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技術(shù)與設(shè)計(jì)第三單元：教材分析
【內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)】
1．從應(yīng)用的角度理解系統(tǒng)的涵義。
2．通過簡單的系統(tǒng)的案例分析,理解系統(tǒng)的基本特性,初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。
3．理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義,能結(jié)合實(shí)例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。
4．通過簡單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例的分析,初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。
5．確定一個生活或生產(chǎn)中的簡單對象,根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。
【本章教材分析】
一、總述
《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》模塊的四個主題是技術(shù)領(lǐng)域中具有典型意義的教學(xué)內(nèi)容。其典型意義在于，首先，它們既有專業(yè)技術(shù)的內(nèi)涵，又有通用技術(shù)的特性。其次是他們所體現(xiàn)的技術(shù)設(shè)計(jì)的思想和方法，不僅是解決技術(shù)問題是鑰匙，還可以向其它領(lǐng)域遷移，對人的一生都會產(chǎn)生積極的影響�！敖Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”雖指向力學(xué)結(jié)構(gòu)的理解、分析和設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系的討論卻是各類技術(shù)設(shè)計(jì)不可少的，“流程與設(shè)計(jì)” 討論流程和流程的改進(jìn)設(shè)計(jì)，改進(jìn)的思想和方法同樣是技術(shù)設(shè)計(jì)的共性，“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”則重于對系統(tǒng)的理解，以及運(yùn)用系統(tǒng)思想解決實(shí)際生活中的設(shè)計(jì)，“控制與設(shè)計(jì)”重在理解和運(yùn)用控制，解決生活生產(chǎn)中的問題。這些內(nèi)容構(gòu)成了技術(shù)素養(yǎng)的重要組成部分。
模塊四個主題的內(nèi)容相對獨(dú)立，教學(xué)中可以調(diào)換順序，但它們又相互呼應(yīng)具有內(nèi)在的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)總是和系統(tǒng)相聯(lián)的，結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)的組成形式，也是系統(tǒng)功能的依據(jù)；流程可以說是工程系統(tǒng)或工作系統(tǒng)按時(shí)間順序的描述；控制本身是一個系統(tǒng)，它也是對系統(tǒng)狀態(tài)所施加的干預(yù)。從總體上把握各單元的內(nèi)在聯(lián)系，有助于理解本模塊所體現(xiàn)的思想和方法所具有的普適性。
二、本單元的內(nèi)容設(shè)計(jì)：
1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
從自行車的組成部分、相互間的聯(lián)系和它們的功能，開始認(rèn)識系統(tǒng)和系統(tǒng)的一般分類，通過多個案例與小試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生理解系統(tǒng)的整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性和環(huán)境適應(yīng)性等重要特性，強(qiáng)化對系統(tǒng)的理解。
2、系統(tǒng)的分析
通過漢字激光照排系統(tǒng)、田忌賽馬、農(nóng)作物套種等案例的分析，理解系統(tǒng)分析是明晰系統(tǒng)的功能和目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以分析、比較，從而擬定一套經(jīng)濟(jì)有效的處理步驟和程序的過程。
3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)是研究和認(rèn)識系統(tǒng)的目的。根據(jù)系統(tǒng)的目的和要求、各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，對系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、評價(jià)和優(yōu)化，就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過室內(nèi)住宅電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、環(huán)保手電筒設(shè)計(jì)的分析，使學(xué)生加深對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解，學(xué)會簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
三、內(nèi)容分析
本單元以“系統(tǒng)”為研究對象，即是前兩個單元內(nèi)容的延伸，又是后一單元的基礎(chǔ)，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(nèi)容。
系統(tǒng)是由若干要素以一定結(jié)構(gòu)形式聯(lián)結(jié)構(gòu)成的具有某種功能的有機(jī)整體，整體性、相關(guān)性，動態(tài)性等既是系統(tǒng)的基本特征，又是系統(tǒng)所具有的基本思想觀點(diǎn)。
