第三章 系统与设计
第一节 系统的结构
教学目标：
知识与技能：
通过分析案例，理解系统的5个基本特性。
过程与方法：
通过案例，掌握系统的基本特性，构成系统的基本思想。
情感、态度和价值观：
学会用系统的眼光看待问题，分析问题。
教学重点：
系统的5个基本特性；
教学难点：
系统思路。
教学过程：
引入：
复习上节课内容：系统的涵义和系统的分类。
下面开始学习系统分析的基本方法。
提出：要用系统分析的方法来解决问题，就必须掌握系统的基本特性。通过理解基本特性构成系统的基本思想（即系统思路）。
新课教学：
（一）系统具有目的性
1、人们为什么要发明自行车？
补充：【自行车的由来】世界上第一辆自行车出现于1790年，由法国人希布拉克用木材制成，没有脚蹬，靠双脚交替踏地前进。1801年，俄国人阿尔塔莫诺夫发明了一辆轮子前后挂着的小车。这些发明家把它作为礼物献给了俄国沙皇。1831年，德国人德列斯发明了车把，可以方便地转弯。 1839年，英国人麦克米伦发明了脚踏，装于前轮上。 1880年，法国人基尔梅发明了链条，用它带动后轮旋转。 1888年，英国人邓勒普发明了充气车胎。
结合自行车演变，让学生理解：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。
2、自行车为什么要有刹车功能？
提出：自行车的作用是提高速度，使人们可以更快地到达目的地，而刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要刹车呢？
在某些情况下（如下陡坡），行车速度和安全要求这两个具体目标产生了矛盾，就得通过刹车来减速，进行协调，从而保证自行车更好地到达目的地。
【系统思路】系统的具体目标之间有矛盾时，要从系统的目的出发，进行协调。
3.乐高积木用相同的组件，可以组成不同的系统，以实现不同的功能。什么是区别这些系统的标志？
系统的目的性是用来区别系统的标志。
（二）系统具有整体性
1.美国“阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由700多万个零件组成。这些零件都很普通，甚至没有一个是新研制的，为什么能实现把人送上太空的功能？
各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能。
2. 三个和尚的故事说明了什么？ “三个臭皮匠顶个诸葛亮”又说明了什么？
【系统思路】系统不是各个元素（组分）的简单相加。如果将它们之间的相互联系和相互作用协调好，就能得到“1+1>
3. 巴尔扎克雕像的故事
讲述：传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。
提问：巴尔扎克雕像的故事说明了什么？
【系统思路】做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。
中国有一句成语就表达了这个意思：“弃卒保车”。
（三）系统具有层次性
1、提出：所有系统都可以分解为一系列子系统，并存在一定的层次性。
试说说我们国家都由那些子系统组成？
不同角度有不同的答案，看实际情况作出简要评价。
2.若各级行政部门没有层次性、没有独立的功能会怎样？
答案也很多，具体看情况作出评价，引出下面的观点。（拿针筒救火）
【系统思路】系统的层次性有助于系统功能的更好实现。
（四）系统具有相关性
1.为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？
狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从而起到保护植被的作用。
【系统思路】系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、组分起影响。
相同的道理，为了使野生动物园的羚羊更有活力、生命力更强，可以引进狼或豹子等肉食动物。
2.如何理解“一着不慎，满盘皆输”？
不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉整盘棋。
【系统思路】要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变化，甚至会对全局产生决定性的影响。
补充：木桶理论：
一只沿口不齐的木桶，其存水量的多少？不取决于最长的那块木板，而取决于最短的那块木板。
管理学中的“木桶理论”是指：人的能力大小是由他身上最劣质的素养决定的，一个企业成功的概率大小也是由这个企业的最薄弱的环节决定的，就像木桶的容水多少是由木桶最短的一块木板决定的一样。
木桶理论的外延还可以扩大到：
1）木桶容水的多少还要由木桶的直径决定。对于个人，如果你的能力只有那么大，你必须学习，不断地增加自己的知识直径。企业亦然，要不断的进行改造、革新，以便更好的发展。
2）木桶容水的多少还要由木桶之间的木板是否箍的紧密有关，否则，你无论多大的木桶，都把水会漏光的，“木桶打水一场空”。对于个人，也就是说：你要把自己的知识进行融会贯通，才能成就一番事业。对于企业，一定要进行多种文化的融解包容，同时要建造一个齐心协力的团队，只有这样，才能在万众一心的基础上，将企业搞好。
