3.2系统分析与设计课件-2025-2026学年高中通用技术苏教版必修二

3.2 系统分析与设计 通用技术—必修二第三章 知识点 一、系统分析的一般过程 二、系统分析方法——建模 三、系统分析的主要原则 四、简单系统设计的过程 01 任务一 探究系统分析的一般过程和基本方法 思考： 节假日期间，大家都回家过节或是出游,但是却不约而同的都堵在了路上，大大影响了出行效率，我们应如何有效避免交通的拥堵呢?你有什么好方法吗? 我们能不能利用我们所学的只是来设计一个系统来预防及交通拥堵呢 基本因素 系统 目标 避免交通的拥堵 手段 交通状态预警 要素 车、路以及开车的人 环境 天气、时段以及突发事故 管理维护 设备故障 系统分析 我们来分析一下 这个系统的目标是什么 系统中存在哪些要素 我们可以采取的手段和方法有哪些 以及该系统可能会受到哪些外界因素的影响；首先明确我们设计的系统目标是为了避免交通的拥堵 系统当做要素 包括车路，以及开车的人 我们可以设计一套交通状态预警系统 让未驶入该路段的司机绕行出行有效的规避并缓解该路段的拥堵状况 当然 道路的拥堵情况还受到天气时断以及突发事故等多因素的影响 所以设计一个系统之前分析尤为重要 我们可以把一个复杂的设计项目看成系统工程 通过对系统的目标 浅谈系统分析 系统分析是系统设计的重要环节，我们可把一个复杂的设计项目看成系统工程,通过对系统目标、要素、环境、资源、管理和维护等分析，准确发现问题,从而分析并有效地提出解决问题的设计方案。系统分析是一种科学决策的方法。 系统分析就是一种科学决策的方法。 为什么说是科学决策方法呢？ 路线选择 经验决策 老师在平时的上下班途中也时常会遇到堵车 那老师是怎么去闭眼拥堵从而提高出行效率的这几张图 是老师从家到单位的几条常用路线，从图中可以看到 三条路线长都不同 但形式的总时长与距离并不这么相关 每条线路都是它的特点 有的路程稍短 但是车道较窄；较少 很容易发生拥堵 出行效率反而更加低一些 我平时往往是根据自己的主观经验去选择上下班路线；这种决策 我们把它称之为经验决策 经验决策固然方便；但人的经验总是有限的 决策者不可能万事都有经验 而且经验往往只是对重复的事情进行决策才有效，对于一些突发状况 不一定就有用了 比如交通事故 路障 修路；这时我们就要寻求新的解决方案 比如借助一些导航软件 老师选择三款常见的导航软件作为对比设定相同的目的地 我们发现有不同的路线方案而且每一种方案都有详细说明 包括时间 路程 红绿灯个数以及当前拥堵状况的这些软件是基于大数据的实时预测与分析这种决策会更加科学 更加准确 我们把它称之为科学决策。所以我们在设计系统时 需要运用科学的方法 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 比较实验 并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序 路线选择 科学决策 老师在平时的上下班途中也时常会遇到堵车 那老师是怎么去闭眼拥堵从而提高出行效率的这几张图 是老师从家到单位的几条常用路线，从图中可以看到 三条路线长都不同 但形式的总时长与距离并不这么相关 每条线路都是它的特点 有的路程稍短 但是车道较窄；较少 很容易发生拥堵 出行效率反而更加低一些 我平时往往是根据自己的主观经验去选择上下班路线；这种决策 我们把它称之为经验决策 经验决策固然方便；但人的经验总是有限的 决策者不可能万事都有经验 而且经验往往只是对重复的事情进行决策才有效，对于一些突发状况 不一定就有用了 比如交通事故 路障 修路；这时我们就要寻求新的解决方案 比如借助一些导航软件 老师选择三款常见的导航软件作为对比设定相同的目的地 我们发现有不同的路线方案而且每一种方案都有详细说明 包括时间 路程 红绿灯个数以及当前拥堵状况的这些软件是基于大数据的实时预测与分析这种决策会更加科学 更加准确 我们把它称之为科学决策。所以我们在设计系统时 需要运用科学的方法 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 系统分析的概念 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 比较实验 并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序 在每一个路口是否能够设置指示牌，来显示相邻各个路段的交通拥堵情况，从而可以让驾驶者可以提早做好预判，选择合适线路，从而缓解交通的拥堵状况 设计交通状态预警系统 那么我们就具体来设计一下这个交通预警系统，我们可以在每一个路口设置一个指示牌 显示相邻各个路段的交通拥堵情况 系统分析的一般过程 已经体验到了系统分析的一半过程 首先我们要明确问题，设立目标 因为道路状况的拥堵经常发生 所以我们需要设计一个交通状态预警 系统分析的一般过程 然后我们需要收集相关的资料 比如传统的家用车车长，城市道路的通行速度 骑车的安全距离再通过分析进一步设计 系统分析的一般过程 和完善模型建立交通预警系统的模型不仅需要用到科学理论 系统分析的一般过程 和工程技术知识还需要实践经验 使较为关键的步骤最终做出决策，确定我们最终的系统方案 以上是系统分析的一般步骤 而我们运用系统分析这些步骤的处理具体问题时还必须遵循一定的原则 包括整体性原则 科学性原则和综合性 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，找到不同事物或现象之间的相似性包括外形、结构、行为、功能或逻辑相似等。 