3.1認(rèn)識系統(tǒng)教案-高中通用技術(shù)粵科版必修技術(shù)與設(shè)計2

通用技術(shù)必修技術(shù)與設(shè)計2第三章系統(tǒng)及其設(shè)計第一節(jié)認(rèn)識系統(tǒng)教學(xué)背景黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”。通用技術(shù)是一門與科學(xué)技術(shù)息息相關(guān)的學(xué)科?；仡櫲祟惖陌l(fā)展歷程，從石器時代、青銅時代、蒸汽機(jī)時代直到當(dāng)今的信息時代，技術(shù)進(jìn)步改變著人類的生活和生產(chǎn)方式。我們的生活、工作、生產(chǎn)處處都要用到技術(shù)，例如我們手中拿的圓珠筆和鋼筆就是多次技術(shù)改造的結(jié)果，使我們足不出戶就可以了解世界的電視機(jī)也是技術(shù)發(fā)明的成果。認(rèn)識技術(shù)、善用技術(shù)，已成為現(xiàn)代人必須具備的素質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)：理解系統(tǒng)的含義，知道系統(tǒng)的組成:系統(tǒng)、子系統(tǒng)和元素。了解系統(tǒng)的分類，理解系統(tǒng)的主要特性。通過案例分析，從技術(shù)應(yīng)用的角度理解系統(tǒng)的含義。經(jīng)歷將基礎(chǔ)知識應(yīng)用于技術(shù)實(shí)踐和創(chuàng)新的過程，同學(xué)們會養(yǎng)成實(shí)事求是、精益求精的習(xí)慣，能運(yùn)用規(guī)范的技術(shù)語言和設(shè)計制作方法去解決一些實(shí)際的技術(shù)問題。教材分析這節(jié)課學(xué)生首次接觸到系統(tǒng)這一概念，這對學(xué)生全面、正確地認(rèn)識系統(tǒng)十分重要，為進(jìn)一步掌握系統(tǒng)的方法，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析問題，進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)計，打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)情分析:經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了流程、結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的認(rèn)識難免是抽象、復(fù)雜、難懂。事實(shí)上，學(xué)生在日常生活中已經(jīng)有意無意地運(yùn)用了系統(tǒng)的思想和方法解決問題，只不過他們?nèi)鄙僖欢ǖ睦碚撘罁?jù)，并不了解自己這樣做的原因是什么。教學(xué)重難點(diǎn):重點(diǎn):從技術(shù)應(yīng)用的角度，理解系統(tǒng)的含義和主要特性。難點(diǎn):通過對簡單技術(shù)系統(tǒng)的分析，理解系統(tǒng)的主要特性。教學(xué)策略:本節(jié)課教學(xué)主要由教師通過實(shí)物圖片和多媒體手段設(shè)置學(xué)習(xí)情境，并加以引導(dǎo)，讓學(xué)生在過程中自主探究、自主建構(gòu)設(shè)計原則知識并形成能力。教學(xué)準(zhǔn)備:展示用的圖片、其他技術(shù)產(chǎn)品、多媒體課件。教學(xué)過程:情景導(dǎo)入:老師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)通用技術(shù)必修技術(shù)與設(shè)計2第三章系統(tǒng)及其設(shè)計第一節(jié)認(rèn)識系統(tǒng)。在我們的周圍，無處不存在著系統(tǒng)。系統(tǒng)有大有小，有復(fù)雜有簡單。任何系統(tǒng)都有一定的結(jié)構(gòu)、特性和功能。了解系統(tǒng)的基本特性，有助于我們運(yùn)用系統(tǒng)思維方法和系統(tǒng)分析的基本原則，分析影響系統(tǒng)運(yùn)行和優(yōu)化的相關(guān)因素，指導(dǎo)簡單的系統(tǒng)設(shè)計，從而增強(qiáng)自身的系統(tǒng)思考和工程思維的能力。坐落在岷江中游的都江堰工程是世界文化遺產(chǎn)，它是世界上歷史最悠久的無壩引水工程，至今仍發(fā)揮著防洪灌溉作用（圖31)。