《系统的设计》参考教案2

1/14系统的设计参考教案一、教学内容分析：系统设计是研究和认识系统的目的，本节教学内容应围绕系统设计展开。根据系统的目的和要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、评价和优化，就是系统设计。通过分析系统设计应考虑的主要问题，根据系统设计的一般步骤，应能进行简单的系统项目设计。可结合具体实例让学生分析系统设计应考虑哪些主要的问题，并组织讨论活动。本节由“1.系统的设计”、“2.简单系统的设计的实现”等2小节组成。本部分教材编写突出连个特点：首先，突出技术的思想方法。教学内容体现了科技发展的先进成果和先进文化，是当代技术思想和方法重要的基础组成部分，具有丰富的思想内涵和方法论意义，对所有学生的发展都具有教育价值，是技术的学习真正超越技能主义的局限，使技术成为“有思想的技术”，拓展学生对技术的认识，促使学生认识上的迁移和共通能力的发展。其次，强调运用理论和方法解决实际问题。这里更多的是注重学生从理论到实践的第二次认识飞跃，在编写安排上是从理论入手，最后回到设计的实践。二、教学对象分析：通过上节课的学习，学生对系统的优化已经有了初步的了解，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。三、目标：1.知识与技能：（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。2.过程与方法：通过案例进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.通过手电筒进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.2/143.情感态度价值观：（１）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（２）培养学生动手动脑实践能力。四、教学重难点：1.教学重点：(1)系统设计中要考虑的主要问题；系统设计的一般过程及思想方法。(2)系统设计中要考虑的主要问题分析。2.教学难点：简单系统的设计的实现。五、教学概述：在教学实践中让学生分成学习小组进行设计并给出设计方案，让学生在技术实践中学会系统设计的方法，教师引导学生进行总结和提升。通过案例简单系统进行设计，把系统的思想贯穿于整个设计当中，初步学会简单的系统设计的基本方法，学习如何进行系统设计。2课时。六、教学器材：玩具电动机、灯泡、齿轮、手摇柄、导线等七、教学过程：一）引入：我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是。例如：家庭室内装修设计假期旅游行程设计个人形象设计班级管理系统设计学校田径运动会竞赛日程表设计等等第三节系统的设计二）新课教学：阅读课文第76到90页，思考以下三个问题：3/141、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？（一）系统的设计抽学生回答，检查阅读结果。加深其他学生印象。1．系统的设计的涵义：系统设计：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．系统设计应考虑的主要问题：（1）系统设计的目的与要求。理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的（2）系统各部分之间的相互联系与相互作用。理解：运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。（3）系统设计方案的优化。理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。马上行动：思考：从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？学生：路向选择——地质勘探——资金分配——人员调配——材料购置——施工进度（1）要实现筑路工程的总体目标是：经济、快速、安全、方便地选择路向。（2）进行地质勘探，哪些路段适合筑路，哪些路段不适合筑路，哪些地段适合架桥，哪些地段要避开耕地。（3）选择筑路技术方案，不同的地段实施不同技术方案，如公路要越过两座山坡，是穿隧道还是绕道行。（4）进行资金合理的分配（5）考虑工期、人员、材料安排方案，合理安排人员，各段工程同时进行，实行并行施工，在不增加总资金的情况下，降低材料成本，减少材料的浪费，就近取材，就地取材，选择合理路线购置材料。在不增加过多人工的前提下，提高工程进度，提高劳动生产率。4/143．系统设计的一般步骤：（1）将系统分解为若干子系统；（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；（3）对子系统进行技术设计和评价；（4）对系统进行总体设计和评价。可以概括为“总——分——总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，然后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。4.系统设计的基本方法要点：1.遵守设计的一般过程、方法和原则（见《技术与设计1》P35～P39）2.遵守系统设计中特有的两条原则：（1）设计好系统中的每一个元素或子系统。（2）设计好各元素或子系统之间的协调关系。（二）简单系统的设计的实现：系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面（讲解课本上两个案例）。案例分析：手电筒照明供电部分的设计讲解：王丹遇到了照明问题，想解决这个问题就要用到系统设计（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。（三）设计分析：1．手电筒的结构：（1）可把手电筒看成一个整体（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。（3）照明子系统的要素是灯泡、导线。（4）供电子系统的要素是电源、开关。5/142．手电筒的功能（1）手电筒的功能就是照明，取决于各个组成要素（2）供电装置电源是通过导线的连接驱动灯泡的发光，这些是基本要素，缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。3．