1、系统的设计公开课教案（教学设计）

凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_教学设计

系统及其特性

教

材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书

通用技术（必修2）

文档内容：系统及其特性

章

节：第三单元

系统与设计

第一节

系统及其特性

课

时：共2课时

作

者：根据南京市溧水县第二高级中学马磊教学设计改编

一、教学目标

知识与技能

1．从应用的角度理解系统的含义，了解系统的分类。

2．理解子系统的概念与划分，知道系统的几个重要特性。

过程与方法

1、通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的方法。

2、通过讨论和实践，理解系统的整体性、相关性等在实际中的应用。

情感态度与价值观

1．初步认识系统，感受系统科学的魅力。

2．提高学生应用系统思想与方法分析问题的能力。

二、教学重点

1．系统的构成。

2．系统的基本特性。

三、教学难点

系统的特性以及系统特性在实际中的应用。

四、教学方法

讲授、讨论、小组合作。

五、设计思想

1. 教材分析

本节课是“系统与设计”单元的第一节课，主要包括三部分内容：系统含义，系统类型，系统的特性。系统的结构是基础知识，是后面两节内容系统分析、系统设计的知识铺垫，如果没有透彻理解系统本质含义与特性，将无法进行系统分析和设计。本节以自行车的组成部分之间的相互联系和它们的功能为例，引导学生认识系统的含义和系统的一般分类，引导学生理解系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等重要特性，强化学生对系统的理解。

第一部分

什么是系统

教材首先以自行车这个系统为载体，通过图片的方式展示了它的主要组成部件，目的是让学生通过观察和讨论自行车各个主要组成部件的作用，从而理解系统的含义。教材给出了构成系统的三个条件后给出子系统的概念，教材安排了“自行车的子系统”这样的马上行动旨在提高学生对子系统的理解。

第二部分

系统的类型

这一部分教材主要讲了两个问题：系统无处不在与系统的分类。这两个内容都是对系统的概念、功能的认识。教材列举了许多系统，即为说明系统的无处不在，也为系统的分类作了充分的准备，可以把这里列举的许多系统让学生进行分类，同时也是对系统的含义的复习巩固。例如森林中的小动物是一个系统，但在研究森林这个系统时，并不需要研究这个小动物的系统，它只是森林系统中的一个元素，而不是子系统。在这里要明确告诉学生，系统不是可以无限分下去的，这为后面学习系统的特性做好准备。学习系统分类的目的主要是让学生知道我们研究的是技术系统，系统的思想方法同样可以应用到其他领域的系统，

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使学生进一步理解系统知识和方法。

第三部分

系统的基本特性

这一部分主要讲了系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等系统的基本特性，同时也是系统思想的重要组成部分。整体性是系统最基本的特性。其中的主要观点是：系统是个整体，它不是各要素的简单相加，而是形成了各元素原来没有的功能。接着教材讲述了系统中的任何元素（部分）发生变化或出现故障，都会影响其他元素（部分）或整体功能的发挥，然后又讲述了整体的功能大大超过了各元素之和。最后教材总结一个系统组织得好不好，就要看它的整体功能实现得怎么样。分析一个系统的优劣，整体性是最重要的指标。不能离开整体去分析任何一个组成部分，离开整体分析部分是毫无意义的。相关性是要素之间或整体与部分之间的关系。处理好这些关系才能事半功倍。在进行系统的设计与优化时，处理好这些关系是至关重要的，它关系到系统实现功能的优劣。目的性是区别不同系统的标志，每个系统都具有某种目的，这是在进行系统设计时要时刻关注的。动态性是说任何系统都在运动变化和发展之中，这就是说，在分析认识系统时，不仅要看到它的现在，还要看它的未来，掌握系统的发展规律。这一点对于学生的理解和应用是有一定的难度的。环境适应性是系统在外部环境发生变化时保持与恢复原有功能的特性，要使学生注意，一个系统不是孤立存在的，它必然要受到外部因素的影响。在进行系统设计、分析系统的优劣时是一个重要的指标。系统的特性是系统分析与系统设计的基础，表面上看来好理解，但要真正理解并不容易。

