通用技术技术与设计2必修2高二下期全套教案.docx
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通用技术技术与设计2必修2高二下期全套教案
第一课时系统的结构
一、教学目标
1.知识与技能
理解系统的含义和基本类型。
理解系统的基本特征。
2.过程与方法
能对简单系统的进行应用案例分析。
3.情感态度和价值观
学会用整体的、互相联系的系统的观点看待和解决问题。
二、教学重点：
系统的含义，系统的构成
三、教学难点：
系统的基本特性。
四、教学方法：
讲授、讨论、辩论。
回忆所学过系统的知识→指导学生阅读→教师总结→案例分析→复习巩固
五、设计思想
1.教材分析
本单元以“系统”为研究对象，集中了“系统、子系统、优化、系统分析、系统思维”等许多核心概念和“结构决定功能、系统优化”等重要的思想和方法。
本单元分三节来组织教材内容，它们分别是系统的结构、系统的分析、系统的设计。
本节系统的结构包括什么是系统、系统的类型和系统的基本特性三个部分；同学们学完本节后，从应用的角度理解系统的含义。
通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性。
建立系统意识，学会运用系统的思想和方法处理问题。
第一节系统的结构包括什么是系统、系统的类型和系统的基本特性三个部分。
本节的重要概念是：
系统、子系统、整体性。
系统的结构是与系统的功能相对应的，用系统的结构主要基于以下两点：
一是系统的结构可以从空间上架构系统的定义、类型和基本特性，涵盖本节的内容；二是系统本身的组成具有一定的结构，其结构是功能的基础，前者决定了后者，结构的变化必然引起功能的变化。
2.学情分析
学生虽然接触过系统，知道系统这个名词（如人体系统），但实际上并不知道什么是系统。
因此，本节是系统教学的入门知识，学习系统的概念、含义及其特性，了解学习系统知识的价值。
而对于学生来说较难的是运用理论进行具体的案例分析。
因此，如何用系统的基本特性解决有关问题是本节的难点。
在教学过程中应多列举学生身边的事例，并加以说明。
有条件时可让学生通过讨论（或辩论）的方法解决有关问题。
有人认为，“系统”对于中学生太深奥、枯燥，其实这是误解，本单元尽可能地回避生涩概念，从学生的生活经验出发，通俗地引出系统概念，通过对“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”“三个臭皮匠顶个诸葛亮”等谚语的理解，以及很多有趣的案例分析，循序渐进地探讨系统的基本特性、系统的分析、优化和设计，进而培养学生运用系统的思想分析和解决问题的思维方式和能力。
本节从同学们最熟悉的自行车着手，通过认识自行车的组成部分、相互间的联系和它们的功能，学习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：
系统：
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。
子系统：
子系统是相对于大系统而言的，它是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。
要素：
指构成系统的最主要的元素。
教师介绍了相关概念后，让学生回过头来进一步对自行车进行分析，并能区分出自行车整车系统中的各子系统（最好让学生按照实物进行子系统分析）。
学生分析：
（略）
教师根据部分同学的分析进行总结，强调对系统正确分析的重要性，要改进产品、提高产品的质量就必须正确分析系统的结构及其在整个系统中的作用。
形成系统必备的三个条件：
（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分），这些要素（部分）可以是组件、零件、个体，也可能是子系统。
（2）各要素之间相互联系、相互作用，有一定的结构。
（3）任何系统都有特定的功能，系统的功能是组成要素所不具备的。
课堂练习：
自行车的子系统：
传动系统；制动系统；承重系统；方向控制系统等等。
（对系统的含义进一步拓展，关键在于让学生能举一反三，能举出更多的实例和案例，让学生的生活体验进一步提升，由感性的认识向理性分析转化。
）
展示“电动自行车”，使学生加深对子系统的理解。
2.系统的分类
系统可按不同的标准和需要来分类：
（1）自然系统和人造系统 如：
人体系统是自然系统；城市系统是人造系统
（2）实体系统和抽象系统 如：
自行车的传动系统是实体系统；计算机的操作系统是抽象系统
（3）静态系统和动态系统如：
静态和动态是相对的。
（4）开放系统和封闭系统 如：
氨气的合成系统是封闭的，生态系统是开发的系统。
（5）简单系统和复杂系统（拓展） （6）黑色系统和白色系统（拓展）
（教师举例，让学生举相似的案例来补充。
）
3.系统的基本特性
（1）整体性：
系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和
分组辩论：
在一个系统中，各要素好，则整体性能是否好？
（2）相关性：
相关性：
组成系统的要素是相关的并不是独立的，它们相互作用相互联系。
案例分析：
厨具的安装
学生分组阐述“厨房装修”案例所体现的系统相关性。
（3）目的性：
任何系统都具有某种目的。
实现一定的功能
案例：
分析企业管理系统P71
（4）动态性：
系统处于运动变化之中
例：
生病、看病P72
（5）环境适应性：
对环境变化的适应能力
视频案例：
观看“挑战者航天飞机发射爆炸”
事物都是不断变化，系统是一个动态的系统。
系统要适应环境的变化而变化。
复习巩固：
用系统的基本特性解决相关问题，解释“木桶理论”
八．教学反思
在内容设计上选用了大量案例，依照学生从具体到抽象的学习进程来组织学习内容，有利于学生把系统方面的知识与技能整合到已有认知结构中。
在教学过程中，以基本特性作为教学主线，并进一步展开。
以案例为载体完成教学任务，达到教学目的。
教学资源不等于教学设备，它包含学生身边所有的事物，因此，充分利用教学资源，可以使教学效果更加完美。
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：
符良为什么选择活荫蔽种植，而不采纳传统的死隐蔽种植？
学生A：
一块地种槟榔又种香草兰，提高了土地利用率；
学生B：
对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高；
学生C：
槟榔可作为活支柱供香草兰攀爬，节省了石柱的费用；
学生D：
槟榔叶子还可以遮光，节省遮光网的费用；
教师总结：
活荫蔽的改良不仅增产、增收还提高了土地利用率，可见活荫蔽系统比死荫蔽系统，功能更强大，效果更优。
教师提问：
香草兰套种的收益如此诱人，我们为何不把香草兰套种到稻田里、麦田里，甚至套种到沙漠中与杨树为友呢？
讨论交流，小组汇报……
X组：
香草兰与水稻的生长土壤环境不同，不能套种；小麦的生长气候要求又有差异也不能套种；沙漠风沙大且土壤也不适合香草兰生长。