手电筒的组装（1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装才能达到目的功能（2）合理选择元器件（四）设计方案：方案C1．设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电池进行供电。2．手电筒系统的各要素：3．工作原理：用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。（五）方案制作：试验：测试玩具电动机能否改装为发电机试验器材：玩具电动机、小灯泡、粗棉线、导线。试验过程：（1）在电动机的接头上连接小灯泡。（2）在电动机的转轴上绕十几圈的棉线。（3）用力快速抽动棉线，使电动机的转子迅速转动，观察小灯泡发光情况。试验总结：当外力使电动机转子迅速旋转时，转子线圈中产生感应电流，小灯泡发光。玩具电动机经改装可以发电。6/14讲解：试验获得成功后，他们开始动手制作。（1）设计简单电路，画出电路图。（2）根据电路图，选择元器件，2．5V的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等。（3）通过手摇柄控制灯泡发光。工作原理：手柄的轴与大齿轮轴连接，利用轮轴原理，把手运动带动大齿轮转动，大齿轮与小齿轮啮合提高小齿轮的转速，带动发电机的转子高速旋转，快速切割磁感线引起磁通量的变化，产生感应电动势，有了感应电流，使小灯泡持续发光。学生动手试验制作：问：你们在设计和制作时遇到哪些问题？学生：小玩具电动机选择，大小齿轮的匹配。问：对手电筒的设计方案怎样进行优化的？案例分析：“室内住宅电气系统设计”现在人们最大消费就是购房，当房子买下后，面临的就是装修问题了。在装修过程中，许多业主和装修公司都十分重视“木工活”、“瓦工活”的施工质量和效果，人们容易忽视住宅的室内电气设计，导致装潢完成后才发现有设计不合理之处，或住户对每条线路的走向一无所知，殊不知，对将来的使用影响最大的，既不是地上的砖铺得平不平，也不是墙壁上的涂料刷得是否牢固，而是室内电线、电话线、有线电视光缆的铺设是否安全合理，使用后出现了故障能不能检修，所以进行住宅室内电气线路设计很重要。随着住户各类家用电器的逐渐增多，特别是空调、电热水器等大功率电器的使用，住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。为避免住户使用过程中的电气线路过载等状况的发生，运用系统的思想整体地进行电气线路的设计是非常必要的。下面我们就对杨辉购买的一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.组织学生讨论并分析教材第89页案例:“室内住宅电气系统设计”明确室内住宅电气系统的设计从以下方面考虑。7/14（一）系统设计的目的与要求：1．分析室内照明的功能需求，书房、卧室、客厅、厨房、卫生间和凉台的照明要求是如何的？2．系统组成部分之间的相互联系和作用：针对不同的照明需求来选择怎样的灯具？3．如何计算家居总用电量？4．室内照明的电线敷设的安全标准？5．系统设计方案及其优化：（二）设计要求:1.用电负荷:照明用电负荷800w，娱乐用电负荷1500w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w2．照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。（三）设计分析；1．设计的目的方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。2．室内配电系统由电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。3．当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。（四）设计方案：1．电源配电箱电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、过电压和漏电保护功能。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动作电流30MA的漏电保护器，分路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10A，插座16A，柜式空调20A，进户40-60A。2．电路的设计8/14杨挥家用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=21A,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。3．导线与电器设备选择（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有长城标志的“国标”塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，线材槽载面积一般是：照明用线选用1.5平方毫米，插座用线选用2.5平方毫米，空调用线不得小于4平方毫米，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。（2）电器设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的长城标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。（五）线路布置1．智能系统：在住宅电气线路设计中应预埋电话线、有线电视信号线、视频线、网络线，在客厅和三间睡房预埋电话线、有线电视信号线、视频线、选择其中一间睡房作为书房，预埋网络线。2．照明回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。3．功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。4．线路布置图：在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写《电气线路设计说明书》草拟布线图。（1）划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。（2）开槽。（3）电源线配线（4）埋设暗盒及敷设PVC电线管。9/14（5）穿线。（6）安装开关，面板，各种插座，强弱电箱和灯具。（7）检查。（8）完成