2020版 人教版 高中通-用技术 必修 技术与设计2 《第三章 系统及其设计》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术必修技术与设计2《第三章系统及其设计》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，通用技术课程旨在提高学生的学科核心素养，其中包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。本次大单元教学设计的主题为“系统及其设计”，来源于2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》的第三章。该章节内容围绕系统的概念、分类、特性、分析、优化与设计展开，旨在通过一系列的教学活动，使学生掌握系统分析的基本方法，理解系统优化的重要性，并能够进行简单的系统设计实践。具体来说，本章内容分为三节：第一节“系统的认识”主要介绍系统的概念、基本构成、分类及主要特性，通过案例分析帮助学生理解系统的普遍性和重要性；第二节“系统分析”详细阐述了系统分析的概念、一般过程及基本原则，通过实例分析培养学生分析问题和解决问题的能力；第三节“系统的优化和设计”则重点介绍了系统优化的概念、系统设计的基本原则和一般过程，并通过设计实践提升学生的创新设计和物化能力。（二）单元内容分析第一节系统的认识1.1系统的概念及基本构成：本部分通过电冰箱等生活实例，引导学生理解系统的定义和基本构成，明确系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有特定功能的有机整体。1.2系统的分类及主要特性：介绍系统的不同分类方法（如自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统）及系统的主要特性（如整体性、相关性、目的性、环境适应性），帮助学生从不同角度认识和理解系统。1.3系统的案例：通过分析指针式石英表、都江堰水利工程等案例，让学生进一步理解系统的构成和特性，并学会从系统角度分析实际问题。第二节系统分析2.1系统分析的概念：阐述系统分析的定义，即运用科学的方法对系统进行详细的考察，收集必要的数据，设计不同的方案并加以比较，从而得到最优的解决方案。2.2系统分析的一般过程：介绍系统分析的一般步骤（阐明问题、分析研究、评价比较），并通过间作套种、桑基鱼塘等案例，让学生理解系统分析在实际问题中的应用。2.3系统分析的基本原则：阐述系统分析的整体性、科学性、综合性原则，强调在分析问题时要全面考虑、科学论证、综合权衡。第三节系统的优化和设计3.1系统的优化：介绍系统优化的概念、一般过程及案例（如货物运输方案的优化），使学生理解系统优化在提升系统效能中的重要性。3.2系统的设计：阐述系统设计的基本原则（如功能实现原则、综合处理原则、效益最大化原则）和一般过程（明确目标、分析问题、提出方案、评价优化），为系统设计实践提供理论指导。3.3系统的设计实践：通过起重系统设计、太阳能路灯模型制作等实践活动，提升学生的创新设计和物化能力，加深对系统设计过程的理解。（三）单元内容整合本单元内容围绕“系统及其设计”这一主题，从系统的认识到系统分析，再到系统的优化和设计，层层递进，逐步深入。通过理论学习与实践操作相结合的方式，使学生全面掌握系统分析的基本方法，理解系统优化的重要性，并能够进行简单的系统设计实践。本单元注重培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为学生未来在技术领域的发展奠定坚实基础。在整合单元内容时，我们注重以下几点：理论与实践相结合：在理论学习的基础上，通过案例分析、实践操作等方式，加深学生对系统及其设计相关知识的理解和掌握。循序渐进：按照从易到难、从简单到复杂的顺序安排教学内容，逐步提升学生的系统分析和设计能力。跨学科融合：在系统设计实践中，鼓励学生运用数学、物理、化学等学科知识，促进跨学科融合，培养学生的综合素养。注重评价反馈：通过学业评价、课堂表现评价等方式，及时了解学生的学习情况，为教学调整和优化提供依据。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术课程的核心素养目标包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。本单元教学设计紧密围绕这五个核心素养目标展开，具体分解如下：（一）技术意识理解技术现象及问题：通过系统及其设计的学习，使学生形成对技术现象及技术问题的感知与体悟，理解技术的规范、标准与专利意识。分析技术影响：能够就某一技术领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。技术文化理解：把握技术的基本性质，理解技术与人类文明的有机联系，形成对技术文化的理解与主动适应。在本单元教学中，通过案例分析、讨论交流等方式，引导学生关注技术现象及问题，分析技术对个人、社会和环境的影响，培养学生的技术意识。例如，在“系统的案例”部分，通过分析都江堰水利工程、洋山深水港等案例，让学生理解系统工程在解决实际问题中的重要性和价值，同时引导学生思考技术发展对自然环境和社会生活的影响。（二）工程思维系统分析能力：运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划，并运用模拟和简易建模等方法进行设计。工程建模能力：领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，能够进行简单的风险评估和综合决策。问题解决能力：能够识别技术问题的特性和细节，明确制约条件和影响因素，提出可能的解决方案，并进行性能评估和优化。在本单元教学中，通过系统分析、案例研讨等方式，培养学生的工程思维能力。例如，在“系统分析的一般过程”部分，通过间作套种、桑基鱼塘等案例分析，让学生理解系统分析的基本步骤和方法；在“系统的优化”部分，通过货物运输方案优化等案例，让学生体验系统优化的过程和重要性。通过起重系统设计、太阳能路灯模型制作等实践活动，提升学生的工程建模和问题解决能力。（三）创新设计创新思维培养：基于技术问题进行创新性方案构思，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。技术试验与探究：能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析试验结果。设计方案优化：综合各种社会文化因素评价设计方案，通过技术试验和技术探究等方法对方案进行优化。在本单元教学中，通过创新设计、技术试验与探究等方式，培养学生的创新设计能力。例如，在“系统的设计实践”部分，鼓励学生发挥想象力，设计具有创新性的起重系统和太阳能路灯模型；在技术试验与探究环节，通过实际操作和数据分析，提升学生的技术试验能力和科学探究精神。通过方案评价和优化活动，培养学生的批判性思维和综合决策能力。（四）图样表达技术图样识读：识读简单的机械加工图、电子线路图、效果图、装配图等常见的技术图样，理解图样的表达方式和意义。技术图样绘制：能够用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，表达设计构想和技术方案。图样交流能力：通过技术图样与他人交流设计思想和成果，实现技术信息的有效传递和共享。在本单元教学中，通过图样识读、绘制和交流等方式，培养学生的图样表达能力。例如，在“系统的案例”部分，通过分析指针式石英表、都江堰水利工程等案例的技术图样，让学生理解图样的表达方式和意义；在“起重系统设计”和“太阳能路灯模型制作”等实践活动中，要求学生绘制设计图样，并通过图样交流设计思想和成果。通过图样评价活动，提升学生的图样识别和评价能力。（五）物化能力材料与工具选择：根据设计方案要求选择合适的材料和工具，了解常用材料的属性和加工方法。模型制作与装配：能独立完成模型或产品的成型制作和装配工作，掌握一定的工艺技术和操作方法。物化过程体验：通过模型制作和装配过程体验物化实现的复杂性和创造性，形成精益求精、追求卓越的工作态度。在本单元教学中，通过模型制作、装配和调试等实践活动，培养学生的物化能力。例如，在“起重系统设计”和“太阳能路灯模型制作”等实践活动中，要求学生选择合适的材料和工具进行模型制作和装配；在物化过程体验环节，通过实际操作和问题解决活动，提升学生的工艺技术和操作能力。