通用技术,技术与设计2,必修2,高二下期,全套教案

一些关于系统的基本知识，了解有关系统的基本概念。

同时通过多个案例与小试验，帮助同学们理解系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等基本特性。

六、教学准备：相关的挂图、自行车等实物或模型、课件。

七、教学过程：（一）引入“系统”一词是一个经常使用的词汇。

课前可请同学们从各大搜索引擎对“系统”一词进行搜索统计，查阅概念、定义。

我们发现，系统似乎看不清，摸不透，有些神秘。

那么，什么是系统？它有什么特性？（从学生日常生活中常见的事情入手，引导学生回想自己的生活体验，让学生谈谈自己的生活经历，他们是如何理解的，要注意引导学生更多的思考和回忆，要渗透“利用情景学习”的教学设计思想。

问题的提出是为了激发学生进一步学习的欲望和兴趣。

）在理解系统的含义前，先给学生们讲个故事：我国古代《申鉴时事》中记载的有关用网眼捕鸟的故事。

课堂讨论：（1）上述故事说明了什么？分别造成了什么后果？（引导学生从多方面去思考和举例来说明故事体现出来的什么思想。

）（2）展示汽车图片，让学生大致了解汽车四大组成部分，教师得出答案，汽车四大组成部分：①发动机系统②底盘系统③车身系统④电气系统教师分析汽车组成部分相关系统，缺少其中任何一部分都无法正常行驶。

提问：a.有人说汽车行驶时是车轮在路上滚动，才能行驶，所以人就可以坐在车轮走。

b.有人说汽车行驶时是发动机动力驱驶汽车行驶，所以人可以坐发动机走。

通过对汽车结构的简单分析，得出：汽车行驶不是单一组成部分能完成，各组成部分间要相互作用和依赖，才能使汽车能正常行驶，这就是我们技术中所要学的：用整体的系统的、观点去处理问题。

（二）新课第一节系统的结构1. 系统教师：系统是什么？如何更深入理解系统？根据学生的知识水平，下面以对“自行车”的结构分析，来更深理解系统和子系统的概念。

展示自行车实物。

教师：自行车是同学们最常用的交通工具，提问学生，自行车由哪些构件组成。

学生：（略）总结学生回答问题的基础上，由教师照实物再详细讲解。

并在讲解过程中重点分析各组成构件间的关系（相互作用、相互联系、相互制约）然后得出“课件”中系统的定义。

由此提出相互概念：第二课时系统的分析一、教学目标1. 知识与技能目标能结合生产生活中的实例，理解系统优化的意义，并能结合实例分析影响系统优化的因素。

2. 过程与方法目标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，并提出优化的方案。

3. 情感态度和价值观目标(1) 树立系统分析问题的观念，培养系统分析的观点。

(1) 增强学生面对技术世界的信心以及个人、社会、环境的责任心。

二、教学重点：系统优化的方法和一般步骤。

三、教学难点：系统优化的方法和一般步骤。

四、教学方法：讲授法、案例分析教学法、探究式教学法、小组学习法。

五、设计思想1. 教材分析系统优化是系统分析的深入，也是系统的结构和系统分析的综合，又是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节，它是是本书的重要内容之一。

本内容是让学生“理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素”。

2. 设计理念本内容是要求学生通过“观察、分析、比较、核实”等方法做出正确的决策，从而理解系统分析的含义，学会系统分析的方法，体会系统分析在生活中的作用，形成初步的系统观。

3. 教学策略设计（1）通过搭建模具引导学生自己进行研究探讨性学习。

（2）通过案例分析，使学生明白系统分析的一般步骤及其原则性。

（3）运用马上行动让学生做出决策，学以致用。

4. 学情分析进入系统的内容，学生的兴趣明显比前期活跃，显然系统分析的深入符合高二学生的智力发展需求。

但是，学生在对某个系统的分析容易陷入原有的逻辑思维，而不能很好地应用系统的思想和方法分析和解决问题，不能很好理解系统优化的约束条件和影响系统优化的因素。

因此，系统优化的约束条件和影响系统优化的因素成了本节教学内容上的难点。

六、教学准备：旋转木马的搭建模具、多媒体七、教学过程（一）引入新课（系统分析，承上启下）情景设置：有一个农夫带一条狼、一只羊和一筐白菜过河。

如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。

但是船很小，只够农夫带一样东西过河。

请你帮农夫解决难题？学生：1.农夫带着羊首先过河，农夫回来； 2.农夫与狼过河，农夫与羊回来；3.农夫搬白菜过河，农夫回来；4.农夫与羊一起过河。

教师提问：说说你们对该系统分析的过程？学生：问题的突破口在——狼与白菜能够共存！农夫、狼、羊、白菜和船组成了这个系统。

系统中各要素是一个整体，都依赖农夫过河；最大的问题是“船很小，只够农夫带一样东西过河”和“没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜”的冲突。

我们联系已知条件，做了一系列的分析实验，但是比较其他方案不能实现所有要素都安全过河。

最后得出以上方案。

教师：你们的思维过程很有价值，很清晰。

而且在系统分析的过程中抓住了系统分析的三大原则——整体性、科学性、综合性。

现实生活中，有很多产品在不断更新，系统在不断的升级。

做任何事情我们都追求更好，希望投入尽可能少，回报越多越好。

为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为最优方法。

但是有很多复杂系统，实施方案五花八门、干扰因素四面八方，我们不可能的逐个比较权衡，或者漫无目的瞎蒙。

因此我们有必要进行定性定量的科学分析，寻找系统最优值。

（二）新课教学1．案例分析：案例一：“农作物种植系统的优化——农作物间作套种”槟榔林套种香草兰收益高香草兰——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀缘，并要求适度的荫蔽。

