第三单元 系统及其设计（复习课件）通用技术苏教版2019必修2

第三单元 系统及其设计 第三单元 复习课件 苏教版2019必修2 目录 1 单元 学习目标 2 单元知识图谱 3 考点串讲 4 题型剖析 5 针对训练 6 课堂总结 单元学习目标 通过技术实践活动，能从技术的应用角度阐明系统的含义及基本构成。 一 通过技术案例分析，能从应用的角度归纳系统的基本特性。 通过案例分析和讨论，说错系统分析的一般过程，归纳系统分析的基本方法。 二 经历简单系统的设计过程，概述系统设计应考虑的主要问题及一般步骤。 经历简单系统设计方案的优化过程，阐明系统优化的意义， 探究影响系统优化的因素。 三 系统及其特性 3.2系统分析与设计 系统的概念 3.1系统及其特性 单元知识图谱 3.3系统的优化与实现 构成系统的必要条件 系统的基本特性 系统分析的概念及一般过程 系统分析的方法——建模 系统优化的概念 实现设计方案 系统分析的主要原则 系统分析应考虑的主要问题 考点串讲 3.1系统及其特性析 （一）认识系统及其构成 1、系统的概念 由________________________________________________________________ __________________称为系统。 要素：__________________________。 部分：_________________________，要素相对于系统的元素结构而言。（很多情况下，要素和部分又可以通用。各要素（部分）都是不可缺少的，它们之间存在着一定的联系。） 相互联系、相互作用、相互依赖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 构成系统的最主要的元素 部分相对于系统的整体而言 考点串讲 3.1系统及其特性析 （一）认识系统及其构成 2、构成系统的必要条件 构成系统必须具备三个条件： 第一，_____________________________________________________； 第二，___________________________________，按照一定方式形成一个整体； 第三，_______________________________________________。 系统有大有小，有复杂有简单。对于大型的复杂系统，根据需要，按照一定的标准可划分为若干子系统。同样，一个系统又是更大系统的子系统。 至少要有两个或者两个以上的要素（部分）才能组成系统 要素（部分）之间相互联系、相互作用 这个整体具有的功能是各个要素（部分）所不具备的 考点串讲 3.1系统及其特性析 （二）辨析系统的基本特性 系统的基本特性是：整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性。 ①整体性 整体性是___________________，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。 ②相关性 相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。 ③目的性 __________________________，都要实现一定的功能，这也正是区别不同系统的标志。 ④动态性 任何事物都是不断变化的。系统都是动态的，处在运动变化和发展之中。 ⑤环境适应性 一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。 系统最基本的特性 任何系统都服务于某种目的 考点串讲 3.2系统分析与设计 （一）探究系统分析的一般过程和基本方法 1、系统分析的概念 在现实中每个人都会面临各种各样的选择和决策，决策方法有经验决策和科学决策。经验决策是________________________________。科学决策是运用科学的方法进行综合分析和研究，最终解决问题。则可以最大限度地减少失误。系统分析就是一种科学决策的方法。 系统分析：这种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，就是系统分析。系统分析的显著特点是____________________________，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。 特定功能的有机整体 整体地而不是零星地处理问题 人们根据过往同样情况下的处理办法 考点串讲 3.2系统分析与设计 （一）认识系统及其构成 2、系统分析的一般过程 系统分析的出发点是______________________，目的是___________________ _____寻求解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联的因素和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。 系统分析的一般过程可以描述为：①明确问题，设立目标；②收集资料，制定方案；③分析计算，评价比较；④检验核实，作出决策。 