通过物化成果展示和评价活动，培养学生的成就感和自信心。三、学情分析（一）已知内容分析在本章内容学习之前，学生已经完成了《技术与设计1》模块的学习，具备了一定的技术设计基础知识和技能。通过日常生活和学习的积累，学生已经对“系统”这一概念有了一定的感性认识。例如，学生可能对家庭电路系统、学校的教学管理系统、交通系统等有一定的了解，并能简单描述这些系统的基本构成和功能。学生对系统的概念、分类、特性以及系统分析和设计的方法等理论层面的知识还较为模糊，需要通过本单元的学习进一步系统化、理论化。（二）新知内容分析本单元《系统及其设计》是《技术与设计2》的重要组成部分，旨在帮助学生深入理解系统的概念，掌握系统分析的基本方法，学会进行系统优化和设计。具体内容包括：系统的认识：理解系统的概念及基本构成，了解系统的分类及主要特性，通过案例分析加深对系统特性的理解。系统分析：掌握系统分析的概念、一般过程和基本原则，学会运用系统分析的方法解决实际问题。系统的优化和设计：了解系统优化的概念和方法，掌握系统设计的基本原则和一般过程，通过实践任务提升系统设计和优化的能力。这些内容对于学生形成系统的思维方式和解决问题的能力具有重要意义，同时也是后续学习结构、流程、控制等内容的基础。（三）学生学习能力分析逻辑思维能力：高中生已经具备了一定的逻辑思维能力，能够通过分析、比较、归纳等方法理解复杂概念和问题。将理论知识应用于实际问题解决时，部分学生可能仍会感到困难。自主学习能力：随着信息技术的普及，学生的自主学习能力有所增强，能够通过网络、图书等资源获取新知识。但在实际应用中，如何筛选和整合信息，形成自己的见解仍需指导。实践能力：学生已经具备了一定的动手能力，能够通过制作模型、进行技术试验等方式验证理论知识。但在系统设计和优化方面，由于缺乏实践经验，可能需要更多的引导和练习。合作与交流能力：在小组活动中，学生能够较好地与他人合作，分享自己的观点和成果。但在团队合作中，如何协调不同意见，形成共识仍需加强。（四）学习障碍突破策略理论联系实际：通过引入贴近学生生活的案例，如校园广播系统、教室照明系统等，帮助学生理解系统的概念、分类和特性。鼓励学生观察和分析身边的系统，增强学习的趣味性和实效性。分层教学：针对不同学习能力的学生，设计不同难度的任务和评价标准。对于基础较弱的学生，注重基础概念的讲解和练习；对于能力较强的学生，鼓励其进行更深入的研究和创新。小组合作学习：通过小组合作的方式，让学生在交流中互相启发，共同解决问题。在小组活动中，明确分工和职责，确保每个学生都能参与到活动中来，提升合作效率。实践操作：设计丰富的实践任务，如制作简易水位控制系统、优化教室照明系统等，让学生在动手实践中加深对系统分析和设计方法的理解。通过技术试验和数据分析，提升学生的问题解决能力和创新思维。及时反馈与指导：在教学过程中，密切关注学生的学习情况，及时给予反馈和指导。对于学生在学习过程中遇到的问题和困惑，耐心解答，并提供必要的帮助和支持。鼓励学生主动提问和讨论，形成良好的学习氛围。信息技术辅助：充分利用信息技术手段，如多媒体教学、在线学习平台等，丰富教学资源和学习方式。通过动画、视频等形式直观地展示系统的工作原理和设计过程，提高学生的学习兴趣和参与度。注重评价与反思：建立完善的评价体系，不仅关注学生的学习成果，还关注其学习过程和学习态度。鼓励学生进行自我评价和反思，总结学习经验和教训，为今后的学习提供借鉴和指导。通过以上策略的实施，旨在帮助学生克服学习障碍，提高学习效率和质量，形成系统的思维方式和解决问题的能力。通过丰富多样的教学活动和实践任务，激发学生的学习兴趣和创新思维，为其终身发展奠定坚实的基础。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“系统与设计的深度探索与实践”。围绕这一主题，通过系统的认识、系统分析、系统的优化与设计三个子课题的学习活动，帮助学生理解系统的概念、基本构成及主要特性，掌握系统分析的一般过程和基本原则，能够进行简单的系统优化与设计实践，从而培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。五、大单元目标叙写（一）技术意识学生能够理解系统的概念，识别生活中常见的系统，并能分析系统与人、自然、社会的关系。学生能够认识到系统分析在解决实际问题中的重要性，形成利用系统方法进行问题分析和解决的技术意识。学生能够理解系统优化与设计的必要性，关注技术产品的系统性能，形成对技术产品系统优化的初步意识。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，对具体问题进行要素分析、整体规划，并尝试运用模拟和简易建模等方法进行设计。学生能够理解系统设计的基本原则，包括功能实现原则、综合处理原则和效益最大化原则，并能够在实际设计中加以应用。学生能够通过系统分析和优化，初步形成对技术问题的风险评估和综合决策能力。（三）创新设计学生能够在系统认识的基础上，结合系统分析的结果，提出具有创新性的系统设计方案。学生能够运用图样表达的方式，清晰、准确地描述系统设计方案，并能够与他人进行交流和讨论。学生能够通过实践活动，对系统设计方案进行验证和优化，形成初步的创新设计能力。（四）图样表达学生能够识读简单的系统图、流程图、控制方框图等常见技术图样，理解图样在系统设计中的作用。学生能够运用手工绘图工具或二维、三维设计软件绘制系统图、流程图等，表达系统设计方案。学生能够通过图样表达，将系统的功能、结构、流程等要素清晰地呈现出来，便于与他人进行交流和沟通。（五）物化能力学生能够根据系统设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型或原型的制作。学生能够掌握一定的工艺技能，如加工、装配、调试等，确保模型或原型的制作质量。学生能够通过实践活动，对模型或原型进行测试和优化，提高其性能和可靠性，形成初步的物化能力。六、大单元教学重点系统的概念及基本构成：理解系统的定义，识别生活中的常见系统，掌握系统的基本构成和要素。系统分析的一般过程和基本原则：掌握系统分析的基本步骤和方法，能够运用系统分析的方法解决实际问题。系统设计的基本原则和方法：理解系统设计的基本原则，掌握系统设计的一般方法，能够进行简单的系统设计实践。图样表达在系统设计中的应用：掌握图样表达的基本技能，能够运用图样表达系统设计方案，提高与他人交流和沟通的能力。物化能力的培养：通过实践活动，培养学生的工艺技能和物化能力，使其能够将系统设计方案转化为实际的模型或原型。七、大单元教学难点系统分析的综合运用：学生往往难以将系统分析的方法综合运用到实际问题中，需要通过大量的案例分析和实践活动来培养其系统分析的能力。系统设计的创新性和实用性：学生在进行系统设计时，往往难以兼顾创新性和实用性，需要引导其从用户需求出发，结合技术可行性、经济可行性等因素进行综合考虑。图样表达的准确性和清晰度：图样表达是系统设计的重要环节，但学生往往难以准确、清晰地表达系统设计方案，需要通过大量的练习和反馈来提高其图样表达的能力。物化能力的实际操作：物化能力的培养需要学生通过实践活动来积累经验和技能，但实际操作过程中往往存在各种问题和困难，需要教师提供及时的指导和帮助。针对以上教学难点，本单元将采取以下措施加以突破：加强案例分析和实践活动：通过大量的案例分析和实践活动，帮助学生理解系统分析的方法和应用，培养其系统分析的能力。注重用户需求和技术可行性的综合考虑：在系统设计过程中，引导学生从用户需求出发，结合技术可行性、经济可行性等因素进行综合考虑，提高其系统设计的创新性和实用性。加强图样表达的练习和反馈：通过大量的练习和反馈，帮助学生掌握图样表达的基本技能，提高其图样表达的准确性和清晰度。提供及时的指导和帮助：在物化能力培养过程中，教师将提供及时的指导和帮助，解决学生在实际操作过程中遇到的各种问题和困难，提高其物化能力。通过以上措施的实施，本单元将帮助学生深入理解系统的概念、基本构成及主要特性，掌握系统分析的一般过程和基本原则，能够进行简单的系统优化与设计实践，从而培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。八、大单元整体教学思路教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章《系统及其设计》的教学内容，本大单元整体教学思路设定以下教学目标，涵盖通用技术的核心素养目标：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。