2. 教学策略设计

（1）展示汽车、太阳系和人体呼吸系统等常见系统的图片引出课题。

（2）分析自行车各个组成部件以及各部件作用的简单分析和讨论，形成对系统的初步认识。

（3）通过“结合生活经验和案例，分析当自行车出现下列情况时会导致什么情况？”这样的讨论和分析使学生理解系统的各组成部分之间的相互关系。

（4）由学生总结出系统的含义，并强调部分、要素之间的区别与联系，以加深学生对系统概念的理解。并强调构成系统的三个条件。

（5）给出子系统的概念，并通过对“自行车的子系统”的分析与讨论加深对子系统的理解。

（6）通过“制作小风车”的实践活动加深学生对系统的相关概念的理解和应用，并培养学生的技术实践能力和积极的科学态度。

（7）过渡：展示一些高科技系统的案例，拓展学生对系统知识和系统应用的认知，从而提高对系统知识的学习热情。

（8）请学生举出生活中常见的系统实例（在黑板上写出），以强调系统的无处不在。

（9）请同学对举出的诸多系统实例中进行基本的区分，引出系统的类型。

（10）系统的分类总结。

（11）阅读教材“系统的基本特性”，知道系统的几个基本特性。

（12）系统的“整体性”的讲解，请学生举出生活中重点体现系统的“整体性”实例并进行简单的分析，通过案例分析和“自行车辐条的调整”的试验加深学生理解。

（13）系统的“相关性”的讲解，请学生举出生活中重点体现系统的“相关性”实例并进行简单的分析，加深学生理解。

（14）结合生活实例进行系统的“目的性”的讲解。

（15）结合生活实例进行系统的“动态性”的讲解。

（16）结合生活实例进行系统的“环境适应性”的讲解。

（17）系统的基本特性的总结和提升，是学生对系统的几个基本特性有更加全面的理解。

（18）课堂小结。

（19）布置作业。

3. 学情分析

学生的日常生活中，每天接触到许多系统，因此有生活基础。但是学生对系统的知识没有整体的认识和理解，对系统的几个基本特性只是简单的知道，并不能够应用在具体的技术系统分析中来。对于系统的概念和类型的理解也都只是建立在生活经验的基础上。通过《结构与设计》和《流程与设计》两个单元的

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学习，学生对于《技术与设计2》的专题性已经有了较为清楚的认识，在对本单元知识的学习时，学生会更有热情和探究技术设计的兴趣。

六、教学准备

1. 教学资源的准备

多媒体教学设备、通用技术专用教室、各类相关图片、小风车制作的材料和工具、自行车辐条的调整材料和工具等。

2. 教学课件的准备

教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点，突出中心。

七、教学过程

第1课时

引入

展示展示汽车、太阳系和人体呼吸系统等常见系统的图片，图片上的物体都是由许多部分组成的，而且能够实现具体的功能，这就是我没今天要学习的——系统的结构。

新课

第一部分 什么是系统

生活和生产中常见的事物都是由若干部分组成的，这些事物的部分与部分之间相互联系，并且服务与一个整体的目标。

1. 分析自行车各个组成部件。

自行车是大家熟悉的交通工具，它由车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、链条、车轮（轮胎、辐条、车圈、气门）、车闸等主要部件组成。

讨论：各部件作用。

车把的作用： 。

脚蹬的作用： 。

链轮和链条的作用： 。

前后车轮的作用： 。

车闸的作用： 。

2.老师提问：“结合生活经验和案例，分析当自行车出现下列情况时会导致什么情况？”

