資源簡介

第一課時 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
一、教學(xué)目標(biāo)
　　1. 知識與技能
　　理解系統(tǒng)的含義和基本類型。
　　理解系統(tǒng)的基本特征。
　　2. 過程與方法
　　能對簡單系統(tǒng)的進行應(yīng)用案例分析。
　　3.情感態(tài)度和價值觀
　　學(xué)會用整體的、互相聯(lián)系的系統(tǒng)的觀點看待和解決問題。
二、教學(xué)重點：系統(tǒng)的含義，系統(tǒng)的構(gòu)成
三、教學(xué)難點：系統(tǒng)的基本特性。
四、教學(xué)方法：講授、討論、辯論。
回憶所學(xué)過系統(tǒng)的知識→指導(dǎo)學(xué)生閱讀→教師總結(jié)→案例分析→復(fù)習(xí)鞏固
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
本單元以“系統(tǒng)”為研究對象，集中了“系統(tǒng)、子系統(tǒng)、優(yōu)化、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)思維”等許多核心概念和“結(jié)構(gòu)決定功能、系統(tǒng)優(yōu)化”等重要的思想和方法。本單元分三節(jié)來組織教材內(nèi)容，它們分別是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計。本節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括什么是系統(tǒng)、系統(tǒng)的類型和系統(tǒng)的基本特性三個部分；同學(xué)們學(xué)完本節(jié)后，從應(yīng)用的角度理解系統(tǒng)的含義。通過簡單的系統(tǒng)的案例分析，理解系統(tǒng)的基本特性。建立系統(tǒng)意識，學(xué)會運用系統(tǒng)的思想和方法處理問題。
第一節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括什么是系統(tǒng)、系統(tǒng)的類型和系統(tǒng)的基本特性三個部分。本節(jié)的重要概念是：系統(tǒng)、子系統(tǒng)、整體性。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是與系統(tǒng)的功能相對應(yīng)的，用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要基于以下兩點：一是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以從空間上架構(gòu)系統(tǒng)的定義、類型和基本特性，涵蓋本節(jié)的內(nèi)容；二是系統(tǒng)本身的組成具有一定的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，前者決定了后者，結(jié)構(gòu)的變化必然引起功能的變化。
2. 學(xué)情分析
學(xué)生雖然接觸過系統(tǒng)，知道系統(tǒng)這個名詞（如人體系統(tǒng)），但實際上并不知道什么是系統(tǒng)。因此，本節(jié)是系統(tǒng)教學(xué)的入門知識，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的概念、含義及其特性，了解學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識的價值。而對于學(xué)生來說較難的是運用理論進行具體的案例分析。因此，如何用系統(tǒng)的基本特性解決有關(guān)問題是本節(jié)的難點。在教學(xué)過程中應(yīng)多列舉學(xué)生身邊的事例，并加以說明。有條件時可讓學(xué)生通過討論（或辯論）的方法解決有關(guān)問題。
有人認(rèn)為，“系統(tǒng)”對于中學(xué)生太深奧、枯燥，其實這是誤解，本單元盡可能地回避生澀概念，從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，通俗地引出系統(tǒng)概念，通過對 “一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃”“三個臭皮匠頂個諸葛亮”等諺語的理解，以及很多有趣的案例分析，循序漸進地探討系統(tǒng)的基本特性、系統(tǒng)的分析、優(yōu)化和設(shè)計，進而培養(yǎng)學(xué)生運用系統(tǒng)的思想分析和解決問題的思維方式和能力。
本節(jié)從同學(xué)們最熟悉的自行車著手，通過認(rèn)識自行車的組成部分、相互間的聯(lián)系和它們的功能，學(xué)習(xí)一些關(guān)于系統(tǒng)的基本知識，了解有關(guān)系統(tǒng)的基本概念。同時通過多個案例與小試驗，幫助同學(xué)們理解系統(tǒng)的整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性和環(huán)境適應(yīng)性等基本特性。
六、教學(xué)準(zhǔn)備：相關(guān)的掛圖、自行車等實物或模型、課件。
七、教學(xué)過程：
　　（一）引入
　　“系統(tǒng)”一詞是一個經(jīng)常使用的詞匯。課前可請同學(xué)們從各大搜索引擎對“系統(tǒng)”一詞進行搜索統(tǒng)計，查閱概念、定義。
　　我們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)似乎看不清，摸不透，有些神秘。那么，什么是系統(tǒng)？它有什么特性？
　　（從學(xué)生日常生活中常見的事情入手，引導(dǎo)學(xué)生回想自己的生活體驗，讓學(xué)生談?wù)勛约旱纳罱?jīng)歷，他們是如何理解的，要注意引導(dǎo)學(xué)生更多的思考和回憶，要滲透“利用情景學(xué)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計思想。問題的提出是為了激發(fā)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的欲望和興趣。）
　　在理解系統(tǒng)的含義前，先給學(xué)生們講個故事：我國古代《申鑒時事》中記載的有關(guān)用網(wǎng)眼捕鳥的故事。
課堂討論：
（1）上述故事說明了什么？分別造成了什么后果？
　　（引導(dǎo)學(xué)生從多方面去思考和舉例來說明故事體現(xiàn)出來的什么思想。）
　　（2）展示汽車圖片，讓學(xué)生大致了解汽車四大組成部分，教師得出答案，汽車四大組成部分：
　　　①發(fā)動機系統(tǒng) 　　　②底盤系統(tǒng) 　　　③車身系統(tǒng) 　　　④電氣系統(tǒng)
教師分析汽車組成部分相關(guān)系統(tǒng)，缺少其中任何一部分都無法正常行駛。提問：
　　a.有人說汽車行駛時是車輪在路上滾動，才能行駛，所以人就可以坐在車輪走。
　　b.有人說汽車行駛時是發(fā)動機動力驅(qū)駛汽車行駛，所以人可以坐發(fā)動機走。
通過對汽車結(jié)構(gòu)的簡單分析，得出：汽車行駛不是單一組成部分能完成，各組成部分間要相互作用和依賴，才能使汽車能正常行駛，這就是我們技術(shù)中所要學(xué)的：用整體的系統(tǒng)的、觀點去處理問題。
　　（二）新課
　　第一節(jié) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　　1. 系統(tǒng)
教師：系統(tǒng)是什么？如何更深入理解系統(tǒng)？根據(jù)學(xué)生的知識水平，下面以對“自行車”的結(jié)構(gòu)分析，來更深理解系統(tǒng)和子系統(tǒng)的概念。
展示自行車實物。
　　教師：自行車是同學(xué)們最常用的交通工具，提問學(xué)生，自行車由哪些構(gòu)件組成。
　　學(xué)生：（略）
　　總結(jié)學(xué)生回答問題的基礎(chǔ)上，由教師照實物再詳細(xì)講解。 并在講解過程中重點分析各組成構(gòu)件間的關(guān)系（相互作用、相互聯(lián)系、相互制約）然后得出“課件”中系統(tǒng)的定義。由此提出相互概念：
　　系統(tǒng)：相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。
　　子系統(tǒng)：子系統(tǒng)是相對于大系統(tǒng)而言的，它是大系統(tǒng)中相對獨立且具有一定功能的組成部分。
　　要素：指構(gòu)成系統(tǒng)的最主要的元素。
　　教師介紹了相關(guān)概念后，讓學(xué)生回過頭來進一步對自行車進行分析，并能區(qū)分出自行車整車系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)（最好讓學(xué)生按照實物進行子系統(tǒng)分析）。
　　學(xué)生分析：（略）
教師根據(jù)部分同學(xué)的分析進行總結(jié)，強調(diào)對系統(tǒng)正確分析的重要性，要改進產(chǎn)品、提高產(chǎn)品的質(zhì)量就必須正確分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其在整個系統(tǒng)中的作用。
形成系統(tǒng)必備的三個條件：
（1）至少要有兩個或兩個以上的要素（部分），這些要素（部分）可以是組件、零件、個體，也可能是子系統(tǒng)。
（2）各要素之間相互聯(lián)系、相互作用，有一定的結(jié)構(gòu)。
（3）任何系統(tǒng)都有特定的功能，系統(tǒng)的功能是組成要素所不具備的。
課堂練習(xí)：
　　自行車的子系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)；制動系統(tǒng)；承重系統(tǒng)；方向控制系統(tǒng)等等。
　　（對系統(tǒng)的含義進一步拓展，關(guān)鍵在于讓學(xué)生能舉一反三，能舉出更多的實例和案例，讓學(xué)生的生活體驗進一步提升，由感性的認(rèn)識向理性分析轉(zhuǎn)化。）
展示“電動自行車”，使學(xué)生加深對子系統(tǒng)的理解。
2. 系統(tǒng)的分類
　　系統(tǒng)可按不同的標(biāo)準(zhǔn)和需要來分類：
　　（1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng) 　 如：人體系統(tǒng)是自然系統(tǒng)；城市系統(tǒng)是人造系統(tǒng)
　　（2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng) 　如：自行車的傳動系統(tǒng)是實體系統(tǒng)；計算機的操作系統(tǒng)是抽象系統(tǒng)
　　（3）靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng) 如：靜態(tài)和動態(tài)是相對的。
　　（4）開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng) 　　如：氨氣的合成系統(tǒng)是封閉的，生態(tài)系統(tǒng)是開發(fā)的系統(tǒng)。
　　（5）簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)（拓展） 　　（6）黑色系統(tǒng)和白色系統(tǒng)（拓展）
　　（教師舉例，讓學(xué)生舉相似的案例來補充。）
　　　3. 系統(tǒng)的基本特性
（1）整體性：系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分功能之和
分組辯論：在一個系統(tǒng)中，各要素好，則整體性能是否好？
（2）相關(guān)性：
相關(guān)性：組成系統(tǒng)的要素是相關(guān)的并不是獨立的，它們相互作用相互聯(lián)系。
案例分析：廚具的安裝
學(xué)生分組闡述“廚房裝修”案例所體現(xiàn)的系統(tǒng)相關(guān)性。
（3）目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的。
實現(xiàn)一定的功能
案例：分析企業(yè)管理系統(tǒng) P71
（4）動態(tài)性：系統(tǒng)處于運動變化之中
例：生病、看病 P72
（5）環(huán)境適應(yīng)性：對環(huán)境變化的適應(yīng)能力
視頻案例：觀看“挑戰(zhàn)者航天飛機發(fā)射爆炸”
事物都是不斷變化，系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)。系統(tǒng)要適應(yīng)環(huán)境的變化而變化。
復(fù)習(xí)鞏固：
用系統(tǒng)的基本特性解決相關(guān)問題，解釋“木桶理論”
八．教學(xué)反思
在內(nèi)容設(shè)計上選用了大量案例，依照學(xué)生從具體到抽象的學(xué)習(xí)進程來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于學(xué)生把系統(tǒng)方面的知識與技能整合到已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。在教學(xué)過程中，以基本特性作為教學(xué)主線，并進一步展開。以案例為載體完成教學(xué)任務(wù)，達到教學(xué)目的。教學(xué)資源不等于教學(xué)設(shè)備，它包含學(xué)生身邊所有的事物，因此，充分利用教學(xué)資源，可以使教學(xué)效果更加完美。
第二課時 系統(tǒng)的分析
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
能結(jié)合生產(chǎn)生活中的實例，理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，并能結(jié)合實例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。
2. 過程與方法目標(biāo)
能運用系統(tǒng)分析的基本方法對生活、學(xué)習(xí)、工作中遇到的問題進行科學(xué)合理的分析，并提出優(yōu)化的方案。
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
(1) 樹立系統(tǒng)分析問題的觀念，培養(yǎng)系統(tǒng)分析的觀點。
(1) 增強學(xué)生面對技術(shù)世界的信心以及個人、社會、環(huán)境的責(zé)任心。
二、教學(xué)重點：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。
三、教學(xué)難點：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。
四、教學(xué)方法：講授法、案例分析教學(xué)法、探究式教學(xué)法、小組學(xué)習(xí)法。
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
系統(tǒng)優(yōu)化是系統(tǒng)分析的深入，也是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分析的綜合，又是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，更是系統(tǒng)設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，它是是本書的重要內(nèi)容之一。本內(nèi)容是讓學(xué)生“理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，能結(jié)合實例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素”。
　　2. 設(shè)計理念
