2、简单系统的设计实现教学设计及课堂实录

第三单元

系统与设计

简单系统的设计的实现

汉铁高中 陈希彦

【教材分析】

本节课是"系统与设计"这一单元的最后一课，应在这节课帮助学生实现知识的迁移。在之前的章节中，通过对一些系统设计的案例进行分析和探究，使学生能在系统分析的基础上，初步学会系统设计的基本方法，掌握系统设计的一般步骤与原则。这节课要求学生能根据设计要求完成日常生活和学习中的简单系统的方案设计，学会对事件的理性分析和科学决策。

【学情分析】

学生在生活中运用系统设计的机会比比皆是，如运动会的合理安排，班级管理方案的设计、旅游行程设计等。因此我们可以通过对这类案例进行分析，把系统设计的思路从他们的生活实践中提炼出来，帮助学生总结和归纳简单的系统设计方法，增强系统与工程思维的能力。学习和掌握系统的思想并运用系统的方法解决问题，有助于学生减少处理实际问题过程中的盲目性。

【教学目标】

知识与技能

（1）明确系统设计需要考虑的主要问题。

（2）掌握系统设计的一般步骤，增强学生的技术意识。

过程与方法

（1）小组合作，运用系统设计的基本方法，根据设计要求完成简单系统的方案设计。

（2）线上提交自评互评表，提升学生信息化环境下学习的能力。

情感态度价值观

（1）培养学生的团队合作意识和积极沟通的良好习惯。

（2）帮助学生养成统筹规划的科学决策能力和系统与工程思维的能力。

【教学重难点】

重点：让学生以整体优化的目标出发，运用统筹思想进行简单的系统设计。

难点：形成简单系统的设计的具体方案。

【教学策略】

翻转课堂，设计与学生生活贴近的案例作为系统设计的课堂实践活动任务，让他们根据兴趣选择，并尽可能在课前完成资料的查找或由教师提前准备好相关资料。

任务驱动，以任务单的形式将系统设计方案的框架提供给学生，为学生搭建支架，有助于他们理清思路，形成和运用系统与工程思维，有条理的实现简单系统的设计的具体方案，以此突破教学难点。

【教学资源准备】

知识：在平板电脑里拷贝系统单元相关概念知识复习单、设计实践活动任务单。

资料：在平板电脑里拷贝与活动选题相关的信息资料包、搜索引擎可供学生在线搜索。

技术：在问卷星平台上设计实践活动评价表，生成二维码；在平板电脑上安装可扫码的夸克浏览器、airdroid无线传输工具、希沃传屏软件、WPS office软件。

【教学过程】

一、旧课复习（5min）

师：在上节课，我们通过分析旅游行程设计和汽车自动驾驶系统的设计两个案例，理解了系统设计的含义，明确了系统设计应考虑的主要问题，归纳出了系统设计的一般步骤。

提问：谁还记得系统设计的一般步骤？

师：我们已经了解了日常生活中，很多需要整体分析、统筹规划的事例都可以运用系统设计的思路和方法来妥善解决。

二、课堂实践活动（20min）

师：这节课，我们就学以致用，同学们请按目前的座位分成7个小组，每组从以下三个题目中，选择一个你们最擅长或最感兴趣的内容，根据系统设计的方法和步骤，尝试完成系统的方案设计，填写任务表，并在线对各组的设计过程和完成情况进行自评和互评。 1.家庭供暖方案设计

2.宠物自动投喂器设计

3.“搭建心的桥梁”主题班会活动方案设计 师：

现在同学们可以使用平板电脑，这三个题目的方案设计任务表和相关参考资料以及活动评价表，都在你们每组的平板电脑中。同学们请团队协作，尽快商量确定各组的选题，合理分工，用20分钟时间在平板上完成简单系统的设计。填任务表做设计方案之前可以先看看活动评价表，了解一下自评和互评的指标，完成后每组需要推选一个发言人，代表大家展示你们团队智慧的结晶。

三、设计展示（15min）

请每组的代表带着平板到讲台上来，把自己组的设计分享给大家。

四、评价交流（5min）

【教学反思】

1、设计与学生生活贴近的案例作为系统设计的课堂实践活动任务，能帮助学生把系统设计的思路从他们的生活实践中提炼出来，减少学生处理实际问题过程中的盲目性。在课堂上，学生对所选的题目，能迅速沉浸其中，在短时间内协作完成可行的设计方案，可见活动任务的选择是合理的。