系統(tǒng)論的出現(xiàn)，使人類的思維方式發(fā)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(zhì)去說明復(fù)雜事物。這種方法的著眼點(diǎn)在局部或要素，雖然這是幾百年來在特定范圍內(nèi)行之有效、人們最熟悉的思維方法，但它不能如實(shí)地說明事的的整體性，不能反映事物之間的聯(lián)系和相互作用，它只適應(yīng)認(rèn)識較為簡單的事物，而不勝任于對復(fù)雜問題的研究。在現(xiàn)代科學(xué)的整體化和綜合化發(fā)展的趨勢下，面臨許多規(guī)模巨大、關(guān)系復(fù)雜、參數(shù)眾多的復(fù)雜問題面前，就顯得無能為力子。系統(tǒng)分析方法能站在時(shí)代前列，高屋建瓴，綜觀全局，別開生面地為現(xiàn)代復(fù)雜問題提供了有效的思維方式。
有人認(rèn)為，“系統(tǒng)”對于中學(xué)生太深奧、枯燥，其實(shí)這是誤解，本單元盡可能地回避生澀概念，從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通俗地引出系統(tǒng)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(jìn)地探討系統(tǒng)的基本特性、系統(tǒng)的分析、優(yōu)化和設(shè)計(jì)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)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(diǎn)，在內(nèi)容設(shè)計(jì)上選用了大量案例，依照學(xué)生從具體到抽象的學(xué)習(xí)進(jìn)程來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于學(xué)生把系統(tǒng)方面的知識與技能整合到已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。
【課時(shí)建議】
本單元建議使用10學(xué)時(shí)。
節(jié)次 內(nèi)容 建議學(xué)時(shí)數(shù)
第一節(jié) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3
第二節(jié) 系統(tǒng)的分析 3
第三節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4
合計(jì) 10
【各節(jié)教材分析】
第一節(jié) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1、內(nèi)容分析
這單元的內(nèi)容是有關(guān)“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”中的“系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)，主要內(nèi)容有“什么是系統(tǒng)”“系統(tǒng)的類型”“系統(tǒng)的基本特性”，其中系統(tǒng)的基本特性在《系統(tǒng)與設(shè)計(jì)》這一章中具有較主要的地位和作用，要求我們的學(xué)生能從應(yīng)用的角度來理解系統(tǒng)的含義,通過案例的分析，理解和掌握系統(tǒng)的基本特性，學(xué)會用整體的、互相聯(lián)系的系統(tǒng)的觀點(diǎn)解決問題。學(xué)生學(xué)習(xí)了第一、二部分后，了解到什么是系統(tǒng)。對系統(tǒng)有了初步的認(rèn)識，而系統(tǒng)的基本特性不但使學(xué)生對系統(tǒng)有一個深刻的了解，同時(shí)也為系統(tǒng)的分析，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)教學(xué)做好準(zhǔn)備。本節(jié)的重點(diǎn)是系統(tǒng)的整體性，學(xué)生理解系統(tǒng)的整體性后，對系統(tǒng)的相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、適應(yīng)性等就較易理解。同時(shí)這節(jié)課的內(nèi)容不但使學(xué)生學(xué)到相關(guān)知識，對系統(tǒng)有更深一步的了解，還可以起到承上啟下的作用。
2、重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：系統(tǒng)的基本特性
難點(diǎn)：利用系統(tǒng)的基本特性解決有關(guān)問題，聯(lián)系實(shí)際，開發(fā)課程資源，拓展知識
第二節(jié) 系統(tǒng)的分析
1、內(nèi)容分析
這單元的內(nèi)容是有關(guān)“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”中的“系統(tǒng)的分析”的學(xué)習(xí)，主要內(nèi)容有“系統(tǒng)分析的一般步驟”、“系統(tǒng)的優(yōu)化”，系統(tǒng)優(yōu)化是系統(tǒng)分析的深入和延伸，系統(tǒng)分析和系統(tǒng)優(yōu)化是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)
其中系統(tǒng)的基本特性在《系統(tǒng)與設(shè)計(jì)》這一章中具有較主要的地位和作用，要求我們的學(xué)生能從應(yīng)用的角度來理解系統(tǒng)的含義通過案例的分析，理解和掌握系統(tǒng)的基本特性，學(xué)會用整體的、互相聯(lián)系的系統(tǒng)的觀點(diǎn)解決問題。學(xué)生學(xué)習(xí)了第一、二部分后，了解到什么是系統(tǒng)。對系統(tǒng)有了初步的認(rèn)識，而系統(tǒng)的基本特性不但使學(xué)生對系統(tǒng)有一個深刻的了解，同時(shí)也為系統(tǒng)的分析，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)教學(xué)做好準(zhǔn)備。本節(jié)的重點(diǎn)是系統(tǒng)的整體性，學(xué)生理解系統(tǒng)的整體性后，對系統(tǒng)的相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、適應(yīng)性等就較易理解。同時(shí)這節(jié)課的內(nèi)容不但使學(xué)生學(xué)到相關(guān)知識，對系統(tǒng)有更深一步的了解，還可以起到承上啟下的作用。
2、重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：系統(tǒng)最優(yōu)化方法和一般性步驟
難點(diǎn)：系統(tǒng)優(yōu)化的過程分析
第三節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、內(nèi)容分析