公元前250年，秦國蜀郡太守李冰及其兒子在前人治水的基礎(chǔ)上，率領(lǐng)民眾完成都江堰水利基本工程。工程巧妙地利用當(dāng)?shù)氐匦?、地勢和表面地質(zhì)條件，就地取材，順勢引導(dǎo)水流，科學(xué)地解決了排沙、泄洪等問題，從而消除了岷江水患，使成都平原成為水旱從人的“天府之國”。都江堰水利工程由三大主體工程和120個附屬渠堰組成。三大主體工程如圖32所示。魚嘴分水堤工程。在眠江江心，以竹籠裝卵石堆砌成魚嘴狀，下接金剛堤，由此使眠江分漢為內(nèi)江和外江。內(nèi)江主要用以灌溉農(nóng)田，外江主要作用是排泄洪水。百丈堤筑在魚嘴上游，迫使江水順流，以利于魚嘴分水和分沙。飛沙堰溢水排沙工程。在金剛提與離堆之間修建飛沙堰、平水槽等溢洪堤堰。汛期讓內(nèi)江過量的江水漫過堤堰進(jìn)入外江，以確保內(nèi)江灌溉區(qū)的安全；枯水期攔水入內(nèi)江，以保證灌溉用水。飛沙堰前修有彎道，江水形成環(huán)流，洪水超過堰頂時水中夾帶的泥石便排入外江。寶瓶口引水工程。在玉壟山伸向氓江的長脊處，開鑿出一個寬20m、高40m、長80m的山口，以控制內(nèi)江進(jìn)水。山口因其功能奇特又形似瓶口，故取名“寶瓶口”。開鑿玉壟山分離的山丘叫離堆。在寶瓶口主渠后開辟走馬河、柏條河等分支河道，引江水流入成都平原，從而建立起一系列灌排河渠系統(tǒng)。另外，由于寶瓶口的壅水和離堆的頂托，湍急的江水形成強(qiáng)大的回旋流，由此而掀起的大量泥沙便隨著漫過飛沙堰的江水排入外江。三大主體工程相互制約、巧妙配合，協(xié)調(diào)運(yùn)行，并同120個附屬渠堰連成一個有機(jī)的整體，很好地發(fā)揮了分洪減災(zāi)、引水灌溉的總體功能（圖33）。都江堰水利工程是一個座大的水利工程系統(tǒng)。導(dǎo)學(xué)思考1.都江堰水利工程有怎樣的功能?它由哪些主體工程組成?2.幾個主體工程怎樣相互協(xié)調(diào)配合，共同完成都江堰的整體功能?一、什么是系統(tǒng)實(shí)踐目的和要求制作一個手持式單簡望遠(yuǎn)鏡。通過望遠(yuǎn)鏡制作實(shí)踐活動，理解系統(tǒng)的含義和基本構(gòu)成。材料及工具準(zhǔn)備目鏡1個(直徑3cm的雙凹透鏡，焦距7.5cm)，物鏡1個（直徑5cm的雙凸透鏡或平凸透鏡，焦距30cm），紙板1塊，剪刀，美工刀，尺子，鉛筆，膠水。使用尖銳工具及安裝鏡片時要注意安全心。勿用望遠(yuǎn)鏡或鏡片直接觀測太陽和其他特別明亮的物體，避免眼睛受到傷害。主要制作步驟1.用紙板制作物鏡筒和目鏡筒。2.在物鏡筒和目鏡筒上分別裝上物鏡片和目鏡片。3.把目鏡筒插入物鏡筒，調(diào)節(jié)它們之間到合適的距離。分析1.望遠(yuǎn)鏡有什么功能?它由哪些部分組成?2.用物鏡觀察遠(yuǎn)處一個物體，你看到怎樣的圖像?3.用目鏡觀察同一物體，會看到怎樣的圖像?4.用望遠(yuǎn)鏡觀察同一物體，會看到怎祥的圖像?5.試運(yùn)用學(xué)習(xí)過的光學(xué)知識，說明為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象?如果說都江堰是一個龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)，那么上面制作的望遠(yuǎn)鏡就是相對簡單的小系統(tǒng)。系統(tǒng)無論大或小，簡單或復(fù)雜，都具備三個基本特征：至少由兩個或兩個以上的部分(要素)組成；部分（要素）之間相與聯(lián)系、相互作用，按照一定的結(jié)構(gòu)形式組成個整體；整體具有局部所沒有的特定功能。系統(tǒng)是指由兩個成者兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的部分（要素）所組成的，具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐和社會活動中，我們經(jīng)常都會接觸和應(yīng)用到系統(tǒng)，如圖36至圖310所示。家庭是社會的“細(xì)胞”，它由每一個家庭成員共同組成。盾構(gòu)機(jī)是一種隧道暗挖施工的大型機(jī)械。它能自動完成推進(jìn)、出土、襯沏等工作，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息控制施工。智能由中央處理器、存儲器、觸摸屏等組成。它是集通信、影像、定位導(dǎo)航等多功能于一體的技術(shù)系統(tǒng)。汽車是一種常用的交通工具。