資源簡介

3.1 系統及其特性
【學科核心素養】
技術意識：通過小車組裝技術實踐活動，能從技術的應用角度闡明系統的含 義與基本構成。
工程思維：能結合小車實例歸納系統的基本特性。
【課標內容要求】
1.能從技術的應用角度闡明系統的含義和基本構成。
2.能結合具體實例歸納系統的基本特性。
【教材分析】
《系統及其特性》是蘇教版通用技術教材必修二第三章《系統及其設計》中 第一節的內容， 包含了“認識系統及其構成 ”“辨析系統的基本特性 ”兩個任務。 本節內容從技術應用的角度闡述系統的含義、基本構成及基本特性， 為后面系統 分析、系統設計、系統優化和實現打下基礎。教學中， 教師按照“任務—活動— 問題串—學習過程 ”的思路， 綜合運用創設情境、任務引領、問題貫穿、實踐操 作等方法，引導學生進行思考討論、分析提煉和探究實踐，認識系統及其構成， 并逐步掌握系統的基本特性，達成本節課的教學目標。
【學情分析】
通過前幾單元內容的學習， 學生已經掌握了結構及其設計和流程及其設計的 相關知識， 為本節課系統及其特性的學習打下了基礎。高二學生對于揭開系統的 神秘面紗有強烈的愿望， 學生有強烈動手體驗和實踐探究的期待。因此， 學生已 經具備了本節學習的知識及情感基礎。但是， 學生對于系統及其特性缺少理性認 識， 不太了解系統和系統的基本特性， 更多停留在偏“理論 ”層面， 缺少技術知 識在實踐中的運用， 利用所學系統及其特性的知識分析和解決遇到的系統問題能 力， 需要教師在教學中綜合運用案例分析、交流討論、實踐探究等多種方法， 引 導學生一步步認識和掌握系統的相關知識。
【教學目標】
1.通過小車系統的探究，能從技術的應用角度闡明系統的含義及其構成。
2.通過探究小車車輪對于行駛功能的影響，理解系統的整體性。
3.通過探究小車探究車輪款式與能耗的關系，理解系統的相關性。
4.通過探究小車適應不同路段行駛要求，理解系統的環境的適應性。
5.通過探究小車車輪的構造行駛，理解系統的目的性。
6.通過探究小車長時間運行電池蓄電量逐漸衰減和伴有發熱現象， 理解系統 的動態性。
【教學重點和難點】
教學重點：能從技術應用的角度理解系統的含義及其基本特性。 教學難點：運用所學系統及其特性的知識解決遇到的系統問題。
【課時安排】
本節課： 1 課時
【教學準備】
學案準備：教師設計的導學案；
案例準備：自動運送智能車案例、搜集生活中各種自動運送智能車案例；
教具準備：自動小車模型、 Adinuo 智能車、各種自動運送智能車實物模型、 麥克納姆輪、履帶輪、橡皮輪等；
材料準備：七號電池、絕緣膠帶、道具模型等；
【教學實施】
走進情境：疫情期間，為了盡量避免接觸，家長不能進入校園，看著返校日 校門口同學們手上的大包、小包， 你是否想到嘗試去設計一款能幫助他們完成從 校門口到宿舍樓進行物資運送的智能車，以減輕他們的負擔？
任務一 研究自動小車系統
王偉同學萌發了設計校園物資運送智能車設想后， 他查閱了一些常見的自動 小車資料， 分析小車特點， 為了更好研究， 購買了一款小車， 希望從中找到解決 問題的辦法。
活動 1：調試、觀察自動小車
問題 1:自動小車有哪些部分組成？這些部件的功能分別是什么？如何實現 自動行走的功能的？
問題 2:自動小車構成了一個系統，你是怎么理解系統的？構成一個系統需 要具備什么樣的條件？
系統是由相互聯系、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。
構成系統必須具備三個條件：
1.至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統；
2.要素（部分）之間相互聯系、相互作用、按照一定方式形成一個整體； 3.這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
設計意圖：通過小車系統的探究，能從技術的應用角度闡明系統的含義及其 構成。
活動 2：孫宇同學發現，某些智能小車功能和自己要設計的自動物資運送智 能車要實現的功能相似，于是就向校科技輔導員借了一輛智能小車進行研究。
問題 3：該智能小車系統還可不可以繼續細分了？
問題 4：可以分成哪些子系統？相互關系如何？
設計意圖：在前一問題的基礎上繼續追問，引出子系統的概念。 任務二 辨析系統的基本特性
問題 1：車輪對于行駛功能有什么影響？
車輪的數量和款式對小車行駛性能有重要影響。
輪子數量和結構造型發生變化會引起行駛功能發生變化。
要素對系統的整體功能的實現有一定影響。
設計意圖：通過車輪對于行駛功能的影響分析，引出系統的整體性。
整體性是系統最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
問題 2：小車的組成部分能否實現系統的整體功能？
任何一個要素不能離開整體去研究和分析， 要素間的聯系和作用也不能脫離 整體的協調去考慮。
不能離開整體去分析系統中的任何一個組合部分。