本內(nèi)容是要求學(xué)生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統(tǒng)分析的含義，學(xué)會系統(tǒng)分析的方法，體會系統(tǒng)分析在生活中的作用，形成初步的系統(tǒng)觀。
3. 教學(xué)策略設(shè)計
（1）通過搭建模具引導(dǎo)學(xué)生自己進行研究探討性學(xué)習(xí)。
　　（2）通過案例分析，使學(xué)生明白系統(tǒng)分析的一般步驟及其原則性。
（3）運用馬上行動讓學(xué)生做出決策，學(xué)以致用。
4. 學(xué)情分析
進入系統(tǒng)的內(nèi)容，學(xué)生的興趣明顯比前期活躍，顯然系統(tǒng)分析的深入符合高二學(xué)生的智力發(fā)展需求。但是，學(xué)生在對某個系統(tǒng)的分析容易陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應(yīng)用系統(tǒng)的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件和影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。因此，系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件和影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素成了本節(jié)教學(xué)內(nèi)容上的難點。
六、教學(xué)準(zhǔn)備：旋轉(zhuǎn)木馬的搭建模具、多媒體
七、教學(xué)過程
（一）引入新課（系統(tǒng)分析，承上啟下）
　　情景設(shè)置：有一個農(nóng)夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。如果沒有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過河。請你幫農(nóng)夫解決難題？
　　學(xué)生 ：1.農(nóng)夫帶著羊首先過河，農(nóng)夫回來； 　　　2.農(nóng)夫與狼過河，農(nóng)夫與羊回來；
　　 　　 3.農(nóng)夫搬白菜過河，農(nóng)夫回來； 　　 　　4.農(nóng)夫與羊一起過河。
　　教師提問：說說你們對該系統(tǒng)分析的過程？
　　學(xué)生：問題的突破口在——狼與白菜能夠共存！農(nóng)夫、狼、羊、白菜和船組成了這個系統(tǒng)。系統(tǒng)中各要素是一個整體，都依賴農(nóng)夫過河；最大的問題是“船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過河”和“沒有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜”的沖突。我們聯(lián)系已知條件，做了一系列的分析實驗，但是比較其他方案不能實現(xiàn)所有要素都安全過河。最后得出以上方案。
　　教師：你們的思維過程很有價值，很清晰。而且在系統(tǒng)分析的過程中抓住了系統(tǒng)分析的三大原則——整體性、科學(xué)性、綜合性。
　　現(xiàn)實生活中，有很多產(chǎn)品在不斷更新，系統(tǒng)在不斷的升級。做任何事情我們都追求更好，希望投入盡可能少，回報越多越好。為了使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標(biāo)所提出的各種解決方法，稱為最優(yōu)方法。但是有很多復(fù)雜系統(tǒng)，實施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不可能的逐個比較權(quán)衡，或者漫無目的瞎蒙。因此我們有必要進行定性定量的科學(xué)分析，尋找系統(tǒng)最優(yōu)值。
　　（二）新課教學(xué)
　　1．案例分析：
　　案例一 ：“農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)作物間作套種” 　　 檳榔林套種香草蘭收益高
香草蘭——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀緣，并要求適度的蔭蔽。測定結(jié)果表明50%的蔭蔽度有利于香草蘭的生長發(fā)育。蔭蔽有兩種，一種是死蔭蔽，通過修建人工蔭棚的辦法(用遮光網(wǎng))達到控制蔭蔽度的目的。這種方式需要水泥柱或石柱作為香草蘭棚架或攀緣的支柱。另一種是活蔭蔽：可選擇天然樹木或人工種植的椰子、檳榔等作物為活支柱，以控制活支柱樹冠來調(diào)節(jié)種植園的蔭蔽度。園地的選擇要選擇近水源且排水良好、有機質(zhì)含量高、比較肥沃疏松的微酸性土壤；臺風(fēng)主風(fēng)方向有良好屏障比較靜風(fēng)的向陽緩坡地或平地。
2002年，符良接受了中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所專家的建議，在檳榔林下套種了20畝香草蘭種苗，通過對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產(chǎn)量較純檳榔林提高15-20%。經(jīng)過精心培育，現(xiàn)在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預(yù)計20畝香草蘭到11月份總收入可達285000元。現(xiàn)場一位管理人員給記者算了一筆帳，40畝檳榔園年收入72萬元左右，間種可使檳榔增收8萬，再加上香草蘭的收入，每畝土地較單純種檳榔增收約9000元！經(jīng)發(fā)酵生香的商品香草蘭豆莢含有250多種發(fā)揮性芳香族成分及有機酸、糖、樹脂、礦物質(zhì)等豐富成分，香氣獨特，留香時間長達2～3年，被廣泛用于高檔食品和飲料的配香原料，在發(fā)酵業(yè)、化妝及醫(yī)藥等領(lǐng)域均有應(yīng)用，具有用途廣、經(jīng)濟價值高的特點。目前國內(nèi)售價為1000～1200元人民幣/千克。
　　教師提問：符良為什么選擇活蔭蔽種植，而不采納傳統(tǒng)的死隱蔽種植？
　　學(xué)生A：一塊地種檳榔又種香草蘭，提高了土地利用率；
　　學(xué)生B：對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產(chǎn)量較純檳榔林提高；
　　學(xué)生C：檳榔可作為活支柱供香草蘭攀爬，節(jié)省了石柱的費用；
　　學(xué)生D：檳榔葉子還可以遮光，節(jié)省遮光網(wǎng)的費用；
　　教師總結(jié)：活蔭蔽的改良不僅增產(chǎn)、增收還提高了土地利用率，可見活蔭蔽系統(tǒng)比死蔭蔽系統(tǒng)，功能更強大，效果更優(yōu)。
　　教師提問：香草蘭套種的收益如此誘人，我們?yōu)楹尾话严悴萏m套種到稻田里、麥田里，甚至套種到沙漠中與楊樹為友呢？
　　討論交流，小組匯報……
　　X組：香草蘭與水稻的生長土壤環(huán)境不同，不能套種；小麥的生長氣候要求又有差異也不能套種；沙漠風(fēng)沙大且土壤也不適合香草蘭生長。香草蘭種植受生長特性、地理環(huán)境、氣候和天氣等條件的約束，并不適宜隨處種植，而且與矮個植物種植也沒有體現(xiàn)出遮陽的優(yōu)勢或者節(jié)約石柱費用等優(yōu)勢，另外由于營養(yǎng)需求的差異，即使能共存在一塊地如果沒有實現(xiàn)增產(chǎn)目的，套種的系統(tǒng)優(yōu)化沒也就沒有太大的意義……
　　教師總結(jié)：系統(tǒng)優(yōu)化的效果是理想的，但是不同情況的系統(tǒng)優(yōu)化會遇到不同的約束條件，應(yīng)該采取不同的手段和方法應(yīng)對，使系統(tǒng)的目標(biāo)在一定的條件中達到最大值。系統(tǒng)的優(yōu)化都是為了發(fā)掘有限資源的無限潛能，使資源獲得充分的利用，體現(xiàn)更高的價值，實現(xiàn)投入最小，效果最佳的目的。
　　又例如：云南一些山區(qū)農(nóng)民的甘蔗生長緩慢,減產(chǎn)已成定局.為了減少旱災(zāi)損失,乘雨水來臨之際,在甘蔗田套種玉米。
　　例如：建筑材料的改進也是一項優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現(xiàn)在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節(jié)省了材料。
　　教師：案例中，目標(biāo)與土地的單位面積農(nóng)作物收益和之間的關(guān)系在技術(shù)中我們稱為——目標(biāo)函數(shù)；農(nóng)作物的生長特性、條件、氣候等因素對作物套種起著限制作用，并且是不能人為解決的，稱為——約束條件；套種的技術(shù)水平、田間管理、病蟲防治等對產(chǎn)量產(chǎn)值有直接影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調(diào)節(jié)的。最優(yōu)方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經(jīng)濟效果（如產(chǎn)值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。
　　教師：在生活中，我們經(jīng)常會遇到一些復(fù)雜的數(shù)字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數(shù)學(xué)手段定量與定性結(jié)合的分析比較，尋求最優(yōu)方案。這種用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數(shù)學(xué)模型。它是真實系統(tǒng)的一種抽象。
　　案例二：利潤問題
　　某家具廠要安排一周的計劃，產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每周擁有木材板料600平方，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產(chǎn)品都能銷售，那么該每周生產(chǎn)桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？
　　教師提問：這里，系統(tǒng)需要進行最優(yōu)化的目標(biāo)是什么？
　　學(xué)生：獲得利潤最大值。
　　教師提問：利潤受到哪些人為可調(diào)節(jié)的因素影響？
　　學(xué)生：每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)目。
　　教師提問：在這個利潤問題的系統(tǒng)中，又存在哪些不能人為解決的約束條件呢？
　　學(xué)生：制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。
　　教師：若把利潤最大值用表示，變量每周生產(chǎn)桌子數(shù)用表示,每周生產(chǎn)椅子數(shù)用表示，請你根據(jù)已知條件，列出求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學(xué)式子。
　　
　　其中(1)式體現(xiàn)了目標(biāo)與產(chǎn)量、利潤總和之間的關(guān)系,也就是目標(biāo)函數(shù)。（2）（3）（4）（5）式則體現(xiàn)了約束條件。
　　教師：數(shù)學(xué)思維很清晰！下面就請大家算一算的解，找出最大利潤值。
　　學(xué)生：算不出來！
　　教師引導(dǎo)：仔細(xì)觀察這四個約束條件的式子，找出數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出受限最大的約束條件是哪個？
　　學(xué)生：工時！
　　教師：好，請你將最主要的約束條件（3）與目標(biāo)函數(shù)式（1）聯(lián)系起來，看看你能不能發(fā)現(xiàn)影響因素與最優(yōu)值的關(guān)系。
　　學(xué)生：生產(chǎn)椅子所需工時少利潤大，生產(chǎn)桌子所需工時多利潤反而小！生產(chǎn)的椅子越多利潤越大。
　　教師：那我們干脆不生產(chǎn)桌子了，專門生產(chǎn)椅子，可不可以？
　　學(xué)生：不行，至少要生產(chǎn)8張桌子！
　　教師：哦，原來還有約束條件（3）的限制。那好我們就生產(chǎn)8張桌子，算一算椅子最多可以生產(chǎn)多少張？
　　學(xué)生：13張！
　　教師：8張桌子，13張椅子。把你們經(jīng)過一番分析計算選擇的這兩個變量的解代入約束條件看看是否超出了約束條件的限制范圍。
　　學(xué)生：都在約束條件范圍內(nèi)。
　　教師：再利用這兩個變量的解，算一算利潤最大值是多少？
　　學(xué)生：1180元。
　　教師：我們再隨意找?guī)讓M足約束條件的的解帶入目標(biāo)函數(shù)檢驗一下，1180是不是利潤最大值。如：（每個小組分別用一對計算）
　　學(xué)生交流：
　　教師總結(jié)：以上計算表明，我們找到經(jīng)過數(shù)學(xué)方法求出的就是最優(yōu)值！回憶我們求解的過程，最優(yōu)化方法解決問題的一般步驟：
　　（1）提出系統(tǒng)需要進行最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；
　　（2）建立求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學(xué)模型，確定變量，建立有關(guān)約束條件，分析模型；
　　（3）選擇合適的最優(yōu)化方法； 　（4）求解方程； 　　（5）最優(yōu)解的驗證和實施。
　　這種用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是研究和掌握系統(tǒng)運動規(guī)律的有力工具，它是分析、設(shè)計、預(yù)報或預(yù)測、控制實際系統(tǒng)的基礎(chǔ)。是我們在解決問題時，常用的一種方法。
　　2．應(yīng)用：學(xué)生探究（2人一個小組）
　　要求學(xué)生分組利用提供的大、中、小三個大小不同的齒輪將上節(jié)課完成的旋轉(zhuǎn)木馬進行系統(tǒng)優(yōu)化，看誰的木馬轉(zhuǎn)的又快又穩(wěn)。
　　學(xué)生進行探究……
　　 A組：將傳送帶傳送改為大齒輪帶動，三個齒輪傳送；
　 　B組：將傳送帶傳送改為中齒輪帶動，三個齒輪傳送；
　　 C組：將傳送帶傳送改為小齒輪傳送，三個齒輪傳送；
　 　D組：齒輪與傳送帶一起贊成傳送系統(tǒng)……
　　小組比賽交流。
　　學(xué)生體會：皮帶傳送系統(tǒng)在木馬旋轉(zhuǎn)時，皮帶容易出軌，同時因為速度太大使系統(tǒng)容易散架。針對這個問題，利用有限的資源，將皮帶傳送換成齒輪傳送后，發(fā)現(xiàn)齒輪傳送比皮帶傳送速度更快更牢固；再更換三種齒輪的帶動比較，又發(fā)現(xiàn)大齒輪帶動時，動力更足速度加大了穩(wěn)固性能也增強了。
　　八．教學(xué)反思
教材的案例選擇切題，但是有部分案例離我們海南的實際甚遠(yuǎn)。在教學(xué)的過程中我選用了教材中技術(shù)類的案例，拓展了我們對技術(shù)的視野；但是生活案例我傾向于改用我們身邊的例子，大家熟悉，分析起來有親切感、簡單易懂又激發(fā)了學(xué)生自主參與的樂趣。故在本案例中將“麥、棉、瓜、玉米套種”案例換成“檳榔與香草蘭套種”，實踐證明效果很好，學(xué)生很感興趣。本節(jié)課內(nèi)容較多，學(xué)生探究活動時間就比較緊。
第三課時　系統(tǒng)的設(shè)計(1)
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
（1）通過簡單系統(tǒng)的設(shè)計案例的分析，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。
（2）確定一個生活或生產(chǎn)中的簡單對象，根據(jù)設(shè)計要求完成系統(tǒng)的方案設(shè)計。
2. 過程與方法目標(biāo)
(1) 通過案例進行系統(tǒng)設(shè)計,在設(shè)計中將系統(tǒng)的基本特性考慮到設(shè)計中去,考慮到系統(tǒng)各要素之間的作用和聯(lián)系, 進行系統(tǒng)分析和優(yōu)化.
