資源簡介

第三單元 系統與設計
第三節 系統設計的優化與實現
任務一 優化設計系統的方案
一、教學目標：
1.技術意識——通過簡單系統的案例分析，引導學生理解系統的含義，幫助學生形成系統的概念，有意識的應用系統的思想去思考問題。
2.創新設計——通過教師的引導，從新的角度去思考問題，能對教師提出的系統問題應用創新的方案進行解決。能夠通過不斷的測試和評價對自己的作品進行優化和改進。
3.工程思維——對于多因素的系統問題，能夠分析系統的主要目標和次要目標，并為了實現主要目標而進行統籌兼顧，綜合考慮各方面因素，提出解決方案。
4.圖樣表達——能夠應用技術圖樣表達自己的設計方案。
5.物化能力——能夠使用簡答的材料將自己的設計想法變成現實中的作品或產品。
二、教學重難點:
重點：通過投石車的制作，體驗系統設計的過程及方法。
難點：針對所學知識以及實操過程出現的問題對投石車提出優化方案
三、教學方法: 講授、演示、小組討論。
四、設計思想:
1.教材分析
本書主要是讓學生通過上一節課提出的問題以及對制作的投石車進行自評和互評，得出投石車系統存在的缺陷，然后利用所學的系統分析知識，對投石車系統進行深入地分析，引導學生深入理解系統分析的過程和方法，然后提出優化的方案，學生在討論和評價的過程中體驗系統的優化。本節課建立在前面學生制作和體驗的基礎上，主要是評價和自評。
2.學情分析
通過上節課的學習，學生對系統的設計已經有了初步的了解，但學生的創新意識較弱，不能通過及時的評價和測試對系統進行優化，同時對于系統優化的方法也不是很了解，因此在這節課需要教師耐心地引導學生對自己和他人的方案進行評價，并提出切實可行的優化方案。
五、教學過程：
導入：
在前面的學習中，老師帶大家制作了一個投石車，但是很多同學都因為這樣那樣的問題沒有完成，有些同學制作完成了，待會我們讓這些小組上臺來進行簡單的介紹，然后大家對這些投石車進行評價，再對自身的作品進行自評，我們一起來對自己的投石車進行優化。
新課:
教師對上節課出現的問題進行點評：
沒有對投石車進行系統的分析
大家都學習了系統分析，但是針對投石車系統的制作，大家都沒有科學全面地進行分析，只是停留在淺薄的制作層面，大家只是為了做而做。
所以大家要建立數學模型，從數學、物理的角度對投石車進行科學地分析；
同時還需要大家明確主要目標和次要目標之間的關系，統籌兼顧，保證整體的功能。
沒有繪制設計圖的習慣
有些小組有了設計的方案，但是沒有形成良好的習慣將其繪制成圖紙，這樣在進行小組討論和分析的過程中不夠具體，所以也是導致制作效果低的原因。
沒有技術試驗的意識和習慣
投石車的制作不是一蹴而就的，需要同學們不斷通過技術試驗對其進行測試和評價，然后不斷改進方案，大家一直都在為了最終目標而制作，但是卻忽略了過程中的測試。
了解系統設計的過程：
明確系統設計的問題
A．系統設計的目的與要求；
B．系統各部分之間的相互聯系與相互作用
C．系統設計方案的優化
了解系統設計的方法
A.將系統分解為若干子系統
B.確定各子系統的目標、功能及其相互關系
C.對子系統進行技術設計和評價
D.對系統進行總體技術設計和評價
了解系統優化的過程及方法：
什么是系統優化
系統的優化－－－是指在給定的條件(或約束條件)下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化(或最小化)。
系統優化的過程及方法
課堂小結：
系統設計的過程
系統設計的優化
第三單元 系統與設計
第三節 系統設計的優化與實現（第二課時）
任務二 投石車系統的實現
一、教學目標：
1.技術意識——通過簡單系統的案例分析，引導學生理解系統的含義，幫助學生形成系統的概念，有意識的應用系統的思想去思考問題。
2.創新設計——通過教師的引導，從新的角度去思考問題，能對教師提出的系統問題應用創新的方案進行解決。能夠通過不斷的測試和評價對自己的作品進行優化和改進。
3.工程思維——對于多因素的系統問題，能夠分析系統的主要目標和次要目標，并為了實現主要目標而進行統籌兼顧，綜合考慮各方面因素，提出解決方案。
4.圖樣表達——能夠應用技術圖樣表達自己的設計方案。
5.物化能力——能夠使用簡答的材料將自己的設計想法變成現實中的作品或產品。
二、教學重難點:
根據優化方案重新制作投石車。
三、教學方法: 講授、演示、小組討論。
四、設計思想:
1.教材分析
本書主要是讓學生通過上一節課提出的優化方案，對投石車進行重新的制作，培養學生的創新設計，然后在課后對學生的作品進行測試，或者可以結合科技節對學生的作品進行測試和評價。
2.學情分析
通過上節課的學習，學生已經具備一定的優化意識和技術試驗意識，但學生的專業知識較弱，不能建立嚴謹的數學模型，這就需要教師在課后對有基礎的學生進行輔導，通過不斷的測試和評價建立數學模型。
五、教學過程：
導入：
在前面的學習中，老師讓大家提出了優化的方案，那么這節課我們就來將優化的方案進行實踐，看看優化后的方案能不能實現投石車的功能。
新課:
教師對投石車的制作提出三個問題：
如何實現最大的投射距離
引導學生建立投石車的數學模型，利用數學和物理知識分析投石車，并在課后的測試中逐漸建立關于投石車的數學模型。
如何保證投射距離的同時，保證結構的穩定性和強度
投石車的支架和底座，需要保證結構的穩度和強度，這與投石車的杠桿，在一定程度上是相互制約的，如何平衡三者之間的關系，需要引導學生去思考和測試。
如何設計觸發機構
投石車的觸發機構是一個加分點也是考驗學生創新設計的關鍵點，學生需要從案例中和生活中得到啟發，思考如何高效地進行觸發。
回憶系統優化的過程和方法：
系統的優化－－－是指在給定的條件(或約束條件)下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化(或最小化)。
學生對投石車進行設計和制作
課堂小結：
投石車設計的要點
系統優化的過程和方法

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