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技術與設計第三單元：教材分析
【內容標準】
1．從應用的角度理解系統的涵義。
2．通過簡單的系統的案例分析,理解系統的基本特性,初步掌握系統分析的基本方法。
3．理解系統優化的意義,能結合實例分析影響系統優化的因素。
4．通過簡單的系統設計案例的分析,初步學會簡單系統設計的基本方法。
5．確定一個生活或生產中的簡單對象,根據設計要求完成系統的方案設計。
【本章教材分析】
一、總述
《技術與設計2》模塊的四個主題是技術領域中具有典型意義的教學內容。其典型意義在于，首先，它們既有專業技術的內涵，又有通用技術的特性。其次是他們所體現的技術設計的思想和方法，不僅是解決技術問題是鑰匙，還可以向其它領域遷移，對人的一生都會產生積極的影響。“結構與設計”雖指向力學結構的理解、分析和設計，結構與功能的關系的討論卻是各類技術設計不可少的，“流程與設計” 討論流程和流程的改進設計，改進的思想和方法同樣是技術設計的共性，“系統與設計”則重于對系統的理解，以及運用系統思想解決實際生活中的設計，“控制與設計”重在理解和運用控制，解決生活生產中的問題。這些內容構成了技術素養的重要組成部分。
模塊四個主題的內容相對獨立，教學中可以調換順序，但它們又相互呼應具有內在的聯系。結構總是和系統相聯的，結構是系統的結構，是系統的組成形式，也是系統功能的依據；流程可以說是工程系統或工作系統按時間順序的描述；控制本身是一個系統，它也是對系統狀態所施加的干預。從總體上把握各單元的內在聯系，有助于理解本模塊所體現的思想和方法所具有的普適性。
二、本單元的內容設計：
1、系統的結構
從自行車的組成部分、相互間的聯系和它們的功能，開始認識系統和系統的一般分類，通過多個案例與小試驗，引導學生理解系統的整體性、相關性、目的性、動態性和環境適應性等重要特性，強化對系統的理解。
2、系統的分析
通過漢字激光照排系統、田忌賽馬、農作物套種等案例的分析，理解系統分析是明晰系統的功能和目標，運用科學的方法對系統加以分析、比較，從而擬定一套經濟有效的處理步驟和程序的過程。
3、系統的設計
系統設計是研究和認識系統的目的。根據系統的目的和要求、各子系統之間的相互關系，對系統進行整體設計、評價和優化，就是系統設計。通過室內住宅電氣系統設計、環保手電筒設計的分析，使學生加深對系統設計的理解，學會簡單系統的設計。
三、內容分析
本單元以“系統”為研究對象，即是前兩個單元內容的延伸，又是后一單元的基礎，集中了眾多核心概念和重要的思想和方法，是本教科書的主要內容。
系統是由若干要素以一定結構形式聯結構成的具有某種功能的有機整體，整體性、相關性，動態性等既是系統的基本特征，又是系統所具有的基本思想觀點。
系統論的出現，使人類的思維方式發生了深刻地變化。以往研究問題，是把事物分解成若干部分，抽象出最簡單的因素來，然后再以部分的性質去說明復雜事物。這種方法的著眼點在局部或要素，雖然這是幾百年來在特定范圍內行之有效、人們最熟悉的思維方法，但它不能如實地說明事的的整體性，不能反映事物之間的聯系和相互作用，它只適應認識較為簡單的事物，而不勝任于對復雜問題的研究。在現代科學的整體化和綜合化發展的趨勢下，面臨許多規模巨大、關系復雜、參數眾多的復雜問題面前，就顯得無能為力子。系統分析方法能站在時代前列，高屋建瓴，綜觀全局，別開生面地為現代復雜問題提供了有效的思維方式。
有人認為，“系統”對于中學生太深奧、枯燥，其實這是誤解，本單元盡可能地回避生澀概念，從學生的生活經驗出發，通俗地引出系統概念，通過對 “一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃”“三個臭皮匠頂個諸葛亮”等諺語的理解，以及很多有趣的案例分析，循序漸進地探討系統的基本特性、系統的分析、優化和設計，進而培養學生運用系統的思想分析和解決問題的思維方式和能力。
基于本單元的特點，在內容設計上選用了大量案例，依照學生從具體到抽象的學習進程來組織學習內容，有利于學生把系統方面的知識與技能整合到已有認知結構中。
【課時建議】
本單元建議使用10學時。
節次 內容 建議學時數
第一節 系統的結構 3
第二節 系統的分析 3
第三節 系統的設計 4
合計 10
【各節教材分析】
第一節 系統的結構
1、內容分析