系統的任何一個要素發生變化或出現故障， 都會影響其他要素或整體的功能 發揮。
設計意圖：通過組成部分與整體功能關系的分析，讓學生對于系統的整體性 有一個深入的認識。
問題 3：如果系統的某一要素或部分對系統的整體功能的實現沒有任何作 用，是否可以將該要素或部分去掉？
相關性是指組成系統的各要素之間或系統整體與部分之間的相互作用、相互 聯系。
設計意圖：通過問題的思考，讓學生對于系統的相關性有一個初步認識。
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問題 4：能否舉例說說小車運行過程中，如何體現系統的相關性？
小車行走時， 舵機左右旋轉帶動超聲波傳感器向不同方向測距， 將測距信息 傳給單片機， 單片機將控制驅動車輪的電機轉動， 實現轉彎、前進、后退等動作， 從而避開障礙物。
設計意圖：通過小車運行過程中相關性的思考，讓學生對于系統相關性有一 個深入的認識。
思考：
要實現不同路段的行駛要求， 使得小車具有良好的環境適應性， 你認為應該 選用哪一款小車？理由？
A.三輪二驅 B.四輪二驅 C.四輪四驅 D.履帶
一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換， 外界環境 的變化會引起系統功能和系統內各部分相互關系的變化。系統只有具有對環境的 適應能力，才能保持和恢復系統原有的特性。
設計意圖：通過小車行駛過程中，需要具有良好的環境適應性，帶領學生進 入系統的特性環境適應性的學習。
問題 5：“任何系統都是有邊界的,這種邊界的確定又是相對的 ”，你是怎
么理解的
系統的邊界， 既是區分系統與其環境之間的一定界線， 又是系統與其環境相 互作用的重要中介環節。系統的邊界突出體現著系統的復雜性， 以及系統與環境 間關系的復雜性。
邊界的確定是在人們的認識過程中， 往往宏觀上是相對確定的， 而在微觀上 是相對不確定的， 這既體現著構成系統邊界機制的復雜性， 又造成了人們認識系 統邊界的困難。系統能夠在一定時空范圍內輸入什么、輸出什么， 關鍵取決于系 統與其外界環境之間在不同調整、控制范圍內各自在調整、控制能力等方面的對 比關系，這種滲透在物質、能力與信息相互作用過程中不斷變化著的對比關系， 實際上決定著系統的整體調控作用范圍的一定限度的變化， 即決定著系統邊界的 變化。而系統邊界及其變化， 則真實地標志著上述兩者作用范圍的相對界線及其 變化，成為上述兩者相互作用過程的直接中介環節。
由于系統整體處于不斷調控變化過程中， 其環境也處于不斷調控變化過程之 中，它們之間的關系必然具有復雜的相互作用機制， 這一切正是導致人們對于系 統邊界認識的模糊性或相對不確定性的內在原因。
設計意圖：通過問題的思考與討論，讓學生對系統有更深入的認識。
問題 6：孫宇同學采用了四輪四驅的構造形式,而沒有采用履帶式的構造,說 明孫宇同學優先考慮的目標是什么
任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能。
設計和分析一個系統時，必須事先弄清其目的，否則就無法構成一個良好、 有序的現實系統。
當系統存在多個目標時， 要從整體協調的角度出發尋求平衡， 以獲得整體上 的最佳效果。
設計意圖：通過小車的選用和決策，讓學生了解系統的目的性。 問題 7：該小車系統的目的是什么
行駛穩定、續航時間長、經久耐用，性能穩定等。
設計意圖：將所學知識運用到問題解決過程中。
問題 8：小車運行時間長了，電池的蓄電量逐漸衰減，并伴有發熱現象，體 現了系統的什么特性？
任何系統都是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
系統在時間上是有序的， 在狀態上也隨著時間的變化而變化， 系統在運行中 既要從其環境中輸入信息和物質，又要不斷向其環境輸出新的信息和物質。
設計意圖：通過電池的衰減和發熱現象，讓學生了解系統的環境適應性。 問題 9：系統動態性對于解決日常生活中的問題有何意義？
運用系統的動態觀點， 有助于使我們不僅看到系統的現狀， 而且看到系統的 變化和發展，從而預測系統的將來，掌握系統的發展規律。
設計意圖：將所學系統動態性的知識運用到日常問題解決，讓學校對于系統 的動態性有更深入的認識。
問題 10：有沒有不具有動態性的系統？為什么？
動態性和環境適應性有何區別？
設計意圖：將所學系統動態性的知識運用到日常問題解決中，讓學生對系統 的動態性有更深入的認識。
【課堂小結】
1.系統的含義
2.系統的基本組成
3.系統的基本特性
運用系統特性思想分析解決遇到的問題。
【課后練習】
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要設計一款校園物資運送智能車， 小組探討并提出有效解決現實問題的設計 方案？
設計意圖：下一節課將進入系統分析的學習，為下一節課的學習做好鋪墊。
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