資源簡介

3.2 系統分析與設計
【學科核心素養】
技術意識：通過簡單的系統設計，理解系統分析的重要性，清楚系統分析的一般過 程,有意識的應用系統的思想去思考問題。
創新設計：通過對校園物資運送智能車模型的設計與分析，體驗系統設計的一般過 程。
工程思維：能夠從實際出發，分析系統的整體及其結構，運用好建模的方法，形成 良好的系統分析習慣和思維。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。
【課標內容要求】
1.從技術應用的角度理解系統分析的含義。
2.結合實例學會系統分析的一般過程及方法，增強系統與工程思維能力。
【教材分析】
本節是蘇教版通用技術必修模塊《技術與設計 2》第三章系統及其設計”的第二節 內容，包括“探究系統分析的一般過程和基本方法”和“體驗簡單系統設計的過程”兩 個任務，也是第三節“系統設計的優化與實現"的基礎。
本節課從校園物資運送智能車系統設計的目標和要求出發，使學生能運用系統分析 的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析進而整體規劃。在實踐中了解系統 設計應考慮的主要問題，掌握系統設計的一般步驟，從而有效幫助學生主動構建系統分 析的方法，在對校園物資運送智能車系統的分析基礎上，引導學生進一步完成系統的設 計方案。
【學情分析】
學生在“系統及其特性”一節中已經學習了系統的基礎知識，能夠從應用的角度認 識系統并理解系統的基本特性，在前面的學習中，學生通過經歷其他設計的過程也已經 具備了一定全面分析問題的系統思想。但如何運用系統的基本思想分析具體的技術系統 實例，對于學生是困難的，在上課過程中教師應當及時引導，引發學生應用系統分析方 法解決生活中的實際問題，促使學生系統思考和工程思維能力的提升。
【教學目標】
1.初步掌握系統分析的基本方法，能結合實例進行系統分析。
2.通過簡單系統的的設計實踐，初步學會簡單系統設計的基本方法，能針對真實世 界中的簡易工程項目進行系統設計。
【教學重點和難點】
教學重點：初步學會系統分析的基本方法。
教學難點：運用系統分析的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析，整 體規劃。
【課時安排】
本節課： 1 課時
【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，嘗試去設計一款能幫助他們完成從校門口到宿舍樓進行校園 物資運送智能車，以減輕他們的負擔。
——我們把智能車看成是系統工程，怎樣才能有效的提出解決問題的設計方案？
作業展示：通過上節課的學習，同學們已經對系統的定義及特征有了一定的理解， 我們從這節課就開始著手對校園物資運送智能車系統進行分析設計。請各小組分享上節 課的課后作業。
學生：分享各組對校園物資運送智能車的設計要求。
教師：對校園物資運送智能車的設計要求進行總結歸納。
任務一 探究系統分析的一般過程和基本方法
麗麗中午在餐館點披薩，點了一個 9 寸的披薩。等了一會，服務員客氣地端來了兩 份直徑為 5 寸的披薩，說 9 寸的披薩沒有了，給您兩份 5 寸的，還多送您 1 寸呢！請問 她如何決策最為合理
問題 1: 分析設計校園物資運送智能車系統，我們是否可以憑經驗來完成？ 為什么？
系統分析：為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周 詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原 有的系統提出改進方案的過程。
設計意圖：聯系生活中的實例，讓學生對決策有一個初步的認識，從而引入系統分 析的概念。
問題 2：如何對校園物資運送智能車系統進行分析，需要綜合考慮哪些因素？
系統分析是整體地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響， 全面地思考和解決問題。
系統分析的一般過程:明確問題，設立目標→收集資料，制訂方案→分析計算，評 價比較→檢驗核實，做出決策。
設計意圖：通過項目的創設，引導學生體驗系統分析的一般過程。
問題 3: 對校園物資運送智能車系統分析時，是否可以只強調某一個因素在系統中 的作用？