3）铁桶理论、塑料桶理论。
（五）系统具有环境适应性
1.家用电冰箱不能紧贴墙壁放置，汽车在雪地行走轮胎要加链条，这是都为什么？
冰箱放置与墙保持距离，目的是有一个适当的散热空间，从而保持正常工作。
一般汽车在雪地上会因为打滑而无法正常行走，因此在轮胎上加链条是起防滑作用。
结论：系统只有在一定的环境条件下才能保持（或恢复）其原有的特性。
2.自行车为什么要不断地进行更新换代？
当外部环境条件变化时（路况改变－跋山涉水，市场需求变化－舒适休闲），自行车就必须更新换代（如增加新的功能，提高性能、舒适度），才能继续存在和发展下去。
【系统思路】要不断完善系统，使系统能适应新的环境。
3.你知道“春捂秋冻”的含义吗？
这是环境适应性的体现:由于人自身就是一个系统，春天多穿一些是对冬天的一种适应和衔接，秋天穿少一些是对夏天气候的衔接和向冬天过渡的一种准备。两者都是为了使人的身体逐渐适应外界气温的变化而不至于生病。
小结与练习：
系统的基本特性
目的性、整体性、层次性、相关性、环境适应性。
第二节 系统的分析
教学目标：
知识与技能：
通过设计制造人力飞机的故事，引导学生理解系统分析的基本方法及步骤。
过程与方法：
能运用系统分析的基本方法对生活、学习、工作中遇到的问题进行科学合理的分析。
情感、态度和价值观：
学生能运用系统分析的基本方法，对自己准确定位，协调好自己与同学、老师、长辈等之间的关系。
教学重点：
初步掌握系统分析的基本方法及步骤。
教学难点：
运用系统分析的基本方法分析处理身边的问题。
教学过程：
引入：
复习上节课内容：系统的基本特性及所表达的系统思想。
提出：系统分析就是系统思想与分析方法的结合。
新课教学：
（一）系统分析的基本方法的涵义
涵义：系统分析的基本方法就是把一个任务放在系统的运行过程中加以考察，运用逻辑推理和分析计算，研究分析这个任务以及任务的各个因素，找出规律性，提出可行性方案，使系统整体达到理想的目的。
如何理解这个涵义？通过两个例子来了解。
1、阅读课本P72－P74，想一想在设计制造人力飞机时，设想1和设想2为什么会失败？而设想3又为什么会成功？
解答：设想1和设想2都没有综合考虑设计制造人力飞机这个系统里的各个因素，只是着重考虑其中的一两个因素，所以失败；
设想3通过定性与定量结合，正是运用了系统分析的基本方法，分析研究了影响人力飞机飞行的各个因素，找出规律性，提出可行性方案，使人力飞机实现了“飞天”的理想目的。
2、阅读P74－P75小资料，想一想丁谓修复皇宫的方案为什么会成为我国古代运用系统思想和方法的著名范例？
解答：丁谓运用了系统分析的基本方法。把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看成一个整体中的相关部分，加以协调处理，从而找到获得最佳效果的方案，节省了大量劳力、费用和时间,一举三得。
过渡：这里我们知道，丁谓运用系统分析的基本方法获得最佳的效果。但他是如何做、如何得到这样的一个方案的呢？下面我们来学习运用系统分析方法的一般步骤。
（二）系统分析方法的步骤
步骤：阐明问题、分析研究、评价比较。
我们通过案例来进行分析：
【案例1】：阿拉斯加原油输送方案
1、阐明问题
任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。
2、分析研究
环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达
当前采用的一般方案：
方案1由海路用油船运输
方案2用带加温系统的油管输送
处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。
提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。
提出方案4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近60亿美金。
3、评价比较
综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第4种方案为最终方案。
反思：如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何都得不到方案4的巨大效益。分析人员运用其专业知识，将石油中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析，获得了成功，体现了系统分析的实际价值。
【案例2】SWOT分析法
SWOT法：运用SWOT法进行选择分析，就是将与你密切相关的各种主要内部优势因素(Strengths)、弱点因素(Weaknesses)、机会因素(Opportunities)和威胁因素(Threats)，通过调查罗列出来，并依照一定的次序按矩阵形式排列起来，然后运用系统分析的思想，把各种因素相互匹配起来加以分析，从中得出一系列相应的结论(如对策等)。