（一）技术意识理解系统的基本概念和重要性：学生能够理解系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有特定功能的有机整体，认识到系统在日常生活和工程实践中的广泛存在和重要性。形成对系统的规范意识：通过分析系统的构成和特性，学生能够形成对系统的规范意识，理解系统的整体性、相关性、目的性、环境适应性等基本特性，以及系统对技术进步和社会发展的推动作用。培养技术伦理与环保意识：在系统分析和设计过程中，学生能够考虑技术应用的伦理问题和环境影响，形成正确的技术伦理观和环保意识。（二）工程思维掌握系统分析的方法：学生能够运用系统分析的方法，针对具体问题进行要素分析、整体规划，识别问题的特性和细节，明确制约条件和各种影响因素，提出可能的解决方案。发展系统思维与工程建模能力：通过系统分析、系统优化和设计实践，学生能够发展系统思维，学会运用结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，进行简单的系统建模和仿真。形成综合决策与风险管理能力：在系统分析和设计过程中，学生能够综合考虑技术、经济、社会、环境等多方面因素，进行风险评估和综合决策，优化系统设计方案。（三）创新设计培养创新意识与创新能力：在系统优化和设计实践中，学生能够发挥创新思维，提出具有创意的解决方案，不断优化系统设计，提高系统的功能和性能。掌握创新设计的方法：学生能够运用创新技法，如智力激励法、设问法、类比法等，进行系统的创新设计，提高系统的创新性和实用性。增强设计实践能力：通过系统设计实践，学生能够增强设计实践能力，掌握系统设计的一般过程和方法，积累系统设计的经验。（四）图样表达提高技术图样识读与绘制能力：学生能够识读和理解系统的结构图、流程图、控制系统方框图等技术图样，掌握绘制简单系统图样的方法，用技术语言准确表达设计构想。增强图样表达能力：在系统设计和优化过程中，学生能够运用二维、三维设计软件等工具，绘制复杂的技术图样，表达系统的设计方案和优化思路，提高图样表达能力。培养技术交流与合作能力：通过图样表达，学生能够清晰地向他人展示自己的设计成果，进行有效的技术交流和合作，共同完善系统设计。（五）物化能力掌握系统物化实现的方法：学生能够根据系统设计方案，选择合适的材料和工具，进行系统的物化实现，完成模型或产品的制作和装配。提高物化实现的能力：在系统物化实现过程中，学生能够掌握一定的工艺方法和操作技能，严谨细致地完成系统的制作和装配，提高物化实现的能力。培养工匠精神与质量意识：在物化实现过程中，学生能够注重细节和精度，追求高质量的产品制作，形成精益求精、追求卓越的良好品格和工匠精神。教学重点系统分析的方法与应用：掌握系统分析的一般过程和基本原则，能够运用系统分析的方法解决具体问题。系统的优化与设计实践：理解系统优化的概念和方法，能够进行系统优化设计和实践，提高系统的功能和性能。技术图样识读与绘制：提高技术图样的识读与绘制能力，能够用技术语言准确表达设计构想。教学难点系统建模与仿真：理解系统建模的基本原理和方法，能够运用建模工具进行简单的系统建模和仿真。综合决策与风险管理：在系统分析和设计过程中，能够综合考虑多方面因素，进行风险评估和综合决策。创新设计与物化实现：发挥创新思维，提出具有创意的系统设计方案，并能够进行物化实现，完成模型或产品的制作和装配。教学过程设计第一阶段：系统认识与理解（约2课时）导入新课：通过生活中的实例，如人体系统、交通系统、生态系统等，引导学生认识系统的广泛存在和重要性，激发学生的学习兴趣。讲授系统的概念及基本构成：介绍系统的定义、基本构成和要素，通过案例分析，帮助学生理解系统的整体性、相关性等基本特性。系统的分类及主要特性：讲解系统的分类方法，如自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统等，并分析各类系统的主要特性。课堂讨论与互动：组织学生分组讨论生活中的系统实例，分析系统的构成和特性，培养学生的观察力和分析能力。第二阶段：系统分析与实践（约4课时）系统分析的概念：介绍系统分析的定义、目的和意义，引导学生理解系统分析在解决实际问题中的重要性。系统分析的一般过程：讲解系统分析的一般步骤，包括阐明问题、分析研究、评价比较等，通过案例分析，帮助学生掌握系统分析的方法。系统分析的基本原则：介绍系统分析的整体性原则、科学性原则、综合性原则等，引导学生理解这些原则在系统分析中的应用。系统分析实践：组织学生分组进行系统分析实践，如交通系统分析、生态系统分析等，通过实践加深对系统分析方法的理解和掌握。第三阶段：系统的优化与设计（约6课时）系统的优化：介绍系统优化的概念、目的和方法，通过案例分析，帮助学生理解系统优化的过程和意义。系统的设计：讲解系统设计的基本原则和一般过程，包括明确目标、分析问题、提出方案、优化设计等步骤，引导学生掌握系统设计的方法。系统设计实践：组织学生分组进行系统设计实践，如智能家居系统设计、校园生态系统设计等，通过实践培养学生的创新设计能力和物化实现能力。系统建模与仿真：介绍系统建模的基本原理和方法，通过案例分析，帮助学生理解系统建模的过程和意义，并引导学生进行简单的系统建模和仿真实践。第四阶段：总结与展示（约2课时）总结回顾：回顾本单元的学习内容，总结系统分析、系统优化和设计的方法与技巧，帮助学生巩固所学知识。成果展示：组织学生分组展示系统分析和设计的成果，包括技术图样、设计方案、模型或产品等，通过展示增强学生的自信心和成就感。评价反馈：采用学生自评、互评和教师评价相结合的方式，对学生的学习成果进行评价和反馈，指出优点和不足，提出改进建议。学业评价设计过程性评价：关注学生在系统分析、系统优化和设计过程中的表现，包括参与度、合作精神、创新思维、图样表达能力等，通过课堂观察、小组讨论、实践报告等方式进行评价。成果性评价：关注学生系统分析和设计的成果质量，包括技术图样的准确性、设计方案的合理性、模型或产品的制作质量等，通过成果展示、作品评价等方式进行评价。综合评价：结合过程性评价和成果性评价的结果，对学生进行综合评价，评定学生的学业成绩，并提出针对性的改进建议。通过以上教学思路的设计和实施，旨在帮助学生全面掌握系统及其设计的知识和方法，提高通用技术的核心素养能力，为未来的学习和生活奠定坚实的基础。九、学业评价教学目标技术意识：学生能够理解系统的概念、基本构成、分类及主要特性，认识到系统分析在设计中的重要性，形成对技术系统复杂性的认知。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，针对具体问题进行要素分析、整体规划，并通过模拟和简易建模等方法进行设计，初步形成系统与工程思维。创新设计：学生能够基于系统优化的需求，提出创新性的设计方案，并通过技术试验和技术探究验证设计方案的可行性。图样表达：学生能够识读和绘制系统框图、流程图等，用技术语言准确表达设计方案，并与他人进行交流。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作或原型开发，具备一定的动手实践能力。学习目标理解系统的概念和基本构成：掌握系统的定义，理解系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有特定功能的有机整体。能够分析具体案例，识别系统的基本构成要素及它们之间的相互关系。了解系统的分类及主要特性：能够区分自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统等不同类型的系统。理解系统的主要特性，包括整体性、相关性、目的性和环境适应性。掌握系统分析的方法：理解系统分析的概念和一般过程，包括阐明问题、分析研究、评价比较等步骤。能够运用系统分析的基本原则，如整体性原则、科学性原则和综合性原则，进行实际问题的分析。理解系统优化和设计的概念：掌握系统优化的概念和方法，了解系统优化的一般过程。理解系统设计的基本原则，包括功能实现原则、综合处理原则和效益最大化原则。具备基本的图样表达和物化能力：能够识读和绘制系统框图、流程图等，用技术语言准确表达设计方案。能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作或原型开发。评价目标设定（一）技术意识评价内容：学生对系统概念、基本构成及分类的理解程度。学生能否在实际情境中识别出系统，并分析系统的基本构成要素及相互关系。