3.4 系统的设计 教案-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

通用技术 必修 技术与设计2 第三章　系统及其设计 第四节　系统的设计 教学背景 党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。 通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。 教学目标： 理解系统设计的基本方法,能综合运用所学知识按要求进行系统设计。 能分析、总结、归纳处系统设计的方法。 经历将基础知识应用于技术实践和创新的过程，同学们会养成实事求是、精益求精的习惯，能运用规范的技术语言和设计制作方法去解决一些实际的技术问题。 教材分析 这节课内容主要介绍系统设计的基本方法。 要求学生通过水火箭的设计、制作、测试和发射活动，初步学会运用系统设计的基本方法，并把系统的思想和方法延伸到生活与学习当中，培养学生科学分析的态度和勇于创新的精神。 学情分析: 通过这一段时间的学习，学生已经掌握了系统的思想和方法，为进行系统设计奠定了基础，学生也有了进行系统设计实践的愿望。这节课通过具体的系统设计实践活动，引导学生进一步运用系统设计的方法去解决实际问题。 教学重难点: 重点:了解系统设计的基本方法。 难点:运用系统设计的基本方法，对纸火箭系统进行设计制作。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物图片和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 教学过程: 情景导入: 老师：本节课我们学习通用技术 必修 技术与设计2第三章系统及其设计 第四节系统的设计。 被誉为“天眼”的500m口径射电望远镜(简称FAST)(图3-36)于2016年9月25日在贵州省平塘县大窝凼洼地正式落成启用。 FAST的首要目标是寻找脉冲星。通过建立脉冲星钟实现深空探测和星际自主导航，同时还可以应用于探索宇宙起源、测控空间飞行器、搜寻地外文明等。为此，“天眼” 必须符合大、活、精三个要求。FAST是目前世界上最大的单口径射电望远镜，口径达500 m，反射面面积达25万m2，它可以捕捉到远在137亿光年以外微弱的电信号；FAST是世界上第一个可主动变位的望远镜，500 m口径的结构要控制在毫米级的精度。 FAST建成，承载了我国科学技术工作者22年艰苦卓绝的努力。首先是找一个合适的“眼窝”。科学家们提出利用天然的喀斯特洼地作为台址的大胆设想，然后从上万个“窝”开始，通过大量查阅资料、建模分析、实地勘察等方法层层筛选，最后确定在地理位置、地貌和地质结构都符合要求的大窝函。 FAST由主动反射面、馈源接收、测量与控制等子系统组成。主动反射面是“天眼”的核心组成部分，圈梁是“眼眶”，周长1.6km，它被50根长度不等的钢柱支在半空。6670根主索组成巨大的格构式索网，网格向上延伸“咬住”圈梁，索网有2225个主索节点及数量相等的下拉索。织完巨网，再把精心设计、制作好的4 450个反射面板铺满索网上面。圈梁与杜子之间通过可动的支座连接，有利于望远境调整角度。主索节点下方连接着下拉索以及用地锚周定的促动器，控制着索网的形状，带动4 450个反射单元使“天眼”聚焦，整个变形过程由激光定位校准。 主动反射面是FAST自主创新的系统，索网是目前世界上跨度最大、精度最高、第一个采用变位工作方式的索网体系。FAST这一大科学工程的落成使用，对我国在科学前沿实现重大原创突破，加快创驱动发展具有重要速义。 导学思考 研制FAST的目标是什么? 科学工作者怎祥实现这一目标? 系统设计除了遵循设计的一般过程、原则和标准外，还强调分析思维和综合思维相结合，注重在考虑整体的前提下具体研究解决局部向题。 系统设计特别强调： 1.以实现系统整体功能最优为目的。 2.设计好系统的每个要点和子系统。 3.综合考虑系统各个部分（要素）之间的联系，合理解决它们之间的矛盾冲突；注重系统与环境、部分（要素）与整体之间的协调。 4.设计方案的分析、比较和优化。 一、系统设计的基本方法 在教师的指导下，运用物理和数学等有关知识，分析水火箭发射、飞行的基本原理，设计、制作及发射水火箭，并由此归纳简单系统设计的基本方法。 实践 水火箭的设计 水火箭设计的总目标及性能指标 要求:用一个容量为2L的饮料瓶制作气压式喷水推进火箭。火箭射高（即上升到最高点时的高度）大于8m，