析以上案例做法的优缺点以及用到了系统的那些特性。第一节系统的结构1、系统的含义：系统是由相互联系、相互作

9、用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。构成系统必须具备的三个条件：（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）；（2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体；（3）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。例：自行车的结构2、系统的组成、类型：系统是普遍存在的，也是多种多样的。根据需要，可以对系统进行不同的分类。如，可把系统分为自然系统和人造系统。自然系统是自然形成的系统（如生态系统）。人造系统是由人工制造加工而成的系统（如计算机系统和机械传动系统）。也可把系统分为实体系统和抽象系统。实体系统是实物形态的（如生物系统、机械系统）。抽象系

10、统是非实物形态的（如哲学系统）。3、系统的基本特性：(1)整体性（全局、集合）：侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件(2)相关性（匹配、关联）：侧重于“部分与部分之间的关联”构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家

11、庭装修工程(3)目的性（功能）：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。(4)动态性（更新）：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。(5)环境适应性（自适应）：系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。例：“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置（结合课本相关案例，学会运用系统的基本特性，分析身边的系统）。第二节系统的分析1、系统分析及其目的：系统分析是指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详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤

12、和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。目的：寻求解决问题的最佳决策。系统分析一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。系统分析的目标：发挥系统的功能，实现系统的目标。系统分析采用的方法：运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。系统分析产生的结果：拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案。例：王选汉字激光照排系统2、系统分析及其一般步骤：（结合田忌赛马案例）3、系统分析的主要原则：（1）整体性原则（丁谓修复皇宫）系统分析首先要着眼于子系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。例：田忌赛马、丁谓修复皇

13、宫、街道各部门施工（2）科学性原则（三三进九不如二五一十）系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具用说服力。例：种稻“三三进九不如二五一十”（3）综合性原则（孝襄高速公路）系统分析时还要注重综合性原则，要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝第三节 系统的设计一、教学内容分析：系统设计是研究和认识系统的目的，本节教学内容应围绕系统设计展开。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、评价和优化，就是系统设计。通过分析系统设计应考虑的主要问题，根据系统

14、设计的一般步骤，应能进行简单的系统项目设计。可结合具体实例让学生分析系统设计应考虑哪些主要的问题，并组织讨论活动。本节由“1.系统的设计”、“2.简单系统的设计的实现”等2小节组成。本部分教材编写突出连个特点：首先，突出技术的思想方法。教学内容体现了科技发展的先进成果和先进文化，是当代技术思想和方法重要的基础组成部分，具有丰富的思想内涵和方法论意义，对所有学生的发展都具有教育价值，是技术的学习真正超越技能主义的局限，使技术成为“有思想的技术”，拓展学生对技术的认识，促使学生认识上的迁移和共通能力的发展。其次，强调运用理论和方法解决实际问题。这里更多的是注重学生从理论到实践的第二次认识飞跃，在编

15、写安排上是从理论入手，最后回到设计的实践。二、教学对象分析：通过上节课的学习，学生对系统的优化已经有了初步的了解，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。三、目标：1.知识与技能：（1）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。（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。2.过程与方法：通过案例进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系, 进行系统分析和优化.通过手电筒进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系, 进行系统分析和优化. 3.

16、情感态度价值观：（）学会把系统思想和方法运用到自己的生活、工作和学习中去进行设计（）培养学生动手动脑实践能力。四、教学重难点：1.教学重点：(1)系统设计中要考虑的主要问题；系统设计的一般过程及思想方法。(2)系统设计中要考虑的主要问题分析。2.教学难点：简单系统的设计的实现。五、教学概述：在教学实践中让学生分成学习小组进行设计并给出设计方案，让学生在技术实践中学会系统设计的方法，教师引导学生进行总结和提升。通过案例简单系统进行设计，把系统的思想贯穿于整个设计当中，初步学会简单的系统设计的基本方法，学习如何进行系统设计。2课时。六、教学器材：玩具电动机、灯泡、齿轮、手摇柄、导线等七、教学过程：