车闸的橡皮松了： 。

车把的固定螺钉松了： 。

链条断了： 。

车轮的辐条断了： 。

由此可见，自行车中的各个组成部件之间是相互关联、相互作用、相互制约的。任何一个部件出现问题，自行车就不能实现代步的功能。

3.系统的含义：（学生总结）

（板书）系统是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。

要素是指构成系统的最主要的元素。一般地，部分相对于系统的整体而言，要素相对于系统的元素结构而言。很多情况下，要素和部分又可以通用。

构成系统，必须具备三个条件：第一，至少要有两个或两个以上的要素（部分）才能组成系统；第二，要素之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体；第三，这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。

完成教材第65页的“马上行动”。

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4. 子系统

在自然界和社会中，经常会碰到较大、较复杂的系统，为了研究的方便，我们应该怎么办呢？

较大的、复杂的系统在表现出某些整体功能时，是由系统内各要素（部分）协同作用的结果，按照系统内各要素（部分）所起的作用的不同，又可划分出若干相对小的系统，这就是子系统。

比如，教育系统可划分为小学教育系统、中学教育系统、大学教育系统、职业教育系统等。

学生完成教材第66页的“马上行动”。

（学生是否会划分出子系统，对后面第二、第三节内容的学习还是相当重要的。这里就是让学生通过这个栏目进一步领会划分子系统的方法。）

子系统的划分要根据一定的标准进行划分，如：自行车的子系统就可以从功能的角度来进行划分。

5. 实践活动

活动名称：制作风车。

活动目的：理解系统的含义。

材料：一张纸、一根铁丝和两张小的贴片

制作过程：（教师要知道学生完成风车的制作）

活动总结：同学都是心灵手巧的，在短短的几分钟间，就制作一个属于自己的风车。一张纸片，一根铁丝，两张贴片，零零散散的放着，似乎看起来一点作用都没有。突然之间能够变成一个会转动、又漂亮、又生动活泼的风车，这就是因为它们组成了系统。大家刚才设计制作的就是一个小小的风车系统。

第二部分 系统的类型

6.生活生产中的高科技系统举例。

实际上生活生产中的系统就很复杂。当人类社会进步发展，社会生产力提高，科学技术进步，所面对的新事物越来越多，事物变得越来越复杂，一辆汽车上有3万个零件，一架航天飞机上有250万个零件，阿波罗号宇宙飞船上700万个零件，美国尼米兹号核动力航空母舰上的零件竟然超过了1亿个。同学们，这1亿个零件哪怕是不吃不喝不睡数一数也要很多时间，更不用说还要把它们一个一个生产出来，再一个一个组装成一个整体，能够出海航行、携带弹药、搭载飞机。这时如果还是用传统的方法早已经不能适用处理这些复杂的事物。这时需要一个新的科学方法对我们的生活生产进行科学指导、统筹安排。1948年，科学家贝塔朗菲提出了系统论的思想，考察部分的属性、功能，在变动中调节整体和部分的关系，选取各个部分最佳结合方式，以到达最佳效果，这也是我们学习系统的目的所在。

7.请同学们举出生活中常见的系统实例，并写在黑板上。

从同学们列举的诸多实例中不难看出，系统是无处不在的。

讨论：这些系统分别属于哪些方面的？

工业生产方面的系统： 。

农业生产方面的系统： 。

军事方面的系统： 。

教育方面的系统： 。

总结：系统的分类总是根据研究对象的不同和研究的需要来划分的。例如，可把系统分为自然系统和人造系统，也可把系统分为实体系统和抽象系统，静态系统和动态系统，开放系统和封闭系统等等。