它由動力、傳動、轉(zhuǎn)向、制動等部分組成，各部分又可細(xì)分成多個更小的部分。珠江三角洲桑塘生態(tài)系統(tǒng)以塘基種桑、桑葉養(yǎng)蠶、蠶沙喂魚、塘泥肥桑，循環(huán)往復(fù)，保持生態(tài)平衡。在宇宙中還有一些浩瀚、細(xì)微的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)我們往往要借助工具才能觀察到，如圖3－11和圖3－12所示。地球并不是孤立的天體，它同另外7個行星一起環(huán)繞著太陽旋轉(zhuǎn)，從而組成了太陽系的主體。蜜蜂的復(fù)眼由很多六角形的單眼組成，這樣的結(jié)構(gòu)使它具有很強(qiáng)的“動態(tài)視力”?？梢哉f，系統(tǒng)無處不在，無時不有。在自然界和人類社會中，任何事物都處在一定的系統(tǒng)之中。（一）、系統(tǒng)與子系統(tǒng)任何系統(tǒng)都是它所從屬的更大范圍、更高一級系統(tǒng)的子系統(tǒng)。魚嘴分水堤工程（圖313），飛沙堰泄洪排沙工程和寶瓶口引水工程是組成都江堰這個復(fù)雜大系統(tǒng)的較小系統(tǒng)，即子系統(tǒng)。子系統(tǒng)又可以層層分解，如魚嘴分水排沙子系統(tǒng)可以分解為百丈堤，魚嘴、金剛堤三個低一級的子系統(tǒng)，這三個子系統(tǒng)還可以再分解成下一層的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)各具功能，它們之間又相互依賴和相互作用，共同實(shí)現(xiàn)上一級系統(tǒng)的整體功能。（二）子系統(tǒng)與元素一般說來，元素是系統(tǒng)分解的最后層次或基本單元。要素是指構(gòu)戰(zhàn)系統(tǒng)的主要元素，如目鏡、目鏡筒、物鏡、物鏡筒就是組成我們所制作的望遠(yuǎn)鏡的主要元素（要素）。但元素與系統(tǒng)的概念是相對而言的，例如，目鏡相對于望遠(yuǎn)鏡來說就是不可再劃分的最小單元。然而目鏡本身也是一個系統(tǒng)，從光學(xué)的角度來說，目鏡是一種透鏡，它是由兩個折射面包圍一種透明介質(zhì)組成的。又如“人”相對于“社會”這一系統(tǒng)，是不可劃分的最小單元，即構(gòu)成社會的要素；而相對于“生物界”這個系統(tǒng)來說，人體則是一個復(fù)雜的系統(tǒng),可以層層分解為呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)以及器官、組織、細(xì)胞等更小的子系統(tǒng)。由此可見，所謂元素的不可再分性，也是相對于它所屬的系統(tǒng)來說的。立即行動分析下表中的系統(tǒng)，并指出它們分別由哪些要素組成。表31系統(tǒng)與組成要素系統(tǒng)組成要素機(jī)械鐘自行車打氣筒某商場（超市）布局平面圖一種食物鏈(三)系統(tǒng)的分類根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，從不同的角度，系統(tǒng)可以劃分為不同的類型。按照系統(tǒng)組成元素的性質(zhì)，可分為自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)。自然系統(tǒng)就是由天然物質(zhì)自然形成的系統(tǒng)，人工系統(tǒng)是指為達(dá)到某種目的而人為建立起來的系統(tǒng)；自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)叫作復(fù)合系統(tǒng)。按照系統(tǒng)組成元素存在的形態(tài)，可分為實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)。由物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)叫作實(shí)體系統(tǒng)；由概念、原理、原則、理論、方法等非物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)叫作概念系統(tǒng)。按照系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)，可分為動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)。從系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系來看，可分為開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，還可以劃分不同類型的系統(tǒng)。