测定结果表明50%的荫蔽度有利于香草兰的生长发育。

荫蔽有两种，一种是死荫蔽，通过修建人工荫棚的办法(用遮光网)达到控制荫蔽度的目的。

这种方式需要水泥柱或石柱作为香草兰棚架或攀缘的支柱。

另一种是活荫蔽：可选择天然树木或人工种植的椰子、槟榔等作物为活支柱，以控制活支柱树冠来调节种植园的荫蔽度。

园地的选择要选择近水源且排水良好、有机质含量高、比较肥沃疏松的微酸性土壤；台风主风方向有良好屏障比较静风的向阳缓坡地或平地。

2002年，符良接受了中国热带农业科学院香料饮料研究所专家的建议，在槟榔林下套种了20亩香草兰种苗，通过对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高15-20%。

经过精心培育，现在棵棵香草兰上挂满了沉甸甸的豆荚。

预计20亩香草兰到11月份总收入可达285000元。

现场一位管理人员给记者算了一笔帐，40亩槟榔园年收入72万元左右，间种可使槟榔增收8万，再加上香草兰的收入，每亩土地较单纯种槟榔增收约9000元！经发酵生香的商品香草兰豆荚含有250多种发挥性芳香族成分及有机酸、糖、树脂、矿物质等丰富成分，香气独特，留香时间长达2～3年，被广泛用于高档食品和饮料的配香原料，在发酵业、化妆及医药等领域均有应用，具有用途广、经济价值高的特点。

目前国内售价为1000～1200元人民币/千克。

教师提问：符良为什么选择活学生：每周生产桌子和椅子的数目。

教师提问：在这个利润问题的系统中，又存在哪些不能人为解决的约束条件呢？学生：制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一张椅子需6平方木板及18小时工时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。

教师：若把利润最大值用表示，变量每周生产桌子数用表示,每周生产椅子数用表示，请你根据已知条件，列出求解最优化问题的有关数学式子。

其中(1)式体现了目标与产量、利润总和之间的关系,也就是目标函数。

（2）（3）（4）（5）式则体现了约束条件。

教师：数学思维很清晰！下面就请大家算一算的解，找出最大利润值。

学生：算不出来！教师引导：仔细观察这四个约束条件的式子，找出数据中体现出受限最大的约束条件是哪个？学生：工时！教师：好，请你将最主要的约束条件（3）与目标函数式（1）联系起来，看看你能不能发现影响因素与最优值的关系。

学生：生产椅子所需工时少利润大，生产桌子所需工时多利润反而小！生产的椅子越多利润越大。

教师：那我们干脆不生产桌子了，专门生产椅子，可不可以？学生：不行，至少要生产8张桌子！教师：哦，原来还有约束条件（3）的限制。

那好我们就生产8张桌子，算一算椅子最多可以生产多少张？学生：13张！教师：8张桌子，13张椅子。

把你们经过一番分析计算选择的这两个变量的解代入约束条件看看是否超出了约束条件的限制范围。

学生：都在约束条件范围内。

教师：再利用这两个变量的解，算一算利润最大值是多少？学生：1180元。

教师：我们再随意找几对满足约束条件的的解带入目标函数检验一下，1180是不是利润最大值。

如：（每个小组分别用一对计算）学生交流：教师总结：以上计算表明，我们找到经过数学方法求出的就是最优值！回忆我们求解的过程，最优化方法解决问题的一般步骤：（1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据；（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型；（3）选择合适的最优化方法；（4）求解方程；（5）最优解的验证和实施。

这种用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫数学模型。

数学模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具，它是分析、设计、预报或预测、控制实际系统的基础。

是我们在解决问题时，常用的一种方法。

2．应用：学生探究（2人一个小组）要求学生分组利用提供的大、中、小三个大小不同的齿轮将上节课完成的旋转木马进行系统优化，看谁的木马转的又快又稳。

学生进行探究……A组：将传送带传送改为大齿轮带动，三个齿轮传送；B组：将传送带传送改为中齿轮带动，三个齿轮传送；C组：将传送带传送改为小齿轮传送，三个齿轮传送；D组：齿轮与传送带一起赞成传送系统……小组比赛交流。

学生体会：皮带传送系统在木马旋转时，皮带容易出轨，同时因为速度太大使系统容易散架。

针对这个问题，利用有限的资源，将皮带传送换成齿轮传送后，发现齿轮传送比皮带传送速度更快更牢固；再更换三种齿轮的带动比较，又发现大齿轮带动时，动力更足速度加大了稳固性能也增强了。

八．教学反思教材的案例选择切题，但是有部分案例离我们海南的实际甚远。

在教学的过程中我选用了教材中技术类的案例，拓展了我们对技术的视野；但是生活案例我倾向于改用我们身边的例子，大家熟悉，分析起来有亲切感、简单易懂又激发了学生自主参与的乐趣。

故在本案例中将“麦、棉、瓜、玉米套种”案例换成“槟榔与香草兰套种”，实践证明效果很好，学生很感兴趣。

本节课内容较多，学生探究活动时间就比较紧。

案例分析：手电筒照明供电部分的设计讲解：王丹遇到了照明问题，想解决这个问题就要用到系统设计（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。

（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。

（三）设计分析：1．手电筒的结构：（1）可把手电筒看成一个整体（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。