8.课堂小结：

系统含义：

要素

结构

功能

系统

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构成系统的条件：

A.两个或两个以上的要素

B.要素之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体；

C. 具有的各要素没有的特定功能

系统的类型：

人造系统和自然系统

实体系统和抽象系统

第2课时

第三部分 系统的特性

前面已经比较深入地讨论了系统的概念及构成，也了解了各种系统的广泛存在。那么，系统本身具有怎样的特性呢？本节课我们就来研究系统的基本特性。

1. 阅读教材“系统的基本特性”，整理出系统的几个基本特性。

系统的基本特性有：整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等。

2．系统的整体性

整体性是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。

系统是一个整体，他不是各个要素（部分）简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。

例如：一堆沙子，钢材，水泥和绳索散放在一起没有什么意义，但如果将它们按照一定的结构形成一个整体，如建成一座悬索桥，就具有了交通的功能，若绳索出现故障，就可能影响整座桥的正常使用。

系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和，这就是我们常说的1+1﹥2。

例如：一个企业是由管理部门、生产部门、营销部门、供销部门各部门组成的整体，任何一个部门都不可能单独实现企业的目标。

人的双眼视觉功能大大超过两只眼视觉功能简单的相加。

3．“自行车辐条的调整”的试验活动

活动项目：车轮辐条调整

活动目的：理解系统的整体性。

活动步骤：

(1) 先转动车轮模型，你发现有什么问题？

(2) 分析问题产生的原因。

(3) 试着去调整车轮，看谁在最短时间内把问题解决。

记录分析：

(1)车轮转动中为什么左右摇摆？

(2)解决过程中发现的问题和解决的方法？

(3)在解决问题的过程中发现了什么问题？

（在这个小组介绍时，教师可及时进行一些补充或提问，介绍完毕，教师归纳总结。）

4. 系统的相关性

相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。

例如：建筑物通过结构来承受重力，古代建筑多采用“梁柱结构”，当柱与柱之间的梁的跨度增大时，则梁的厚度要相应地加大，否则就不足以承受设计所需的重力，梁的跨度与梁的厚度之间的关系就反映了这一系统内部要素之间的相关性。

举例：厨具安装，各个厨具之间的关系，与整体之间的关系。

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5.系统的目的性

任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这也正是区别不同系统的标志。

设计和分析一个系统时，必须先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。

系统的目的一般是通过更具体的目标来实现。比如，自行车系统，不仅要代步行走，可变速、自重轻、可折叠也可成为这个系统的目标。

明确系统的目的性。当系统具有多目标时，各个目标之间往往相互联系和影响。比如，生产汽车，一般要求发动机系统耗油省，功率大，耐磨损、噪音小，功率大一般耗油量就大，同时也容易使零部件磨损、产生较大的噪音。

设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。当系统有多个目标时，要从整体协调的角度出发寻找平衡，以获取整体上的最佳效果。

6.

系统的动态性

下面我问同学们一个问题：自行车骑久了总要进行维修，这说明系统又具有怎样的特性？

系统的动态性：任何系统都处在不断运动和变化之中，这就是系统的动态性。

了解系统的动态性对我们有什么用途呢？同学们能否举一些实例？

如（1）天气预报；（2）孕妇预产期；（3）人口预测，人口老龄化预测；（4）无人驾驶汽车；（5）电脑中CPU风扇。

讨论分析有关例子之后，

利用系统动态性，一是可以把握系统发展趋势，为决策提供参考和依据；二是合理改善系统结构，有效发挥系统功能。

7.

系统的环境适应性

一个系统与其所处的环境之间通常都有物质，能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的变化，并引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性

例如：人这个系统为了适应这个环境会自动的进行调节，使我们的各个器官都能正常工作。

工厂里的机器运行时散发出大量的热量，为了使适应炎热的夏天要对系统局部设施采用风冷，水冷，油冷等措施

系统必须适应外部环境的变化。只有能够适应外部环境的变化并保持最优适应状态的系统，才能发挥自身作用，实现可持续的发展，否则是没有生命力的。

8．总结：系统的几个基本特性构成了系统的基本思想，系统的分析方法就是运用系统的思想和方法来分析处理问题的。

9.课堂小结：

系统的特性：

整体性

相关性

目的性

动态性

环境适应性

10.作业：

教材第74页练习1、2、3