系统分析方法——建模 模型的特征 1.现实系统的抽象或者模仿 2.由分析问题有关的要素组成的 3.表明了系统要素之间的相互联系 在明确了缓解拥堵的目标之后 我们可以先试着设计系统模型，通过建模的方式来表达系统设置的思路 模型具有三个特征。它是现实系统的抽象或者模仿 它是由那些与分析问题有关的要素所组成的；他表明了系统要素之间的相互联系 我们的预警系统可以通过计算单位时间内经过某入口的车次来体现交通的拥堵状况 那么车流量多少多少算拥堵，我们是否可以通过数学建模来进行估算呢 假设a b两个路口相距1000米，普通家用汽车平均车长4 5米 很是道路的通行速 算一算 数学模型 这一步 但事实上 我们还需要考虑一点非常重要的事情 那就是安全车距，人们在汽车启动与自动时都需要一定的反应时间 分别是这些数据 然而 在实际生活中车流量的统计算法要复杂得多 许多人的跟车习惯并不会像理想当中的那么紧速度越快 误差也就越大 所以车次只会更多 而低速行驶由于速度慢车子频繁刹车外加驾驶能源的反应时间往往达不到这个理论值 此外 车辆的性能 路面的状况以及天气情况等诸多要素都要主一分析 尽可能做到周小环者有了这些数据基础之后我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车 数学模型 这一步 但事实上 我们还需要考虑一点非常重要的事情 那就是安全车距，人们在汽车启动与自动时都需要一定的反应时间 分别是这些数据 然而 在实际生活中车流量的统计算法要复杂得多 许多人的跟车习惯并不会像理想当中的那么紧速度越快 误差也就越大 所以车次只会更多 而低速行驶由于速度慢车子频繁刹车外加驾驶能源的反应时间往往达不到这个理论值 此外 车辆的性能 路面的状况以及天气情况等诸多要素都要主一分析 尽可能做到周小环者有了这些数据基础之后我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车 数学模型 这一步 但事实上 我们还需要考虑一点非常重要的事情 那就是安全车距，人们在汽车启动与自动时都需要一定的反应时间 分别是这些数据 然而 在实际生活中车流量的统计算法要复杂得多 许多人的跟车习惯并不会像理想当中的那么紧速度越快 误差也就越大 所以车次只会更多 而低速行驶由于速度慢车子频繁刹车外加驾驶能源的反应时间往往达不到这个理论值 此外 车辆的性能 路面的状况以及天气情况等诸多要素都要主一分析 尽可能做到周小环者有了这些数据基础之后我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车 数学模型 这一步 但事实上 我们还需要考虑一点非常重要的事情 那就是安全车距，人们在汽车启动与自动时都需要一定的反应时间 分别是这些数据 然而 在实际生活中车流量的统计算法要复杂得多 许多人的跟车习惯并不会像理想当中的那么紧速度越快 误差也就越大 所以车次只会更多 而低速行驶由于速度慢车子频繁刹车外加驾驶能源的反应时间往往达不到这个理论值 此外 车辆的性能 路面的状况以及天气情况等诸多要素都要主一分析 尽可能做到周小环者有了这些数据基础之后我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车 框图模型 有了这些数据基础之后，我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车，需要得到的数据是单位时间内经过的汽车数量 我们可以用摄像头 框图模型 有了这些数据基础之后，我们就可以试着建系统框图了 一个系统必须有输入和输出 而本系统的输入对象是行驶的汽车，需要得到的数据是单位时间内经过的汽车数量 我们可以用摄像头监控拍照通过计算双置来统计 经过控制电路处理之后来发出控制信号 让指示灯显示相应的颜色 并且显示当前车流的平均速度；经过刚才对于交通预警系统的设计分析 相信各位同学，已经体验到了系统分析的一半过程 首先我们要明确问题设立目标 因为道路状况的拥堵经常发生 所以我们需要设计一个交通状态预警 系统分析的主要原则 和工程技术知识还需要实践经验 使较为关键的步骤最终做出决策，确定我们最终的系统方案 