资源简介

第四节 系统的设计
一、学习者分析
过前面三节的学习学生已经掌提了系统的思想和方法，为进行系 统设计定了基础，学生也有了进行系统设计实践的的愿望，这节课主 要介绍系统设计的方法，并通过具体的系统的实践活动，引导学生进
一步运用系统设计的方法去解决实际问题。
二、教材内容分析
1.本节的主要内容及在本章中的地位
本节借助水火箭的制作原理和过程，详细介绍系统设计的基本方 法和原则。要求学生通过水火箭的设计、制作、测试和发射活动，初 步学会运用系统设计的基本方法，并把系统的思想和方法延伸到生活 与学习当中，培养学生科学分析的态度和勇于创新的精神。本节是整
章的总结，也是前面三节内容的综合运用。
2.教学重点、难点
(1)重点：了解系统设计的基本方法，掌握水火箭的设计和制作
过。
(2)难点：运用系统设计的基本方法，对水火箭系统进行设计制
作。
3.课时安排： 1 课时（教师讲授，学生制作、测试）。
三、教学目标
1.
(1)理解系统设计的基本方法。
(2)掌握水火箭的设计和制作。
2.
(1)初步学会简单系统设计的基本方法，增强学生系统思考和工
程思维的能力。
(2)根据设计要求完成水火箭系统的设计和制作，培养学生科学
分析的态度和勇于创新的精神。
3.
通对某一技术领域给社会，环境带来的影响做出理性分析，让学
生形成技术的敏感性和负责任的态度，树立技术意识。
4.核心素养
（1）技术意识：能综合运用所学知识按要求进行系统设计，并在
技术实我活动中，能整合应用人文、科学、社会等方面的知识。
(2)创新设计：
能针对系统技术问题解决实例，设计试验方案，撰写试验报告， 掌握系统设计的一般方法，形成基本的系统设计能力，具有良好的整
体观念和亲近技术的情感。
（3）工程思维：能分析、总结和归纳出系统设计的方法，并能运 用系统原理和系统分析方法，进行简单的技术设计活动。在进行系统 设计时，尝试运用模拟试验或数学模型来考虑各种影响因素，并开展
决策分析和性能评估。
(4)图样表达：能在系统设计实践活动中，绘制规范的设计图，
形成良好的设计习惯。
(5)物化能力：根据设计方案选择材料和工具，确定方案实现的 时序和工序，能完成模型或原型的制作，并对其进行简单的技术指标
检测。
四、教学理念与方法
本节涉及系统设计的方法和理论，是专业性很强的内容。教师对 理论的教学宜点到即止，最好能够借助技术案例进行引导分析，让学 生理解和掌握系统设计的方法。同时，这节课主要是由学生根据设计 要求进行系统设计，教师不必讲解太多，要多留时间给学生阅读、思 考和设计，最后通过实践活动等环节，让学生积极地探究、成为课堂
学习的主体。
五、教学设计
1.教学内容的组织与呈现方式
本节课由例子引人新课，进入系统设计的学习，同时在课堂上提
出任务，让学生进行设计，学以致用。
2.教学过程
教学环 教学过程 学生活动 设计意图
(
节
) 新 课 导 入 播放“神舟七号升空 ”的视频片 段。 天舟、天宫、神舟飞船、长征 号、他们几个是什么关系？ 观看神舟七号 发射升空的过 程 ， 回 答 问 题。 创设情境 ， 激发学生的 爱国热情 ， 引入新课。
系统设 计的方 法 系统设计除了遵循设计的一般过 程、原则和标准外，还强调分析 思维和综合思维的运用，注重在 考虑整体功能的前提下研究解决 局部问题。系统设计特别强调： (1)以实现系统整体功能最优为 目的。 (2)设计好系统的每个要素和子 系统。 (3)综合考虑 系统各个部分 (要 素)之间的联系，合理解决它们 之间的矛盾冲突；注重系统与环 归纳系统设计 的基本方法。 通过对经典 案例的讨论 和分析 、 让 学生归纳 、 总结系统设 计的基本方 法、突破教 学重点。
明确设计的总体目标及
调查研究， 进行基本的
设计分析 系 统 的 设计 系统的整体组
系统的设计
系统总体技术