香草兰种植受生长特性、地理环境、气候和天气等条件的约束，并不适宜随处种植，而且与矮个植物种植也没有体现出遮阳的优势或者节约石柱费用等优势，另外由于营养需求的差异，即使能共存在一块地如果没有实现增产目的，套种的系统优化没也就没有太大的意义……
教师总结：
系统优化的效果是理想的，但是不同情况的系统优化会遇到不同的约束条件，应该采取不同的手段和方法应对，使系统的目标在一定的条件中达到最大值。
系统的优化都是为了发掘有限资源的无限潜能，使资源获得充分的利用，体现更高的价值，实现投入最小，效果最佳的目的。
又例如：
云南一些山区农民的甘蔗生长缓慢,减产已成定局.为了减少旱灾损失,乘雨水来临之际,在甘蔗田套种玉米。
例如：
建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。
教师：
案例中，目标与土地的单位面积农作物收益和之间的关系在技术中我们称为——目标函数；农作物的生长特性、条件、气候等因素对作物套种起着限制作用，并且是不能人为解决的，称为——约束条件；套种的技术水平、田间管理、病虫防治等对产量产值有直接影响，即影响因素，可见影响因素是可以人为调节的。
最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。
教师：
在生活中，我们经常会遇到一些复杂的数字问题，纯定量分析是不够的，我们常常是借助数学手段定量与定性结合的分析比较，寻求最优方案。
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。
它是真实系统的一种抽象。
案例二：
利润问题
某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。
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；每周拥有木材板料600平方，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。
按合同每周至少要交付8张桌子和5张椅子。
假定所有产品都能销售，那么该每周生产桌子和椅子分别为多少时，利润最大？
教师提问：
这里，系统需要进行最优化的目标是什么？
学生：
获得利润最大值。
教师提问：
利润受到哪些人为可调节的因素影响？
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。
第三课时 系统的设计
（1）
一、教学目标
1.知识与技能目标
（1）通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。
（2）确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。
2.过程与方法目标
（1）通过案例进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.
（2）通过手电筒进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.
3.情感态度和价值观目标
（1）学会把系统思想和方法运用到自己的生活、工作和学习中去进行设计
（2）培养学生动手动脑实践能力。
二、教学重点：
（1）系统设计中要考虑的主要问题；系统设计的一般过程及思想方法。
（2）系统设计中要考虑的主要问题分析。
三、教学难点：
简单系统的设计的实现。
四、教学方法：
讲授法、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1.教材分析
系统设计是研究和认识系统的目的，本节教学内容应围绕系统设计展开。
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、评价和优化，就是系统设计。
通过分析系统设计应考虑的主要问题，根据系统设计的一般步骤，应能进行简单的系统项目设计。
可结合具体实例让学生分析系统设计应考虑哪些主要的问题，并组织讨论活动。
本节由“1.系统的设计”、“2.简单系统的设计的实现”等2小节组成。
本部分教材编写突出连个特点：
首先，突出技术的思想方法。
教学内容体现了科技发展的先进成果和先进文化，是当代技术思想和方法重要的基础组成部分，具有丰富的思想内涵和方法论意义，对所有学生的发展都具有教育价值，是技术的学习真正超越技能主义的局限，使技术成为“有思想的技术”，拓展学生对技术的认识，促使学生认识上的迁移和共通能力的发展。
其次，强调运用理论和方法解决实际问题。
这里更多的是注重学生从理论到实践的第二次认识飞跃，在编写安排上是从理论入手，最后回到设计的实践。
２.学情分析
通过上节课的学习，学生对系统的优化已经有了初步的了解，通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。
3.教学策略设计
在教学实践中让学生分成学习小组进行设计并给出设计方案，让学生在技术实践中学会系统设计的方法，教师引导学生进行总结和提升。
通过案例简单系统进行设计，把系统的思想贯穿于整个设计当中，初步学会简单的系统设计的基本方法，学习如何进行系统设计
六、教学准备：
玩具电动机、灯泡、齿轮、手摇柄、导线等
七、教学过程：
一）引入：
我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是：
家庭室内装修设计假期旅游行程设计个人形象设计班级管理系统设计
学校田径运动会竞赛日程表设计等等
二）新课教学：
阅读课文第76到90页，思考以下三个问题：
1.什么是系统设计？
2.系统设计应考虑的主要问题有哪些？
3.系统设计的一般步骤是什么？
抽学生回答，检查阅读结果。
加深其他学生印象。
（一）系统的设计
1．系统的设计的涵义：
系统设计：
在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。
2．系统设计应考虑的主要问题：
（1）系统设计的目的与要求。
理解：
从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的
（2）系统各部分之间的相互联系与相互作用。
理解：
运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。
依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。
（3）系统设计方案的优化。
理解：
从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。
马上行动：
思考：
从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？
学生：
路向选择——地质勘探——资金分配——人员调配——材料购置——施工进度
（1）要实现筑路工程的总体目标是：
经济
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