整體性原則：系統分析首先要者眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看 全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。
問題 4：在對各種小車底盤行駛能力的分析中，是否需要進行必要的測試，并通過 記錄的數據進行分析？
科學性原則：系統分析一方面要有嚴格的工作步驟,另一方面應盡可能地運用科學 方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。
問題 5: 對校園物資運送智能車系統分析時，哪個設計要求是你優先考慮的？ 為什么？
綜合性原則：當系統存在若干個目標時，應將目標排出優先次序；系統分析還需要 考慮設計方案出臺所帶來的后果；某些情況下，綜合若干方案的優點，會取得意外效果。
設計意圖：結合上一節“系統的基本特性”的相關內容，在校園物資運送智能車系 統的分析中感受三個基本原則。使學生對系統分析的原則有一定的總結和歸納且有據可 循。
活動 1：建立校園物資運送智能車系統框圖模型。
問題 6：各個子系統的目標是什么？
問題 7：各個子系統能劃分成哪些要素/部分？
問題 8: 各個要素/部分之間相互之間的關系是什么？
系統分析方法是指把要解決的問題作為一個系統，對系統各要素及其之間的相互關 系進行綜合分析，找出解決問題的可行方案。用建模的形式對系統進行分析和研究的方 法是系統科學的基本方法。
系統模型的種類: 技術領域系統分析中較為常用的是系統的數學模型和框圖模型等。
框圖模型：用一個個封閉的小框圖代表系統的各個要素或子系統，在框圖內或框圖 邊注明要素或子系統的名稱，按照系統的結構模式把他們安置于適當位置，用無向線段 或有向線段把這些小框圖連接起來，以表示系統的基本結構框架。
設計意圖：通過提問引發學生思考，進一步理解系統的整體結構以及各個要素或子 系統之間的關系，并用框圖模型呈現。
活動 2：通過雷達圖分析履帶小車、三輪二驅小車、四輪四驅小車底盤的行駛能力。
問題 9：如何直觀有效地對底盤行駛能力進行有效分析？
數字模型：用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型。
設計意圖：利用利用雷達圖對小車底盤進行分析，能從技術的應用角度理解系統分 析的方法。
任務二 體驗簡單系統設計的過程
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活動 3：對校園物資運送智能車系統的行駛子系統進行設計。
問題 10：請從系統的目的性、整體性、相關性等角度去分析，確定行駛子系統的 主要組成要素的材質和結構。
活動 4：對校園物資運送智能車系統的儲物子系統進行設計。
問題 11：請從系統的目的性、整體性、相關性等角度去分析，確定儲物子系統的 主要組成要素的材質和結構。
活動 5：對校園物資運送智能車系統的控制子系統進行設計。
問題 12：請從以下的控制方式中選擇適合控制方式，并說明設計理由。
設計意圖：學生根據在系統分析的基礎上圍繞小組的設計要求對校園物資運送智能 車系統模型進行方案的設計。在設計過程中感悟、運用系統設計的方法，發展工程思維， 體驗運用系統的思想和方法解決復雜的技術問題，提升解決問題的能力。
【課堂小結】
1．系統分析的定義。
2．系統分析的一般過程。
3．系統分析的原則。
4．系統分析的方法—建模。
5．體驗系統的設計過程。
運用科學系統的思想去分析和解決遇到的問題。
【課后作業】
請同學們在課后完善小組設計并按照設計選擇合適的材料進行搭建并測試，為下一 堂課系統優化做準備。
作業要求
1．小組分工明確
2．填寫小車評價量表
3．記錄測試過程出現的問題
【教學反思】
本節課利用學生活動將項目的設計與學習內容“系統分析與設計 ”深度融合。在項 目學習過程中，通過教師的引導，學生經歷了系統分析與設計的過程，在這個過程中遵
循了系統分析原則，運用了系統分析方法，并總結出系統設計要考慮目的、要求，以及 各部分之間的相互聯系和相互作用。

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