评价方式：通过课堂讨论、案例分析等方式，观察学生对系统概念的理解和应用能力。设计情境问题，让学生判断并解释某一对象是否构成系统，以及系统的基本构成要素。评价标准：能够准确解释系统的定义，识别系统的基本构成要素。能够根据系统分类标准，正确区分不同类型的系统。能够分析实际情境中的系统，并阐述其基本特性和功能。（二）工程思维评价内容：学生运用系统分析的方法进行要素分析、整体规划的能力。学生能否通过模拟和简易建模等方法进行设计，形成初步的系统与工程思维。评价方式：分组进行项目设计，观察学生在项目设计过程中如何运用系统分析的方法。让学生提交系统分析报告，评价其分析的全面性、准确性和深度。评价标准：能够明确系统分析的目标和问题，收集并整理相关资料。能够运用系统分析的一般过程，进行系统要素分析、整体规划和方案比较。能够通过模拟和简易建模验证设计方案的可行性，提出优化建议。（三）创新设计评价内容：学生基于系统优化需求提出创新性设计方案的能力。学生能否通过技术试验和技术探究验证设计方案的可行性。评价方式：组织创新设计比赛，评价学生设计方案的创新性和实用性。让学生进行技术试验和技术探究，观察其试验设计和操作过程，评价其探究能力和问题解决能力。评价标准：设计方案具有创新性，能够针对系统优化需求提出独特的解决方案。设计方案具有实用性，能够解决实际问题，满足特定功能需求。能够设计合理的技术试验方案，准确记录和分析试验数据，验证设计方案的可行性。（四）图样表达评价内容：学生识读和绘制系统框图、流程图等的能力。学生能否用技术语言准确表达设计方案，并与他人进行交流。评价方式：设计图样表达任务，让学生绘制系统框图、流程图等，评价其图样的准确性和规范性。组织小组讨论或汇报，观察学生如何用技术语言表达设计方案，并评价其交流能力。评价标准：图样表达准确、规范，能够清晰展示系统的结构和功能。能够用技术语言准确描述设计方案，包括系统的输入输出、处理流程、控制策略等。在交流过程中能够清晰表达自己的想法，有效回应他人的质疑和建议。（五）物化能力评价内容：学生根据设计方案选择合适的材料和工具进行模型制作或原型开发的能力。学生动手实践的能力以及解决实际问题的能力。评价方式：组织模型制作或原型开发活动，观察学生的操作过程和成品质量。设计实践任务书，让学生记录实践过程、遇到的问题及解决方案等，评价其实践能力和问题解决能力。评价标准：能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行合理规划和布局。在模型制作或原型开发过程中能够遵循操作规范和安全要求。成品质量符合设计要求，能够展示系统的基本功能和特性。能够记录并反思实践过程，提出改进意见和解决方案。学业评价设计案例案例一：系统分析报告评价评价目标：评价学生运用系统分析的方法进行要素分析、整体规划的能力。评价内容：系统概述：简要描述所分析系统的基本情况和背景。系统构成分析：识别系统的基本构成要素，分析它们之间的相互关系。系统特性分析：分析系统的主要特性，如整体性、相关性、目的性和环境适应性。系统问题分析：阐明系统存在的问题或需要优化的方面。系统优化方案：提出具体的优化方案，包括改进措施和实施步骤。方案评价：对优化方案进行综合评价，分析其可行性和预期效果。评价方式：分组进行项目设计，每组选择一个实际系统进行分析。学生提交系统分析报告，教师根据评价内容进行评价。组织汇报会，让学生展示分析成果，接受同学和教师的提问和评价。评价标准：系统概述：描述准确、简洁，能够概括系统的基本情况。系统构成分析：能够准确识别系统的基本构成要素，分析它们之间的相互关系。系统特性分析：能够准确分析系统的主要特性，并解释其对系统功能的影响。系统问题分析：能够深入剖析系统存在的问题或需要优化的方面，提出有见地的观点。系统优化方案：方案具有创新性和实用性，能够针对系统问题提出有效的改进措施。方案评价：评价全面、客观，能够充分论证方案的可行性和预期效果。案例二：生态鱼缸系统设计评价评价目标：评价学生基于系统优化需求提出创新性设计方案的能力，以及图样表达和物化能力。评价内容：设计方案：包括生态鱼缸的结构设计、流程设计、系统设计和控制设计等。图样表达：绘制系统框图、流程图等，用技术语言准确表达设计方案。模型制作：根据设计方案选择合适的材料和工具进行模型制作。功能展示：展示生态鱼缸系统的基本功能和特性，如自动循环过滤、智能温控等。评价方式：组织创新设计比赛，学生提交设计方案和模型。教师根据评价内容对设计方案、图样表达和模型制作进行评价。组织展示会，让学生现场演示生态鱼缸系统的功能，并接受同学和教师的评价。评价标准：设计方案：具有创新性，能够针对生态鱼缸系统的需求提出独特的解决方案。结构设计合理，能够支撑鱼缸并保持良好的稳定性。流程设计顺畅，能够实现水质的自动循环过滤和更新。系统设计完善，能够建立良好的生态系统，实现鱼、植物、微生物等生物之间的平衡。控制设计智能，能够实现自动温控、自动喂食等功能。图样表达：图样表达准确、规范，能够清晰展示生态鱼缸系统的结构和功能。能够用技术语言准确描述设计方案中的关键要素和参数。模型制作：模型制作精细，能够体现设计方案的主要特点和功能。材料选择合理，符合生态鱼缸系统的使用要求。操作过程规范，能够遵循安全要求和操作规范。功能展示：生态鱼缸系统能够稳定运行，展示其基本功能和特性。学生能够清晰解释系统的工作原理和操作流程。能够针对同学的提问进行有效回应和解答。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元以《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，结合2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章《系统及其设计》的教学内容，旨在通过系统的教学设计，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本单元的实施思路如下：整体把握教学内容：整体把握《系统及其设计》这一章的教学内容，明确各节之间的联系和递进关系，确保教学的系统性和连贯性。创设真实情境：通过创设与学生生活紧密相关的真实情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望，使学生在解决实际问题的过程中提升核心素养。项目式学习：采用项目式学习方式，将系统的认识、系统分析、系统的优化和设计等内容融入具体的项目中，让学生在完成项目的过程中体验技术设计的一般过程，形成问题解决的能力。分层递进教学：根据学生的学习基础和认知水平，采用分层递进的教学策略，逐步深入，确保每个学生都能在原有基础上得到提升。强化实践操作：注重学生的实践操作，通过动手制作、技术试验等活动，提升学生的物化能力和技术实践经验。多元评价：采用多元评价方式，包括自评、互评和师评，注重过程性评价和终结性评价相结合，全面反映学生的学习情况。二、教学目标设定（一）技术意识学生能够形成对系统及其设计的基本认识，理解系统在日常生活中的广泛应用和重要性。学生能够认识到系统分析、优化和设计在解决实际问题中的价值，形成运用系统思想解决问题的意识。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、收集信息，进行多因素分析和整体筹划。学生能够理解系统的构成、分类和主要特性，掌握系统优化和设计的一般过程和方法。（三）创新设计学生能够在系统分析的基础上，提出创新性的设计方案，解决实际问题。学生能够运用图样表达设计构想，进行技术交流和评价。（四）图样表达学生能够识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案。学生能够运用图样进行技术交流和评价，提升图样表达能力。（五）物化能力学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。学生能够完成系统模型的制作和调试，提升物化能力和技术实践经验。三、教学结构图系统及其设计├──系统的认识│├──系统的概念及基本构成│├──系统的分类及主要特性│└──系统的案例├──系统分析│├──系统分析的概念│├──系统分析的一般过程│└──系统分析的基本原则├──系统的优化和设计│├──系统的优化│├──系统的设计│└──系统的设计实践└──综合项目实践├──项目选题与方案设计├──方案实施与模型制作├──方案优化与调试└──项目展示与评价四、具体教学实施步骤（一）系统的认识（2课时）导入新课（5分钟）通过展示一些生活中常见的系统实例（如交通系统、生态系统、人体系统等），引导学生思考这些系统的共同点和特性，引入系统的概念。