資源簡介

通用技術教材（蘇教版）教學設計
第三章 系統及其設計
第三節 系統的設計
2、簡單系統的設計動手實現
（實踐課）
一、教材分析
本部分的內容是對本章前面內容的延伸和綜合，也是實際應用的環節。研究和認識系統的目的是為了運用系統，而系統設計正是對系統的綜合性運用。本課的教學內容將緊緊圍繞系統的設計展開，根據系統的目的和要求、各子系統之間的相互關系，對系統進行整體性的設計、評價和優化。本部分內容的學習將為必修2的第四單元《控制與設計》奠定基礎。
二、學情分析
學生通過對前面知識的學習，對系統的設計已經有了初步的理解和認識，對系統設計應考慮的問題和簡單系統的設計步驟也有了一定的了解，但是他們對親自動手設計一個完整的系統并將其付諸實際還沒有經驗，部分學生對系統設計的知識掌握還不夠。本節課采用實踐課的教學方式來使學生自己動手來實踐一個系統的設計。
三、學習目標
知識與能力：進一步理解系統設計應考慮的主要因素和一般步驟，掌握系統設計的基本方法，提高設計的實踐能力。
過程與方法：通過簡單系統的設計實踐過程，初步學會簡單系統設計的基本方法。
態度與情感：學會運用系統的思想和方法來分析、解決實際問題，體會技術設計的綜合性應用。
四、重、難點
重點：根據設計要求完成簡單系統的方案設計，鍛煉實際運用知識的能力。
難點：運用電子技術實現系統設計的實踐操作。
五、教學策略
考慮到部分學生對于運用知識進行實際設計操作時會存在一定的畏難情緒，以及部分學生可能缺乏對系統設計方案的接觸經驗等因素，本課主要采取：教師講解和任務驅動法等教學方法。
六、教學過程
時間安排：1課時
1、案例分析
手電筒照明供電部分的設計
講解：王丹遇到了照明問題，想解決這個問題就要用到系統設計
（1）王丹的目的：用所學過的知識，設計并制作一只簡易的手電筒。
（2）設計要求：可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。
（3）設計分析：
①手電筒的結構：
可把手電筒看成一個整體；
再把手電筒照明供電部分分為兩個子系統，一個是照明子系統；另一個是供電子系統；
照明子系統的要素是燈泡、導線；
供電子系統的要素是電源、開關。
② 手電筒的功能
a.手電筒的功能就是照明，取決于各個組成要素；
b.供電裝置電源是通過導線的連接驅動燈泡的發光，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
a.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；
b.合理選擇元器件
（4）設計方案：方案C
①設計目標：設計一個自動發電手電筒，用發電機代替干電池進行供電。
②手電筒系統的各要素：燈泡、導線、電源、開關。
③工作原理：用手搖動手柄，使齒輪轉動，帶動由磁鐵和線圈組成的發電機旋轉，線圈在磁場中轉動時切割磁感線產生感應電流，將機械能轉化為電能，輸出電流，使小燈泡發光。
（5）方案制作：
試驗：測試玩具電動機能否改裝為發電機
試驗器材：玩具電動機、小燈泡、粗棉線、導線。
試驗過程：
①在電動機的接頭上連接小燈泡；
②在電動機的轉軸上繞十幾圈的棉線；
③用力快速抽動棉線，使電動機的轉子迅速轉動，觀察小燈泡發光情況。
試驗總結：當外力使電動機轉子迅速旋轉時，轉子線圈中產生感應電流，小燈泡發光。玩具電動機經改裝可以發電。
試驗獲得成功后，可以開始動手制作。
（1）設計簡單電路，畫出電路圖。
（2）根據電路圖，選擇元器件，2．5V的燈泡、導線、發電機、大齒輪、小齒輪、發電機座子、手柄等。
（3）通過手搖柄控制燈泡發光。
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動，大齒輪與小齒輪嚙合提高小齒輪的轉速，帶動發電機的轉子高速旋轉，快速切割磁感線引起磁通量的變化，產生感應電動勢，有了感應電流，使小燈泡持續發光。
學生動手試驗制作：
問：你們在設計和制作時遇到哪些問題？
學生：小玩具電動機選擇，大小齒輪的匹配。
問：對手電筒的設計方案還可以怎樣進行優化的？
學生：……。

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