2、设计多个实践活动任务，供学生根据各自的兴趣和长项自主选择，有效的调动了学生在课上参与活动的积极性，同时有助于提高学生完成设计方案的质量，培养他们的自我效能感和自信心。

3、将系统单元相关的概念知识复习单、设计实践活动任务单以实践活动资料包的形式提供给学生，并提供平板电脑、无线网、搜索引擎等获取信息的平台，为学生搭建自助探究所需的支架，有助于他们理清思路，有条理的形成简单系统的设计的具体方案，并通过实践活动实现知识的迁移，形成和运用系统与工程思维，达到了以学生为主导的翻转课堂的设计目的。

4、本节课运用了问卷星平台设计实践活动评价表，生成二维码，让学生在线完成课堂活动的自评和互评，利用大数据生成评价结果，有利于教学效果的及时反馈，同时培养了学生的信息素养。

5、本节课课前用airdroid无线传输工具将课上所需的文档同步到各台平板电脑上，课上用WPS office软件编辑任务单、希沃传屏软件同步平板电脑到大屏幕进行成果展示，有效的利用了信息技术手段辅助教学过程。但上课时，学生在成果展示环节中，出现了因网络情况不稳定造成的投屏不顺利，或因个别平板电脑的性能问题造成的扫码评价失败，浪费了一定的时间。由此可见，学校为教师搭建教学信息平台是非常有必要的，丰富的资源、稳定可靠的平台和高速的网络，是教师运用信息技术手段辅助教学的必要保障。

6、部分学生能够以图文、表格并茂的形式展示自己小组的设计方案，让我觉得很惊喜，说明他们已经能够比较熟练的使用office软件进行技术表达。看来，以后课堂上信息技术工具的应用可以尝试更丰富一点，力求使得学生应用技术的能力更娴熟，课堂也更加生动。

附：本堂课学生课堂实践成果汇总

宠物自动喂食器的设计

小组编号：1 小组成员：王文轩

熊星宇

孙修远

何婧

设计要求：

很多家庭都有宠物，每天家人上班上学，宠物独自在家难免餐无定点，遇上旅行出差更是难以将宠物放心托付。请设计一款能定时定量给宠物喂食喂水的喂食器。

设计分析：

方案实施注意事项：注意电路连接合理；

宠物自动喂食器的设计

小组编号：

2

小组成员：胡家乐，聂丁，汪家俊，陈建丰，梁春晖，向逵，姚佳君，何鑫童

设计要求：

随着科学技术的发展，人民生活水平的日益提高，宠物爱好者也越来越多了，可见，宠物也步入了一个上流阶段。得到了很大程度的认可，因此对宠物饲养管理逐渐走进市场，成为广大市民及民营企业家的致富手段甚至成为大型国有企业的经营方式。随着宠物饲养业的快速发展，饲养宠物呈现出品种多样化，这样势必造成工作时间的需求量加大，喂养率贫乏，要想很好的管理宠物的喂养，将给饲养者带来巨大的不便。面对宠物饲养方面现实的不便与困难，传统喂养方法以及设备的落后，为了使饲养者更加省时省力的创造更大的效益，特设计宠物定时喂食系统。

