2022年《系统与设计》教案

1、课题： 3.1 熟识系统【教学目标】 ：一、学问与技能：通过分析身边的具体例子,明白系统的涵义；知道子系统、元素的涵义；二、过程与方法：通过经受分析系统的三个基本特点归纳出系统的涵义,进而培育同学归纳抽象的才能；三、情感、态度和价值观：激发同学探究各种形状的系统的爱好；【教学重点】 ：系统的涵义；【教学难点】 ：系统的涵义；【教学过程】 ：引入：先用 5 分钟,熟识课本；提出：我们身边存在各种各样的系统 新课教学：一、系统是普遍存在的；1、提出：系统无处不在,万物皆是；宇宙间的一切事物都处于肯定的系统中,任何一种现实事物都 是一个系统；2、让同学观看各种系统的图片：A 自然界生物链与食物链 B

2、 人类社会汽车传动系统 补充：底盘接受发动机的动力,使汽车产生运动,并保证汽车依据驾驶员的操纵正常行驶；底盘由 以下几部分组成：传动系统：将发动机的动力传递给驱动车轮；它包括有离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件；行驶系统：将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用,以保证汽车正常行驶；行驶系 包括车架、前轴、驱动桥的壳体、车轮（包括转向轮和驱动轮）、悬架等部件；转向系统：保证汽车能依据驾驶员挑选的方向行驶,由转向盘的转向器及转向传动装置组成；制动装置系统：使汽车减速或停车,并保证驾驶员离开后汽车能牢靠地停驻；每辆汽车地制动装备 都包括如干个相互独立地制动系统,每个制动系统都由供能装置、

3、掌握装置、传动装置和制动器组 成；C 微观基本粒子 D 宏观太阳系 补充：太阳系：是否存在第十大行星？古时人们在天空中仅能看到火星、金星、火星、木星、土星这五颗行星；我国古代称金星为太白,木星为岁星,水星为辰星,火星为荧星,土星为填星或镇星；在国外,古 罗马神话中各种神的名字成为星的名字,如称水星为商神麦邱立、火星为战神玛尔斯、木星为爱神 朱庇特、金星为太阳神阿波罗的先驱和使者；1543 年,波兰天文学家哥白尼创立了“ 日心说”,让太阳取代地球坐上了“ 宇宙中心” 的宝座,人们才知道自己居住的地球是太阳系的一颗行星；从今,天文学上有了“ 太阳系” 这个名称,太阳系 的行星也不断被发觉；天王星、

4、海王星、冥王星是在 1781 年 1930 年间间续被发觉的；那么,是否有第十大行星？科学家认为,现在的九大行星轨道之间是找不到第十大行星的,只有在水星轨道以内,或者到冥王星轨道以外才能找到,前者称为“ 水内行星”,后者称为“ 冥外行星”； 经过科学家的探测,水内行星的可能性非常渺茫；2022 年布朗和他的小组在距地球 129 亿公里外,找到一颗红色小行星 2022-VB12 ,并以海洋女神的 名字,给它起名为“ 塞德娜”；“ 塞德娜” 的主要成分是冰和岩石,当被探知其体积大小约为冥王星 的四分之三,其加入太阳系行星家族的期望也破灭了,最终被正式归类为“ 小行星”；柯伊伯带：起于海王星外、终结

5、于冥王星外的冰石碎块集中带,被认为是在太阳系产生时遗留下来 的；从 1992 年至今,人类已经发觉了大约 800 个柯伊伯带天体；其中存在比冥王星大的星体,如 2022-UB313 ,但至今仍未列入“ 十大”；E 人体呼吸系统 二、系统的涵义 提出：什么是系统？1、系统有三大特点：两个或两个以上的元素组成；（以人体系统为例,分析子系统、元素的涵义）这些元素之间相互联系、相互作用；具有肯定的结构和功能；2、系统的涵义：系统是指两个或两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的,具有肯定的结构和 功能的有机整体；三、系统的分类 依据不同的标准,从不同的角度,系统可以划分为不同的类型；1、依据系统组成元

6、素的性质：自然系统：生态系统、动物消化系统；人工系统：机械传动系统、城市污水处理系统；复合系统：三峡水利发电系统2、依据系统组成元素存在的形状：实体系统：生物系统；概念系统：哲学系统；3、其他【小结与练习】 ：1.系统是普遍存在的；2.系统的涵义；3.系统的分类课题： 3.2.1 系统的基本特点【教学目标】 ：一、学问与技能：通过分析案例,懂得系统的 5 个基本特性；二、过程与方法：通过案例,把握系统的基本特性,构成系统的基本思想；三、情感、态度和价值观：学会用系统的眼光看待问题,分析问题；【教学重点】 ：系统的 5 个基本特性；【教学难点】 ：系统思路；【教学过程】 ：引入：复习上节课内容：