以上是系统分析的一般步骤 而我们运用系统分析这些步骤的处理具体问题时还必须遵循一定的原则 包括整体性原则 科学性原则和综合性 系统分析的主要原则 案例分析 和工程技术知识还需要实践经验 使较为关键的步骤最终做出决策，确定我们最终的系统方案 以上是系统分析的一般步骤 而我们运用系统分析这些步骤的处理具体问题时还必须遵循一定的原则 包括整体性原则 科学性原则和综合性 丁谓修宫殿 案例分析 首先 定位就地区度 解决了区度困难 就地取土 解决了取土困难；然后将随引入沟渠运输材料 解决了运输困难；最后建成之后 将垃圾填满到沟渠中 丁谓修宫殿 案例分析 首先 定位就地区度 解决了区度困难 就地取土 解决了取土困难；然后将随引入沟渠运输材料 解决了运输困难；最后建成之后 将垃圾填满到沟渠中 丁谓修宫殿 案例分析 首先 定位就地区度 解决了区度困难 就地取土 解决了取土困难；然后将随引入沟渠运输材料 解决了运输困难；最后建成之后 将垃圾填满到沟渠中 丁谓修宫殿 案例分析 首先 定位就地区度 解决了区度困难 就地取土 解决了取土困难；然后将随引入沟渠运输材料 解决了运输困难；最后建成之后 将垃圾填满到沟渠中。在整个修复工程中 定位运用了整体的解决方案 是烧砖 运输材料和处理废物三项繁重的工程任务相互协调，在总体上得到了最佳解决 一举三得 这是系统分析整体性原则的典型案例 系统分析的主要原则 整体性原则 系统分析要着眼于系统整体 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。 所谓整体性原则就是要着眼于系统整体；先分析整体 后分析部分 先考虑系统整体功能实现；通过系统中要素的相互配合 实现整体目标而在设立交通状态预警系统 系统分析的主要原则 在设计交通状态预警系统时，我们为何需要数学建模? 而在设立交通状态预警系统，我们为何不能随意来设定预警值 而要通过具体的计算建立数学模型呢？系统分析一方面要有严格的工作步骤 另一方面要尽可能的运用科学方法 系统分析的主要原则 科学性原则 右图是某路段不同时间点的车流量轴线图，我们还可以绘制不同的地区不同天气的测流量图表 估算与预测道路的拥堵指数进一步优化我们的算法模型是硬件系统更加准确根据科学性 系统分析的主要原则 综合性原则 系统分析总是为实现系统目标服务的，当系统存在若干目标时,应将目标排除优先次序,首先实现最优先的目标,然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。需综合分析,不能顾比失彼,因小失大。 系统设计总是会实现系统目标服务的，当系统存在若干目标时 应将目标排除优先秩序 首先实现最优先的目标然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标 这就需要分析统筹兼顾不能固辞失比应小时大 我们在设计预警系统时也要先考虑系统的主要目标 既能够检测并显示拥堵状况然后再考虑成本控制 优化模型与提高检测精度等四项目标 此外 系统的综合性还强调系统分析必须考虑涉及方案出台带来的后果典型的案例就是青藏铁路当雄特大叫当雄性的沼泽之地 表面地表水丰富 青藏铁路当雄特大桥 综合性原则 当雄特大小的设计，既考虑了大桥的建设需求 又考虑了环境保护 实现了综合分析统筹兼顾 你将问题仅仅是青藏铁路修建过程中的一个小问题，我们的生活中 系统设计分析是一个无比复杂的过程 在分析过程中每一个环节不一定一次性就能顺利的完成任务 需要在反馈信息技术上反复进行 同学们要学会从不同的角度思考学会与不同角色的人对话 最后 小结 通过本节课学习 希望同学们能够理解系统分析概念 掌握分析的模型和一般过程 以及能够区分系统分析的主要原则，当然 也希望同学们能将所学习的知识运用到实际生活中去 练习 1.（单选）如图所示是一款铺在地上取暖的地热毯,设计时需要统筹兼顾电热效应高、电磁效应低、安全可靠、成本低、底层隔热性能好等诸多目标。这体现了系统分析的(　 　) A、科学性原则 B、综合性原则 C、动态性原则 D、整体性原则 B 通过本节课学习 希望同学们能够理解系统分析概念 掌握分析的模型和一般过程 以及能够区分系统分析的主要原则，当然 也希望同学们能将所学习的知识运用到实际生活中去 练习 2.（单选）如图所示为住宅电气线路系统，主要由照明线路、空调线路、插座线路等系统构成。下列说法中不正确的是（ ） A、照明线路、插座线路、空调线路等子系统构成了住宅电气线路系统，体现了系统的整体性 B、住宅电气系统设计中应将电线埋入电线管中，便于后期维护体现了系统的动态性 C、电气线路设计中应电线前应预测计算住户的用电负荷，体现了系统分析的科学性原则 D、照明线路布置应先考虑住宅照明效果，再考虑每个房间个人喜好，体现系统分析综合性原则 D 通过本节课学习 希望同学们能够理解系统分析概念 掌握分析的模型和一般过程 以及能够区分系统分析的主要原则，当然 也希望同学们能将所学习的知识运用到实际生活中去 练习 3.