通过一个实际例子来讲解运用SWOT分析法的过程：
1、阐明问题
运用SWOT对自己进行系统的分析，为自己准确地定位和进行正确地选择奠定坚实的基础。
2、分析研究
列出自己所有的S-优势、W-劣势、O-机遇、T-挑战及提出对策。
3、评价比较
通过对对策的评价比较，付诸行动，以发挥优势因素，克服劣势因素，利用机会因素，化解威胁（挑战）因素。
最后提出实用价值：运用SWOT对自己进行一次系统的分析，可以为自己准确定位和高考报考院校及专业奠定坚实的基础 。
小结与练习：
1、系统分析的基本方法
2、系统分析方法的步骤
第三节 系统的设计
一、教材分析
本课是苏教版《技术与设计2》第三章第三节的内容。系统设计是研究和认识系统的目的，本节教学内容紧紧围绕系统的设计展开，根据系统的目的和要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、评价、优化。本节内容也是后面第四单元《控制与设计》的基础。
二、学情分析：
通过前面知识的学习，学生对系统的结构、系统的分析、系统的设计有了初步的了解，对系统设计应考虑的问题和简单系统的设计步骤有了一定的了解，但是他们对设计一个完整的系统还缺乏信心，部分学生对系统的知识掌握还不够，一定程度上对系统的设计综合实践造成障碍。但是学生的整体基础相对教好，小组合作学习、探究学习、自主学习的学习方式比较习惯，合作学习的方式对缓解压力与畏难情趣有一定的帮助。
学生来自不同地区，因此在材料的选择上充分考虑到这个因素。
三、教学目标
知识与技能：掌握系统设计应考虑的主要因素及系统设计的一般过程，掌握系统设计的基本技能，提高实践能力。
过程与方法：亲历系统设计实践，初步掌握系统设计的基本方法。
情感态度价值观：通过系统设计的实践，学会运用系统的思想分析和解决问题的思维方式和能力。
四、教学重点、难点：
重点：根据设计要求完成系统的方案设计，提高实践能力。
难点：系统设计的实践操作，运用系统的思想分析和解决问题的思维方式和能力。
五、教学与学法
教法：根据学情和教学目标本节课主要采用：讨论法、任务驱动法等教学方法。
学法：考虑到部分学生对本课知识存在一定的畏难情趣和部分乡村学生对教师所给材料可能没有现实的生活经历等因素，本课主要采取：小组合作讨论学习、探究学习、观察学习等学习方法。
六、教学资源
剪刀、硬纸板、白纸、胶水、钢尺、小刀、铅笔、轮子等。
七、教学过程
| 教学环节 | 教学过程 | 设计意图 |
| 旧知回顾 新课导入 | 设问： 1、系统的设计主要考虑哪些问题？ 2、系统设计的一般步骤？ 生：短暂回顾，给出答案。 | 旧知回顾，扫清部分学生知识障碍，间接的帮助学生树立信心。 |
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新 课 教 学
| 一、提供材料、系统实践内容分析 师：提供材料（海口市公交系统的相关文字资料、图片资料、视频资料）。并提出问题： 1、结合所给材料谈谈海口市公交系统中主要包含哪些要素？ 学生思考回答，教师点评 2、根据所给材料你们发现海口市公交系统中存在哪些不足？ 学生思考、自由发言 教师总结、点评 3、结合你们的生活实际你们认为海口市公交系统还存在哪些不足？ 学生自由讨论、自由发言 教师归纳、总结，补充个人观点。 二、合理分组、分任务，系统设计实施 根据海口市公交系统中部分要素存在的问题和学情有针对性地进行分组，分配各组的任务。 第一组：公交车线路图设计 第二组：公交车车站设计 第三组：公交车报站内容设计 第四组：公交车座椅设计（模型制作） 第五组：公交车车厢设计（模型制作） 第六组：车厢文化设计 学生结合自己分到的任务、利用现有的材料进行设计实践。 教师引导、答疑
三、设计成果的评价、优化 分别对学生的设计成果进行三维评价即自评、互评、师评。 将作品中存在的不足做必要的修改。 四、成果融合、二次优化 将各小组设计的成果进行组合成为一个完整的公交车系统，达到系统设计的目的。然后进行优化评选出最优的公交车系统改进方案。 |
信息刺激、激发灵感 考虑不同学情需要
问题设计由浅入深，缓解学生对系统设计的畏难情绪，分散压力。同时根据不同学生的回答，进一步掌握学情，为后面有针对性的分组学习作铺垫。
联系生活实际自由发挥、激发灵感、活跃课堂气氛。
因材施教，同时将复杂的问题分开解决，划难为易。培养学生的不同技能。
亲历实践过程，体验创造的快乐。 及时解决实践中存在的问题，合理引导。
积极参与、学会评价与欣赏。 发现问题，并及时修改、完善。
体验合作学习的快乐与成功的喜悦。学会运用 系统的思想去分析和解决实际问题。
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| 课堂小结 布置作业 | 结合学生的集体设计成果进行小结。 作业：针对我们的改进方案进行社会实践活动，调查改进方案在社会中的可行性。 | 知识巩固、升华。 将所学知识应用于实践，让学生走出课堂，体验生活。
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