(2)通過手電筒進行系統(tǒng)設(shè)計,在設(shè)計中將系統(tǒng)的基本特性考慮到設(shè)計中去,考慮到系統(tǒng)各要素之間的作用和聯(lián)系, 進行系統(tǒng)分析和優(yōu)化.
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
(1)學(xué)會把系統(tǒng)思想和方法運用到自己的生活、工作和學(xué)習(xí)中去進行設(shè)計
(2)培養(yǎng)學(xué)生動手動腦實踐能力。
二、教學(xué)重點：(1)系統(tǒng)設(shè)計中要考慮的主要問題；系統(tǒng)設(shè)計的一般過程及思想方法。
(2)系統(tǒng)設(shè)計中要考慮的主要問題分析。
三、教學(xué)難點：簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)。
四、教學(xué)方法：講授法、任務(wù)驅(qū)動、小組合作。
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
系統(tǒng)設(shè)計是研究和認(rèn)識系統(tǒng)的目的，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)圍繞系統(tǒng)設(shè)計展開。根據(jù)系統(tǒng)的目的和要求、各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，對系統(tǒng)進行整體設(shè)計、評價和優(yōu)化，就是系統(tǒng)設(shè)計。通過分析系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，應(yīng)能進行簡單的系統(tǒng)項目設(shè)計。可結(jié)合具體實例讓學(xué)生分析系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮哪些主要的問題，并組織討論活動。
本節(jié)由“1.系統(tǒng)的設(shè)計”、“2.簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)”等2小節(jié)組成。
本部分教材編寫突出連個特點：首先，突出技術(shù)的思想方法。教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了科技發(fā)展的先進成果和先進文化，是當(dāng)代技術(shù)思想和方法重要的基礎(chǔ)組成部分，具有豐富的思想內(nèi)涵和方法論意義，對所有學(xué)生的發(fā)展都具有教育價值，是技術(shù)的學(xué)習(xí)真正超越技能主義的局限，使技術(shù)成為“有思想的技術(shù)”，拓展學(xué)生對技術(shù)的認(rèn)識，促使學(xué)生認(rèn)識上的遷移和共通能力的發(fā)展。其次，強調(diào)運用理論和方法解決實際問題。這里更多的是注重學(xué)生從理論到實踐的第二次認(rèn)識飛躍，在編寫安排上是從理論入手，最后回到設(shè)計的實踐。
２. 學(xué)情分析
通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對系統(tǒng)的優(yōu)化已經(jīng)有了初步的了解，通過簡單系統(tǒng)的設(shè)計案例的分析，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。
3. 教學(xué)策略設(shè)計
在教學(xué)實踐中讓學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組進行設(shè)計并給出設(shè)計方案，讓學(xué)生在技術(shù)實踐中學(xué)會系統(tǒng)設(shè)計的方法，教師引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)和提升。通過案例簡單系統(tǒng)進行設(shè)計，把系統(tǒng)的思想貫穿于整個設(shè)計當(dāng)中，初步學(xué)會簡單的系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，學(xué)習(xí)如何進行系統(tǒng)設(shè)計
六、教學(xué)準(zhǔn)備：玩具電動機、燈泡、齒輪、手搖柄、導(dǎo)線等
七、教學(xué)過程：
一）引入：
我們每個人都會在日常生活中遇到系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計運用的案例比比皆是：
家庭室內(nèi)裝修設(shè)計 假期旅游行程設(shè)計 個人形象設(shè)計 班級管理系統(tǒng)設(shè)計
學(xué)校田徑運動會競賽日程表設(shè)計等等
二）新課教學(xué)：
閱讀課文第76到90頁，思考以下三個問題：
1.什么是系統(tǒng)設(shè)計？ 2.系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題有哪些？ 3.系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟是什么？
抽學(xué)生回答，檢查閱讀結(jié)果。加深其他學(xué)生印象。
（一）系統(tǒng)的設(shè)計
1．系統(tǒng)的設(shè)計的涵義：
系統(tǒng)設(shè)計：在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出滿足預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)的過程。
2．系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題：
（1）系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求。
理解：從系統(tǒng)的整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的
（2）系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用。
理解：運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。依據(jù)系統(tǒng)的基本特性，既要考慮當(dāng)前，也要考慮長遠(yuǎn)。
（3）系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化。
理解：從系統(tǒng)整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎(chǔ)上完善個部分的設(shè)計。
馬上行動：
思考：從系統(tǒng)設(shè)計的思路出發(fā)，怎樣理順這些關(guān)系？
學(xué)生：路向選擇——地質(zhì)勘探——資金分配——人員調(diào)配——材料購置——施工進度
（1）要實現(xiàn)筑路工程的總體目標(biāo)是：經(jīng)濟、快速、安全、方便地選擇路向。
（2）進行地質(zhì)勘探，哪些路段適合筑路，哪些路段不適合筑路，哪些地段適合架橋，哪些地段要避開耕地。
（3）選擇筑路技術(shù)方案，不同的地段實施不同技術(shù)方案，如公路要越過兩座山坡，是穿隧道還是繞道行。
（4）進行資金合理的分配
（5）考慮工期、人員、材料安排方案，合理安排人員，各段工程同時進行，實行并行施工，在不增加總資金的情況下，降低材料成本，減少材料的浪費，就近取材，就地取材，選擇合理路線購置材料。 在不增加過多人工的前提下，提高工程進度，提高勞動生產(chǎn)率。
3．系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟：
（1）將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)； （2）確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系；
（3）對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價； （4）對系統(tǒng)進行總體設(shè)計和評價。
可以概括為“總——分——總”。就是當(dāng)我們要設(shè)計一個系統(tǒng)對象時，可以先將對象分解為一個子系統(tǒng)，分析和確定各個子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能以及它們之間的相互關(guān)系和結(jié)構(gòu)組成，然后單獨對每個子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計、評價及優(yōu)化，然后對由完成的子系統(tǒng)作為構(gòu)件的系統(tǒng)整體進行總體技術(shù)設(shè)計和評價。
4. 系統(tǒng)設(shè)計的基本方法要點：
1)遵守設(shè)計的一般過程、方法和原則（見《技術(shù)與設(shè)計1》P35～P39）
2)遵守系統(tǒng)設(shè)計中特有的兩條原則：
（1）設(shè)計好系統(tǒng)中的每一個元素或子系統(tǒng)。 （2）設(shè)計好各元素或子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。
（二）簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)：
系統(tǒng)設(shè)計多用于比較復(fù)雜的社會系統(tǒng)工程、經(jīng)濟系統(tǒng)工程、規(guī)劃系統(tǒng)工程、生態(tài)系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、交通運輸系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等方面（講解課本上兩個案例）。
案例分析：手電筒照明供電部分的設(shè)計
講解：王丹遇到了照明問題，想解決這個問題就要用到系統(tǒng)設(shè)計
（一）王丹的目的：用所學(xué)過的知識，設(shè)計并制作一只簡易的手電筒。
（二）設(shè)計要求：可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。
（三）設(shè)計分析：
1．手電筒的結(jié)構(gòu)：
（1）可把手電筒看成一個整體
（2）再把手電筒照明供電部分分為兩個子系統(tǒng)，一個是照明子系統(tǒng)；另一個是供電子系統(tǒng)。
（3）照明子系統(tǒng)的要素是燈泡、導(dǎo)線。 （4）供電子系統(tǒng)的要素是電源、開關(guān)。
2．手電筒的功能
（1）手電筒的功能就是照明，取決于各個組成要素
（2）供電裝置電源是通過導(dǎo)線的連接驅(qū)動燈泡的發(fā)光，這些是基本要素，缺少任何一個，手電筒都不能正常工作。
3．手電筒的組裝
（1）將手電筒的各個要素按照一定的要求進行匹配，組裝才能達到目的功能
（2）合理選擇元器件
（四）設(shè)計方案：方案C
1．設(shè)計目標(biāo)：設(shè)計一個自動發(fā)電手電筒，用發(fā)電機代替干電池進行供電。
2．手電筒系統(tǒng)的各要素：
3．工作原理：
用手搖動手柄，使齒輪轉(zhuǎn)動，帶動由磁鐵和線圈組成的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，輸出電流，使小燈泡發(fā)光。
（五）方案制作：
試驗：測試玩具電動機能否改裝為發(fā)電機
試驗器材：玩具電動機、小燈泡、粗棉線、導(dǎo)線。
試驗過程：
（1）在電動機的接頭上連接小燈泡。 （2）在電動機的轉(zhuǎn)軸上繞十幾圈的棉線。
（3）用力快速抽動棉線，使電動機的轉(zhuǎn)子迅速轉(zhuǎn)動，觀察小燈泡發(fā)光情況。
試驗總結(jié)：
當(dāng)外力使電動機轉(zhuǎn)子迅速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小燈泡發(fā)光。玩具電動機經(jīng)改裝可以發(fā)電。
講解：試驗獲得成功后，他們開始動手制作。
（1）?設(shè)計簡單電路，畫出電路圖。
（2）?根據(jù)電路圖，選擇元器件，2．5V的燈泡、導(dǎo)線、發(fā)電機、大齒輪、小齒輪、發(fā)電機座子、手柄等。
（3）?通過手搖柄控制燈泡發(fā)光。
工作原理：手柄的軸與大齒輪軸連接，利用輪軸原理，把手運動帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，大齒輪與小齒輪嚙合提高小齒輪的轉(zhuǎn)速，帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，快速切割磁感線引起磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，有了感應(yīng)電流，使小燈泡持續(xù)發(fā)光。
學(xué)生動手試驗制作：
問：你們在設(shè)計和制作時遇到哪些問題？
學(xué)生：小玩具電動機選擇，大小齒輪的匹配。
問：對手電筒的設(shè)計方案怎樣進行優(yōu)化的？
案例分析：“室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)設(shè)計”
現(xiàn)在人們最大消費就是購房，當(dāng)房子買下后，面臨的就是裝修問題了。在裝修過程中，許多業(yè)主和裝修公司都十分重視“木工活”、“瓦工活”的施工質(zhì)量和效果，人們?nèi)菀缀鲆曌≌氖覂?nèi)電氣設(shè)計，導(dǎo)致裝潢完成后才發(fā)現(xiàn)有設(shè)計不合理之處，或住戶對每條線路的走向一無所知，殊不知，對將來的使用影響最大的，既不是地上的磚鋪得平不平，也不是墻壁上的涂料刷得是否牢固，而是室內(nèi)電線、電話線、有線電視光纜的鋪設(shè)是否安全合理，使用后出現(xiàn)了故障能不能檢修，所以進行住宅室內(nèi)電氣線路設(shè)計很重要。
隨著住戶各類家用電器的逐漸增多，特別是空調(diào)、電熱水器等大功率電器的使用，住宅電氣設(shè)計由原來的純照明向多功能的方向發(fā)展。為避免住戶使用過程中的電氣線路過載等狀況的發(fā)生，運用系統(tǒng)的思想整體地進行電氣線路的設(shè)計是非常必要的。
下面我們就對楊輝購買的一套135.6m2的三室二廳的新房室內(nèi)電氣線路進行系統(tǒng)的設(shè)計.