這單元的內(nèi)容是有關(guān)“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”中的“系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)，它是本章的重中之重，系統(tǒng)與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)要求的最終目標(biāo)就是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以本節(jié)內(nèi)容教學(xué)建議用四課時(shí)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是研究和認(rèn)識系統(tǒng)的目的，根據(jù)系統(tǒng)的目的和要求、各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，對系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、評價(jià)和優(yōu)化，就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2、重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)
難點(diǎn)：能根據(jù)要求完成系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
【教學(xué)建議】
1、本單元學(xué)習(xí)特點(diǎn)是在運(yùn)用中學(xué)習(xí)知識，也就是運(yùn)用知識與實(shí)踐活動應(yīng)貫穿于教和學(xué)的全過程中，不加運(yùn)用的系統(tǒng)與設(shè)計(jì)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(tǒng)的特性、系統(tǒng)的分析和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，教師除引導(dǎo)學(xué)生對這些案例進(jìn)行分析和討論以外，還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)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(diǎn)。本單元的學(xué)習(xí)，需要激發(fā)和調(diào)動學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，在一定的知識背景下，強(qiáng)調(diào)對系統(tǒng)的理解性應(yīng)用。
2、于本單元多數(shù)案例都基于一定的社會生產(chǎn)背景和相關(guān)的科學(xué)知識，如農(nóng)作物套種的原理和條件、工程施工的工期安排、數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)知識等，而限于教科書的篇幅，背景性資料未能呈現(xiàn)太多，需要師生共同作課前資源收集準(zhǔn)備，以此加深對內(nèi)容的理解。
3、倡導(dǎo)教師采用多樣化教學(xué)方法，系統(tǒng)分析的一般步驟等陳述性知識可采用講解、展示、演示教學(xué)法，對于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化這類程序性知識可采用任務(wù)解決、對話、討論和自主型教學(xué)方法等多種形式。
4、本單元的案例大多基于一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)知識，教學(xué)中應(yīng)注意在應(yīng)用中來掌握知識。將知識的應(yīng)用與學(xué)生的實(shí)踐活動貫穿于整個教學(xué)過程中。
5、教師在講解系統(tǒng)時(shí)，可以從系統(tǒng)的實(shí)例分析入手。如一臺電冰箱可以看作是一個系統(tǒng)，學(xué)校的一間多媒體教室也可以看作是一個系統(tǒng)。教學(xué)時(shí)教師可以通過師生的互動來明確系統(tǒng)的概念和了解系統(tǒng)不同的分類。對于系統(tǒng)的基本特性可以呈現(xiàn)出不同的實(shí)例讓學(xué)生來分析出四個基本特性。尤其對于系統(tǒng)的整體性可以通過學(xué)生的辯論加以理解。
6、在系統(tǒng)的分析的教學(xué)中，首先可以結(jié)合實(shí)例研究得出系統(tǒng)分析的概念和系統(tǒng)分析的一般步驟，然后給出問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，在此過程中讓學(xué)生理解系統(tǒng)分析的三大原則。這里只要求學(xué)生掌握粗淺的系統(tǒng)分析的基本方法。在這個基礎(chǔ)上教師可以結(jié)合實(shí)例分析引導(dǎo)學(xué)生理解系統(tǒng)優(yōu)化的深刻含義，親歷系統(tǒng)優(yōu)化的一般過程，感悟系統(tǒng)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義。
7、對于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的教學(xué)，教師在對系統(tǒng)的具體案例進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。教師可以通過一個典型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讓學(xué)生理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問題，如系統(tǒng)的整體功能、系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、系統(tǒng)的整體優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上總結(jié)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟。再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)例進(jìn)行簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以加深理解。
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