近年來，概念系統(tǒng)又被稱為軟科學(xué)系統(tǒng)。并日益受到重視。實(shí)際上，實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)在許多情況下是結(jié)合在一起的，實(shí)體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而概念系統(tǒng)往往是實(shí)體系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，指導(dǎo)著實(shí)體系統(tǒng)的行動。立即行動請判斷下列系統(tǒng)屬于哪種類型，將相應(yīng)的選項(xiàng)序號填入括號中。1.A.自然系統(tǒng)B.人工系統(tǒng)C.復(fù)合系統(tǒng)氣象系統(tǒng)（）一所學(xué)校（）森林系統(tǒng)（）神舟十一號飛船（）人體的中樞系統(tǒng)（）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（）2.A.實(shí)體系統(tǒng)B.概念系統(tǒng)“一帶一路”倡議（）銀河系（）收割機(jī)（）洗衣機(jī)工作流程（）學(xué)校課程表（）電視機(jī)遙控器（）實(shí)踐為了進(jìn)一步了解系統(tǒng)，以35人為一組，對我們身邊的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查項(xiàng)目活動1學(xué)校信息管理系統(tǒng)或社區(qū)信息管理系統(tǒng)活動2家庭電氣線路或?qū)W校多媒體教室調(diào)查內(nèi)容1.系統(tǒng)的基本構(gòu)成2.系統(tǒng)組成部分（要素）之間的聯(lián)系3.系統(tǒng)的整體功能展示與交流用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方式總結(jié)調(diào)查結(jié)果，在班上展示。從系統(tǒng)組成要素的存在形態(tài)來看，活動1和活動2調(diào)查的系統(tǒng)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?二、系統(tǒng)的主要特性了解系統(tǒng)的主要特性，是我們認(rèn)識系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的思想和方法的關(guān)鍵。（一）系統(tǒng)具有整體性實(shí)踐自行車（圖314）是我們常見的交通工具，從自行車功能的角度，分析自行車可以分為哪幾個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)由哪些零部件組成，填入表32中。子系統(tǒng)功能組成要素自行車的各個子系統(tǒng)離開了自行車整體，還能發(fā)揮其功能作用嗎?整體性是系統(tǒng)最基本的屬性。由以上實(shí)踐活動可知，自行車各零部件按照一定的結(jié)構(gòu)形式組成自行車的整體，在整體中相互配合，才能實(shí)現(xiàn)載人代步的功能。系統(tǒng)的組成部分（要素）是構(gòu)成系統(tǒng)整體的前提和基礎(chǔ)，沒有部分就沒有整體。系統(tǒng)的組成部分（要素）要在整體中才能發(fā)揮其各自的作用，但系統(tǒng)不是各個組成部分（要素）的簡單相加。系統(tǒng)整體功能不等于其組成部分功能之和。立即行動1.試用系統(tǒng)整體性的思想，對以下現(xiàn)象進(jìn)行分析:（1）三個臭皮匠，頂個諸葛亮。（2）一個和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝。2.相信大家都玩過一個叫“剪刀、石頭、布”的博弈游戲。這個游戲雖然簡單，但是構(gòu)思十分巧妙。你能從系統(tǒng)整體性的角度，說說這個游戲的巧妙之處嗎?(二)系統(tǒng)具有功能性查閱有關(guān)資料，了解以下內(nèi)容:1.自行車是怎樣被發(fā)明的?2.在不斷改進(jìn)的過程中，人們對自行車的性能指標(biāo)要求有了怎樣的變化?3.人們在提高自行車速度性能的同時，更要完善剎車裝置，為什么?系統(tǒng)都是以實(shí)現(xiàn)某種功能為目的的，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。