为了发挥系统的整体功能 寻求解决问题的最佳 决策 考点串讲 3.2系统分析与设计 （一）认识系统及其构成 3、系统分析方法——建模 建模的基础是找到_______________________________，这种相似性包括外形相似、结构相似、行为相似、功能相似或逻辑关系相似等。复杂系统的分析和研究尤其重视模型方法。 模型有三个特征：①_________________________；②___________________ _____________________；③_____________________________。 数学模型：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。 框图模型：最简单的系统框图模型是输入—输出模型，也叫系统的概念模型。 特定功能的有机整体 找到不同事物或现象之间的相似性 它是现实系统的抽象或模仿 它是由那些与所分析 问题有关的要素构成的 它表明了有关要素间的相互关系 考点串讲 3.2系统分析与设计 （一）认识系统及其构成 4、系统分析的主要原则 ①整体性原则 ____________________________，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。 ②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。 ③综合性原则 系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，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。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。 系统分析要着眼于系统整体 考点串讲 3.2系统分析与设计 （二）体验简单系统的设计过程 1、系统设计应考虑的主要问题 ①系统设计的目的与要求 系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。不同行业的系统设计有着不同的技术要求。 ②系统各部分之间的相互联系与相互作用 系统设计要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的动态性、环境适应性，既要考虑当前，也要考虑长远。 2、系统设计的一般步骤 系统设计的步骤主要包括：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。 考点串讲 3.3系统设计的优化与实现 （一）优化系统设计的方案 1、系统优化的概念 系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。 目标函数：_________________________________________________。约束条件：对系统的目标函数有影响且不能人为调节的。如农作物的生长特性、天气、气候等因素对农作物套种起着限制作用。 影响因素：____________________________________________________。套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等对套种的产量产值有直接影响，这些是增产增收的。。 系统优化的目的与影响系统优化的相关因素之间的关系 对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素 考点串讲 3.3系统设计的优化与实现 （一）优化系统设计的方案 2、最优解 我们通过优化的目标与决策变量之间的关系（数学模型），计算出目标值，所得到的就是最优解。______________________________________称为最优化法。 3、满意解 对有些问题，如果我们不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估算、试验，得到较为满意的解（也称满意解）。 为使系统达到最优的目标而提出的求解方法 考点串讲 3.3系统设计的优化与实现 （二）实现校园雨水收集与利用系统的设计方案 一般情况下，系统设计的实现应包括设计方案的呈现和模型或原型的制作与测试。 模型或原型的制作与测试包括实物模型的设计，加工图纸、加工材料和工艺的选择，加工制作过程及模型的最终呈现等，对模型的测试是对系统进行总体技术设计评价。 评价有多种形式，对于实体系统设计而言，需要对模型或原型进行实际运行测试和评价。 考点/题型剖析 1.（2024高二下·浙江杭州·学业考试）如图所示为发动机扭矩控制系统的示意图，该控制系统的控制过程如下：驾驶员操纵油门踏板时，节气门控制单元ECU根据油门踏板位置传感器的电压信号控制节气门开度，使发动机输出最佳扭矩，可以对空燃比进行精确控制，显著改善油门迟滞现象，进而改善发动机的排放性能。下列关于该系统的说法中，不合理的是（    ） A．油门踏板位置传感器的性能属于影响该系统优化的因素 B．设计时应先考虑节气门开度的控制精度，再考虑各装置之间的匹配 C．节气门控制单元ECU会根据位置传感器信号计算出步进电机电压信号，体现了系统分析的科学性原则 D．