讲授新知（25分钟）系统的概念及基本构成：讲解系统的定义、基本构成和要素之间的关系，通过案例分析（如电冰箱系统）加深理解。系统的分类及主要特性：介绍系统的分类（自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统），讲解系统的主要特性（整体性、相关性、目的性、环境适应性）。课堂练习（15分钟）学生分组讨论，列举生活中常见的系统实例，并尝试对其进行分类和特性分析。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：收集生活中不同系统的实例，分析其构成和特性。（二）系统分析（2课时）复习旧知（5分钟）回顾系统的概念、分类和主要特性，引入系统分析的重要性。讲授新知（25分钟）系统分析的概念：讲解系统分析的定义、目的和意义。系统分析的一般过程：介绍系统分析的一般步骤（阐明问题、分析研究、评价比较），通过案例分析（如农业生产的间作套种）加深理解。系统分析的基本原则：讲解系统分析的整体性原则、科学性原则和综合性原则。课堂练习（15分钟）学生分组，选择一个生活中的实际问题，进行系统分析，明确问题、收集信息、提出解决方案。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：继续完善系统分析方案，准备进行课堂展示。（三）系统的优化和设计（4课时）复习旧知（5分钟）回顾系统分析的内容，引入系统的优化和设计。讲授新知（25分钟）系统的优化：讲解系统优化的概念、一般过程和方法，通过案例分析（如货物运输方案的优化）加深理解。系统的设计：介绍系统设计的基本原则、一般过程和方法，强调功能实现、综合处理和效益最大化。课堂练习（15分钟）学生分组，选择一个系统优化或设计的项目，制定设计方案，绘制系统图或流程图。设计实践（60分钟）学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。教师巡回指导，及时解决问题。展示评价（15分钟）各组展示设计成果，进行自评、互评和师评，提出改进建议。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：进一步完善设计方案和模型，准备进行项目展示。（四）综合项目实践（4课时）项目选题与方案设计（90分钟）学生分组，选择一个与生活紧密相关的系统项目（如智能家居系统、校园安防系统等），进行项目选题和方案设计。教师提供必要的指导和资源支持。方案实施与模型制作（120分钟）学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。教师巡回指导，及时解决问题。学生之间可以相互交流、协作，共同完成项目。方案优化与调试（90分钟）学生对制作完成的模型进行测试和调试，发现问题并进行优化改进。教师可以组织学生进行技术交流和评价活动，分享经验和成果。项目展示与评价（90分钟）各组展示项目成果，进行项目汇报和演示。教师组织学生进行自评、互评和师评活动，评选出优秀项目并颁发证书或奖品。同时鼓励学生将项目成果应用到实际生活中去发挥价值。通过以上具体教学实施步骤的开展落实大单元实施思路及教学目标设定内容，旨在全面提升学生的通用技术核心素养及综合能力水平。十一、大情境、大任务创设一、大情境情境背景：在现代社会中，系统无处不在，从微观的分子结构到宏观的生态系统，从简单的机械装置到复杂的城市交通网络，系统都是构成这些事物的基础。随着科技的迅速发展，对系统的理解、分析、优化和设计能力已成为现代公民必备的基本素养。在通用技术课程中，通过对系统的深入学习和实践，可以培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为学生未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。情境创设：为了让学生更深入地理解系统的概念、分类、特性以及系统分析、优化和设计的方法，我们设定一个大情境——“智慧校园系统设计与优化”。在这个情境中，学生将扮演校园系统设计师的角色，负责设计和优化一个综合性的智慧校园系统。二、大任务创设任务一：智慧校园系统认知与调研教学目标：技术意识：学生能够形成对智慧校园系统的基本认识，理解智慧校园系统在日常校园管理中的重要性。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对现有的智慧校园系统进行初步调研，识别系统中的各个子系统和组成部分。任务内容：系统认知：介绍智慧校园系统的基本概念和组成部分，包括校园安全监控系统、智能门禁系统、一卡通系统、教学管理系统等。现场调研：组织学生参观当地已经实施智慧校园系统的学校，了解系统的实际运行情况，收集相关数据和信息。调研报告：要求学生撰写一份智慧校园系统调研报告，分析现有系统的优缺点，提出初步的改进建议。任务二：智慧校园系统分析与设计教学目标：技术意识：学生能够认识到系统分析在智慧校园系统设计中的重要性。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对智慧校园系统进行详细分析，明确系统的目标和约束条件。创新设计：学生能够基于系统分析的结果，提出创新性的设计方案。图样表达：学生能够绘制系统图、流程图等，清晰表达设计方案。任务内容：系统分析：目标定义：明确智慧校园系统的总体目标，如提高校园管理效率、保障校园安全、优化教学资源分配等。约束条件识别：分析系统设计的约束条件，如预算限制、技术可行性、法律法规要求等。子系统划分：将智慧校园系统划分为若干个子系统，如安全管理子系统、教学管理子系统、资源管理子系统等。要素分析：对每个子系统进行详细分析，识别关键要素和相互关系。方案设计：创新设计：鼓励学生提出创新性的设计方案，如引入人工智能技术进行数据分析、利用物联网技术实现设备互联等。方案绘制：要求学生绘制系统图、流程图等，清晰表达设计方案。任务三：智慧校园系统优化与模型制作教学目标：技术意识：学生能够认识到系统优化在提升系统性能中的重要性。工程思维：学生能够运用系统优化的方法，对智慧校园系统进行优化分析。物化能力：学生能够根据优化后的设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。任务内容：系统优化分析：性能评估：对现有智慧校园系统的性能进行评估，识别存在的问题和瓶颈。优化策略：提出系统优化的策略，如算法优化、硬件升级、网络结构优化等。成本效益分析：对优化方案进行成本效益分析，确保优化后的系统在经济上具有可行性。模型制作：材料选择：根据优化后的设计方案，选择合适的材料和工具。模型装配：指导学生进行模型制作和装配，确保模型能够正常运行。测试与调试：对模型进行测试和调试，确保系统性能符合预期要求。任务四：智慧校园系统展示与评价教学目标：技术意识：学生能够认识到系统评价在提升系统质量中的重要性。工程思维：学生能够运用系统评价的方法，对智慧校园系统进行全面评价。图样表达：学生能够清晰表达系统的评价结果和优化建议。物化能力：学生能够展示自己制作的智慧校园系统模型。任务内容：系统评价：评价指标设计：设计系统评价指标，如系统稳定性、响应时间、用户体验等。数据采集：通过实地测试和用户调研等方式，收集系统评价数据。综合评价：对收集到的数据进行分析和处理，形成综合评价报告。成果展示：模型展示：组织学生展示自己的智慧校园系统模型，并进行现场演示。报告汇报：要求学生撰写系统设计与优化报告，并进行汇报展示。互动评价：自评与互评：鼓励学生进行自评和互评，分享设计经验和心得。师评总结：教师对学生的设计成果进行评价和总结，提出改进建议。三、大情境、大任务实施策略情境导入：通过介绍智慧校园系统的实际应用案例，激发学生对系统设计与优化的兴趣。分组合作：将学生分为若干小组，每个小组负责智慧校园系统的一个子系统设计与优化。实地调研：组织学生参观已经实施智慧校园系统的学校，进行实地调研和数据收集。案例分析：通过分析现有智慧校园系统的案例，引导学生理解系统分析、优化和设计的方法。方案设计：鼓励学生提出创新性的设计方案，并进行方案绘制和模型制作。测试与调试：对制作的模型进行测试和调试，确保系统性能符合预期要求。成果展示：组织学生展示自己的设计成果，并进行互动评价和总结。