3.5 简单系统的设计学历案-2025-2026学年地质版高中通用技术必修二

第五节 简单系统的设计 【学习目标】 1.通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。 2.确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。 3.学会把系统思想和方法运用到自己的生活、工作和学习中去进行设计。 【评价任务】 1.完成学习任务一（检测目标1） 2.完成学习任务二（检测目标2） 3.完成学习任务三（检测目标3） 【学习过程】 一、认识系统设计 【学习任务一】：小组探究系统设计的含义 1.分析简易教室外形设计的过程，分组讨论回答以下问题 （1）教室的平面面积设计根据什么而定？ （2）在建造教室之前要不要考虑保温设计？ （3）教室的其他设计，如通风、采光、安全等应该怎样考虑 （4）理解教室具有系统的基本特性？ 2.阅读课文第97到107页，思考以下三个问题： （1）什么是系统设计？ （2）系统设计应考虑的主要问题有哪些？ （3）系统设计的一般步骤是什么？ 3.归纳、总结教室设计的基本方法？（提示：作为一个具体的系统，一定要考虑系统特定的功能、内部规律和特性） 要求：认真阅读课本，与同伴多交流，讨论，相互补充。 【巩固练习一】： 家庭安装了一套智能家居照明系统，该系统能根据家庭成员的活动模式、自然光照强度和时间自动调节灯光亮度和颜色，以提升舒适度和节能效果。这个事例说明了（ ） A. 组成系统的各个灯具必须都是智能灯泡，否则就实现不了整体功能 B. 智能家居系统是一个封闭系统，不需要和外界进行信息、物质和能量的交换 C. 智能家居系统的设计，首先要明确其目的，否则就无法形成一个高效、协调的系统 D. 智能家居系统的设计要更多地考虑单个房间的照明需求，对家庭整体舒适度可以考虑得少一些 二、系统设计的基本方法 【学习任务二】：分析案例，学会系统设计的基本方法 分析水火箭的设计，回答以下问题： （1）什么形状的箭体能减少水火箭飞行时所受的空气阻力? （2）箭头应设计成什么样的形状?为什么? （3）箭头越轻越好吗? （4）为何要装上箭翼? （5）箭翼的形状、大小怎样才合适?为什么? 总结系统设计的基本方法： （1）明确系统的 ______________ （2）将系统分解为若干子系统，明确________及相互关系。 （3）对子系统进行技术设计和评价 （4）对系统进行总体技术设计和评价 要求：与同伴多交流，讨论，相互补充。 三、简单系统设计的基本原则 【学习任务三】：通过分析简单系统设计的过程，掌握系统设计的基本原则 设计环节/考虑因素/案例体现 体现的设计原则 说明与要点 (1) 任何设计都必须首先确保系统核心功能的实现。 (教室：教学空间；水火箭：飞行性能) 1. 以实现系统基本功能为首要原则。 功能是系统的核心价值，设计首要保障核心功能达标。 (2) 统筹考虑各子系统要求，找到平衡点，解决冲突。 (教室：空间分配-桌椅vs通道；水火箭：稳定性-尾翼大小vs阻力) 2. 综合处理（协调优化）的原则。 子系统目标常有冲突，需从整体出发权衡利弊，寻求最优或满意解。 (3) 设计应考虑长远效益、环境影响和资源效率。 (教室：保温节能设计；选用环保材料) 3. 可持续发展的原则。 避免短期行为，考虑长期运行成本、环境影响、资源消耗和社会效益。 (4) 系统应能适应环境变化或未来需求。 (教室：可开启窗户适应季节；遮阳设施；水火箭：考虑不同气压/风力下的表现) 4. 环境适应性/动态调整的原则。 设计应包含灵活性或调节机制，使系统能在一定环境变化范围内正常工作。 (5) 设计应考虑使用者的需求、习惯、安全和心理感受。 (教室：舒适光线温度、安全通道、人性化布局、文化氛围；水火箭：制作安全性、发射操作简便性) 5. 人性化设计的原则。 以用户为中心，提升易用性、安全性、舒适度和体验感。 (6) 所有设计决策都要服务于系统整体目标。 (水火箭各部件设计均指向飞行目标；教室各子系统协同实现教学环境功能) 6. 整体性原则。 (贯穿始终) 局部设计服从整体目标，强调整体效能大于部分之和。 (7) 设计需依据科学原理、技术标准和数据分析。 (教室：结构力学、光学、热学计算；水火箭：空气动力学、流体力学、材料力学基础) 7. 科学性原则。 (隐含基础) 设计方案应有科学依据和技术可行性支撑，避免主观臆断。 (8) 在满足核心功能和关键约束的前提下，追求资源（成本、时间、材料等）的高效利用。 (教室：预算控制；水火箭：低成本材料实现较好性能) 8. 经济性原则 / 优化原则。 (隐含) 在约束条件下，力求以较小的投入获得较大的产出或效能。 【巩固练习二】： 1.某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果，现代医学采用中西医结合的方法攻克了许多疑难杂症，上述例子利用了系统分析中的（ ） A、整体性原则 B、科学性原则 C、综合性原则 D、定量分析方法 2.赵明同学家所在街道的人行道路在一年内进行了铺设通讯线路、煤气管道、下水管修理三次施工，给市民带来了生活的不便，这说明对于道路的改造不符合系统设计的（）原则 A、整体性 B、动态性 C、综合处理的原则 D、人性化设计的原则 【课堂小结】： 1.系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。 2.系统设计的原则： （1）以实现系统基本功能为首要原则。 （2）综合处理的原则。 （3）动态调整的原则。 （4）人性化设计的原则。 （5）可持续发展的原则。 【检测与作业】 1.系统分析的一般步骤包括：①分析计算，评价比较②明确问题，设计目标③收集资料，制定方案④检验核实，做出决策，下列顺序正确的是（）（检测目标1） A．①②③④ B．②③④① C．②③①④ D．①③②④ 2.据悉，时速超过200公里的车辆经过，就会在周边产生巨大的噪音和冲击力。如何解决京沪高铁开通后由于列车的高速给周边环境造成噪音污染的矛盾，是设计者们一直研究的问题。建设过程中，采用一次性铺设无缝线路，消除原有的“咯噔”声，并在沿线采用加装消声器，铺设减震垫，设置全新声屏障等措施，降低噪音对附近居民的影响。上述事例中主要体现设计者在设计过程中遵循了系统分析的（）原则。（检测目标2） A．整体性 B．科学性 C．综合性 D．人性化设计 3.某城市计划升级交通信号灯系统，使其能够根据实时车流量、行人过街需求以及紧急车辆优先通行等因素，动态调整信号灯配时，以提高道路通行效率和安全性。下列关于该系统的设计分析中，不正确的是（ ）（检测目标2、3） A. 系统设计时应预留未来5-10年的技术升级空间，以适应智慧城市发展需求 B. 在优化单个路口的信号灯配时方案时，需同时考虑相邻路口的交通流影响 C. 可以先对城市主干道的信号灯进行智能化改造，再逐步扩展到次要道路 D. 系统建设过程中，应优先完成硬件设备安装，后期再逐步调试优化算法 【学后反思】 梳理本节课的知识体系图，或写下自己需要求助的困惑，或分享何以学会的策略等。 学科网（北京）股份有限公司 $