设计分析：

把宠物自动喂食器作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

物联网的到来下，利用智能家居与大数据的结合，设计一款能够定时定量，价格亲民的自动喂食器。

2、自动喂食器包含哪些部分？

储物

互联网连接

机械半自动化

隔离室

清洗装置

3、这些部分之间怎样协调工作？

利用物物联网连接逻辑与程序驱动，定时定量供应宠物食品。隔离室，干食喂食器与储水器中间设计有封闭式隔离室保护，有效防止了食品变质的可能。

设计方案：

1.逻辑与程序驱动手机app。

2.连接互联网连接部分与机械半自动化部分。

3.通过手机

app选择食品和水的用量并定时投喂

4.储物部分连接食物槽，食品下落坠入槽中

5.宠物吃完后，机器自动清洗食物槽

方案实施注意事项：

1.用电安全

2.清洁卫生，经常打扫

3.食品安全

宠物自动喂食器的设计

小组编号：3 小组成员：陈思睿✊，陈敬瑞，邱瑞鑫✊，范正伟，欧阳政钦，龚政☝，王茂衡

设计要求：

很多家庭都有宠物，每天家人上班上学，宠物独自在家难免餐无定点，遇上旅行出差更是难以将宠物放心托付。请设计一款能定时定量给宠物喂食喂水的喂食器。

设计分析：

把宠物自动喂食器作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

能定时定量给宠物喂食，操作简单

4、自动喂食器包含哪些部分？

手机APP 、网络自动喂食器信号接受器、核心电路板、饲料储存器、

出料口

5、这些部分之间怎样协调工作？

由手机app远程操控喂食器由中央电路发送信号传达进行出料

设计方案：

在喂食器上安装摄像头

观察宠物活动，通过连接WiFi进行网络监控，当到达喂食时间

通过手机app程序提醒

远程人为设置喂食量机器自动出料

方案实施注意事项：喂食器需要加固底座

以防宠物扑倒，外壳尽量避免有棱角以防止伤到宠物

宠物自动喂食器的设计

小组编号：第四组

小组成员：陈亭亭

彭科蕊

毛馨培

刘思怡

杨婉吟

宗笛

李景雯

设计要求：

很多家庭都有宠物，每天家人上班上学，宠物独自在家难免餐无定点，遇上旅行出差更是难以将宠物放心托付。请设计一款能定时定量给宠物喂食喂水的喂食器。

设计分析：

把宠物自动喂食器作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

定时定量给宠物喂食

监控宠物

与清洁机器人结合

2、自动喂食器包含哪些部分？

自动喂食

监控摄像头

清洁机器

语音通话

3、这些部分之间怎样协调工作？

喂食器结合智能设备自动喂食，主人可通过监控查看宠物并进行留言，当宠物进食结束后，喂食器可一物两用，对地面进行清洁。

设计方案：

方案实施注意事项：

1.小心漏电

2.使用工具时小心锐器

家庭供暖方案的设计

集中供暖目前在北方城市很常见，即集中的供热源通过管路将热量传递到用户家庭，再由散热终端（暖气片或者地暖）将热量散发出去达到采暖的目的。当前无集中供暖的南方家庭取暖需求也日益高涨，这就需要采取家庭独立采暖的方式来实现。现在请用系统设计的思路，为自己家设计一套供暖方案。

小组编号：5

小组成员：余欣岩‚胡传杰,张雨翔,蒋家琦,余明桓,黄佳伦,蔡生吉彦

设计要求：

环保节能、安全舒适、易于维修，符合家庭住宅实际条件和消费能力。

设计分析：

把家庭供暖方案作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

为人类带来温暖

2、供暖方案由哪些要素组成？

供暖方式，供暖设备，舒适度，实用性，性价比

3、使用于面积为350

平米的（别墅），安装方式是（已使用的住房明装/毛坯房首次装修）。这对方案的设计有怎样的制约和要求？

设计方案：

方案1 方案2 方案3 方案4

供暖方式

板式散热器

中央空调

水热地暖

太阳能热暖系

统

供热源

壁挂炉

热机

燃气壁挂炉

太阳能热水器

散热终端

板式散热器

空调外机

风机盘管

环形导管

舒适度

舒服

上好

高

高

耗能

较为节能

较好

较为节能

低

价格

适中

比较昂贵

中等

高

环境适应性

不强

强

中等

高

后期使用成本

较低

较高

中等

中等

品牌

非斯曼

美的

伯爵

尚而特

整体评价

良好

良好

中等

高

根据实际情况，选择最优方案为：4，理由是：环保，无污染，后期成本低舒适度高，安全。

宠物自动喂食器的设计

小组编号：6

小组成员：

殷佳

李骏

张筱影

欧阳婉婷

连子旋

李书婷

设计要求：

很多家庭都有宠物，每天家人上班上学，宠物独自在家难免餐无定点，遇上旅行出差更是难以将宠物放心托付。请设计一款能定时定量给宠物喂食喂水的喂食器。

设计分析：

把宠物自动喂食器作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

避免宠物在进食方面不知截制，过量进食危害健康的问题，同时给予宠物主离场操作的能力

2、自动喂食器包含哪些部分

主机系统，喂食盘，喂食圆槽，手机app 3、这些部分之间怎样协调工作？

手机app控制主机喂食，喂食盘为食圆盘配合喂食

设计方案：

手机app供宠物主在外控制喂食器主机由聚二氧化碳塑料包裹的坚实外壳包裹的主机系统，具有联网功能，能有效抵制哈士奇等犬类的撕咬并防止电路受损，接受网络信息后控制工作部分运输不透明的三分之一圆形槽中的饲料，喂食槽为带有许多圆柱形突起的圆盘，乘装饲料喂食时可防止进食过快造成过量进食影响宠物健康，同时带给宠物不一样的进食体验。