通过这样的大情境、大任务创设，学生将能够在实践中深入理解系统的概念、分类、特性以及系统分析、优化和设计的方法，同时培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：系统及其设计课时安排：第1节系统的认识（2课时）1.1系统的概念及基本构成（1课时）1.2系统的分类及主要特性（1课时）第2节系统分析（2课时）2.1系统分析的概念（0.5课时）2.2系统分析的一般过程（1课时）2.3系统分析的基本原则（0.5课时）第3节系统的优化和设计（4课时）3.1系统的优化（1课时）3.2系统的设计（1课时）3.3系统的设计实践（2课时）（二）学习目标通过本单元的学习，学生将达到以下学习目标，涵盖通用技术的核心素养：技术意识学生能够形成对系统及其设计的基本认识，理解系统在日常生活中的广泛应用和重要性。学生能够认识到系统分析、优化和设计在解决实际问题中的价值，形成运用系统思想解决问题的意识。工程思维学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、收集信息，进行多因素分析和整体筹划。学生能够理解系统的构成、分类和主要特性，掌握系统优化和设计的一般过程和方法。创新设计学生能够在系统分析的基础上，提出创新性的设计方案，解决实际问题。学生能够运用图样表达设计构想，进行技术交流和评价。图样表达学生能够识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案。学生能够运用图样进行技术交流和评价，提升图样表达能力。物化能力学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。学生能够完成系统模型的制作和调试，提升物化能力和技术实践经验。（三）评价任务技术意识评价学生能否列举并解释生产生活中的典型系统案例，展示对系统及其重要性的理解。学生能否通过小组讨论，提出运用系统思想解决实际问题的方案。工程思维评价学生能否正确分析系统的构成、分类和主要特性。学生能否按照系统分析的一般过程，针对具体问题提出解决方案，并进行多因素分析和整体筹划。创新设计评价学生能否在系统分析的基础上，提出具有创新性的设计方案。学生能否运用图样清晰表达设计构想，并进行技术交流和评价。图样表达评价学生能否识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等。学生能否通过图样准确表达设计方案，并与同学进行技术交流。物化能力评价学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。学生能否完成系统模型的制作和调试，展示物化能力和技术实践经验。（四）学习过程第1节系统的认识1.1系统的概念及基本构成教学活动：通过电冰箱系统构成的案例，引导学生理解系统的概念和基本构成。学生活动：分组讨论家中电冰箱的功能和子系统，尝试画出电冰箱的系统构成图。教师活动：总结系统的定义和基本构成，强调系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的有机整体。1.2系统的分类及主要特性教学活动：讲解系统的分类（自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统），并讨论系统的主要特性（整体性、相关性、目的性、环境适应性）。学生活动：举例说明生产和生活中的系统，分析其分类和特性。教师活动：引导学生通过案例分析，深入理解系统的分类和主要特性。1.3系统的案例教学活动：以指针式石英表为例，分析其系统构成。学生活动：分组拆解圆珠笔，分析其系统构成，并画出系统图。教师活动：总结系统案例分析的方法，强调系统分析在实际生活中的应用。第2节系统分析2.1系统分析的概念教学活动：讲解系统分析的概念和重要性。学生活动：小组讨论系统分析在解决实际问题中的作用。教师活动：通过案例说明系统分析的过程和价值。2.2系统分析的一般过程教学活动：讲解系统分析的一般过程（阐明问题、分析研究、评价比较），以农业生产的间作套种为例进行说明。学生活动：分组选择一个生活中的实际问题，进行系统分析，明确问题、收集信息、提出解决方案。教师活动：指导学生进行系统分析，强调整体性、科学性和综合性原则的应用。2.3系统分析的基本原则教学活动：讲解系统分析的整体性原则、科学性原则和综合性原则。学生活动：分析谚语或成语所体现的系统分析原则，如“磨刀不误砍柴工”体现整体性原则。教师活动：通过案例分析，引导学生深入理解系统分析的基本原则。第3节系统的优化和设计3.1系统的优化教学活动：讲解系统优化的概念和一般过程，以长方体堆积优化为例进行说明。学生活动：分组讨论如何在不改变长方体形状和体积的情况下，通过改变摆放方式使堆积体表面积最小。教师活动：引导学生理解系统优化的实质和方法。3.2系统的设计教学活动：讲解系统设计的基本原则（功能实现原则、综合处理原则、效益最大化原则），以起重系统设计为例进行说明。学生活动：分组设计一个简单的系统（如太阳能路灯模型），明确目标、分析问题、提出设计方案。教师活动：指导学生进行系统设计，强调设计原则和方法的应用。3.3系统的设计实践教学活动：组织学生进行系统设计实践，完成太阳能路灯模型的制作和调试。学生活动：根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配；展示设计成果，进行自评、互评和师评。教师活动：巡回指导，及时解决问题；组织展示和评价活动，总结设计经验。（五）作业与检测作业设计完成课后习题，巩固课堂所学知识。分组进行系统设计实践，如设计一款智能家居系统模型。检测设计通过课堂提问和小组讨论，检测学生对系统概念、分类、特性及系统分析方法的掌握情况。通过系统设计实践和模型制作，检测学生的物化能力和技术实践经验。（六）学后反思学生反思：学生总结本单元学习的收获和不足，提出改进措施。教师反思：教师总结教学过程中的得失，优化教学方法和手段，提高教学效果。通过本单元的学习，学生将深入理解系统的概念、分类、特性及系统分析的方法，掌握系统设计的基本原则和一般过程，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过系统设计实践和模型制作，学生将进一步巩固所学知识，提高技术实践能力和创新能力。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，通用技术课程应注重跨学科学习，通过多样化的实践活动，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。在本章《系统及其设计》的教学中，我们将通过学科实践与跨学科学习设计，实现这些核心素养目标。二、教学目标设定结合《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章《系统及其设计》的教学内容，设定以下教学目标：技术意识：学生能够形成对系统及其设计的基本认识，理解系统在日常生活中的广泛应用和重要性，认识到系统分析、优化和设计在解决实际问题中的价值。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、收集信息，进行多因素分析和整体筹划；理解系统的构成、分类和主要特性，掌握系统优化和设计的一般过程和方法。创新设计：学生能够在系统分析的基础上，提出创新性的设计方案，解决实际问题，进行技术交流和评价。图样表达：学生能够识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案，提升图样表达能力。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配，完成系统模型的制作和调试，提升物化能力和技术实践经验。三、学习目标设定结合教学内容和教学目标，设定以下学习目标：理解系统的概念和基本构成：通过具体案例，学生能够理解系统的定义，识别系统的基本构成和要素。了解系统的分类和主要特性：学生能够根据系统的起源、与外界环境的关系和功能等标准，对系统进行分类，并理解系统的主要特性。掌握系统分析的一般过程：学生能够了解系统分析的概念，掌握系统分析的一般步骤（阐明问题、分析研究、评价比较），并能通过案例分析加深理解。理解系统优化的概念和一般过程：学生能够理解系统优化的概念，掌握系统优化的一般过程，通过案例分析学会简单系统的优化方法。掌握系统设计的基本原则和一般过程：学生能够理解系统设计的基本原则（功能实现、综合处理、效益最大化等），掌握系统设计的一般过程，并能通过设计实践提升设计能力。