在颠簸路况下也能顺利完成节气门开度控制，体现了系统的环境适应性 答案：B 详解：在设计发动机扭矩控制系统时，各装置之间的匹配和节气门开度的控制精度等因素都需要综合考虑，而不是先考虑某一个再考虑另一个，因为这些因素相互关联、相互影响，这种说法不合理。故选B。 考点：系统分析的主要原则、系统的基本特性 考点/题型剖析 2.（2023·浙江·高考真题）如图所示的装配系统，包含工件输送子系统和机械手载配子系统，其工作过程：工件A整齐排列在传送带I上，当位置检测传感器检测到工件A时，传送带I暂停；工件B放置在传送带Ⅱ上，当工件B进入相机的拍摄范围时，传送带Ⅱ暂停；相机拍摄工件B的图像并传送到工控机，工控机根据工件B相对于基准位置的偏差确定工件B的坐标，控制机械手抓取工件A并装配到工件B上。下列关于该装配系统的设计与分析中不恰当的是（    ） A．工控机的运行速度会影响工件装配效率 B．位置检测传感器的可靠性对装配系统工作的稳定性没有影响 C．设计系统时需要根据产能要求计算传送带和机械手的运行速度 D．选择机械手时需要考虑工件A的质量大小 答案：B 详解：系统具有整体性，部分会影响整体，A恰当，B不恰当。设计时，需要遵守系统分析的科学性原则，C恰当。机械手的关键作用便是要抓取工件A，故选择时当然要考虑工件A的质量大小，D恰当。故选B。 考点：系统的分析、系统的设计 考点/题型剖析 3.（2024·浙江·高考真题）如图所示是调压铸造炉的压力控制系统。铸造炉内抽真空及加热后，控制器控制先导阀接通控制气路，经减压阀1减压的氩气驱动背压阀接通主气路，经减压阀2减压的氩气大流量、快速进入铸造炉。压力计检测炉内压力，当压力达到设定值时背压阀断开主气路，低于设定值时背压阀接通主气路充气，使炉内压力保持稳定。下列关于压力控制系统的分析中正确的是（   ） A．压力计安装靠近铸造炉，是为了更准确检测炉内压力变化 B．高压气源的压力不影响炉内压力达到设定值的时间 C．该系统的目的是用氩气来驱动背压阀接通和断开主气路 D．控制气路和主气路可共用一个减压阀 答案：A 详解：靠近铸造炉，压力计能测得更准，A正确。高压气源的压力影响氩气流速，故会影响压力达到设定值的时间，B错误。该系统的控制目的是控制铸造炉内的压力，C错误。安装在控制气路上的减压阀具有额外调压作用，故控制气路和主气路需要两个减压阀各自单独使用，D错误。故选A。 考点：系统的分析 针对训练 1.汽车作为一个复杂的系统，其整体性能以及油耗、安全等各种性能都受到车身设计、动力技术、车身材料等各个因素的影响，设计在实现功能、保证安全性的前提下，统筹兼顾成本、外观等因素，从系统分析的角度出发，这体现（   ） A．整体性原则、综合性原则 B．整体性原则、科学性原则 C．综合性原则、科学性原则 D．整体性原则、相关性原则 A 详解：本题考查系统分析的主要原则。因为汽车受到各个因素影响，因此体现整体性原则。同时设计要统筹兼顾，体现了综合性原则，故选A。 针对训练 2.如图所示为一款自动洗碗机，可一次性洗20多个碗碟，具有清 洗、烘干和消毒等功能。往箱体内加碗碟时需先按下箱体盖解锁 按钮，按自动开始按钮则能启动定时器进行定时清洗、烘干和消 毒。从系统的角度分析该自动洗碗机，下列说法中恰当的是（   ） A．设计时既要考虑功能，又要考虑制作成本，体现了系统分析的整体性原则 B．该系统可以划分成清洗、烘干和消毒三个子系统 C．当取出碗碟后，机器能对内部空间进行清洗，体现了系统的动态性 D．在箱体底部设置合理出水孔是对消毒子系统的优化 B 详解：A选项需要综合考虑，故体现综合性原则，A错误。B选项从功能可以划分为清洗、烘干和消毒三个子系统，B正确。C选项机器对内部空间清洗是保证了机器的整洁卫生，体现了环境适应性，C错误。D选项设置合理出水孔是对清洗子系统的优化，D错误。故选B。 针对训练 3.如图所示是世界上首座深海半潜式智能海上渔场养鱼平台，该平台包括智能养殖系统、自动化保障系统、高端运营管理等系统，可实现全自动监测、喂养、清洁、捕捞等功能。下列关于该智能养殖场系统的说法中正确的是（   ） A．该系统能实时监测水质情况，对平台水质进行自动清洁，体 现了系统的动态性 B．可实现全自动监测、喂养、清洁和捕捞，体现了系统的环境 适应性 C．调整养殖场上浮或者下潜幅度会影响养殖产量属该系统优化的影响因素 D．该系统的研制涉及生物学、工学、电学、计算机等多学科知识，体现了系统的综合性 C 针对训练 详解：A．该系统能实时监测水质情况，对平台水质进行自动清洁，保证了水质情况，体现了系统的环境适应性，A错误。 B．可实现全自动监测、喂养、清洁和捕捞，处于动态变化，体现了系统的动态性，B错误。 C．调整养殖场上浮或者下潜幅度会影响养殖产量，这些属于影响目标函数的因素且可以人为调节，属于该系统优化的影响因素，C正确。 D．该系统的研制涉及生物学、工学、电学、计算机等多学科知识，需要根据系统需求协调这些应用于系统整体之中，体现了系统的整体性特点。故选C。 系统及其特性 3.2系统分析与设计 系统的概念 3.1系统及其特性 3.3系统的优化与实现 构成系统的必要条件 系统的基本特性 系统分析的概念及一般过程 系统分析的方法——建模 系统分析的主要原则 课堂总结 THANKS 感谢观看 第三单元 系统及其设计 复习课件 苏教版2019必修2 $