7、系统的涵义和系统的分类；下面开头学习系统分析的基本方法；提出：要用系统分析的方法来解决问题,就必需把握系统的基本特性；通过懂得基本特性构成系统；的基本思想（即系统思路）新课教学：（一）系统具有目的性1、人们为什么要创造自行车？补充：【自行车的由来】世界上第一辆自行车显现于1790 年,由法国人希布拉克用木材制成,没有脚蹬,靠双脚交替踏地前进；1801 年,俄国人阿尔塔莫诺夫创造了一辆轮子前后挂着的小车；这些创造家把它作为礼物献给了俄国沙皇；1831 年,德国人德列斯创造了车把,可以便利地转弯；1839年,英国人麦克米伦创造了脚踏,装于前轮上；1880 年,法国人基尔梅创造了链条,用它带动后轮旋

8、转；1888 年,英国人邓勒普创造了充气车胎；结合自行车演化,让同学懂得：任何系统都具有某种目的,都要实现肯定的功能；2、自行车为什么要有刹车功能？提出：自行车的作用是提高速度,使人们可以更快地到达目的地,而刹车的作用却是减速,两者相 冲突；为什么仍要刹车呢？在某些情形下 （如下陡坡） ,行车速度和安全要求这两个具体目标产生了冲突,就得通过刹车来减速,进行和谐,从而保证自行车更好地到达目的地；【系统思路】系统的具体目标之间有冲突时,要从系统的目的动身,进行和谐；3.乐高积木用相同的组件,可以组成不同的系统,以实现不同的功能；什么是区分这些系统的标志？系统的目的性是用来区分系统的标志；（二）系统

9、具有整体性1.美国“ 阿波罗” 方案中的飞船和运载火箭是由700 多万个零件组成；这些零件都很一般,甚至没有一个是新研制的,为什么能实现把人送上太空的功能？各部分依据肯定的结构组成了系统,从而实现了整体的功能；2. 三个和尚的故事说明白什么？“ 三个臭皮匠顶个诸葛亮” 又说明白什么？【系统思路】系统不是各个元素（组分）的简洁相加；假如将它们之间的相互联系和相互作用和谐好,就能得到“1+12 ”的成效；反之亦然；3. 巴尔扎克雕像的故事 叙述：传奇,法国闻名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像；塑像雕好之后,大受人们 的赞扬,人们特殊对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口,都说这双手太逼真、太生

10、动了；罗丹听到 人们的谈论后,却毫不徘徊地从塑像上砍去了这双手；提问：巴尔扎克雕像的故事说明白什么？【系统思路】做任何事情都要重视整体效应,必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体；中国有一句成语就表达了这个意思：“ 弃卒保车”；（三）系统具有层次性1、提出：全部系统都可以分解为一系列子系统,并存在肯定的层次性；试说说我们国家都由那些子系统组成？不同角度有不同的答案,看实际情形作出简要评判；2.如各级行政部门没有层次性、没有独立的功能会怎样？答案也许多,具体看情形作出评判,引出下面的观点；（拿针筒救火）【系统思路】系统的层次性有助于系统功能的更好实现；（四）系统具有相关性 1.为了爱护草原植被,当地

11、政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令,这是什么道理？狼捕杀羊、野兔等食草性动物,使其数量削减,从而起到爱护植被的作用；【系统思路】系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、组分起影响；相同的道理,为了使野生动物园的羚羊更有活力、生命力更强,可以引进狼或豹子等肉食动物；2.如何懂得“ 一着不慎,满盘皆输” ？不管什么棋类竞赛,关键的一着下错,都很有可能输掉整盘棋；【系统思路】要重视关键因素；在一个系统中关键部分的变化,甚至会对全局产生打算性的影响；补充：木桶理论：一只沿口不齐的木桶,其存水量的多少？不取决于最长的那块木板,而取决于最短的那块木板；治理学中的“ 木桶理论” 是指：人的才能大小是由他身上

12、最劣质的素养打算的,一个企业胜利的概 率大小也是由这个企业的最薄弱的环节打算的,就像木桶的容水多少是由木桶最短的一块木板打算 的一样；木桶理论的外延仍可以扩大到：1）木桶容水的多少仍要由木桶的直径打算；对于个人,假如你的才能只有那么大,你必需学习,不 断地增加自己的学问直径；企业亦然,要不断的进行改造、革新,以便更好的进展；2）木桶容水的多少仍要由木桶之间的木板是否箍的紧密有关,否就,你无论多大的木桶,都把水会 漏光的,“ 木桶打水一场空”；对于个人,也就是说：你要把自己的学问进行融会贯穿,才能成就一 番事业；对于企业,肯定要进行多种文化的融解包涵,同时要建造一个齐心协力的团队,只有这样,才能