四、作业目标设定结合教学目标和学习目标，设定以下作业目标：技术意识：学生能够结合生活实例，分析系统的组成和功能，理解系统在日常生活中的重要性。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对实际问题进行系统分析，提出解决方案，并进行多因素分析和整体筹划。创新设计：学生能够在系统分析的基础上，提出创新性的设计方案，解决实际问题，并进行技术交流和评价。图样表达：学生能够识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案，提升图样表达能力。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配，完成系统模型的制作和调试，提升物化能力和技术实践经验。五、学科实践与跨学科学习设计（一）实践活动设计系统构成分析实践活动活动目的：通过具体案例，帮助学生理解系统的概念和基本构成。活动步骤：案例选择：选择电冰箱、自行车等生活中的常见系统作为案例。小组讨论：学生分组讨论案例系统的构成，识别系统的要素和子系统。绘制系统图：学生根据讨论结果，绘制系统图，展示系统的构成和要素之间的关系。交流分享：各小组展示系统图，分享讨论结果，教师进行总结和评价。系统分类与特性分析实践活动活动目的：帮助学生了解系统的分类和主要特性。活动步骤：分类标准讨论：学生分组讨论系统的分类标准，如起源、与外界环境的关系、功能等。案例分析：选择不同类型的系统案例（如自然系统、人造系统、开放系统、封闭系统等），学生分析案例系统的分类和特性。总结归纳：学生总结归纳系统的分类和主要特性，形成表格或思维导图。交流分享：各小组展示总结结果，分享学习心得，教师进行总结和评价。系统分析实践活动活动目的：帮助学生掌握系统分析的一般过程和方法。活动步骤：案例选择：选择农业生产中的间作套种、校园安防系统设计等案例。阐明问题：学生明确案例中的问题，确立分析目标。分析研究：学生收集相关资料，分析影响因素，建立模型（如需要）。评价比较：学生提出多种解决方案，并进行评价比较，选择最优方案。交流分享：各小组展示分析过程和结果，分享学习心得，教师进行总结和评价。系统优化实践活动活动目的：帮助学生理解系统优化的概念，掌握系统优化的一般过程和方法。活动步骤：案例选择：选择货物运输方案优化、教室照明系统优化等案例。明确问题：学生明确优化目标，提取相关数据。查找约束条件：学生分析影响优化目标的因素，确定约束条件。建立模型：学生根据约束条件建立数学模型（如需要）。优化求解：学生选择合适的优化方法，求解最优解，并进行验证。交流分享：各小组展示优化过程和结果，分享学习心得，教师进行总结和评价。系统设计实践活动活动目的：帮助学生掌握系统设计的基本原则和一般过程，提升设计能力。活动步骤：项目选题：学生选择与生活紧密相关的系统项目（如智能家居系统、校园安防系统等）进行设计。明确目标：学生明确设计目标，分析系统要实现的功能。子系统分析：学生将系统分解为若干个子系统，确定各子系统的功能及子系统之间的关系。方案设计：学生根据各子系统的功能进行方案设计，绘制系统图或流程图。方案优化：学生对设计方案进行评价和优化，提出改进建议。模型制作：学生根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。展示评价：学生展示设计成果和模型，进行自评、互评和师评，提出改进建议。（二）跨学科学习设计与物理学科的跨学科学习学习内容：系统分析中的物理原理，如力学、电学等。学习活动：力学分析：在系统分析实践活动中，结合物理学科中的力学原理，分析系统的力学性能和稳定性。电学应用：在系统设计实践活动中，结合物理学科中的电学原理，设计电气线路系统或电子控制系统。与数学学科的跨学科学习学习内容：系统优化中的数学模型和运筹学方法。学习活动：数学建模：在系统优化实践活动中，运用数学方法建立优化模型，求解最优解。运筹学应用：在系统设计实践活动中，运用运筹学方法分析系统性能，提出优化方案。与信息技术学科的跨学科学习学习内容：系统设计中的信息技术应用，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等。学习活动：CAD设计：在系统设计实践活动中，运用CAD软件进行系统图、流程图、控制方框图等的绘制。CAM应用：在模型制作实践活动中，运用CAM技术进行模型加工和装配。与艺术学科的跨学科学习学习内容：系统设计中的美学原理和艺术表现。学习活动：美学分析：在系统设计实践活动中，结合艺术学科中的美学原理，分析系统的外观设计和用户体验。艺术表现：在模型制作实践活动中，注重模型的外观设计和艺术表现，提升作品的审美价值。六、总结通过本章《系统及其设计》的学科实践与跨学科学习设计，学生将深入理解系统的概念和基本构成，掌握系统分析、优化和设计的一般过程和方法，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。通过跨学科学习，学生将综合运用多学科知识解决实际问题，提升综合素养和创新能力。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章《系统及其设计》的教学内容，本单元的教学目标设定为：技术意识：学生能够形成对系统及其设计的基本认识，理解系统在日常生活中的广泛应用和重要性。学生能够认识到系统分析、优化和设计在解决实际问题中的价值，形成运用系统思想解决问题的意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、收集信息，进行多因素分析和整体筹划。学生能够理解系统的构成、分类和主要特性，掌握系统优化和设计的一般过程和方法。创新设计：学生能够在系统分析的基础上，提出创新性的设计方案，解决实际问题。学生能够运用图样表达设计构想，进行技术交流和评价。图样表达：学生能够识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案。学生能够运用图样进行技术交流和评价，提升图样表达能力。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。学生能够完成系统模型的制作和调试，提升物化能力和技术实践经验。二、作业目标设定结合上述教学目标，本单元的作业目标设定如下：技术意识：通过实际案例分析，加深对系统概念及其在日常生活中应用的理解。完成系统分类练习，提升对系统分类及主要特性的认识。工程思维：通过系统分析练习，掌握系统分析的一般过程和基本原则。通过对实际问题的系统分析，提升多因素分析和整体筹划的能力。创新设计：设计一个具有创新性的系统，解决实际生活中的问题。绘制设计图样，并用图样表达设计构想，进行技术交流和评价。图样表达：识读和绘制简单的系统图、流程图、控制方框图等，表达设计方案。通过图样进行技术交流和评价，提升图样表达能力。物化能力：根据设计方案选择合适的材料和工具，完成系统模型的制作和装配。对系统模型进行调试和优化，提升物化能力和技术实践经验。三、大单元作业设计1.系统认识作业作业1：系统分类练习目的：加深对系统分类及主要特性的理解。内容：收集并列举生活中常见的系统实例，如交通系统、生态系统、人体系统等。对这些系统进行分类，说明它们分别属于自然系统、人造系统、实体系统、概念系统、开放系统、封闭系统、静态系统或动态系统中的哪一类，并解释分类依据。分析这些系统的主要特性，如整体性、相关性、目的性、环境适应性等，并举例说明。要求：作业完成后，进行小组内交流，分享各自的系统分类和特性分析结果。小组内推选代表，在全班进行汇报展示。评价：自评：学生对自己的系统分类和特性分析的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的系统分类和特性分析进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。作业2：系统案例分析目的：加深对系统概念及其在日常生活中应用的理解。内容：选择一个生活中的系统案例，如电冰箱系统、交通系统、人体消化系统等。分析该系统的构成，包括系统的基本要素和子系统。描述该系统的主要功能，以及各要素和子系统如何协同工作实现这些功能。要求：作业完成后，绘制系统构成图，并在图中标注各要素和子系统的名称及功能。撰写系统案例分析报告，详细阐述系统的构成、功能及要素和子系统之间的协同关系。