資源簡介

《簡單系統設計的基本方法》學案
舊知復習：
1、系統的基本概念：
2、系統的基本特性：
3、系統優化的一般方法：
4、系統分析的一般方法：
新知預習：
要設計一間農村簡易教室，如果能你是一位系統設計師，你將怎么做？你需要考慮哪些方面的問題？
如何進行教室平面設計，需要解決那些問題？
其中：教室的面積如何確定？如果檢驗？
3、保溫設計需要解決哪些問題？
新課講授：
通過課本案例簡單總結一下簡單系統設計的基本方法？
總結簡單系統設計的基本原則？
四、課后討論：
如何進一步優化你的平房設計方案？
課后作業：
技術試驗
課本99頁：某小區（或村鎮）環境系統設計分析，主要考慮該系統的基本功能，以及該系統符合設計基本原則的情況。《簡單系統設計的基本方法》教案
肥城二中 許軍
一、教學目標：
（一）、知識與技能
1、進一步理解系統的層次結構和基本特性
2、通過簡單系統的設計案例的分析，初步學會簡單系統設計的基本方法。
3、理解系統設計的基本原則
4、培養創新意識和探究意識
5、經歷簡單系統設計的分析過程，領悟富有時代氣息的可持續發展的人性化的設計思想，滲透人性化設計理念
（二）、過程與方法
通過案例分析初步學會簡單系統設計的基本方法，理解系統設計的基本原則，培養學生的創新意識和探究意識。
（三）、情感態度與價值觀
培養學生簡單系統設計“方法靈活多變，原則堅定不移”的情感，特別是能運用系統的思想和方法，去分析和處理生產、學習和生活等方面的問題。學習和掌握系統的思想，并運用系統的方法，有助于防止看問題的片面性，有利于減少處理和解決問題中的盲目性，有利于對事物的理性分析和科學決策。
二、教學重點與難點
教學重點：
系統設計的基本原則
教學難點：
通過系統設計的案例分析，歸納總結系統設計基本方法
三、教學過程：
（一）、引入新課：舊知引入
同學們，前面我們學習了系統的基本特性及系統優化的一般步驟，并掌握了系統分析的一般方法，已經初步具備了系統設計的能力，是一位準系統設計師了，本節課我們來實習一次，為一所農村的小學設計一間簡易平房教室。
（二）、講授新課
1、如果你是一位系統設計師，你將怎么樣做？你需要考慮哪些方面的問題？
創設一個情景，激發學生探究欲望，發揮學生的想象力和創造力，引導學生主動探究。學生分組討論，回答，互相探討，互相補充：
可能出現的一些觀點：
（1）、非常簡單，劃一塊地，蓋一間房子，完事
（2）、要考慮教室的大小問題
（3）、要考慮保溫問題
（4）、要考慮采光問題
（5）、要考慮安全問題
（6）、要考慮通風問題
（7）、要考慮考慮綠化問題
（8）、要考慮將來發展問題
（9）、要考慮經費問題
（10）、要考慮怎樣檢驗設計方案的問題。
簡易教室作為一個簡單系統，又有很多組成部分，即有很多子系統組成，解決了子系統的問題就解決了簡易教室這個簡單系統的問題。解決子系統的方法也就是解決簡單系統設計的基本方法。
就以上問題提出另外一個問題：在以上的問題中，哪些是最重要和緊迫的，哪些是屬于改善和優化的環節，并根據預算進行權衡。
我們選取教室的平面設計和保溫設計兩個方面進行分析討論，看如何進行教室平面設計和保溫設計。
學生分組討論：
（１）、如何進行教室平面設計，需要解決那些問題？
（２）、如何進行教室保溫設計，需要解決哪些問題？
關于教室平面設計的問題需要進行如下工作：
教室平面的形狀、朝向問題、教室面積如何確定、教室門窗如何設計、桌椅、講臺的擺放等。
關于設計方案的檢驗問題：
通過設計紙模型來展示、通過實地測量現有教室來比較、通過訪問教師、工程師來了解征求意見。
關于教室的保溫設計問題需進行如下工作：
平房耗散熱量的規律、保溫隔熱的方法、從保溫的角度對室體的設計要求、從保溫的角度對門窗的設計要求、根據經費情況決定采用暖氣子系統還是火墻子系統。
通過具體問題的探究，培養學生的綜合能力，在引導學生探究的過程中讓學生體會系統論的觀點，理解教室具有系統的基本特性，進一步體會系統設計的基本方法和基本原則。