13、在万众一心的基础上,将企业搞好；3）铁桶理论、塑料桶理论；（五）系统具有环境适应性 1.家用电冰箱不能紧贴墙壁放置,汽车在雪地行走轮胎要加链条,这是都为什么？冰箱放置与墙保持距离,目的是有一个适当的散热空间,从而保持正常工作；一般汽车在雪地上会由于打滑而无法正常行走,因此在轮胎上加链条是起防滑作用；结论：系统只有在肯定的环境条件下才能保持（或复原）其原有的特性；2.自行车为什么要不断地进行更新换代？,自行车就必需更新换代 当外部环境条件变化时（路况转变跋山涉水,市场需求变化舒服休闲）（如增加新的功能,提高性能、舒服度）,才能连续存在和进展下去；【系统思路】要不断完善系统,使系统能适应新的环境；

14、3.你知道“ 春捂秋冻” 的含义吗？这是环境适应性的表达 :由于人自身就是一个系统,春天多穿一些是对冬天的一种适应和连接,秋天 穿少一些是对夏天气候的连接和向冬天过渡的一种预备；两者都是为了使人的身体逐步适应外界气 温的变化而不至于生病；小结与练习：系统的基本特性：目的性、整体性、层次性、相关性、环境适应性；课题： 3.2.2 系统分析的基本方法【教学目标】 ：一、学问与技能：通过设计制造人力飞机的故事,引导同学懂得系统分析的基本方法及步骤；二、过程与方法：能运用系统分析的基本方法对生活、学习、工作中遇到的问题进行科学合理的分析；三、情感、态度和价值观：同学能运用系统分析的基本方法,对自己精确

15、定位,和谐好自己与同学、老师、长辈等之间的关系；【教学重点】 ：初步把握系统分析的基本方法及步骤；【教学难点】 ：运用系统分析的基本方法分析处理身边的问题；【教学过程】 ：引入：复习上节课内容：系统的基本特性及所表达的系统思想；提出：系统分析就是系统思想与分析方法的结合；新课教学：（一）系统分析的基本方法的涵义 涵义：系统分析的基本方法就是把一个任务放在系统的运行过程中加以考察,运用规律推理和分析 运算,讨论分析这个任务以及任务的各个因素,找出规律性,提出可行性方案,使系统整体达到理 想的目的；如何懂得这个涵义？通过两个例子来明白；1、阅读课本,想一想在设计制造人力飞机时,设想1 和设想 2

16、为什么会失败？而设想3 又为什么会胜利？解答：设想 1 和设想 2 都没有综合考虑设计制造人力飞机这个系统里的各个因素,只是着重考虑其 中的一两个因素,所以失败；设想 3 通过定性与定量结合,正是运用了系统分析的基本方法,分析讨论了影响人力飞机飞行的各 个因素,找出规律性,提出可行性方案,使人力飞机实现了“ 飞天” 的抱负目的；2、阅读小资料,想一想丁谓修复皇宫的方案为什么会成为我国古代运用系统思想和方法的闻名范 例？解答：丁谓运用了系统分析的基本方法；把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看 成一个整体中的相关部分,加以和谐处理,从而找到获得正确成效的方案,节约了大量劳力、费用 和

17、时间 ,一举三得；过渡：这里我们知道,丁谓运用系统分析的基本方法获得正确的成效；但他是如何做、如何得到这 样的一个方案的呢？下面我们来学习运用系统分析方法的一般步骤；（二）系统分析方法的步骤 步骤：阐明问题、分析讨论、评判比较；我们通过案例来进行分析：【案例 1】：阿拉斯加原油输送方案1、阐明问题 任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田；2、分析讨论 环境：油田处于北极圈内,海湾常年处于冰封状态,陆地最低气温达-50 C；当前采纳的一般方案：方案 1 由海路用油船运输方案 2 用带加温系统的油管输送处理策略：考虑到安全和供油的稳固性,临时把方案 续考虑新的方案；2 作为参考方