這單元的內容是有關“系統與設計”中的“系統的結構”的學習，主要內容有“什么是系統”“系統的類型”“系統的基本特性”，其中系統的基本特性在《系統與設計》這一章中具有較主要的地位和作用，要求我們的學生能從應用的角度來理解系統的含義,通過案例的分析，理解和掌握系統的基本特性，學會用整體的、互相聯系的系統的觀點解決問題。學生學習了第一、二部分后，了解到什么是系統。對系統有了初步的認識，而系統的基本特性不但使學生對系統有一個深刻的了解，同時也為系統的分析，系統的設計教學做好準備。本節的重點是系統的整體性，學生理解系統的整體性后，對系統的相關性、目的性、動態性、適應性等就較易理解。同時這節課的內容不但使學生學到相關知識，對系統有更深一步的了解，還可以起到承上啟下的作用。
2、重點和難點
重點：系統的基本特性
難點：利用系統的基本特性解決有關問題，聯系實際，開發課程資源，拓展知識
第二節 系統的分析
1、內容分析
這單元的內容是有關“系統與設計”中的“系統的分析”的學習，主要內容有“系統分析的一般步驟”、“系統的優化”，系統優化是系統分析的深入和延伸，系統分析和系統優化是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節
其中系統的基本特性在《系統與設計》這一章中具有較主要的地位和作用，要求我們的學生能從應用的角度來理解系統的含義通過案例的分析，理解和掌握系統的基本特性，學會用整體的、互相聯系的系統的觀點解決問題。學生學習了第一、二部分后，了解到什么是系統。對系統有了初步的認識，而系統的基本特性不但使學生對系統有一個深刻的了解，同時也為系統的分析，系統的設計教學做好準備。本節的重點是系統的整體性，學生理解系統的整體性后，對系統的相關性、目的性、動態性、適應性等就較易理解。同時這節課的內容不但使學生學到相關知識，對系統有更深一步的了解，還可以起到承上啟下的作用。
2、重點和難點
重點：系統最優化方法和一般性步驟
難點：系統優化的過程分析
第三節 系統的設計
1、內容分析
這單元的內容是有關“系統與設計”中的“系統的設計”的學習，它是本章的重中之重，系統與設計學習要求的最終目標就是系統的設計，所以本節內容教學建議用四課時，系統的設計是研究和認識系統的目的，根據系統的目的和要求、各子系統之間的相互關系，對系統進行整體設計、評價和優化，就是系統設計。
2、重點和難點
重點：系統設計
難點：能根據要求完成系統的方案設計
【教學建議】
1、本單元學習特點是在運用中學習知識，也就是運用知識與實踐活動應貫穿于教和學的全過程中，不加運用的系統與設計的知識將會大打折扣。本單元通過豐富的案例分析，說明系統的特性、系統的分析和系統的設計，教師除引導學生對這些案例進行分析和討論以外，還應指導學生運用系統的思想和方法審視身邊的事件和人們處理事件的方法，分析利弊，提出觀點。本單元的學習，需要激發和調動學生已有的學習經驗和生活經驗，在一定的知識背景下，強調對系統的理解性應用。
2、于本單元多數案例都基于一定的社會生產背景和相關的科學知識，如農作物套種的原理和條件、工程施工的工期安排、數學模型基礎知識等，而限于教科書的篇幅，背景性資料未能呈現太多，需要師生共同作課前資源收集準備，以此加深對內容的理解。
3、倡導教師采用多樣化教學方法，系統分析的一般步驟等陳述性知識可采用講解、展示、演示教學法，對于系統的設計和優化這類程序性知識可采用任務解決、對話、討論和自主型教學方法等多種形式。
4、本單元的案例大多基于一定的生產經驗和科學知識，教學中應注意在應用中來掌握知識。將知識的應用與學生的實踐活動貫穿于整個教學過程中。
5、教師在講解系統時，可以從系統的實例分析入手。如一臺電冰箱可以看作是一個系統，學校的一間多媒體教室也可以看作是一個系統。教學時教師可以通過師生的互動來明確系統的概念和了解系統不同的分類。對于系統的基本特性可以呈現出不同的實例讓學生來分析出四個基本特性。尤其對于系統的整體性可以通過學生的辯論加以理解。
6、在系統的分析的教學中，首先可以結合實例研究得出系統分析的概念和系統分析的一般步驟，然后給出問題引導學生進行分析，在此過程中讓學生理解系統分析的三大原則。這里只要求學生掌握粗淺的系統分析的基本方法。在這個基礎上教師可以結合實例分析引導學生理解系統優化的深刻含義，親歷系統優化的一般過程，感悟系統優化的現實意義。
7、對于系統的設計的教學，教師在對系統的具體案例進行分析的基礎上，引導學生總結出系統設計的基本原則。教師可以通過一個典型系統的設計讓學生理解系統設計中應考慮的主要問題，如系統的整體功能、系統各部分之間的聯系、系統的整體優化。在此基礎上總結出系統設計的一般步驟。再引導學生結合實例進行簡單系統的設計，以加深理解。
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