评价：自评：学生对自己的系统构成图绘制和系统案例分析报告的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的系统构成图和系统案例分析报告进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。2.系统分析作业作业3：系统分析练习目的：掌握系统分析的一般过程和基本原则。内容：选择一个生活中的实际问题，如从家到学校的出行方案、家庭节水方案等。运用系统分析的方法，对该问题进行系统分析。包括阐明问题、收集资料、分析研究、评价比较等步骤。提出解决问题的多种方案，并进行比较和评价，选择最优方案。要求：作业完成后，绘制系统分析流程图，展示系统分析的过程和步骤。撰写系统分析报告，详细阐述系统分析的过程、提出的方案及选择最优方案的依据。评价：自评：学生对自己的系统分析流程图和系统分析报告的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的系统分析流程图和系统分析报告进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。作业4：系统分析案例研究目的：提升多因素分析和整体筹划的能力。内容：选择一个系统分析案例，如农业生产的间作套种、城市公交线路设计等。研究该案例的系统分析过程，包括问题的提出、资料的收集、分析研究的方法、方案的提出和评价比较等。分析该案例中的系统分析原则，如整体性原则、科学性原则、综合性原则等。要求：作业完成后，撰写系统分析案例研究报告，详细阐述案例中的系统分析过程和原则。结合自己的生活经验，提出一个类似的问题，并运用系统分析的方法进行解决。评价：自评：学生对自己的系统分析案例研究报告的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的系统分析案例研究报告进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。3.系统优化和设计作业作业5：系统优化设计目的：掌握系统优化的概念和方法。内容：选择一个生活中的系统，如教室照明系统、家庭用水系统等。对该系统进行系统分析，找出存在的问题和优化的空间。运用系统优化的方法，提出优化方案，并进行比较和评价。要求：作业完成后，绘制系统优化流程图，展示系统优化的过程和步骤。撰写系统优化设计方案，详细阐述系统分析的结果、优化方案的提出及选择依据。评价：自评：学生对自己的系统优化流程图和系统优化设计方案的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的系统优化流程图和系统优化设计方案进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。作业6：系统设计实践目的：提升创新设计、图样表达和物化能力。内容：设计一个具有创新性的系统，解决实际生活中的问题。如智能家居控制系统、环保节能装置等。绘制系统设计图样，包括系统图、流程图、控制方框图等。根据设计图样，选择合适的材料和工具，完成系统模型的制作和装配。要求：作业完成后，进行小组内展示，分享各自的设计方案和系统模型。小组内推选代表，在全班进行汇报展示，并接受其他小组的评价和提问。评价：自评：学生对自己的设计方案、图样表达和物化能力的准确性进行自我评价。互评：小组内成员对其他成员的设计方案、图样表达和物化能力进行评价。师评：教师根据学生的作业完成情况和汇报展示情况进行评价。结合学生的图样表达、系统模型制作和调试过程，评价学生的物化能力和技术实践经验。四、总结本单元的大单元作业设计旨在通过一系列实践性和探究性的作业任务，加深学生对系统及其设计的理解，提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过作业的实施和评价，不仅能够巩固和拓展学生在课堂上的学习内容，还能够培养学生的自主学习、合作探究和实践创新能力，为学生的全面发展奠定坚实的基础。十五、“教-学-评”一致性课时设计课时设计总览本课时设计以《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，结合2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章《系统及其设计》的教学内容，旨在通过系统的教学设计，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本课时设计严格按照本单元的大单元实施思路及教学结构图（思维导图）和具体教学实施步骤进行，确保教学目标、作业目标和课程目标的达成。课时1：系统的认识（第1节）教学目标技术意识：学生能够形成对系统及其设计的基本认识，理解系统在日常生活中的广泛应用和重要性。工程思维：学生能够认识到系统分析、优化和设计在解决实际问题中的价值，形成运用系统思想解决问题的意识。作业目标分析并画出家中电冰箱的系统构成。分析自行车的各子系统及其功能。课程目标技术意识：理解系统的概念和基本构成。工程思维：了解系统的分类和主要特性。教学过程导入新课（5分钟）通过生活中的实例（如电冰箱、自行车）引入系统的概念。讲授新知（25分钟）系统的概念：通过案例（电冰箱）讲解系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有特定功能的有机整体。系统的基本构成：介绍系统的构成要素和子系统。课堂练习（15分钟）学生分组，分析家中电冰箱的系统构成，并画出系统图。分析自行车的各子系统（车轮子系统、传动子系统、刹车子系统、转向子系统）及其功能。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：继续完善家中电冰箱和自行车的系统分析图，准备进行课堂展示。教学评价自评：学生自我评估对系统概念和基本构成的理解程度。互评：小组内成员相互评价系统图的准确性和完整性。师评：教师根据学生的系统图和课堂表现进行评价，给出反馈和建议。课时2：系统的分类及主要特性（第1节续）教学目标技术意识：进一步理解系统的分类和主要特性。工程思维：能够分析生产生活中的典型系统案例。作业目标分析生活中的某个系统（如公共交通系统），指出其分类和主要特性。课程目标技术意识：了解系统的分类（自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统）。工程思维：掌握系统的主要特性（整体性、相关性、目的性、环境适应性）。教学过程复习旧知（5分钟）回顾系统的概念和基本构成。讲授新知（25分钟）系统的分类：介绍自然系统与人造系统、实体系统与概念系统、开放系统与封闭系统、静态系统与动态系统的定义和区别。系统的主要特性：讲解整体性、相关性、目的性、环境适应性的含义和重要性。课堂练习（15分钟）学生分组，分析生活中的某个系统（如公共交通系统），指出其分类和主要特性，并进行课堂展示。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：分析并写出生活中某个系统的分类和主要特性。教学评价自评：学生自我评估对系统分类和主要特性的理解程度。互评：小组内成员相互评价分析结果的准确性和完整性。师评：教师根据学生的分析报告和课堂表现进行评价，给出反馈和建议。课时3：系统分析的概念（第2节）教学目标技术意识：理解系统分析的概念及其在解决实际问题中的应用。工程思维：掌握系统分析的一般步骤。作业目标选择一个生活中的实际问题，进行系统分析，并写出分析报告。课程目标技术意识：理解系统分析的概念。工程思维：掌握系统分析的一般过程（阐明问题、分析研究、评价比较）。教学过程导入新课（5分钟）通过生活中的实例（如交通拥堵问题）引入系统分析的概念。讲授新知（25分钟）系统分析的概念：解释系统分析是为解决系统问题而进行的定性、定量的分析和决策过程。系统分析的一般过程：介绍阐明问题、分析研究、评价比较三个步骤。课堂练习（15分钟）学生分组，选择一个生活中的实际问题（如校园垃圾分类问题），进行系统分析，并写出分析报告。小结作业（5分钟）小结本节课所学内容，布置作业：继续完善系统分析报告，准备进行课堂展示。教学评价自评：学生自我评估对系统分析概念和一般过程的理解程度。互评：小组内成员相互评价分析报告的准确性和完整性。师评：教师根据学生的分析报告和课堂表现进行评价，给出反馈和建议。课时4：系统分析的一般过程（第2节续）教学目标技