組織學(xué)生討論并分析教材第89頁案例: “室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)設(shè)計”明確室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)的設(shè)計從以下方面考慮。
（一）系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求：
1．分析室內(nèi)照明的功能需求，書房、臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間和涼臺的照明要求是如何的？
2．系統(tǒng)組成部分之間的相互聯(lián)系和作用：針對不同的照明需求來選擇怎樣的燈具？
3．如何計算家居總用電量？ 4．室內(nèi)照明的電線敷設(shè)的安全標(biāo)準(zhǔn)？ 5．系統(tǒng)設(shè)計方案及其優(yōu)化：
（二）設(shè)計要求:
1.用電負(fù)荷:照明用電負(fù)荷800w，娛樂用電負(fù)荷1500w，廚房用電負(fù)荷1300w，空調(diào)用電負(fù)荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w
2．照明和各種家用電器使用安全、方便，相互之間影響小，便于維修。
（三）設(shè)計分析；
1．設(shè)計的目的方便住戶使用，滿足住戶的舒適和審美要求，便于維修，安裝規(guī)范，確保室內(nèi)電氣線路的安全。
2．室內(nèi)配電系統(tǒng)由電源配電箱和若干個回路組成，它們構(gòu)成了室內(nèi)電器線路系統(tǒng)的子系統(tǒng)。
3．當(dāng)某一回路發(fā)生故障時，不影響其他回路的正常工作。
（四）設(shè)計方案：
1．電源配電箱
電源通過住宅的專用配電箱再進入室內(nèi)房間，配電箱中應(yīng)有短路、過載和漏電保護，具有過負(fù)載、
過電壓和漏電保護功能。每戶應(yīng)設(shè)置強弱電箱，配電箱內(nèi)應(yīng)設(shè)動作電流30MA的漏電保護器，分路經(jīng)過控開后，分別控制照明，空調(diào)，插座等。控開的工作電流應(yīng)與終端電器的最大工作電流相匹配，一般情況下，照明10A，插座16A，柜式空調(diào)20A，進戶40-60A。
2．電路的設(shè)計
楊揮家用電負(fù)荷最大值約為11.1kw，通過安全電流11.1kw/220v=21A,電流過大各線路必須采用單獨的電路回路。室內(nèi)配電系統(tǒng)采用多回路形式，本例設(shè)計有照明回路、插座回路、空調(diào)回路，對于廚房、浴室設(shè)立單獨回路。
3．導(dǎo)線與電器設(shè)備選擇
（1）導(dǎo)線:為了防火、維修及安全，最好選用有長城標(biāo)志的“國標(biāo)” 塑料或橡膠絕緣保護層的單股銅芯電線，線材槽載面積一般是：照明用線選用1.5平方毫米，插座用線選用2.5平方毫米，空調(diào)用線不得小于4平方毫米，接線選用綠黃雙色線，接開關(guān)線(火線)用紅、白、黑、紫等任一種。但在同一家裝工程中用線的顏色用途應(yīng)一致。
（2）電器設(shè)備：電源配電箱、電表、控制開關(guān)漏電保護開關(guān)、電源插座、開關(guān)面板、插座的選材面板的尺寸應(yīng)與預(yù)埋的接線盒的尺寸一致；表面光潔、品牌標(biāo)志明顯，有防偽標(biāo)志和國家電工安全認(rèn)證的長城標(biāo)志；開關(guān)開啟時手感靈活，插座穩(wěn)固，銅片要有一定的厚度；面板的材料應(yīng)有阻燃性和堅固性。
三）教學(xué)反思：
第四課時　系統(tǒng)的設(shè)計(2)
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
（1）通過簡單系統(tǒng)的設(shè)計案例的分析，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。
（2）確定一個生活或生產(chǎn)中的簡單對象，根據(jù)設(shè)計要求完成系統(tǒng)的方案設(shè)計。
2. 過程與方法目標(biāo)
(1) 通過案例進行系統(tǒng)設(shè)計,在設(shè)計中將系統(tǒng)的基本特性考慮到設(shè)計中去,考慮到系統(tǒng)各要素之間的作用和聯(lián)系, 進行系統(tǒng)分析和優(yōu)化.
(2)通過手電筒進行系統(tǒng)設(shè)計,在設(shè)計中將系統(tǒng)的基本特性考慮到設(shè)計中去,考慮到系統(tǒng)各要素之間的作用和聯(lián)系, 進行系統(tǒng)分析和優(yōu)化.
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
(1)學(xué)會把系統(tǒng)思想和方法運用到自己的生活、工作和學(xué)習(xí)中去進行設(shè)計
(2)培養(yǎng)學(xué)生動手動腦實踐能力。
二、教學(xué)重點：(1)系統(tǒng)設(shè)計中要考慮的主要問題；系統(tǒng)設(shè)計的一般過程及思想方法。
(2)系統(tǒng)設(shè)計中要考慮的主要問題分析。
三、教學(xué)難點：簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)。
四、教學(xué)方法：講授法、任務(wù)驅(qū)動、小組合作。
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
系統(tǒng)設(shè)計是研究和認(rèn)識系統(tǒng)的目的，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)圍繞系統(tǒng)設(shè)計展開。根據(jù)系統(tǒng)的目的和要求、各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，對系統(tǒng)進行整體設(shè)計、評價和優(yōu)化，就是系統(tǒng)設(shè)計。通過分析系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，應(yīng)能進行簡單的系統(tǒng)項目設(shè)計。可結(jié)合具體實例讓學(xué)生分析系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮哪些主要的問題，并組織討論活動。
本節(jié)由“1.系統(tǒng)的設(shè)計”、“2.簡單系統(tǒng)的設(shè)計的實現(xiàn)”等2小節(jié)組成。
本部分教材編寫突出連個特點：首先，突出技術(shù)的思想方法。教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了科技發(fā)展的先進成果和先進文化，是當(dāng)代技術(shù)思想和方法重要的基礎(chǔ)組成部分，具有豐富的思想內(nèi)涵和方法論意義，對所有學(xué)生的發(fā)展都具有教育價值，是技術(shù)的學(xué)習(xí)真正超越技能主義的局限，使技術(shù)成為“有思想的技術(shù)”，拓展學(xué)生對技術(shù)的認(rèn)識，促使學(xué)生認(rèn)識上的遷移和共通能力的發(fā)展。其次，強調(diào)運用理論和方法解決實際問題。這里更多的是注重學(xué)生從理論到實踐的第二次認(rèn)識飛躍，在編寫安排上是從理論入手，最后回到設(shè)計的實踐。
２. 學(xué)情分析
通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對系統(tǒng)的優(yōu)化已經(jīng)有了初步的了解，通過簡單系統(tǒng)的設(shè)計案例的分析，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。
3. 教學(xué)策略設(shè)計
在教學(xué)實踐中讓學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組進行設(shè)計并給出設(shè)計方案，讓學(xué)生在技術(shù)實踐中學(xué)會系統(tǒng)設(shè)計的方法，教師引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)和提升。通過案例簡單系統(tǒng)進行設(shè)計，把系統(tǒng)的思想貫穿于整個設(shè)計當(dāng)中，初步學(xué)會簡單的系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，學(xué)習(xí)如何進行系統(tǒng)設(shè)計
六、教學(xué)準(zhǔn)備：玩具電動機、燈泡、齒輪、手搖柄、導(dǎo)線等
七、教學(xué)過程：
（一）回顧舊課
在上節(jié)課里，我們已經(jīng)設(shè)計出了方案，這節(jié)課我們將主要進行線路布置。
（二）線路布置
1．智能系統(tǒng)：在住宅電氣線路設(shè)計中應(yīng)預(yù)埋電話線、有線電視信號線、視頻線、網(wǎng)絡(luò)線，在客廳和三間睡房預(yù)埋電話線、有線電視信號線、視頻線、選擇其中一間睡房作為書房，預(yù)埋網(wǎng)絡(luò)線。
2．照明回路：在睡房、客廳、飯廳、廚房、浴室、涼臺室安裝一個主光源吊燈，在睡房和客廳的墻壁上安裝輔助光源壁燈。
3．功能電路：廚房放置冰箱、電飯堡、電熱水器，排氣扇電源插座，浴室安裝淋浴器、洗衣機的電源插座，睡房和客廳安裝空調(diào)的電源插座，書房安裝娛樂電視機、音響、電腦等的電源插座都是獨立的電源回路。
4．線路布置圖：在形成了住宅的電氣線路設(shè)計方案后，繪制出線路走向位置尺寸圖和線路布線圖，編寫《電氣線路設(shè)計說明書》草擬布線圖。
（1）劃線。確定線路終端插座，開關(guān)，面板的位置，在墻面標(biāo)畫出準(zhǔn)確的位置和尺寸。
（2）開槽。 （3）電源線配線 （4）埋設(shè)暗盒及敷設(shè)PVC電線管。 （5）穿線。
（6）安裝開關(guān)，面板，各種插座，強弱電箱和燈具。 （7）檢查。
（8）完成電路布線圖，并向住戶反饋設(shè)計方案，根據(jù)住戶的意見進行修正。提交設(shè)計單位備案。
5．布線要求原則：
（1）設(shè)計布線時，執(zhí)行強電走上，弱電在下，橫平豎直，避免交叉，美觀實用的原則。
（2）開槽深度應(yīng)一致，一般是PVC管直徑+10MM。
（3）電源線配線時，所用導(dǎo)線截面積應(yīng)滿足用電設(shè)備的最大輸出功率。一般情況，照明1.5平方空調(diào)掛機及插座2.5平方，柜機4.0平方，進戶線10.0平方。
（4）暗線敷設(shè)必須配阻燃PVC管。插座用SG20管，照明用SG16管。當(dāng)管線長度超過15m或有兩個直角彎時，應(yīng)增設(shè)拉線盒。天棚上的燈具設(shè)拉線盒固定。
（5）PVC管應(yīng)用管卡固定。PVC管接頭均用配套接頭，用PVC膠水粘牢，彎頭均用彈簧彎曲。
（6）PVC管安裝好后，統(tǒng)一穿電線，同一回路電線應(yīng)穿入同一根管內(nèi)，但管內(nèi)總根數(shù)不應(yīng)超過8根，電線總截面積（包括絕緣外皮）不應(yīng)超過管內(nèi)截面積的40％。
（7）電源線與通訊線不得穿入同一根管內(nèi)。
（8）電源線及插座與電視線及插座的水平間距不應(yīng)小于500mm。
（9）電線與暖氣、熱水、煤氣管之間的平行距離不應(yīng)小于300mm，交叉距離不應(yīng)小于100mm。
（10）穿入配管導(dǎo)線的接頭應(yīng)設(shè)在接線盒內(nèi)，線頭要留有余量150mm，接頭搭接應(yīng)牢固，絕緣帶包纏應(yīng)均勻緊密。
（11）安裝電源插座時，面向插座的左側(cè)應(yīng)接零線（N），右側(cè)應(yīng)接相線（L），中間上方應(yīng)接保護地線（PE）。保護地線為2.5平方的雙色軟線。
（12）當(dāng)?shù)鯚糇灾卦?kg及以上時，應(yīng)先在頂板上安裝后置埋件，然后將燈具固定在后置埋件上。嚴(yán)禁安裝在木楔、木磚上。
（13）連接開關(guān)、螺口燈具導(dǎo)線時，相線應(yīng)先接開關(guān)，開關(guān)引出的相線應(yīng)接在燈中心的端子上，零線應(yīng)接在螺紋的端于上。
（14）導(dǎo)線間和導(dǎo)線對地間電阻必須大于0.5MΩ。
（15）電源插座底邊距地宜為300mm，平開關(guān)板底邊距地宜為1300mm。掛壁空調(diào)插座的高度1900MM。脫排插座高2100MM，廚房插座高950MM，掛式消毒柜1900MM，洗衣機1000MM。電視機650MM。
（16）同一室內(nèi)的電源、電話、電視等插座面板應(yīng)在同一水平標(biāo)高上，高差應(yīng)小于5mm.
