資源簡介

第四節 系統的設計
一、學習者分析
過前面三節的學習學生已經掌提了系統的思想和方法，為進行系 統設計定了基礎，學生也有了進行系統設計實踐的的愿望，這節課主 要介紹系統設計的方法，并通過具體的系統的實踐活動，引導學生進
一步運用系統設計的方法去解決實際問題。
二、教材內容分析
1.本節的主要內容及在本章中的地位
本節借助水火箭的制作原理和過程，詳細介紹系統設計的基本方 法和原則。要求學生通過水火箭的設計、制作、測試和發射活動，初 步學會運用系統設計的基本方法，并把系統的思想和方法延伸到生活 與學習當中，培養學生科學分析的態度和勇于創新的精神。本節是整
章的總結，也是前面三節內容的綜合運用。
2.教學重點、難點
(1)重點：了解系統設計的基本方法，掌握水火箭的設計和制作
過。
(2)難點：運用系統設計的基本方法，對水火箭系統進行設計制
作。
3.課時安排： 1 課時（教師講授，學生制作、測試）。
三、教學目標
1.
(1)理解系統設計的基本方法。
(2)掌握水火箭的設計和制作。
2.
(1)初步學會簡單系統設計的基本方法，增強學生系統思考和工
程思維的能力。
(2)根據設計要求完成水火箭系統的設計和制作，培養學生科學
分析的態度和勇于創新的精神。
3.
通對某一技術領域給社會，環境帶來的影響做出理性分析，讓學
生形成技術的敏感性和負責任的態度，樹立技術意識。
4.核心素養
（1）技術意識：能綜合運用所學知識按要求進行系統設計，并在
技術實我活動中，能整合應用人文、科學、社會等方面的知識。
(2)創新設計：
能針對系統技術問題解決實例，設計試驗方案，撰寫試驗報告， 掌握系統設計的一般方法，形成基本的系統設計能力，具有良好的整
體觀念和親近技術的情感。
（3）工程思維：能分析、總結和歸納出系統設計的方法，并能運 用系統原理和系統分析方法，進行簡單的技術設計活動。在進行系統 設計時，嘗試運用模擬試驗或數學模型來考慮各種影響因素，并開展
決策分析和性能評估。
(4)圖樣表達：能在系統設計實踐活動中，繪制規范的設計圖，
形成良好的設計習慣。
(5)物化能力：根據設計方案選擇材料和工具，確定方案實現的 時序和工序，能完成模型或原型的制作，并對其進行簡單的技術指標
檢測。
四、教學理念與方法
本節涉及系統設計的方法和理論，是專業性很強的內容。教師對 理論的教學宜點到即止，最好能夠借助技術案例進行引導分析，讓學 生理解和掌握系統設計的方法。同時，這節課主要是由學生根據設計 要求進行系統設計，教師不必講解太多，要多留時間給學生閱讀、思 考和設計，最后通過實踐活動等環節，讓學生積極地探究、成為課堂
學習的主體。
五、教學設計
1.教學內容的組織與呈現方式
本節課由例子引人新課，進入系統設計的學習，同時在課堂上提
出任務，讓學生進行設計，學以致用。
2.教學過程
教學環 教學過程 學生活動 設計意圖
(
節
) 新 課 導 入 播放“神舟七號升空 ”的視頻片 段。 天舟、天宮、神舟飛船、長征 號、他們幾個是什么關系？ 觀看神舟七號 發射升空的過 程 ， 回 答 問 題。 創設情境 ， 激發學生的 愛國熱情 ， 引入新課。
系統設 計的方 法 系統設計除了遵循設計的一般過 程、原則和標準外，還強調分析 思維和綜合思維的運用，注重在 考慮整體功能的前提下研究解決 局部問題。系統設計特別強調： (1)以實現系統整體功能最優為 目的。 (2)設計好系統的每個要素和子 系統。 (3)綜合考慮 系統各個部分 (要 素)之間的聯系，合理解決它們 之間的矛盾沖突；注重系統與環 歸納系統設計 的基本方法。 通過對經典 案例的討論 和分析 、 讓 學生歸納 、 總結系統設 計的基本方 法、突破教 學重點。
明確設計的總體目標及
調查研究， 進行基本的
設計分析 系 統 的 設計 系統的整體組
系統的設計
系統總體技術