其中主机的能源可来自电能，且可拆卸充电，防止危害宠物生命安全。材料务必不透明，避免宠物的玩弄损坏装置。

方案实施注意事项：材料坚实耐用，无毒无污染，喂食器能源来源安全可靠。

“搭建心的桥梁”主题班会活动设计

亲子关系是个人一生中最早接触的人际关系，也可说是一切人际关系的基础。一个人如果在与父母交往中学会了沟通（善于理解别人也善于让别人理解自己），他与其他人的关系也很可能得到良好的发展。

小组编号：7

小组成员：吴正阳，张玮，余圆文，陈旭阳，汪晗唱，祝博康，胡浩智，董秦邑等成员。

设计要求：

邀请部分家长出席，学生和家长共同参与各类游戏和活动，让学生了解家长的用心良苦和对子女深沉的爱，同时也让家长了解学生的内心深处所思和所想，大家共同探讨如何在新的时代背景下更好的处好父母和子女的关系，为家庭的和谐和子女的健康成长创立一个良好的氛围。

设计分析：

把主题班会活动作为一个系统进行设计，首先需要明确的问题：

1、设计的整体目标是：

使孩子与父母之间能够和谐交流，彼此理解对方，让家庭成为孩子心灵的港湾。

2、主题班会活动需要策划和准备哪些内容？

#1了解孩子父母之间的主要矛盾

#2随机挑选在场同学及家长讲述自己一天的生活

#3主持人概括主要问题，介绍解决方案

#4小游戏：

3、这些部分之间怎样协调工作？活动策划受到哪些条件的制约？

①主持人要善于串接

②需要部分志愿者提供技术支持(如bgm,肯德基母亲节视频）

③摆放道具

4、设计方案

#1了解孩子父母之间的主要矛盾

#2随机挑选在场同学及家长讲述自己一天的生活

#3主持人概括主要问题，介绍解决方案

#4小游戏：

活动实施：

活动1：说句赞美话

活动步骤：学生与家长各自写几句相互赞美的话，并贴在小黑板上。

活动要求：学生注自己的姓名；家长注明为学生某某的爸爸或妈妈。

活动2：盲行之风雨人生路

活动目的：增进亲子之间的感情，父母与子女互换角色，体验彼此换位后的感觉

。通过角色互换增进彼此之间的了解。

活动材料：绳子、木头、瓶子等障碍若干

活动步骤：

1、工作人员先在场地上用绳子布置障碍；

2、以家庭为单位组队，一对亲子一组（由父母与子女中各挑选任意一人参加）；

3、多组同时参加（根据现场道具决定上场的组数）；

4、首先用黑布将子女的眼睛蒙上，开始时父母牵着子女的手从场地的启始点开始往终点行进，其间父母要带领子女在自己的话语的指导下绕过各种障碍到达终点，然后父母返回起始点并用话语指导子女如何绕过障碍物从终点走回起始点。

5、父母子女角色互换，让父母蒙上黑布，由子女牵引父母行进，重复以上的步骤，直到最后一组成员会到起始点，活动结束

6、各组成员分享自己的活动感受。

７、分享结束，让子女拥抱父母，并对他们说我爱你或感想。

８、主持人总结，有时候亲人之间并不缺少爱，缺少的可能只是一种沟通，在活动中父母与子女通过彼此的互换角色从而站在对方的角度上思考问题，子女更加深刻的体会到作为家长的艰辛与不易，使他们懂得珍惜那份爱，父母也可从中体会到多花些时间与子女沟通多了解了解子女的感受或许比一味的给与要来的更重要。

歌曲演唱：http://m.kuwo.cn/?mid=MUSIC_303238&from=sm

«感恩的心»