2、歸納總結系統設計的基本方法
在日常生活和生產實踐中，我們經常需要對各種各樣的系統進行一定的設計。縱然，不同的系統其組成、結構和功能都不相同，但只要是設計一個“系統”，那么就總是要有一些基本的問題（如系統設計的目標是什么，系統各部分的關系應如何，如何對系統進行優化等）要考慮，而且要遵循那些最一般的設計步驟（將系統分解成若干子系統——確定各子系統的目標、功能及相互關系——對各子系統進行設計和評價——對整個系統進行總體設計和評價），這就是系統設計的基本方法。
有了以上案例分析和總結我們來看系統設計的原則是什么？
3、歸納總結系統設計的基本原則：
（1）、實現系統功能——系統設計的首要原則
（2）、合理解決各子系統的沖突——綜合處理的原則
（3）、追求效益的最大化及優化——系統設計追求的永恒目標的原則
（4）、可實現動態調整原則
（5）、人性化設計原則
（6）、穩定和可持續性原則
總結：不同的系統具有不同的特點，設計的具體方法可能包含的內容不同，但都要遵循系統設計的基本原則，也就是“方法靈活多變，原則堅定不移”。
4、如果時間允許的話，課上展示系統設計實習：手電筒的設計。
四、課后討論：
如何進一步優化你的平房設計方案？
五、課后作業：技術試驗
課本99頁：某小區（或村鎮）環境系統設計分析，主要考慮該系統的基本功能，以及該系統符合設計基本原則的情況。(共35張PPT)
教學目標：
知識與技能
1、通過簡單系統的設計案例的分析，初步學會簡單系統設計的基本方法。
2、理解系統設計的基本原則
過程與方法
通過案例分析初步學會簡單系統設計的基本方法，理解系統設計的基本原則，培養自己的創新意識和探究意識。
如果你是一位系統設計師，你將怎么做？你需要考慮那些方面的問題？
圖中是一所希望小學的教室，他們想增建一間簡易平房教室。主要功能是提供教與學的場所。
應該解決的問題：
（1）、非常簡單，劃一塊地，蓋一間房子
（2）、要考慮教室的平面設計問題
（3）、要考慮保溫問題
（4）、要考慮采光問題
（5）、要考慮安全問題
（6）、要考慮通風問題
（7）、要考慮考慮綠化問題
（8）、要考慮將來發展問題
（9）、要考慮經費問題
（10）、要考慮怎樣檢驗設計方案的問題。
簡易教室系統的子系統
我們就下列兩個方面來進行設計：
以下幾條留到課下進行改善和優化，并根據預算進行權衡。
（2）、教室的平面設計問題
（3）、教室的保溫問題
（4）、要考慮采光問題
（5）、要考慮安全問題
（6）、要考慮通風問題
（7）、要考慮考慮綠化問題
（8）、要考慮將來發展問題
（9）、要考慮經費問題
基本方法
（１）、如何進行教室平面設計，需要解決那些問題？
教室平面的形狀、朝向問題、教室面積如何確定、教室門窗如何設計、桌椅、講臺的擺放等。
關于教室平面設計方案的檢驗問題：
通過設計紙模型來展示、通過實地測量現有教室來比較、通過訪問教師、工程師來了解征求意見。
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（２）、如何進行教室保溫設計，需要解決哪些問題？
平房耗散熱量的規律、
保溫隔熱的方法、
從保溫的角度對室體的設計要求、
從保溫的角度對門窗的設計要求、
根據經費情況決定采用暖氣子系統還是火墻子系統。
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系統設計的基本方法 ：
在日常生活和生產實踐中，我們經常需要對各種各樣的系統進行一定的設計。縱然，不同的系統其組成、結構和功能都不相同，但只要是設計一個“系統”，那么就總是要有一些基本的問題（如系統設計的目標是什么，系統各部分的關系應如何，如何對系統進行優化等）要考慮，而且要遵循那些最一般的設計步驟（將系統分解成若干子系統——確定各子系統的目標、功能及相互關系——對各子系統進行設計和評價——對整個系統進行總體設計和評價），這就是系統設計的基本方法。