（17）安裝開關(guān)，面板，插座及燈具時應(yīng)注意清潔，宜安排在最后一涂乳膠漆之前。
6．各房間的布線：
（1）臥室：　
一般應(yīng)為6支路線：包括電源線、照明線、空調(diào)線、電視饋線、電話線、電腦線。
臥室各線終端欲留：床頭柜的上方欲留電源線口，還應(yīng)欲留電話線口。寫字臺或電腦臺上方應(yīng)
裝電源線、電視饋線、電腦線、電話線接口。照明燈光采用單頭燈或吸頂燈，多頭燈應(yīng)加裝分控器，重點是開關(guān)，采用雙控開關(guān)，單聯(lián)，空調(diào)線終端接口欲留。
（2）走廊、過廳：　
應(yīng)為2支路線：包括電源線、照明線。電源終端接口欲留1—2個。燈光應(yīng)根據(jù)走廊長度、面積而定、如果較寬可安裝頂燈、壁燈；如果狹窄，只能安裝頂燈或透光玻璃頂，在戶外內(nèi)側(cè)安裝開關(guān)。
（3）廚房：
應(yīng)為2支路線：包括電源線、照明線。電源線部分尤為重要，最好選用4mm2線，因為隨著廚房設(shè)備的更新，目前使用如微波爐、抽油煙機、洗碗機、消毒柜、食品加工機、電烤箱、電冰箱等設(shè)備增多，所以應(yīng)根據(jù)客戶要求在不同部位欲留電源接口，并稍有富余，以備日后所增添的廚房設(shè)備使用，電源接口距地不得低于50cm，避免因潮濕造成短路。照明燈光的開關(guān)，最好安裝在廚房門的外側(cè)。
（4）餐廳：　
應(yīng)為3支路線：包括電源線、照明線、空調(diào)線。電源線盡量欲留2至3個電源接線口。燈光照明最好選用暖色光源，開關(guān)選在門內(nèi)側(cè)。空調(diào)也需按專業(yè)人員要求欲留接口。
（5）衛(wèi)生間：　
應(yīng)為3支線路：電源線、照明線、電話線。電源線以選用4mm2線為宜。考慮電熱水器、電加熱器等大電流設(shè)備，電源線接口最好安裝在不易受到水浸泡的部位，如在電熱水器上側(cè)，或在吊頂上側(cè)。電加熱器，目前看好的是浴霸，同時可解決照明、加熱、排風(fēng)等問題，浴霸開關(guān)應(yīng)放在室內(nèi)。而照明燈光或鏡燈開關(guān)，應(yīng)放在門外側(cè)。在相對干燥的地方欲留一個電話接口，最好選在坐便器左右為宜，電話接口應(yīng)注意要選用防水型的。最好在坐便器旁再安個排風(fēng)扇開關(guān)。
（6）客廳：　　
客廳布線一般應(yīng)為8支路線：包括電源線（2.5mm2銅線）照明線（2.5mm2銅線）、空調(diào)線（4mm2
銅線）、電視線（饋線）、電話線（4芯護套線）、電腦線（5類雙腳線）、對講器或門鈴線（可選用4芯護套線，備用2芯）、報警線（指煙感，紅外報警線，選用8芯護套線）。 客廳各線終端欲留分布：在電視柜上方欲留電源（5孔面板）、電視、電腦線終端。空調(diào)線終端欲留孔應(yīng)按照空調(diào)專業(yè)安裝人員測定的部位欲留空調(diào)線（16A面板）、照明線開關(guān)。單頭或吸頂燈，可采用單聯(lián)開關(guān)；多頭吊燈，可在吊燈上安裝燈光分控器，根據(jù)需要調(diào)節(jié)亮度。在沙發(fā)的邊沿處欲留電話線口。在戶門內(nèi)側(cè)欲留對講器或門鈴線口。在頂部欲留報警線口。客廳如果需要擺放冰箱、飲水機、加濕器等設(shè)備，根據(jù)擺放位置欲留電源口，一般情況客廳至少應(yīng)留5個電源線口。
（7）書房：　
應(yīng)為7支線路；包括電源線、照明線、電視線、電話線、電腦線、空調(diào)線、報警線。
書房內(nèi)的寫字臺或電腦臺，在臺面上方應(yīng)裝電源線、電腦線、電話線、電視線終端接口，從安全角
度應(yīng)在寫字臺或電腦下方裝電源插口1-2個，以備電腦配套設(shè)備電源用。照明燈光若為多頭燈應(yīng)增加分控器，開關(guān)可安裝在書房門內(nèi)側(cè)。空調(diào)欲留口，應(yīng)按專業(yè)安裝人員要求欲留。報警線應(yīng)在頂部欲留接線口。
（8）陽臺：
應(yīng)為2支線路：包括電源線、照明線。電源線終端欲留1—2個接口。照明燈光應(yīng)設(shè)在不影響晾衣物的墻壁上或暗裝在擋板下方，開關(guān)應(yīng)裝在與陽臺門相聯(lián)的室內(nèi)，不應(yīng)安裝在陽臺內(nèi)。
7．方案實施：
布線的時候的特別要求：
強電和弱電的管槽之間距離30厘米以上，因為并排走線強電和弱電之間會有干擾。
（1）插座多裝，寧濫勿缺。樓梯間一定要有插座。爐灶旁邊不要設(shè)插座，有安全隱患。
（2）開關(guān)不要放在門背后等距離狹小的地方。（3）走道里最好設(shè)計一個雙控?zé)簦@頭打開，那頭關(guān)閉。
（4）插頭最好買帶有面板的，一些長時間不用的插座不容易損壞。
（5）餐廳燈要考慮餐桌擺放的位置，否則燈不在餐桌正中。
（6）小的射燈一定要裝變壓器，沒有變壓器，燈就像隨時會爆炸的小炸彈，最后的結(jié)果是永遠(yuǎn)不
（7）多買2眼的插座，3眼的電器少。 （8）有線插座要買寬頻的。
（9）原有的下水管、地漏的位置最好別改變。改不好的話，最容易泛水。
（10）電工管線鋪完沒封槽之前，畫出走線圖。
（11）為了省電，請精確規(guī)劃平時微弱耗電電器(如電視、DVD機、微波爐、空調(diào)，DVD機等)的插座。不拔插頭都處于待機狀態(tài)的DVD最好裝有開關(guān)的插座面板，因為待機所耗的電在普通電表里讀不出來，但分時電表會讀出來。
（12）穿好線管后要把線槽里的管道封閉起來，用水泥砂漿把線盒等封裝牢固，其合口要略低于墻面
0.5cm左右，并保持端正。走暗線時通信線不僅不能和電源線的管路一起走，并且還要保持50厘米
以上的間距，否則會產(chǎn)生電磁干擾。
(三) 課堂小結(jié)
1)系統(tǒng)的設(shè)計的涵義：
2)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題：
3)系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟
（四）教學(xué)反思
第五課時 控制的手段與應(yīng)用
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
（1）理解控制的含義。
（2）理解生活中的控制現(xiàn)象，明確其控制對象，控制目的及控制手段。
（3）理解控制在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。
2. 過程與方法目標(biāo)
通過案例分析體會控制在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，以及人在其過程中所起的作用。
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
通過介紹現(xiàn)在控制技術(shù)的發(fā)展,使同學(xué)們感受對控制技術(shù)對人類生活的影響，升華情感。
二、教學(xué)重點：理解控制的涵義、手動控制、自動控制。
三、教學(xué)難點：理解生活中的控制現(xiàn)象，明確其控制對象、控制目的及控制手段；學(xué)會控制系統(tǒng)的分類。
四、教學(xué)方法：教授、任務(wù)驅(qū)動、小組合作。
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
“了解控制”是通用技術(shù)必修模塊“技術(shù)與設(shè)計2”第四章第一節(jié)的內(nèi)容。本意主要通過一定的事例讓學(xué)生感受什么是控制，以及控制的概念和控制的分類，著重介紹手動控制、自動控制，它是學(xué)習(xí)控制與設(shè)計的一個導(dǎo)入與基礎(chǔ)。通過對事例的分析，讓同學(xué)們明白，控制在設(shè)計中的重要性。從一開始就讓學(xué)生對控制產(chǎn)生一種好奇，想學(xué)習(xí)的念頭。為我們的教學(xué)做下更好的鋪墊。而控制本身就是一個充滿新奇和挑戰(zhàn)的話題。讓學(xué)生通過身邊的例子，了解控制的涵義，并對控制的一般性分類有一個基本認(rèn)識，同時感受控制技術(shù)與生活、生產(chǎn)的密切關(guān)系。
教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生富有個性的發(fā)展為前提，根據(jù)本節(jié)課中各個知識點的聯(lián)系，采用“主題任務(wù)”的教學(xué)模式。通過任務(wù)驅(qū)動法，得用多媒體教學(xué)系統(tǒng)和投影設(shè)備以及加入一些身邊的游戲活動，使學(xué)生在任務(wù)中學(xué)習(xí)，在游戲?qū)嵺`中探究。在探究中總結(jié)歸納知識規(guī)律和方法，加強知識的實際應(yīng)用。
2. 教學(xué)思路
在本節(jié)的教學(xué)中，通過分析生活中的事例，以及滲入一定的游戲，引導(dǎo)學(xué)生討論、自主探究、自動構(gòu)建知識，實現(xiàn)學(xué)生能力拓展，開闊學(xué)生視野，達到知識遷移目的。總體教學(xué)流程為：“創(chuàng)設(shè)情境（整體回顧）——相互交流——游戲?qū)搿v授新課、歸納知識點——能力拓展——開闊視野——情感升華——總結(jié)”。 首先從一個電動（手動發(fā)電）小豬來引出“控制”一詞，并對技術(shù)與設(shè)計的四大模塊進行回憶。讓同學(xué)們親身感受到控制在日常生活中的重要性。再次讓師生相互交流，學(xué)生說出一些身邊的控制事例，老師進行總結(jié)并不斷升華。接著三個游戲活動，指出在控制涵義中的三個最主要的方面。師生一起來總結(jié)出控制的涵義，并對一些典型事例進行分析，提高學(xué)生的能力。最后結(jié)合書中內(nèi)容和多媒體的展示，了解手動控制和自動控制。以及控制在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，提出來一些問題讓學(xué)生們思考，學(xué)生進行小組討，從而提升學(xué)生的情感思想。最后，對本節(jié)課進行小結(jié)。
3. 學(xué)情分析
學(xué)生在日常生活中，早就對控制有所了解，他們需要通過一個途徑從中了解真正的原因，從而更加清楚的體會到控制普遍存在于當(dāng)今社會的各個方面。并調(diào)動學(xué)生對控制及其設(shè)計的興趣，引起他們的重視，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。本節(jié)課內(nèi)容多半以概念為主，可能引起學(xué)生的興趣不是很大，需要通過一定的事例講解“概念”內(nèi)涵，而不要只是單純的進行傳統(tǒng)的傳授式教學(xué)，以免使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容感到枯燥乏味。
六、教學(xué)準(zhǔn)備
1. 相關(guān)學(xué)科知識：本單元要求學(xué)生具有初中物理學(xué)科電學(xué)基礎(chǔ)知識。　　2. 教學(xué)器材和材料：多媒體、相關(guān)圖片資料、飛鏢、手動發(fā)電機、小米老鼠、接力棒等。
七、教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)環(huán)節(jié)
教學(xué)活動
設(shè)計意圖
教師活動
學(xué)生活動
一、創(chuàng)設(shè)情境，引出主題
整體回顧
問：同學(xué)們，老師給大學(xué)展示一個小物體，看完以后，哪位同學(xué)能告訴老師，你都是從哪些角度來觀察它的呢？你最感光趣的是哪一部分呢？（展示發(fā)電小豬。）
學(xué)生回憶、再現(xiàn)、回答
知識準(zhǔn)備
通過整體回顧本書的內(nèi)容，從而為引出“控制”一詞做出鋪墊。
回顧技術(shù)與設(shè)計的四大典型模塊，從而引出控制技術(shù)在日常生活中的重要性。為下面的內(nèi)容做個鋪墊。
二、新課導(dǎo)入
相互交流
1.其實我們在日常生活中，都有意無意地進行著控制。如：騎自行車、打開電燈，學(xué)習(xí)成績等等。問：在你的生活當(dāng)中，控制技術(shù)存在于哪些方面呢？（學(xué)生回答）
根據(jù)教師的提示，帶著問題進行思考并作好記錄。
從簡單情況開始，循序漸進，引導(dǎo)學(xué)生利用舊知識去解決問題。 希望學(xué)生從生活中感受到控制技術(shù)的作用。
過渡：同學(xué)們,可見在我們的生活當(dāng)中,無時不刻應(yīng)用著控制技術(shù),無論是你們之前提到的,還是老師為你們舉到的一些例子,我們都感覺到它的重要性,既然它如此重要你們想不想去感受一下它的魅力呢?