17、一）引入：我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是。例如：家庭室内装修设计假期旅游行程设计个人形象设计班级管理系统设计学校田径运动会竞赛日程表设计等等第三节 系统的设计二）新课教学：阅读课文第76到90页，思考以下三个问题：1、什么是系统设计？2、系统设计应考虑的主要问题有哪些？3、系统设计的一般步骤是什么？（一）系统的设计抽学生回答，检查阅读结果。加深其他学生印象。1系统的设计的涵义： 系统设计：在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。 2系统设计应考虑的主要问题：（1）系统设计的目的与要求。理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的（2）系统各

18、部分之间的相互联系与相互作用。理解：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。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。（3）系统设计方案的优化。理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。马上行动：思考：从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？学生：路向选择地质勘探资金分配人员调配材料购置施工进度 （1）要实现筑路工程的总体目标是：经济、快速、安全、方便地选择路向。（2）进行地质勘探，哪些路段适合筑路，哪些路段不适合筑路，哪些地段适合架桥，哪些地段要避开耕地。（3）选择筑路技术方案，不同的地段实施不同技术方案，如公路要越过两座山

19、坡，是穿隧道还是绕道行。（4）进行资金合理的分配（5）考虑工期、人员、材料安排方案，合理安排人员，各段工程同时进行，实行并行施工，在不增加总资金的情况下，降低材料成本，减少材料的浪费，就近取材，就地取材，选择合理路线购置材料。 在不增加过多人工的前提下，提高工程进度，提高劳动生产率。3系统设计的一般步骤：（1）将系统分解为若干子系统；（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；（3）对子系统进行技术设计和评价；（4）对系统进行总体设计和评价。可以概括为“总分总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后

20、单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，然后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。4. 系统设计的基本方法要点：1.遵守设计的一般过程、方法和原则（见技术与设计1P35P39）2.遵守系统设计中特有的两条原则：（1）设计好系统中的每一个元素或子系统。（2）设计好各元素或子系统之间的协调关系。（二）简单系统的设计的实现：系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面（讲解课本上两个案例）。案例分析：手电筒照明供电部分的设计讲解：王丹遇到了照明问题，想解决这个

21、问题就要用到系统设计（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。（三）设计分析：1手电筒的结构： （1）可把手电筒看成一个整体（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。（3）照明子系统的要素是灯泡、导线。（4）供电子系统的要素是电源、开关。2手电筒的功能（1）手电筒的功能就是照明，取决于各个组成要素（2）供电装置电源是通过导线的连接驱动灯泡的发光，这些是基本要素，缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。3手电筒的组装（1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装才能达到目的功能（2）

22、合理选择元器件（四）设计方案：方案C1设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电池进行供电。2手电筒系统的各要素：3工作原理：用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。（五）方案制作：试验：测试玩具电动机能否改装为发电机试验器材：玩具电动机、小灯泡、粗棉线、导线。试验过程：（1）在电动机的接头上连接小灯泡。（2）在电动机的转轴上绕十几圈的棉线。（3）用力快速抽动棉线，使电动机的转子迅速转动，观察小灯泡发光情况。试验总结：当外力使电动机转子迅速旋转时，转子线圈中产生感应电流，小灯泡发光

23、。玩具电动机经改装可以发电。讲解：试验获得成功后，他们开始动手制作。（1） 设计简单电路，画出电路图。（2） 根据电路图，选择元器件，25V的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等。（3） 通过手摇柄控制灯泡发光。工作原理：手柄的轴与大齿轮轴连接，利用轮轴原理，把手运动带动大齿轮转动，大齿轮与小齿轮啮合提高小齿轮的转速，带动发电机的转子高速旋转，快速切割磁感线引起磁通量的变化，产生感应电动势，有了感应电流，使小灯泡持续发光。学生动手试验制作：问：你们在设计和制作时遇到哪些问题？学生：小玩具电动机选择，大小齿轮的匹配。问：对手电筒的设计方案怎样进行优化的？案例分析：“室内住宅电气