18、案作进一步的细致讨论；同时继提出方案 3：把含 10 20氯化钠的海水加到原油中去,使在低温下的原油成乳状液,仍能畅流,这样就可以用一般的输油管道运输了；提出方案 4：将地下石油蕴涵的自然气转化为甲醇加到原油中,降低原油的熔点,增加流淌性,从 而用一般的管道就可以同时输送原油和自然气,仅管道铺设费就可以节约近 60 亿美金；3、评判比较综合各方案优、缺点,以及成本、安全性等,确定第4 种方案为最终方案；反思：假如仅仅在前面3 个方案上优化,无论如何都得不到方案4 的庞大效益；分析人员运用其专业学问,将石油中的原油和自然气的运输作为一个整体进行系统分析,获得了胜利,表达了系统分 析的实际价值；小

19、结与练习：1、系统分析的基本方法 2、系统分析方法的步骤课题： 3.3 系统的优化【教学目标】 ：一、学问与技能：明白系统优化的意义,知道如何实现系统的优化；二、过程与方法：运用系统的方法分析问题,能对当前的系统提出优化的方案；三、情感、态度和价值观：培育同学节约和环保意识；【教学重点】 ：系统优化的方法【教学难点】 ：分析影响系统优化的因素【教学过程】 ：引入：复习上节课内容提问：什么是系统的优化？就是在肯定条件下,使系统达到更抱负、更佳成效的过程；新课教学：一、系统优化的意义（举挑选交通工具的例子）实现系统的最优化,就可以在肯定资源条件下,取得正确的经济成效,而投入的人力、物力、财力 达到

20、最小；【案例】航标系统的优化（视频）分析航标系统优化的意义：提高了安全性、牢靠性、便利治理和检修、节约能源（耗电小）、适应能 力强、容错性好、实现了航标治理的智能化,发挥航道的运能,提高船舶的利用率,保证船舶的安 全,使长江航道航标的治理发生了质的飞跃,开启了数字航道的大门；二、系统优化的实现 1、影响系统优化的因素：1）系统优化的过程中,受肯定的条件影响和约束,会造成系统与环境、系统组分之间、组分与整体 之间的冲突冲突,这些冲突冲突会影响系统的优化；2）系统各组分之间、组分与整体之间的连接和和谐状况,会影响系统的有序性和整体的运行成效；【案例】：阅读 P76P77 南方粮食生产季节变换系统的

21、例子,分析影响本系统优化的因素有哪些？分析：影响本系统优化的因素有种植品种（农作物生长特性）2、系统优化的方法 基础：分析影响系统优化的因素；、时序、土壤、气候等；过程：肯定的条件下,对系统特性进行分析和掌握；（复习前面系统的5 个基本特点）目标：以实现更佳的整体目标；【案例 1】：空调系统的优化 影响空调优化的因素：人民的生活水平、人民的需求、舒服度、功能、能耗、环境、环保节能、能 源、牢靠性、寿命、运行费用、设备利用率、新材料、网络与数字技术及相关技术的进步等；在对影响空调系统优化因素分析的基础上,研制出了各种空调：1）变频空调：变频空调器是通过内装的变频器转变频率；有着高性能运转、舒服静

22、音、节能环保、能耗低的显著特点,改善了人们的生活质量,提高了人们的生活水平；2）燃气空调：以燃气为能源的空调设备简称燃气空调；功能全、综合投资省；设备能源利用率高、运行费用省； 大量使用燃气空调有利于改善供电紧急状况,改善电力峰谷平稳率有非常可观的成效；3）太阳能空调：利用太阳的热能驱动进行制冷；技术要求高,但成本低、无噪音、无污染、寿命 长 ；越是太阳能辐射剧烈的时候,环境气温越高,太阳能空调的制冷才能就越强,这是人和自然和 谐的抱负境域；在节能和环保方面有很大的进展潜力；此外,仍有智能空调,双面出风空调,一拖多空调、隐形空调等；【案例 2】：数学模型的最优化 现实原型（经过抽象）数学模型（

23、进行求解）数学结论（回到原型分析）阅读课本的拓展与应用,明白有关数学模型最优化的应用；小结与练习：1、系统优化的意义 2、系统优化的实现课题： 3.4 系统设计的基本方法【教学目标】 ：一、学问与技能：通过具体的系统设计案例分析,使同学初步把握系统设计的基本方法；二、过程与方法：具备肯定的系统设计和系统评判的才能；三、情感、态度和价值观：培育同学团队精神和仔细学习、刻苦钻研、坚忍不拔的意志和毅力；【教学重点】 ：1、系统设计的基本方法；2、让同学会运用系统设计的学问进行简洁的系统设计；【教学难点】 ：1、把握好系统设计基本方法中的系统设计；2、确定一个任务,依据设计要求完成系统设计的方案设计；