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三、布置游戲和任務(wù)，體現(xiàn)問題解決步驟
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控制的涵義
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組織游戲1
飛鏢游戲：請二、三個同學(xué)來完成這個游戲。問：你在整個過程中是如何操作的呢？特點：目的性對學(xué)生完成的結(jié)果進行評價.
讓同學(xué)親身感受到控制存在于我們的身邊。并對控制的定義有個更深入的了解。
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通過接力比賽的游戲，使同學(xué)們親身感受在控制過程中，關(guān)于運用何種手段，對完成某一任務(wù)的作用是非常重要的。
游戲?qū)?br/>記憶深刻
目的
游戲2導(dǎo)入
過渡:看來只確定好目標(biāo)還是不行的,為了完成任務(wù),在確定好了目標(biāo)后,更重要的就是什么呢?請學(xué)生回答,并進行分析.那就讓我們游戲一下,看看你們能不能發(fā)現(xiàn)答案呢?
手段
游戲2:如果同學(xué)們覺的你還沒有體會到控制的魅力的話，下面我們就做一個現(xiàn)實的游戲，讓同學(xué)們一起來親身感覺一下什么是控制？（運動游戲）問:1.你能告訴老師你最終的目的是什么嗎？?? 2.那你又是如何完成這個任務(wù)的呢？? 請學(xué)生完成,并對其結(jié)果進行分析.
提問:
既然有了目標(biāo),又有了一定解決的方法,同學(xué)們想一想,我們還缺什么呢?
學(xué)生根據(jù)已有的知識進行思考回答。
加深記憶，理解控制的內(nèi)涵。
手段
組織游戲3
導(dǎo)入；同學(xué)們和老師一起欣賞一張圖片，看完后請同學(xué)們來回答老師的問題？展示圖片1：ppt演示
提問:
同學(xué)們來設(shè)想一下,圖中右邊的那個人為什么要掐住左邊那個人的脖子呢?
通過游戲和觀看圖片,我們已經(jīng)對控制有所了解,那位同學(xué)能來總結(jié)一下控制的涵義呢?
學(xué)生根據(jù)已有的知識進行思考回答。
事物
教師講授新課、歸納知識點
控制的涵義并進行分析(從古至今)其實在我們的祖先早很久就能夠很好的運動控制技術(shù)了？——大禹治水
理解控制的涵義
活動一：課堂能力拓展
ppt演示,學(xué)生舉例討論
過渡：同學(xué)們都知道,對待任務(wù)事物時,都是仁者見仁,智者見智,不同的人所采用的手段也不同,那么最終達到的效果也不一樣,同學(xué)們都知道控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段，同學(xué)們也看到了，在好多的控制當(dāng)中，少不了人的干預(yù)。既然是這樣，我們就可以把控制分為手動控制和自動控制。
手動控制和自動控制
活動二
請說說你所了解的人工控制和自動控制的事例
學(xué)生回答
?? 從身邊的事例來講解一些控制技術(shù)的運用。
開闊視野
手動控制/人工控制
人工控制：控制過程是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進行的。ppt展示圖片（手動發(fā)電機）視頻問:在汽車下坡過程中,你是如何控制的呢?
同學(xué)們可以通過圖片看到哪些是人工控制的事例
自動控制
自動控制：指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進行。ppt展示和視頻問:為什么視頻中擦玻璃的那個人的表情會如此茫然?你能幫他解釋一下這是為什么嗎? 如果讓你來擦玻璃,你將對如何控制這個門呢?
同學(xué)們可以通過圖片看到哪些是自動控制的事例
思考： 通過上述的講解同學(xué)們是不是已經(jīng)理解了什么是控制，了感覺到控制存在于當(dāng)今社會的各個方面，那么下面我們就一起從不同的角度去感受一下控制技術(shù)的作用，看一看我們能不能離開它？同學(xué)們也想一想，一旦我們離開了它，我們的生活將變成什么樣子呢？
小 結(jié)
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1.控制的涵義
2.手動控制和自動控制
? 本節(jié)課小結(jié)，知識復(fù)習(xí)
圍繞“控制”這個主題，本節(jié)課共設(shè)計了二個游戲和兩個任務(wù)以及一個探究活動和能力拓展活動
?　1.游戲：第一個游戲是投飛鏢，這個游戲是同學(xué)們都很熟悉的活動，通過投飛鏢時的目標(biāo)設(shè)定從而引出控制中第一個重要因素首先要確定目標(biāo)。第二個游戲是接力比賽游戲，讓學(xué)生親自示范從而達到設(shè)計的最終目的引導(dǎo)出控制的第二個重要因素要選擇合適的手段。最后通過對一張圖片的觀察，從而引出在有了目標(biāo)、選取了手段，還要選擇合適的對象。通過二個游戲和一張圖片，從而總結(jié)也控制的涵義。
2.課堂作業(yè)（能力拓展活動）
控制事例
控制的對象
控制的目的
控制的手段
用噴霧器噴灑農(nóng)藥
?
?
?
音響的音量控制
?
?
?
人力三輪車轉(zhuǎn)彎中的方向控制
?
?
?
?? 學(xué)生舉例，并進行討論。
?? 通過本活動的進行，使同學(xué)對控制的理解更深一步，并且同學(xué)們也能自己來分析某一事例的控制過程。
3.二個任務(wù)：第一個任務(wù)是在看完一段汽車下坡的視頻后，對其內(nèi)容的解釋，一個目的是讓學(xué)生們再次了解到控制技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用。另一方面是讓同學(xué)們了解到人工控制的含義。第二個任務(wù)是看完一段自動門的視頻，讓同學(xué)們幫助視頻中那位迷茫的男士。通過學(xué)生的回答和老師的總結(jié)，從而理解到自動控制含義以及自動控制在我們生活中的應(yīng)用，最后讓同學(xué)們幫助那位男士來解決這個問題，不斷的升華學(xué)生們的理念與思想。
4.探究活動：通過老師給學(xué)生們展示一些圖片，讓同學(xué)們了解解到控制技術(shù)在我們的生活、生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、軍事等其它方面的應(yīng)用。從而來思考，技術(shù)的發(fā)展對人類的影響？升華情感。
?八、教學(xué)反思
　　優(yōu)點：把教學(xué)的案例情景設(shè)置在學(xué)生身邊經(jīng)常遇到的例子，如自行車、飛鏢等生活常用工具和產(chǎn)品，根據(jù)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進行篩選，盡量去掉教材中易使學(xué)生厭煩的信息，留下學(xué)生能夠參與和感興趣的信息，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。如果有可能，就盡量減少教師的課堂講解，要給學(xué)生充足的時間和空間來思考和發(fā)展，使學(xué)生有時間和空間進行自我調(diào)控、自主學(xué)習(xí)、自我分析、互相評價、促進學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。
第六課時 控制系統(tǒng)的工作過程與方式
教　　材：通用技術(shù)（必修2）
文檔內(nèi)容：控制系統(tǒng)的工作過程與方式
章　　節(jié)：第四單元　控制與設(shè)計 第二節(jié)　控制系統(tǒng)的工作過程與方式
課 時：1課時
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
(1)分析典型案例，熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成。
(2)能畫出一個簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。
(3)熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用。
2. 過程與方法目標(biāo)
(1)通過典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的分析，熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程。
(2)逐步形成理解和分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法。
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
(1)提高對生活中技術(shù)問題的敏感度和引發(fā)出探究欲望。
(2)通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)的探究，形成勇于探索敢于創(chuàng)造優(yōu)良品質(zhì)。
二、教學(xué)重點：(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成與判斷。 (2)閉環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用。
三、教學(xué)難點：閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的判別。
四、教學(xué)方法：講授法、任務(wù)驅(qū)動法、小組合作法、演示法、逆推分析法、游戲法
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
“控制系統(tǒng)的工作過程與方式”這節(jié)的內(nèi)容是有關(guān)“控制系統(tǒng)的工作過程與方式”的學(xué)習(xí)和掌握，包含“控制系統(tǒng)”、“開環(huán)控制”和“閉環(huán)控制”等三個內(nèi)容。
本課從學(xué)生生活經(jīng)驗出發(fā)，從實例分析入手，歸納出對控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識，以及根據(jù)控制系統(tǒng)方式分類的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類，并側(cè)重對閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖、重要參數(shù)進行分析。
2. 教學(xué)策略設(shè)計
(1) 讓學(xué)生自發(fā)地、主動地學(xué)習(xí)。本課教學(xué)中以生活中最常見的“桿稱”控制系統(tǒng)等問題解決閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作控制流程，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)地把生活中碰到的閉環(huán)控制系統(tǒng)的問題解決。
(2)創(chuàng)設(shè)情境。生活中閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多，如電冰箱的溫度控制系統(tǒng)、抽水馬桶的水位控制系統(tǒng)等，引導(dǎo)學(xué)生分析生活中的閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程和方框，加強學(xué)生工作過程和方框圖的理解和應(yīng)用能力。
(3) 對學(xué)生進行現(xiàn)代技術(shù)思想和高科技思想方法的指導(dǎo)，使學(xué)生獲得新信息。
3. 學(xué)情分析
學(xué)生已學(xué)開環(huán)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識和系統(tǒng)、控制等基本概念，具有觀察和使用簡單控制系統(tǒng)的生活體驗，這些已知知識和經(jīng)驗為教學(xué)中提供了條件，同時也為本節(jié)順利進行閉環(huán)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)提供了可能。
六、教學(xué)準(zhǔn)備：電飯煲，臺燈，多媒體等。
　七、教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)：
（1）我們把控制系統(tǒng)分為：開環(huán)控制制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)
（2）什么是開環(huán)控制系統(tǒng)？ 控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
(3) 開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖是:
2.引入新課
（1）案例分析：炮彈的控制系統(tǒng)
下面是一個故事
在解放戰(zhàn)爭時期,有一次戰(zhàn)役中，有兩個士兵，一個是老兵，一個是新兵，他們坐在防空洞外休息，突然有火炮攻擊，那新士兵馬上……

在這炮彈的控制系統(tǒng)中有兩種情況:
一種是不進行調(diào)整只是按設(shè)定的距離開炮,沒有因素影響可以打中對方,但要是有干擾或者有其它因素影響那就打不中對方了,達不到目的.
另一種是加了一個(偵察兵)把控制系統(tǒng)的輸出量(炮彈落的位置)返回到輸入端(大炮到對方距離)進行比較,并對控制進行調(diào)整的環(huán)節(jié),使能準(zhǔn)確打中對方.
（2）案例分析
請同學(xué)們來試一試這兩臺臺燈在控制中有什么不同?
①可充電臺燈的控制系統(tǒng)
可充電臺燈只是開燈就亮 ,非常簡單,但是亮度不能調(diào)節(jié)。
②可調(diào)臺燈的控制系統(tǒng)
可調(diào)臺燈亮度可調(diào),(它經(jīng)過人的眼睛不斷檢測燈的亮度與人眼睛感覺舒適的亮度進行對比而進行調(diào)整,使達到人想要的亮度).
（3）案例分析
請問同學(xué)們在前面所學(xué)的游泳池的定時注水控制系統(tǒng)中有沒有不足地方?
