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3.2 系统分析与设计教学设计-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

2024-04-29 18:32:26 学考宝作者：佚名

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3.2 系统分析与设计
【学科核心素养】
技术意识：通过简单的系统设计，理解系统分析的重要性，清楚系统分析的一般过程,有意识的应用系统的思想去思考问题。
创新设计：通过对校园物资运送智能车模型的设计与分析，体验系统设计的一般过程。
工程思维：能够从实际出发，分析系统的整体及其结构，运用好建模的方法，形成良好的系统分析习惯和思维。对于多因素的系统问题，能够分析系统的主要目标和次要目标，并为了实现主要目标而进行统筹兼顾，综合考虑各方面因素，提出解决方案。
【课标内容要求】
1.从技术应用的角度理解系统分析的含义。
2.结合实例学会系统分析的一般过程及方法，增强系统与工程思维能力。
【教材分析】
本节是苏教版通用技术必修模块《技术与设计 2》第三章系统及其设计”的第二节内容，包括“探究系统分析的一般过程和基本方法”和“体验简单系统设计的过程”两个任务，也是第三节“系统设计的优化与实现"的基础。
本节课从校园物资运送智能车系统设计的目标和要求出发，使学生能运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析进而整体规划。在实践中了解系统设计应考虑的主要问题，掌握系统设计的一般步骤，从而有效帮助学生主动构建系统分析的方法，在对校园物资运送智能车系统的分析基础上，引导学生进一步完成系统的设计方案。
【学情分析】
学生在“系统及其特性”一节中已经学习了系统的基础知识，能够从应用的角度认识系统并理解系统的基本特性，在前面的学习中，学生通过经历其他设计的过程也已经具备了一定全面分析问题的系统思想。但如何运用系统的基本思想分析具体的技术系统实例，对于学生是困难的，在上课过程中教师应当及时引导，引发学生应用系统分析方法解决生活中的实际问题，促使学生系统思考和工程思维能力的提升。
【教学目标】
1.初步掌握系统分析的基本方法，能结合实例进行系统分析。
2.通过简单系统的的设计实践，初步学会简单系统设计的基本方法，能针对真实世界中的简易工程项目进行系统设计。
【教学重点和难点】
教学重点：初步学会系统分析的基本方法。
教学难点：运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析，整体规划。
【课时安排】
本节课： 1 课时
【教学实施】
走进情境：疫情期间，为了尽量避免接触，家长不能进入校园，看着返校日校门口同学们手上的大包、小包，尝试去设计一款能帮助他们完成从校门口到宿舍楼进行校园物资运送智能车，以减轻他们的负担。
——我们把智能车看成是系统工程，怎样才能有效的提出解决问题的设计方案？
作业展示：通过上节课的学习，同学们已经对系统的定义及特征有了一定的理解，我们从这节课就开始着手对校园物资运送智能车系统进行分析设计。请各小组分享上节课的课后作业。
学生：分享各组对校园物资运送智能车的设计要求。
教师：对校园物资运送智能车的设计要求进行总结归纳。
任务一探究系统分析的一般过程和基本方法
丽丽中午在餐馆点披萨，点了一个 9 寸的披萨。等了一会，服务员客气地端來了两份直径为 5 寸的披萨，说 9 寸的披萨沒有了，给您两份 5 寸的，还多送您 1 寸呢！请问她如何决策最为合理
问题 1: 分析设计校园物资运送智能车系统，我们是否可以凭经验来完成？为什么？
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和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。
设计意图：联系生活中的实例，让学生对决策有一个初步的认识，从而引入系统分析的概念。
问题 2：如何对校园物资运送智能车系统进行分析，需要综合考虑哪些因素？
系统分析是整体地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。
系统分析的一般过程:明确问题，设立目标→收集资料，制订方案→分析计算，评价比较→检验核实，做出决策。
设计意图：通过项目的创设，引导学生体验系统分析的一般过程。
问题 3: 对校园物资运送智能车系统分析时，是否可以只强调某一个因素在系统中的作用？
整体性原则：系统分析首先要者眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
问题 4：在对各种小车底盘行驶能力的分析中，是否需要进行必要的测试，并通过记录的数据进行分析？
科学性原则：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说服力。
问题 5: 对校园物资运送智能车系统分析时，哪个设计要求是你优先考虑的？为什么？
综合性原则：当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序；系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果；某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。
设计意图：结合上一节“系统的基本特性”的相关内容，在校园物资运送智能车系统的分析中感受三个基本原则。使学生对系统分析的原则有一定的总结和归纳且有据可循。
活动 1：建立校园物资运送智能车系统框图模型。
问题 6：各个子系统的目标是什么？
问题 7：各个子系统能划分成哪些要素/部分？
问题 8: 各个要素/部分之间相互之间的关系是什么？
系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统各要素及其之间的相互关系进行综合分析，找出解决问题的可行方案。用建模的形式对系统进行分析和研究的方法是系统科学的基本方法。
系统模型的种类: 技术领域系统分析中较为常用的是系统的数学模型和框图模型等。
框图模型：用一个个封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统，在框图内或框图边注明要素或子系统的名称，按照系统的结构模式把他们安置于适当位置，用无向线段或有向线段把这些小框图连接起来，以表示系统的基本结构框架。
设计意图：通过提问引发学生思考，进一步理解系统的整体结构以及各个要素或子系统之间的关系，并用框图模型呈现。
活动 2：通过雷达图分析履带小车、三轮二驱小车、四轮四驱小车底盘的行驶能力。
问题 9：如何直观有效地对底盘行驶能力进行有效分析？
数字模型：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。
设计意图：利用利用雷达图对小车底盘进行分析，能从技术的应用角度理解系统分析的方法。
任务二体验简单系统设计的过程
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活动 3：对校园物资运送智能车系统的行驶子系统进行设计。
问题 10：请从系统的目的性、整体性、相关性等角度去分析，确定行驶子系统的主要组成要素的材质和结构。
活动 4：对校园物资运送智能车系统的储物子系统进行设计。
问题 11：请从系统的目的性、整体性、相关性等角度去分析，确定储物子系统的主要组成要素的材质和结构。
活动 5：对校园物资运送智能车系统的控制子系统进行设计。
问题 12：请从以下的控制方式中选择适合控制方式，并说明设计理由。
设计意图：学生根据在系统分析的基础上围绕小组的设计要求对校园物资运送智能车系统模型进行方案的设计。在设计过程中感悟、运用系统设计的方法，发展工程思维，体验运用系统的思想和方法解决复杂的技术问题，提升解决问题的能力。
【课堂小结】
1．系统分析的定义。
2．系统分析的一般过程。
3．系统分析的原则。
4．系统分析的方法—建模。
5．体验系统的设计过程。
运用科学系统的思想去分析和解决遇到的问题。
【课后作业】
请同学们在课后完善小组设计并按照设计选择合适的材料进行搭建并测试，为下一堂课系统优化做准备。
作业要求
1．小组分工明确
2．填写小车评价量表
3．记录测试过程出现的问题
【教学反思】
本节课利用学生活动将项目的设计与学习内容“系统分析与设计 ”深度融合。在项目学习过程中，通过教师的引导，学生经历了系统分析与设计的过程，在这个过程中遵
循了系统分析原则，运用了系统分析方法，并总结出系统设计要考虑目的、要求，以及各部分之间的相互联系和相互作用。