教室作為一個簡單系統，它的主要功能是什么？作為系統設計，首要設計的內容是什么？怎樣通過這方面的設計保證系統基本功能的實現？
（1）、實現系統功能——系統設計的首要原則
3、歸納總結系統設計的基本原則：
教室里的桌、凳和教室留下的空地，（如過道、黑板前空地等）有什么關系？
當課桌、凳的占地面積和預留的空地面積有矛盾時，怎樣解決為好？
教室的窗戶的多少、大小，既關系到采光、通風，又影響到保溫，怎樣設計為好？
（2）、合理解決各子系統的沖突——綜合處理的原則
（3）、追求效益的最大化及優化——系統設計追求的永恒目標的原則
在確保必需教室面積的前提下，注重做好保溫設計，這基于什么考慮？例如，為什么不壓縮保溫設計所需的資金，而把有限的資金投入到教室設計的更大上？
在那些環節上，可以充分考慮充分利用當地的人力和物力資源？
（4）、可實現動態調整原則
怎樣考慮在夏季和冬季時，教室適應環境變化的設計？
（5）、人性化設計原則
在教室的周圍種上一些什么樹？或是否設計一塊綠地？
（6）、具備戰略性的思考，即設計應有相對穩定性和適應可持續發展性原則
幾年后學校規模要擴大，教室在選址問題上，要做哪些設計考慮？
3、歸納總結系統設計的基本原則：
（1）實現系統功能——系統設計的首要原則
（2）合理解決各子系統的沖突——綜合處理的原則
（3）追求效益的最大化及優化——系統設計追求的永恒目標的原則
（4）可實現動態調整原則
（5）人性化設計原則
（6）穩定和可持續性原則
總結：
2、 不同的系統具有不同的特點，設計的具體方法可能包含的內容不同，但都要遵循系統設計的基本原則，也就是“方法靈活多變，原則堅定不移”。
1、本節我們主要學習，簡單系統設計的基本方法和遵循的基本原則。
到課后討論
到課上實習
設計要求： 可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。
設計分析：
２、手電筒的功能取決于它的各個組成要素，電源通過導線的連接驅動燈泡發光，這些要素缺少任何一個，手電筒都不能正常工作。
1、可把手電筒照明供電部分分為照明和供電兩個子系統。照明子系統的要素是燈泡、導線，供電子系統的要素是電源和開關。
３、選擇合適的元器件，使它們互相匹配，并能達到設計要求。
設計方案：　　　方案A
２、根據電路圖，選擇元器件，如燈泡、干電池、導線等，并搭接電路。
1、設計一個簡單的電路，畫出電路圖。
３、通過控制開關，使燈泡發光。
設計方案：　　　方案Ｂ
選擇元器件為發光二極管及干電池、金屬筒等，其他步驟參照方案A。
設計方案：　　　方案Ｃ
２、方案C不需要使用干電池，所以對環境不產生污染。
1、設計一個自發電手電筒。
采用發電機代替干電池進行供電。手電筒系統由以下幾個部分組成：
用手搖動手柄，使齒輪的轉速加快，帶動一個由電磁鐵和線圈組成的發電機旋轉，線圈在磁場中轉動時將機械能轉化為電能，輸出電流，使小電珠發光。
試驗過程 （1）在電動機相應的接口上連接一個小電珠。 （2）在電動機的轉軸上繞十幾圈棉線。 （3）用力快速抽動棉線，使電動機的轉子迅速轉動，觀察小電珠是否發光，如圖所示。
　　王丹利用發電機與發動機工作過程相反的原理，大膽地提出設想：當給玩具電動機輸入動力使它旋轉時，電動機中的線圈在磁場中切割磁感線，能不能輸出電流呢？為此，她設計并動手做了一個簡單的小試驗。 試驗目的 測試玩具電動機能否改裝為發電機。 試驗準備 玩具電動機，小電珠，粗棉線。
四、課后討論：
如何進一步優化你簡易平房設計方案？
五、課后作業：技術試驗：
課本99頁：某小區（或村鎮）環境系統設計分析，主要考慮該系統的基本功能，以及該系統符合設計基本原則的情況。
謝謝大家！再見！

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