（单选）每隔一段时间，有关部门都会使用专业仪器设备，运用定量分析方法对教室、体育馆等学校用房进行结构安全检查。这体现了系统分析的（　　） A、整体性原则 B、综合性原则 C、科学性原则 D、相关性原则 C 通过本节课学习 希望同学们能够理解系统分析概念 掌握分析的模型和一般过程 以及能够区分系统分析的主要原则，当然 也希望同学们能将所学习的知识运用到实际生活中去 02 任务二 体验简单系统设计的过程 发现家庭电路问题 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 思考 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 明确设计目标要求 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 电气系统设计分析 首先 老婆在电气系统有两个路线，零线和火线 其次 零线和火线要通过用来测电子仪表电表 另外 电路中还有隔离电源的零线和火线 其次 零线和火线要通过用来测电子仪表电表 另外 电路中还有隔离电源的 电气系统设计分析 通过刚才观察 请同学们来找一找 现在家庭电器系统和老师区别主要有哪些 在视频里我们看到 并且箱内部有很多开关 学生在水中的时候 空调和电脑分流两个开关进行控制， 电气系统设计分析 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 电气系统设计分析 电吹风一旦短路，空气开关马上跳闸，会影响电灯的正常工作 电气系统设计分析 电路图错误，如何来修改呢？ 分开 解决第一个难题 电气系统设计分析 实际上， 空调功率比较大，开始启动的时候电流很大，很容易跳闸，因此空调设计专门回路， 电气系统设计分析 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 电气系统设计分析 洗衣机功率比较大，容易跳闸，单独设计一个专门回路；现在有五大用电回路 电气系统设计分析 刚才的设计方法涉及到了系统设计当中的特征 根据户型排布，靠的近用电器放在一个回路当中，线路不会拉的太长，这体现了对环境的适应 整体，相关，目的，动态，环境适应 电气系统设计分析 电气系统设计分析 太粗造成浪费 铜线粗细与功率大小相匹配 电气系统设计分析 电气系统进行分析 进行方案设计 火线零线电压是220v 开关闭合可以正常工作 小通同学方案是否存在问题，首先我们看厨房和卧室的空气开关画对了吗？我们知道当用电负载过大，就会听到啪的一声跳闸了；很明显开关是向下跳的，回路显示是断开的，所以这样回路的空气开关明细是画错的 电气系统设计分析 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 电气系统设计分析 看照明回路空气开关，开关画在零线上，这样对吗？如果是当灯泡坏了，需要更换 会和火线相连，这样更容易触电 电气系统设计分析 所以开关必须接在火线上，这样设计我们考虑到系统的什么特性呢？动态性 保证维修人员安全问题，其次 电气系统设计分析 洗衣机第三引脚接地，有什么作用呢？洗衣机带水操作，万一漏电，就可以把多余的电荷导入大地，这样设计体现了系统的什么特性呢？考虑到了系统动态性 安全用电 电气系统设计分析 考虑到这个原因，我们在设计空调，电饭锅微波炉时同样要将他们的第三只脚和地线相连 考虑局部回路的设计之后， 电气系统设计分析 下面我们要来考虑总的入户总线，入户总线 是不是还能用 6平方毫米的铝线呢？ 电气系统设计分析 回顾下整体设计过程，1.首先设计整体目标 ，目标是整洁，经济，安全等等要求；其次在这个目标要求下，我们将系统分为若干个用电回路；先考虑局部设计，再考虑整体设计，比如整体入户线的选择，电流表的使用等等，我们来看这个过程实际上就是先由总到分 家庭电路系统设计方案参考 分设计完了再来考虑整体这样的一般步骤，刚才我们讨论的是理论上电路系统的设计，下面我们来看一下家里实际的供电箱，三室两厅两卫，最左边是总开关，旁边是照明回路，普通插座，厨房，卫生间，单独一路，浴霸，用电较大，还有餐厅空调，主卧空调，次卧空调 他家里用的是中央空调，一拖四空调，多插回路，这个就是实际用电箱的电路设计，很明显我们刚才讲的理论设计还不能满足现在智能化的家居生活，只有我们深入了解家用电路之后，了解用电需求之后，我们才可以对原来的设计做更加完善的设计以及更加好的系统分析和考虑， 小结 我们刚才进行了家庭电路的电路系统设计，了解供电需求，用电器的购买，还有整体的规划等等， 考虑系统的目的，整洁，安全；其次考虑各部分间的相互联系和相互作用，相互关联，运用系统思想考虑各要素间的关系， 总结 都江堰工程的整体功能是分洪减灾，引水灌溉 $$