资源简介

第三单元　系统及其设计
3.2系统分析与设计 教案
一、教材分析：
“系统分析与设计”是本单元的第二节内容，是“系统设计的优化与实现”的基础。本节内容涉及工程思维、创新设计、图样表达等核心素养，其中，系统观念、工程建模等基本思想和方法是结构、流程、系统、控制设计的基本思想和方法。本节由“探究系统分析的一般过程和基本方法”和“体验简单系统设计的过程”两个任务构成。“探究系统分析的一般过程和基本方法”侧重通过案例分析学习系统分析的一般过程、基本方法和原则，“体验简单系统设计的过程”侧重经历简单系统设计的过程，在实践中了解系统设计应考虑的主要问题，掌握系统设计的一般步骤。
二、教学目标：
1. 通过学习简易工程中的系统分析案例，初步掌握系统分析的基本方法，能结合实例进行系统分析。
2. 通过简单系统的设计实践，初步学会简单系统设计的基本方法，能针对真实世界中的简易工程项目进行系统设计。
三、教学重难点
教学重点：初步学会简单系统设计的基本方法。
教学难点：学会系统分析的方法。
四、教学过程
走入情境
在现实生活中，我们每个人都会面临各种各样的选择和决策。如选什么科目高考，上什么大学，做什么工种等等！
观看视频“老鼠开会”，视频中小老鼠系统的分析了如何对付猫的内容。
提问：小老鼠们最终决策是什么？可行吗？
众老鼠们根据他们平常生活中的经验，在众方案中选择了“给猫挂铃铛”这样一个决策。但是由谁去给猫挂铃铛？怎样才能挂得上呢？这些细节问题却无从解决。
决策分类
决策可分为经验决策和科学决策。系统分析就是科学决策的基础。
系统分析的一般过程
明确问题设立目标
明确所分析的系统及其结构，确定所要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。
收集资料制订方案
收集相关资料，制订解决问题的各种备选方案，进行多目标的权衡与分析，并明确技术实践路线。
分析计算评价比较
对系统进行整体分析，对各子系统进行分析，对系统进行建模与推演，将各种方案进行评价对比。
检验核实做出决策
通过实证对方案的实施效果做出评判。如果对方案不够满意，还可按上述程序进行反复，直到获得满意的方案为止。
系统分析方法---建模
系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对各要素及其之间的关系综合分析，找出解决问题的答案。
系统科学的基本方法分别为数字模型和框图模型
数字模型
数字模型：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型
案例分析：简易雨水收集与利用系统中储水装置的设计
框图模型
框图模型：用一个个封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统，在框图内或框图边注明要素或子系统的名称，按照系统的结构模式把它们排列安置于适当位置，用无向线段或有向线段把这些小框图连接起来，以表示系统的基本结构框架，再用无向线段或有向线段表示系统与环境的联系，这样形成的图形就叫系统的框图模型。
案例分析：
（1)该火力发电站系统按功能可以划分为：燃烧系统、汽水系统、电力系统。燃烧系统将煤炭中蕴含的化学能通过燃烧释放出来，转化成热能；汽水系统利用煤炭燃烧所产生的热能将水加热，产生蒸汽，然后将蒸汽的热能转化成机械能；汽轮机带动发电机发电，将机械能转化成电能。
（2)该火力发电站系统中节能的环节是“加热器”给回水加热部分。从汽轮机的某些中间级引出部分做过功的蒸汽，用来加热锅炉的给水，减少了排汽在冷凝机中的热损失，使蒸汽的热量得到了充分的利用，提高了整个循环的热效率。
模型特征
（1)它是现实系统的抽象或模仿；
（2)它是由那些与所分新问题有关的要素构成的；
（3)它表明了有关要素间的相互关系。
系统分析的主要原则
系统分析的主要原则分别是整体性原则、科学性原则和综合性原则。
整体性原则
整体性原则 系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
丁谓修复皇宫
北宋真宗年间，皇城失火，宫殿被烧毁，大臣丁谓主持了皇宫修复工程。他采用了这样一套施工方案：
先在需要重建的大道上就近取土烧砖.
取土后的深沟中引入汴水，形成人工河。
水路运输建筑材料，从面加快了工程进度。
皇宫修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修大道。
丁谓在皇宫修复工程的建设施工中，运用了整体的解决方案，使烧砖、运输建筑材料和处理废物三项繁重的工程任务协调起来，在总体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。
讨论：丁谓所采用的方案为什么能一举三得？
科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
例1：在比较种稻是一年三季划算还是一年两季划算时，有人就提出“是三三得九好，还是二五一十好？”这就是一种朴素的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析与优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。
综合性原则
系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先实现最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。
这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
例2：捡了芝麻丢了西瓜，考虑了芝麻含油量高达55%，极品美味佳肴！
系统设计应考虑的主要问题
系统设计的目的与要求
系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。不同的行业的系统设计有着不同的技术要求。
系统各部分之间的相互联系与相互作用
系统设计要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的动态性、环境适应性，既要考虑当前，也要考虑长远。
例：在深山的村庄建立学校，要考虑资金供应、人力资源、自然环境、供电情况、其他未知问题之间的相互联系与作用。
系统设计的步骤：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。
系统设计的一般步骤
系统设计的步骤主要包括：
将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。
小结
系统分析的一般过程
系统分析方法---建模
系统分析的主要原则
系统设计应考虑的主要问题
1.系统设计的目的与要求
2.系统各部分之间的相互联系与相互作用
系统设计的一般步骤

展开更多......

收起↑