系统的优计
系统的评价
(
创新性
)
过渡 神舟七号载人航天飞船的成功发射和回收，是在对整个载人 航天系统进行分析的基础上设计的结果，其中运载火箭起到 关键性作用。今天，我们通过水火箭的设计和制作，简单地 重现这一系统设计过程(出示水火箭实物模型)。
教学环节 教学过程 学生活动 设计意
水火箭系 统的设计 与制作 ◆水火箭设计的总目标及性能指标 以容量为 0.5L 的饮料瓶为动力装置，发 射一支水制的火箭，要求垂直高度大于 5m，射程大于 20m。通过系统设计与探究 活动，研究影响水火箭的发射距离的因 素，尝试改进设计，优化系统，力求使水 火箭的水平飞行距离最远。 进行调查 研究，对 水火箭进 行系统分 析及设计 制作。 (1)引 导学生 运用系 统分析 的 方 法 ，针 对某一 具体技 术问题 进行要 素 分 析 、 方 案 构思及 比较权 衡 ， 培 养学生 的工程 思维。 (2)带 领学生 通过对 技术问 题进行
◆水火箭飞行的理论依据 火箭的推进是利用火箭燃料燃烧喷 出的废气间的作用力与反作用力，火箭对 废气施加一个向下的作用力，将废气排 出：废气同时也对火箭施加一个向上的反 作用力，使火箭升空。 水火箭则是利用压缩空气与水的作 用与反作用，当水被向后喷出时，可乐瓶 及瓶内的空气就受力向前冲，因为其原理
(
与火箭相同，但喷出的是水，所以称之为
) 材料： 1 升装的空可乐瓶 2 个、 胶带粘纸、双面胶、厚卡纸、电工胶。 工具：剪刀、小刀、水火箭直喷喷嘴、发 射架。
◆水火箭的系统结构 展开课堂 讨论，分 析并画出 水火箭的 结构。
教学环节 教学过程 学生活动 设计意
水火箭系 统的设计 与制作 (1)箭身：准备两个 0.5L 饮料瓶，将其 中一个饮料瓶的尾部剪掉，并将两个瓶的 尾部连接，接缝用双面胶粘好。 (2)箭头： 画一个扇形，剪开后粘成圆锥 状，根据需要加以修剪，然后粘接在箭身 上。 (3)机翼：可用硬纸板剪成三角形或梯形 (3 或 4 个)，粘在火箭尾端。 (4)发射架：把发射开关及气门嘴固定在 活动铁架上，做成发射架系统。 (5)动力：用胶塞连接 0.5L 容量的饮料瓶 并用打气筒加压，作为推动纸火箭升空的 动力气囊。 进行水火 箭系统的 设计与制 作。 (
图
) (
箭的设
) (
通过开
) 展实践 活动， 让学生 学以致 用 ； 通 过运用 文字与 图样对 技术对 象加以 描述和 交流， 提升学 生的图 样表达 能力； 通过实 现水火
实验过程及影响系统的主要因素分析
小组交流 (
请各小组将本组的作品进行组内交流，还需要在哪些地方
做些改进？课后我们将改进火箭进行测试再优化，并对每
组的作品进行评价。
)
根据学生的实际情况，明确要求，让学生继续完成水火箭 的设计、制作和测试任务。
总结 系统设计就是把设计对象看做一个完整的系统，对系统各 元素进行分析和综合，使系统内部协调一致，并使系统与 环境相互协调，以获得整体目标最优的设计。
本章总结 对本章学习内容进行课堂小结。 回 顾 所 学，归纳 总结。 总结升 华。
3.教学资源
(1)课件：系统的设计。
(2)视频：神舟七号升空。
(3)教具：水火箭模型。
六、教学反思
本节内容以实践活动为主， 由于内容的技术性比较强，需要教 师进行较详细的讲解，讲授过程中应该结合技术实例展开教学，步步 推进，以达到教学目标，让学生在思考、讨论和相互交流的过程中学
会系统设计方法的应用。
水火箭设计与制作是学生比较感兴趣的活动主题，但对部分学 生来说难度较大，需要用到物理和数学等方面的知识，其原理和制作 过程都需要教师的详细讲解与指导。所以，在任务的布置和落实上，
教师要根据学生的实际水平，灵活安排和适当处理课时内容。

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