24、系统设计”现在人们最大消费就是购房，当房子买下后，面临的就是装修问题了。在装修过程中，许多业主和装修公司都十分重视“木工活”、“瓦工活”的施工质量和效果，人们容易忽视住宅的室内电气设计，导致装潢完成后才发现有设计不合理之处，或住户对每条线路的走向一无所知，殊不知，对将来的使用影响最大的，既不是地上的砖铺得平不平，也不是墙壁上的涂料刷得是否牢固，而是室内电线、电话线、有线电视光缆的铺设是否安全合理，使用后出现了故障能不能检修，所以进行住宅室内电气线路设计很重要。随着住户各类家用电器的逐渐增多，特别是空调、电热水器等大功率电器的使用，住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。为避免住户使用过程

25、中的电气线路过载等状况的发生，运用系统的思想整体地进行电气线路的设计是非常必要的。下面我们就对杨辉购买的一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.组织学生讨论并分析教材第89页案例: “室内住宅电气系统设计”明确室内住宅电气系统的设计从以下方面考虑。（一）系统设计的目的与要求：1分析室内照明的功能需求，书房、卧室、客厅、厨房、卫生间和凉台的照明要求是如何的？2系统组成部分之间的相互联系和作用：针对不同的照明需求来选择怎样的灯具？3如何计算家居总用电量？4室内照明的电线敷设的安全标准？5系统设计方案及其优化：（二）设计要求:1.用电负荷:照明用电负荷800w，娱乐用电负荷15

26、00w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w2照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。（三）设计分析；1设计的目的方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。2室内配电系统由电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。3当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。（四）设计方案：1电源配电箱电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、过电压和漏电保护功能。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动

27、作电流30MA的漏电保护器，分路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10A，插座16A，柜式空调20A，进户40-60A。2电路的设计杨挥家用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=21A,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。3导线与电器设备选择（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有长城标志的“国标” 塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，线材槽载面积一般是：照明用线选用1.5平方毫米，插座用线选用2

28、.5平方毫米，空调用线不得小于4平方毫米，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。（2）电器设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的长城标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。（五）线路布置1智能系统：在住宅电气线路设计中应预埋电话线、有线电视信号线、视频线、网络线，在客厅和三间睡房预埋电话线、有线电视信号线、视频线、选择其中一间睡房作为书房，预埋网络线。2照明

29、回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。3功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。4线路布置图：在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写电气线路设计说明书草拟布线图。（1）划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。（2） 开槽。（3）电源线配线（4） 埋设暗盒及敷设PVC电线管。（5） 穿线。（6） 安装开关，面板，各种插座，

30、强弱电箱和灯具。（7） 检查。（8） 完成电路布线图，并向住户反馈设计方案，根据住户的意见进行修正。提交设计单位备案。5布线要求原则：（1） 设计布线时，执行强电走上，弱电在下，横平竖直，避免交叉，美观实用的原则。（2） 开槽深度应一致，一般是PVC管直径+10MM。（3） 电源线配线时，所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。一般情况，照明1.5平方空调挂机及插座2.5平方，柜机4.0平方，进户线10.0平方。（4） 暗线敷设必须配阻燃PVC管。插座用SG20管，照明用SG16管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时，应增设拉线盒。天棚上的灯具设拉线盒固定。（5） PVC管应用管卡固定。PVC管接头均用配套接头，用PVC胶水粘牢，弯头均用弹簧弯曲。（6） PVC管安装好后，统一穿电线，同一回路电线应穿入同一根管内，但管内总根数不应超过8根，电线总截面积（包括绝缘外皮）不应超过管内截面积的40。（7） 电源线与通讯线不得穿入同一根管内。（8） 电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。（9） 电线与暖气、热水、煤气管之间的平行距离不应小于300mm，交叉距离不应小于100mm。（10） 穿入配管导线的接头应设在接线盒内，线头要留有余量150mm，接头搭接应牢固，绝缘带包缠应均匀紧密。（11） 安装电源插座时，面向插座的左侧应接零线（N），右侧应接相线（L），中