24、【教学过程】 ：引入：1、复习前面内容 2、导入新课 通过播放东正路等路段塞车状况的录像,激发同学学习举爱好,引导同学摸索怎样改善东正路 等路段的交通状况；【录像内容】 ：随着东莞城市化进展的加快和汽车普及率的提高,城市交通拥挤日益加剧,交通环境逐步恶化；相 信每同学都遇到过塞车,在路上着急等待的感觉,真是无故郁闷,特殊是上下班、上学放学的高峰、万寿路、市桥路、新芬路 期,莞城道路必定处于极度的繁忙和拥塞中；其中东正路（含东门广场）等更已成为人人头疼的塞车黑点,塞车究竟是谁的错？提出：要解决这个问题,需要用到系统设计的方法；下面我们来学习系统设计的基本方法；新课教学：一、系统设计的原就系统设计

25、除要遵守设计的原就外,因系统设计有着与设计不同的特点,所以系统设计仍必需遵 守以下的原就：1、设计好系统中的每一个元素或子系统；案例 1：封杀三菱帕杰罗汽车大事,说明白什么问题？相关材料：经组织专家分析和试验室鉴定,检验检疫部门认定：日本三菱帕杰罗越野车、型在设计上存在严峻问题,车后部的感载阀 在车内坐上人并在颠簸的路上行驶时会压低磨擦到后轴制动油管,经长期反复磨擦,造成后轴制动油管被严峻磨损直至显现漏洞,使制动液流出,造成刹 车失灵；这是涉及行车安全的严峻质量问题！为确保人身安全,依据中华人民共和国进出口商品检验法及其实施条例和进口商品安全 质量许可制度实施细就的规定,特公告如下：1）自公告

26、之日起,吊销日本三菱帕杰罗V31 、V33 越野车的进口商品安全质量许可证书证书号： 97MV 2491 和 99MV7582 ,禁止其进口；2）为确保安全,全部三菱帕杰罗V31 、V33 应尽快去三菱汽车特约修理站检修并更换后制动油管,凡未经检修并更换改进设计的制动油管的日本三菱帕杰罗 V31 、V33 越野车暂停使用；3）日本三菱公司供应了 44 家为三菱帕杰罗 V31 、V33 越野车用户免费检修并更换后制动油管 的特约修理站地址；这一大事说明：1）没有设计好汽车制动系统中的后轴制动油管；2）没有设计好汽车悬挂系统中的感载阀；2、设计好各元素或子系统之间的和谐关系；案例 2：核电站为什么

27、要建配套工程抽水蓄能电站？相关资料：大亚湾核电站与广州抽水蓄能电站系统工程；广州抽水蓄能电站是为大亚湾核电站安全、经济运行而配套建设的电站,由于,发电设备只有在较 稳固的满负荷或接近满负荷下运行才是经济、安全,牢靠的但实际用户用电每日部显现高峰和低谷,这就需要发电、供电设备不断调整频率和工作状况大型抽水蓄能电站就是一种协作主电站而 建立的一种水蓄能发电站它既是抽水站又是发电站,电网负荷低时,利用剩余电力把下水库的水 抽到上水库,将电能变成水的势能蓄积起来,当用电高峰时,上水库水（本站最大水头为 535 米）推动蓄能电站水轮机发电机组发电,通过 500 千伏出线并入广东电网,电站综合效率为 76

28、%核电站容量大,总成本低,自动化程度高,高科技含量高,最适合稳固负荷工作,因而抽水蓄 能电站与核电站的配套运行既科学又经济；二、系统设计的主要过程结合编制学校田径运动会竞赛日程表来分析阐述系统设计的主要过程；1、提出设计问题；学校每年都举办田径运动会,假如你是同学会的体育部长,会如何组织编制好学校田径运动 会竞赛日程表 ；2、收集与分析相关资料（包括外部环境及约束条件）；1学习竞赛规程和田径规章,明白运动会的期限、天数,作息时间,开、闭幕式 表演内容 的时间；2明白参赛单位人数、组别设置；3场地器材条件、跑道条数、跳动和投掷场地及器材数量；4熟识赛次的支配、录用方法、录用名次、计分方法；5把握裁判员的人数和水平、等级情形；6查阅学校前几届运动的相关资料；3、确定设计目的；编制好编排合理,符合竞赛规程和学校实际的学校田径运动会竞赛日程表；4、系统的设计（重点考虑：系统由哪些组分组成？系统各组分具有什么功能？各组分如何协作 工作？如何解决冲突冲突？）；具体讲：竞赛日程的编排视为一个系统,这个系统是系统结构与系统流程相辅相成的系统,