有,當(dāng)多人用水時進水管水壓小,進水流量變小,時間到了還沒有加到設(shè)定的水位。
解決辦法是: 增加一個檢測游泳池水位的裝置，把測量到的游泳池當(dāng)前水位返回到該控制系統(tǒng)的輸入端，通過與輸入量對比，當(dāng)實際水位比設(shè)定水位低時，控制器控制進水閥門繼續(xù)注水；當(dāng)實際水位達到設(shè)定水位時，控制器發(fā)出信號關(guān)閉進水閥門。
從以上控制系統(tǒng)案例可以看出，在系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間,除了輸入到輸出傳遞信息外,還有從輸出端返回到輸入端的傳遞信息,(即控制系統(tǒng)把輸出量返回到輸入端與給定值進行比較,構(gòu)成一條閉合回路。)
3.閉環(huán)控制系統(tǒng)
（1）閉環(huán)控制系統(tǒng)是：把控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖:
（3）擴展思考(可調(diào)臺燈的控制系統(tǒng))
可調(diào)臺燈亮度是經(jīng)過人的眼睛不斷檢測燈的亮度與人眼睛感覺舒適的亮度進行對比而進行調(diào)整,使達到人想要的亮度,但不方便,一定要有人調(diào)節(jié)才行。
思考：能不能設(shè)計出不用人調(diào)節(jié)就能達到目的的控制？
（4）體驗閉環(huán)控制在日常生活中應(yīng)用
例如：家用電飯煲的做飯和保溫的控制系統(tǒng)
①電飯煲的做飯工作過程
普通電飯煲的做飯控制中，首先輸入“做飯指令”，按下開關(guān)按鈕,電熱盤工作,煮飯開始,當(dāng)內(nèi)鍋溫度上升到限制溫度（103℃）時,感溫磁體失去了磁性, (感溫磁鐵在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103℃時便失去了鐵磁性，這個溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點”)感溫磁體和永磁體在彈簧作用下分開,觸點開關(guān)分離,電熱盤停止工作,電飯煲的做飯工作過程結(jié)束,電飯煲進入保溫控制。
思考與討論：
●若用電飯煲燒水，水在沸騰以后是否會自動斷電？
●若是電飯煲內(nèi)，感溫磁體和永磁體之間的彈簧斷了,做飯過程中會是怎么樣?
②電飯煲的保溫工作過程
當(dāng)內(nèi)鍋溫度下降到保溫點（65℃）時，實施保溫控制,內(nèi)鍋溫度繼續(xù)下降時,雙金片發(fā)生變形,觸點開關(guān)接通,電熱盤工作,內(nèi)鍋溫度上升,當(dāng)內(nèi)鍋溫度到升保溫點（65℃）時,雙金片又發(fā)生變形,觸點又分離,電熱盤停止工作,這樣電飯煲就達到了保溫的目的。
思考與討論：
●常溫下兩觸點是接觸還是分離？
●電飯煲的做飯控制系統(tǒng)和保溫控制系統(tǒng)分別是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制?
●寫出它們的控制系統(tǒng)方框圖?
閉環(huán)控制在日常生活中應(yīng)用還有很多:
例如：(1)電熱水壺的溫度控制
(2)電熱器的溫度控制
(3)飲水機的溫度控制
(4)馬桶水位控制
(5)空調(diào)器的溫度控制
(6)太陽能熱水器的溫度控制
(7)電冰箱的溫度控制
八、 教學(xué)反思
由于學(xué)生缺少生活生產(chǎn)的經(jīng)驗，教師如何去彌補這一缺憾很重要。我用了生活中常見的控制事例，學(xué)生聽起來能接受，因而就有興趣，接受的效果就好一些。有些控制案例我給學(xué)生進行了控制系統(tǒng)的組成分析，讓學(xué)生知道組成系統(tǒng)的零部件，按功能分這些零部件的作用有什么不同，然后學(xué)生自己去分清控制器、執(zhí)行器、被控對象是什么。
第七課時 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能目標(biāo)
(1) 知道功能模擬方法與黑箱方法都是研究控制系統(tǒng)的常用方法。
(2) 了解功能模擬方法與黑箱方法在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2. 過程與方法目標(biāo)
(1) 通過“汽車全自動駕駛”與“人工駕駛”的類比分析理解功能模擬方法。
(2) 通過“挑椰子”“判別計算機性能”等案例的分析，了解黑箱方法的應(yīng)用。
3. 情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)
(1) 懂得功能模擬方法與黑箱方法在控制領(lǐng)域的重要作用。
(2) 將功能模擬方法特別是黑箱方法有意識的滲透到今后的問題分析當(dāng)中。
二、教學(xué)重點：功能模擬方法與黑箱方法在控制系統(tǒng)的設(shè)計與分析中應(yīng)用。
三、教學(xué)難點：1. 功能模擬方法的理解。
2. 功能模擬方法與黑箱方法在控制系統(tǒng)的設(shè)計與分析中應(yīng)用。。
四、教學(xué)方法：教授、案例分析、任務(wù)驅(qū)動。
五、設(shè)計思想
1. 教材分析
本課是《技術(shù)與設(shè)計2》的第四單元“控制與設(shè)計”的第三節(jié)“閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋”中的第三課時的內(nèi)容，包括 “功能模擬方法”和“黑箱方法”兩部分內(nèi)容。功能模擬方法是以功能行為的相似性為基礎(chǔ)建立模型，用模型模擬原型的功能和行為的一種方法。教材首先以“加熱爐溫度的手工控制與自動控制”的比對案例來說明功能模擬方法。溫度能自動控制的加熱爐系統(tǒng)在上一課時是已經(jīng)分析探討過的案例。在這里重提就可以很好的與“手工控制加熱爐”配對比較。但考慮到“加熱爐”對學(xué)生來說還是比較陌生，所以在上課時不采用這個案例，而是改用“人工駕駛與自動駕駛汽車”的案例做比對。教材在后面又舉了根據(jù)模型與人腦在功能行為上相似而實現(xiàn)對人腦的模擬的“國際象棋人機對弈”案例，從而使功能模擬方法更清晰的展現(xiàn)在我們面前。在“黑箱方法”部分教材使用“中醫(yī)看病”“挑西瓜”等貼切生活的案例把黑箱方法分析得非常的清晰明了。教材引用這些生活化的案例就一子就把理論與人的距離拉近了，陌生感也沒有了。利用黑箱方法事物進行分析，可使許多繁雜的問題簡單化，它是認(rèn)識事物的一種有效方法。
教材內(nèi)容的順序編排也是比較合理的。在前幾課時分別介紹了“控制”“開環(huán)控制系統(tǒng)”“閉環(huán)控制系統(tǒng)”“干擾因素”“反饋”等內(nèi)容，而這些都是學(xué)習(xí)探討功能模擬方法與黑箱方法的前提基礎(chǔ)。
2. 設(shè)計理念
功能模擬方法是仿生學(xué)中的一種常用研究方法，在控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，它也為人工智能研究的提供了科學(xué)方法。在平時進行方案構(gòu)思時采用的模仿法與本課探討的功能模擬法很相近，模仿法的范疇更大一些，這一點在上課時是一定要學(xué)生清楚的。本節(jié)教學(xué)的主體任務(wù)是使學(xué)生理解并掌握兩種分析、設(shè)計控制系統(tǒng)的思想方法，最終能對兩種方法做簡單的應(yīng)用。為了讓學(xué)生易于理解就必須盡可能的多使用案例，且是學(xué)生熟悉的案例，案例既有文字性也有圖片式的。
3. 學(xué)情分析
在此前，學(xué)生學(xué)過了開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)，對開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成也都有了一定的認(rèn)識，這些再加上學(xué)生的生活經(jīng)歷都是學(xué)習(xí)本節(jié)的前提基礎(chǔ)。“人工駕駛汽車”“中醫(yī)看病”“挑選西瓜、椰子、電視機”以及“機器人”都是學(xué)生熟悉的案例，正是以這些熟悉的案例做分析鋪墊，才有可能降低理解難度。本課主要通過大量的生活案例讓學(xué)生在分析案例的過程中逐步掌握功能模擬方法與黑箱方法的思想的，但對于功能模擬方法的理解還是有一定難度的，所以在實施教學(xué)時需要想辦法去突破。
4.教學(xué)策略設(shè)計
先以“人工駕駛汽車”的方向控制問題做導(dǎo)入，分析汽車的行駛方向是如何受到控制的，接著投影“全自動駕駛汽車”案例，比較前后兩種行駛方向的控制，知道“全自動駕駛汽車”中控制器代替了人腦的轉(zhuǎn)向控制功能，執(zhí)行器代替了人手實現(xiàn)車把轉(zhuǎn)向功能，檢測裝置代替了人眼實現(xiàn)路況識別功能。說明象這種以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用模型模擬原型的功能和行為的方法就是功能模擬方法。之后再介紹教材舉的“下象棋機器人”，也請學(xué)生試列舉類似的案例，（會騎自行車的機器人、會拉提琴的機器人……）接著讓學(xué)生閱讀第115頁的“閱讀”材料，以加深對“功能模擬方法”的認(rèn)識。接著設(shè)置一道與功能模擬方法相關(guān)的練習(xí)題試做。
在“黑箱方法”部分用教材的“挑西瓜”“中醫(yī)看病”案例做簡單分析，可得知不用打開事物直接看內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也可以通過觀察外部或試驗等方法就可以認(rèn)識事物，這種方法就是黑箱方法。接著請三位同學(xué)上臺試判別兩個椰子的老嫩情況，這是跟挑西瓜類似的一個試驗，旨在提升學(xué)生的感性認(rèn)識。之后再請全體同學(xué)一起討論“如何簡單判別一臺計算機的性能”、“試判別教室中的擴音機的擴音是否正常”，這都是黑箱方法的具體應(yīng)用。最后的再安排教材P116頁的“馬上行動”作為課后作業(yè)。
六、教學(xué)準(zhǔn)備
1. 教學(xué)資源的準(zhǔn)備：多媒體教學(xué)設(shè)備、教學(xué)課件PPT、椰子（2個）、（教室的）擴音設(shè)備等。
2. 教學(xué)課件的準(zhǔn)備：教學(xué)課件力求簡潔，抓住關(guān)鍵知識點，突出中心。
七、教學(xué)過程
1.引入
教師：上一課我們專門探討過閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋問題，反饋可以使控制系統(tǒng)的控制精度更高、穩(wěn)定性更好。下面我們來看兩個案例：
（投影：手動駕駛汽車和自動駕駛汽車圖片）

a. 手動駕駛汽車 b. “斯坦利”無人自動駕駛汽車
大家說說這兩種駕駛汽車的方式中，汽車的行駛方向分別是怎樣實現(xiàn)控制的？
學(xué)生：（在手動駕駛的案例中，人眼檢查路面的信息反饋給大腦處理，大腦控制手去把轉(zhuǎn)方向盤；在自動駕駛案例中，檢測裝置檢測路面信息并將信息送給控制器，控制器控制執(zhí)行器去調(diào)整方向盤從而實現(xiàn)行駛方向的控制）
2.新課
教師：在這兩案例中，相應(yīng)的自動駕駛系統(tǒng)的檢測裝置代替人眼檢測路面狀況的功能，控制器代替了大腦的功能，執(zhí)行器代替了人手的功能。象這個有用有相似功能的機器模塊代替了人來實現(xiàn)對汽車行駛方向的控制就是一種功能模擬方法。
（投影：功能模擬方法----以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用模型模擬原型的功能和行為的方法。）
這里說的“模型”是比較籠統(tǒng)的，但它一定是以功能行為的相似性為基礎(chǔ)的。就如雷達和蝙蝠，雷達就具有可發(fā)射并可接收電磁波功能模塊，這些模塊就是模型，它具有與蝙蝠相似的功能和行為。
歷史上曾經(jīng)有過能模擬人的動作行為的各種模型，卻沒有解決從結(jié)構(gòu)上模擬人的大腦進行思考的問題，因為人的大腦太復(fù)雜了。在沒有徹底弄清人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機理的情況下，必須另辟一新的模擬途徑，這條途徑不要求從結(jié)構(gòu)上去模擬人腦，而只是要求模型在功能行為上與人腦相似。也就是說，僅僅根據(jù)模型與人腦在功能行為上相似，實現(xiàn)對人腦的模擬。
我們來看一則報道（投影）
“據(jù)俄羅斯《莫斯科時報》6月10日報道，俄羅斯總統(tǒng)的首席經(jīng)濟顧問達瓦科維奇9日晚上戰(zhàn)平國際象棋機器人，比賽結(jié)果為1勝1負(fù)。 達瓦科維奇同時也是俄羅斯國際象棋協(xié)會主席，他承認(rèn)這是他第一次有勇氣和機器人比賽。參賽機器人是俄羅斯工程師用最先進的技術(shù)制作的，它能用一只長約1米的手臂移動象棋，并同時與3個人比賽。設(shè)計師很自信地說，從理論上來說它是無法被擊敗的。
這次機器人同時與達瓦科維奇、國際象棋大師伊戈爾和7歲的象棋女神童阿琳娜一起下5分鐘的快棋賽。達瓦科維奇賽前和現(xiàn)場的觀眾及記者說：‘這個機器看起來不像人類，但棋下得比人好。’”
教師：國際象棋機器人具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋手的思維、動作與人下棋。工程師在設(shè)計這些機器人時就使用了功能模擬法。
3.學(xué)生任務(wù)一
（1）用一分鐘閱讀P115頁的“閱讀”材料。
（2）判別下列案例是否涉及到功能模擬方法。

會騎自行車的機器人 會拉提琴的機器人 機器人保姆
4.新課繼續(xù)
教師：假如你要去選購西瓜，你有什么辦法在不切開西瓜的情況下就可以選到好的西瓜？
學(xué)生：（看、摸、敲、聽、掂……）
教師：很好！現(xiàn)在我就想請大家試一下，盡管我手頭沒有西瓜，但卻有兩個椰子。（展示）請幾位同學(xué)過來幫我判別一下哪個椰子可能會好吃一些?你是根據(jù)什么來差別的？
學(xué)生：（試辨別……）
教師：說明大家的生活經(jīng)驗是非常豐富的！這是好事！
這里我們不需要把西瓜、椰子打開就可以判別它的內(nèi)部情況。像這種不需要把事物打開觀看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而是通過觀察或試驗等方式來認(rèn)識事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能的方法就是黑箱方法。
（投影：黑箱方法---把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進而推斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法。）