系統的優計
系統的評價
(
創新性
)
過渡 神舟七號載人航天飛船的成功發射和回收，是在對整個載人 航天系統進行分析的基礎上設計的結果，其中運載火箭起到 關鍵性作用。今天，我們通過水火箭的設計和制作，簡單地 重現這一系統設計過程(出示水火箭實物模型)。
教學環節 教學過程 學生活動 設計意
水火箭系 統的設計 與制作 ◆水火箭設計的總目標及性能指標 以容量為 0.5L 的飲料瓶為動力裝置，發 射一支水制的火箭，要求垂直高度大于 5m，射程大于 20m。通過系統設計與探究 活動，研究影響水火箭的發射距離的因 素，嘗試改進設計，優化系統，力求使水 火箭的水平飛行距離最遠。 進行調查 研究，對 水火箭進 行系統分 析及設計 制作。 (1)引 導學生 運用系 統分析 的 方 法 ，針 對某一 具體技 術問題 進行要 素 分 析 、 方 案 構思及 比較權 衡 ， 培 養學生 的工程 思維。 (2)帶 領學生 通過對 技術問 題進行
◆水火箭飛行的理論依據 火箭的推進是利用火箭燃料燃燒噴 出的廢氣間的作用力與反作用力，火箭對 廢氣施加一個向下的作用力，將廢氣排 出：廢氣同時也對火箭施加一個向上的反 作用力，使火箭升空。 水火箭則是利用壓縮空氣與水的作 用與反作用，當水被向后噴出時，可樂瓶 及瓶內的空氣就受力向前沖，因為其原理
(
與火箭相同，但噴出的是水，所以稱之為
) 材料： 1 升裝的空可樂瓶 2 個、 膠帶粘紙、雙面膠、厚卡紙、電工膠。 工具：剪刀、小刀、水火箭直噴噴嘴、發 射架。
◆水火箭的系統結構 展開課堂 討論，分 析并畫出 水火箭的 結構。
教學環節 教學過程 學生活動 設計意
水火箭系 統的設計 與制作 (1)箭身：準備兩個 0.5L 飲料瓶，將其 中一個飲料瓶的尾部剪掉，并將兩個瓶的 尾部連接，接縫用雙面膠粘好。 (2)箭頭： 畫一個扇形，剪開后粘成圓錐 狀，根據需要加以修剪，然后粘接在箭身 上。 (3)機翼：可用硬紙板剪成三角形或梯形 (3 或 4 個)，粘在火箭尾端。 (4)發射架：把發射開關及氣門嘴固定在 活動鐵架上，做成發射架系統。 (5)動力：用膠塞連接 0.5L 容量的飲料瓶 并用打氣筒加壓，作為推動紙火箭升空的 動力氣囊。 進行水火 箭系統的 設計與制 作。 (
圖
) (
箭的設
) (
通過開
) 展實踐 活動， 讓學生 學以致 用 ； 通 過運用 文字與 圖樣對 技術對 象加以 描述和 交流， 提升學 生的圖 樣表達 能力； 通過實 現水火
實驗過程及影響系統的主要因素分析
小組交流 (
請各小組將本組的作品進行組內交流，還需要在哪些地方
做些改進？課后我們將改進火箭進行測試再優化，并對每
組的作品進行評價。
)
根據學生的實際情況，明確要求，讓學生繼續完成水火箭 的設計、制作和測試任務。
總結 系統設計就是把設計對象看做一個完整的系統，對系統各 元素進行分析和綜合，使系統內部協調一致，并使系統與 環境相互協調，以獲得整體目標最優的設計。
本章總結 對本章學習內容進行課堂小結。 回 顧 所 學，歸納 總結。 總結升 華。
3.教學資源
(1)課件：系統的設計。
(2)視頻：神舟七號升空。
(3)教具：水火箭模型。
六、教學反思
本節內容以實踐活動為主， 由于內容的技術性比較強，需要教 師進行較詳細的講解，講授過程中應該結合技術實例展開教學，步步 推進，以達到教學目標，讓學生在思考、討論和相互交流的過程中學
會系統設計方法的應用。
水火箭設計與制作是學生比較感興趣的活動主題，但對部分學 生來說難度較大，需要用到物理和數學等方面的知識，其原理和制作 過程都需要教師的詳細講解與指導。所以，在任務的布置和落實上，
教師要根據學生的實際水平，靈活安排和適當處理課時內容。

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