系統(tǒng)的目的一般通過更具體的目標(biāo)來體現(xiàn)，系統(tǒng)的多個目標(biāo)有時不完全一致甚至互相矛盾，這就需要協(xié)調(diào)，尋求平衡或折中的辦法，從而達(dá)到整體最佳的效果。實(shí)踐通過下列的試驗(yàn)，探究系統(tǒng)的功能性。試驗(yàn)1把筆帽套在筆桿上(圖315)。1.閉上一只眼睛，把筆帽套在筆桿上，能否一次成功?結(jié)果:2.兩只眼睛看著，把筆帽套在筆肝上，能否一次成功?結(jié)果:試驗(yàn)2任意設(shè)定一個目標(biāo)，用手模擬射擊瞄準(zhǔn)（圖316）。1.用兩只眼睛瞄準(zhǔn)目標(biāo)，結(jié)果:2.閉上一只眼睛瞄準(zhǔn)目標(biāo)，結(jié)果:生理學(xué)研完表明，兩只眼晴同時觀察物體，除了擴(kuò)大視野、增強(qiáng)靈敏度以外，更重要的是使我們具有立體視覺。立體視覺使得手眼協(xié)調(diào)，動作更為準(zhǔn)確。射擊瞄準(zhǔn)時要求的是目標(biāo)、前準(zhǔn)星、后準(zhǔn)星三點(diǎn)成一條直線。如果同時使用兩只眼睛瞄準(zhǔn)，則視線就很難集中在一條直線上。上面是從生理的角度去分析，人們根據(jù)不同的需要，發(fā)揮眼睛的視覺作用。請用系統(tǒng)的功能性去解釋這種現(xiàn)象。(三)系統(tǒng)具有相關(guān)性早期的自行車（圖317），其腳踏通過曲軸直接連接在前輪上，每踩腳踏一圈，則帶動前輪轉(zhuǎn)一圈，這樣，前輪直徑越大，每踩腳踏一圈，車子所走的距離就越遠(yuǎn)。但前輪的直徑會受到人腿長度的限制。實(shí)踐現(xiàn)代自行車是通過鏈條傳動方式傳遞動力的。自行車前進(jìn)的距離不僅與后輪的直徑有關(guān)，還與構(gòu)成自行車的哪些要素有關(guān)？請通過以下實(shí)驗(yàn)探究:1.仔細(xì)觀察變速自行車的傳動系統(tǒng)，計算它的傳動比，并記錄在表33中。I＝N1／N2I——傳動比N1——鏈輪齒數(shù)N2——飛輪齒數(shù)表33變速自行車齒輪傳動比實(shí)驗(yàn)記錄序號N1N2I＝N1／N22.觀察變速車的齒輪傳動比發(fā)生變化時，自行車的運(yùn)行距離有什么變化。（1）自行車處于最低速擋時，一人扶著自行車，另一人用手緩慢地?fù)u動腳踏，使之繞中軸轉(zhuǎn)一圈（圖318），記下自行車前進(jìn)的距離。（2）分別選中速、最高速擋，重復(fù)以上的步驟。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表34中。表34齒輪傳動比和運(yùn)行距離關(guān)系實(shí)驗(yàn)記錄擋位最低速擋中速擋最高速擋自行車前進(jìn)距離/m實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自行車的鏈輪和飛輪的配合發(fā)生變化，自行的運(yùn)動性能也發(fā)生變化。系統(tǒng)內(nèi)各部分（要素）之間、部分（要素）與系統(tǒng)整體之間存在著相互依賴和相互制約的特定關(guān)系，某一個部分（要素）的變化，會引起其他部分（要素）和系統(tǒng)整體的變化。（四）系統(tǒng)具有環(huán)境適應(yīng)性請同學(xué)們思考以下問題:1.自行車為什么要更新?lián)Q代？變速自行車、山地自行車是怎樣出現(xiàn)的?2.有的自行車在腳踏、鞍墊或擋泥板上裝有反光片，作用是什么?3.在平坦路，上坡路，下坡路上騎自行車，你是如阿控制車速的?為什么?任何系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，必然要與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)部各部分（要素）的變化。系統(tǒng)具有適應(yīng)環(huán)境的變化，保持原有功能的特性。立即行動雷鳥(圖319）是一種寒帶鳥類。它的棲息地一般地勢平坦，又因嚴(yán)寒而缺乏植被，所以雷鳥沒有天然隱蔽場所。在每年的冬季和夏季來臨之前，它會完全更換新羽。冬天，雷鳥除中央一對黑色的尾羽外，其他都是雪白的羽毛，與大地的銀裝一致。夏天大地披上了綠裝，它又換成了黑褐色帶棕黃色斑紋的羽毛。為什么雷鳥會隨著季節(jié)的變換更換新羽?討論、思考、形成小論文。每位同學(xué)組織一篇小作文，可以從不同的方面進(jìn)行展開。完成后，與同學(xué)們進(jìn)行討論、分享。課后作業(yè)1.水由氫和氧