我們生活當(dāng)中也有很多用黑箱方法來解決問題的案例，就如中醫(yī)看病。中醫(yī)是我國幾千年傳承與發(fā)展下來的一門獨特醫(yī)學(xué)，是我們的國粹。中醫(yī)看病是通過什么方式來完成的呢？
學(xué)生：（望、聞、問、切……）
教師：說得好! 了解了什么黑箱方法及其作用后，下面就讓我們試用黑箱方法去分析某些案例。
5.學(xué)生任務(wù)二
（1）怎樣簡單判斷一臺計算機的性能？
學(xué)生：（安裝一些大型軟件，如圖像處理軟件、音視頻處理軟件、3D設(shè)計軟件、大型游戲等……觀察計算機的運行情況）
（2）試判別教室中的擴音機的擴音是否正常？
學(xué)生：（請學(xué)生到講臺試操作再回答）
<用影碟機或mp3播放器播放音樂，把音樂信號輸送給擴音器，調(diào)節(jié)擴音器音量，辨聽從音箱輸出的音質(zhì)；或是將擴音器的音量調(diào)到比較大的位置，用手或鑰匙碰觸音頻輸入線，細(xì)聽音箱中是否有雜音出現(xiàn)，如有則說明擴音器是好，否則是有問題的。>
八. 教學(xué)反思
通過對大量的生活化案例的分析來突破重難點是本課的一個設(shè)計要點，在案例選擇上除了教材的“加熱爐的溫度控制”案例外其余的案例全部使用到，此外還增設(shè)了“會騎自行車的機器人”、“會拉提琴的機器人”、“機器人保姆”、“選椰子”、“簡單判斷計算機的性能”、“判別擴音器擴音功能的好壞”等案例，從而使本課內(nèi)容充實有加。
第九課時　控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施
一、教學(xué)目標(biāo)
1.了解簡單的被控對象的基本特性。
2.能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖。
3.形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計的方案。
4.能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，制作一個控制裝置；學(xué)會調(diào)試運行，提出改進方案。
二、教學(xué)重點
1.運用控制系統(tǒng)設(shè)計分析方法確定控制系統(tǒng)各部件，形成初步的設(shè)計方案。
2.確定被控量和控制量并能畫出控制系統(tǒng)的方框圖。
三、教學(xué)難點： 被控量和控制量的確定。
四、教學(xué)方法：講授、討論、小組合作。
五、設(shè)計思想
1.教材分析
本節(jié)課內(nèi)容為本單元的第四節(jié)，是前幾節(jié)知識的總結(jié)與應(yīng)用。可通過教師的引導(dǎo)和實例，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗，探究控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的含義，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的方法。通過設(shè)計實踐活動，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，引導(dǎo)學(xué)生思考實現(xiàn)合理的控制設(shè)計要考慮的因素。
2.學(xué)情分析
學(xué)生對一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗，這些經(jīng)驗有成功的，也有失敗的，通過控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計，使學(xué)生對一定的實踐經(jīng)驗的生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認(rèn)識，對失敗的使用經(jīng)驗，能從控制與設(shè)計的角度重新的認(rèn)識。
學(xué)法設(shè)計：
引導(dǎo)學(xué)生進行“問題式學(xué)習(xí)”，通過嘗試——發(fā)現(xiàn)，探索——研究的過程來掌握本節(jié)課的知識，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動手實踐、改造，親身體會控制系統(tǒng)的實施方法，體驗成就感。
教學(xué)策略：
提出一個生活中時常會遇到的問題，在學(xué)習(xí)和閱讀了相關(guān)內(nèi)容后針對這一問題的設(shè)計要求進行具體設(shè)計并制作成模型，在學(xué)生自己設(shè)計和制作的過程中達到突破難點，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的目的。
（1）通過一些具體的生活中例子對比來導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計方法，從而引入課題。
（2）根據(jù)課本中的案例，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，提高學(xué)習(xí)的自主能力。
（3）尋找一些貼近學(xué)生生活實際和典型的《電吹風(fēng)》《電曖氣》（有開環(huán)與閉環(huán)兩種）等案例，利用媒體教學(xué)手段增加課堂氣氛，幫助學(xué)生在快樂、輕松的氛圍中掌握知識。
（4）老師起到引導(dǎo)的作用，把課堂交給學(xué)生。讓學(xué)生進行設(shè)計。
六、教學(xué)準(zhǔn)備：電吹風(fēng)等實物，課件、方框圖。
七、教學(xué)過程
引入：
（一）問題的提出
程同學(xué)家的住房面積比較小，衛(wèi)生間和客廳緊密相連，家里來客人時，使用衛(wèi)生間廁所馬桶時所發(fā)出的聲音和氣味常常使人很尷尬。程同學(xué)想如果在馬桶內(nèi)安裝一個抽氣機，將馬桶內(nèi)的氣體直接抽到水箱內(nèi)的水中，通過水的過濾，消除臭氣。這樣，由于馬桶內(nèi)的空氣流向發(fā)生變化，如廁時馬桶內(nèi)發(fā)出的聲音也可得到控制。
要實現(xiàn)這個想法，抽氣機的控制系統(tǒng)部分如何設(shè)計呢？
新課：
（二）控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路：
1.要設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，需要：
（1）明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？
（2）所要控制的對象是什么？
（3)被控對象有哪些重要特征？被控量和控制量分別是什么？
被控對象的特征往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關(guān)系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運算方式。
（4)外界的主要干擾因素有哪些？
一個控制系統(tǒng)中可能同時存在若干個干擾因素，需要分清主次，找出對系統(tǒng)影響最大的干擾因素。
（5)選擇怎樣的設(shè)計方案既能達到目的，又經(jīng)濟、又易于實現(xiàn)。
為達到實現(xiàn)控制的目的，應(yīng)采用易于實現(xiàn)的控制方式，降低控制成本、減少對環(huán)境的負(fù)面影響等。
（6）選擇控制系統(tǒng)的設(shè)備和元件。
注意在選擇元器件時要優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)件的使用。
2.在以上問題都確定后，再考慮：
（1）要根據(jù)實際設(shè)計對控制精度的要求以及條件的可行性來確定是用開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)所要最終達到的目的。
（2）畫出控制方框流程圖。
（3）畫出必要的設(shè)計圖紙（控制電路設(shè)計或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計）和實施圖紙，撰寫設(shè)計說明書等。
（三）開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計案例分析
◇ 案例分析1（教師引導(dǎo)）：
電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計（先介紹一下電吹風(fēng)的工作原理）。閱讀書中“開環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計”，從“電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計”體會開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般過程。
設(shè)計要求：
電吹風(fēng)能根據(jù)不同檔位輸出不同種類的風(fēng)。
設(shè)計分析：
被控對象——電吹風(fēng)；
被控量——風(fēng)的速度和溫度；
控制量——電機的電壓；
干擾因素——房間溫度、電源電壓的波動；
工作過程：
這個開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的案例，用以說明開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的過程與方法，體現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路。
◇ 案例分析2（分組討論）：
電風(fēng)扇風(fēng)速控制設(shè)計。
1.電風(fēng)扇風(fēng)速控制這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？
2.控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？
3.需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？被控量的控制量分別是什么？
4.外界的干擾因素是什么？影響的程度有多大？
5.怎樣做到經(jīng)濟實用？設(shè)計更安全？
6.你認(rèn)為該控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計還與什么有關(guān)?
◇ 案例分析3：
抽水馬桶水位自動控制
設(shè)計要求：當(dāng)水位達到某一指定高度時，進水口停止進水。
設(shè)計分析：根據(jù)設(shè)計要求，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量（進進水量），水箱水位的高度與進水量之間呈線形關(guān)系，主要干擾因素是水箱的出水流量。
方案構(gòu)思：采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當(dāng)水箱的水位低于水箱的某個高度時，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實際水位高度之差），這個信號通過浮球、連桿機構(gòu)傳給進水閥，使進水閥打開，從而水箱進水；當(dāng)水箱水位達到水箱的某個高度時，水位差為零，進水閥關(guān)閉。
控制系統(tǒng)方框圖：略
控制過程：轉(zhuǎn)動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關(guān)閉。
（四）“馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)”的方案設(shè)計
設(shè)計要求：
抽氣機能根據(jù)不同的檔位（如電風(fēng)扇的風(fēng)速控制器）改變抽風(fēng)量的大小。
提問：針對“馬桶內(nèi)抽氣系統(tǒng)”，是選擇開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？
教師總結(jié)：采用開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)馬桶內(nèi)抽氣。同學(xué)們在學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)設(shè)計之初，要從嘗試進行簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計做起。
1.明確馬桶內(nèi)抽氣系統(tǒng)的設(shè)計要求、被控對象、被控量和控制量。
2.閱讀書中119頁“開環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計”，從“電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計”體會開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般過程。
設(shè)計分析：
抽氣機控制系統(tǒng)的的被控對象是抽氣機裝置，被控對象是抽氣量的大小，控制量是電機的電壓，干擾因素是電源電壓的波動。
抽氣機控制的工作過程：抽氣機是通過電動機帶動真空泵將氣體從馬桶內(nèi)抽到水箱之中的。
分組討論：1.設(shè)計“馬桶內(nèi)抽氣控制系統(tǒng)”，畫出流程方框圖。 2.共同討論設(shè)計還存在哪些問題，如何改進。
方案構(gòu)思：設(shè)定抽氣機的擋位就設(shè)定了電動機電壓，接通電源后，電動機帶動真空泵，將馬桶內(nèi)的氣體抽到水箱中，輸出的就是預(yù)設(shè)定抽氣大小的量。

（五）作業(yè)：馬桶內(nèi)抽氣裝置的模型制作
1.確定了抽氣機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案后，畫出必要的電氣線路圖。
2.選擇適當(dāng)型號的元件和配件，進行組裝。（老師提供相應(yīng)的配件和原材料，學(xué)生現(xiàn)場制作）
3.進行調(diào)試，測試能否實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，提出改進意見。
八．教學(xué)反思
嘗試引導(dǎo)學(xué)生進行“問題式學(xué)習(xí)”的過程來掌握本節(jié)課的知識，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動手實踐、改造，親身體會這種控制實施方法，體驗成就感。

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