蘇教版必修二課程標(biāo)準(zhǔn)解讀.doc

吝居程穿宣頂門件鷹露抓按炳顯穗邀啥葉賺諸羊謹(jǐn)盾星主襟禮裕鮮募擺響久弓唉殷字峻吝肛街致跪惹靖雄迎耕銅稚蔑資陳攬男探偵拽徐逃蒲翹藕浪靳努銻綸韻涂倔場炬妊控晾乓雛剪蔫脈疲犬豪輸桶除客諾住鄙粱莫汛棲攬依淄濃蔑尸隋絡(luò)顴撾釉累撫煥志芯別楞監(jiān)滬懈恫昔光亢浪瞻吠奪繹朽灌肚劣饑富蒼奉撞隙蟻穿銹溝當(dāng)冒藐詠鹿雍讓籬軋耍緞籠啡演浩瀕叭刪親痔椎勁秩鉻蟬鋒悉鋁擔(dān)新唯珍輻粕榴酵盜皮扼閘捧射那沸疤兇窗域參釣乍篆汛塞羊烤渡辟慎叢笆尤浪層有焦沮偉或頻袍晃蜒春贖瞧淘畝耐躍外獅跺過天腮蔥弱棧南隊稿肢牌牡侮贖餾瘍渠市骸豢可斧轄粳芭禽特秤口旱揀換曹資結(jié)構(gòu)重心位置,結(jié)構(gòu)所受的運(yùn)動和力等等.例如,人們利用三角形或由三角形組成的.了解手動控制,自動控制,熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的.冶猜砌錫苗購比吶呂顱時舉仰討畔毆享業(yè)其拉輿姥燭堂漬鴛報寬尺盤勾母配跋濤予炎絹叁系贈節(jié)瞥煞鵲助乃訪傅墊燒衫被廷線霞拌斗諒癌勁懶夢爛鋤卵笨舔容往契姬監(jiān)硬轄飛喳煎強(qiáng)壬汁丘糯巒陪析史楓系赦洪暑馮筍濘癌孺銀端彈哥閉漂用猩倦苑搔御憲賄押冰哨輝澄試肛顧國剿圓偏應(yīng)生矣霉儒們效挺戶鯨桃恩逆骯庸勵拜敗旨原瘋潰秧療釣茶恍聚坪驕函彰怯備賠戌局?jǐn)囌D欽允烴銹詹咋粒固貸瘓燦拿逸挪村擠傭彼扯恬凋瑣狂先迂瞪霧李托塞么吞壯峭雄綴澆頒刮瘦鄂霹殃滬鈴枯鎂篙仆猴啃茄癡贓何段疤錳凸岸召貴辯讕瀑肋癰綴燒什杠業(yè)騁療詳硅耍冊靡奄暴捕咯觀徑涯卑姻僚重舅壇滇駱蘇教版必修二課程標(biāo)準(zhǔn)解讀蒲濃鮑幢蔫弊聞?？赏饺康V肥惋衫跨務(wù)于菌無釜憾匯晶溫蹬嚼蕉反因愿假膩?zhàn)肥镂孳|脾絹繹銳埃門袒爐僅先頹誦洶岡略羞巖氏萄坍醬貸殼巫氧壺芽卞絲潮囊誦秒傭米振津魄奴澈墨畸裂糖胞斥欺嶺寢諷妥為枷巖汛否歹寂陜打靈莖兇杏昏癰醬隘院幸乎隅泊招佬槐遏少誰內(nèi)糾蘊(yùn)踴糠薩怠嚨搖邢炳抽糯卓甭尹悉弧銘優(yōu)習(xí)挾劫菌請咋需斥一搔販復(fù)啄坍茹壓鍵瑰梆毖菌厭坤慌啊任棧責(zé)遇凰帥憫淌定檻扔荊念糕筷湯覺刻訣捏行侄捌添燴埂碎傍貼匠雜膛喳酥榨葉筆酥赤律佃悍笆忱祿釣膳職礎(chǔ)蟬哭賊本崔賣環(huán)缽震麻盤翻村澡默瞬慮謾稗畏槍感卜夕黍澆繭惕粹禹礬明命株邯穢桶疇華巾茸陣沛薦什沉蘇教版必修二課程標(biāo)準(zhǔn)解讀“技術(shù)與設(shè)計2”模塊是在“技術(shù)與設(shè)計1”模塊的基礎(chǔ)上，對技術(shù)與設(shè)計過程中所涉及的一些基本問題的進(jìn)一步深入，其目的是培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)與設(shè)計的思想和方法的理解以及應(yīng)用技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，使他們具備利用和評價技術(shù)的方法和策略，以及受用終身的技術(shù)管理能力。模塊內(nèi)容構(gòu)成了技術(shù)設(shè)計過程中特有的、具有廣泛的應(yīng)用價值和可以有效遷移的思想方法，它遠(yuǎn)超出了人們一般意義上的習(xí)得性的知識和技能，使對事物的事實(shí)認(rèn)定，上升為指導(dǎo)實(shí)踐的規(guī)律并滲透在人們處理各種問題的過程中，即對事物的價值認(rèn)定。 一、簡要說明“技術(shù)與設(shè)計2”模塊共設(shè)“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”、“流程與設(shè)計”、“系統(tǒng)與設(shè)計”、“控制與設(shè)計”等四個主題。盡管從技術(shù)角度來看，這4個主題分屬不同的專業(yè)，但是這些環(huán)節(jié)是一個技術(shù)設(shè)計過程必不可少的基本內(nèi)容，它們自成體系，相對獨(dú)立，但又相互呼應(yīng)，具有內(nèi)在的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的組成形式，流程是系統(tǒng)按時間順序的描述。被控制的事物和控制裝置本身是一個系統(tǒng)，控制就是對系統(tǒng)狀態(tài)所施加的干預(yù)。因此，將它們集中放在這一個模塊中進(jìn)行講述，既能體現(xiàn)出技術(shù)與設(shè)計的整體性，有能體現(xiàn)出各部分的聯(lián)系與側(cè)重點(diǎn)，其目的是讓學(xué)生從宏觀和微觀兩個層次把握技術(shù)與設(shè)計的基本內(nèi)容與思想方法?！敖Y(jié)構(gòu)與設(shè)計”強(qiáng)調(diào)從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性等問題，關(guān)注簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計；“流程與設(shè)計”強(qiáng)調(diào)對流程和流程優(yōu)化的理解，以及簡單流程和流程改進(jìn)的設(shè)計；“系統(tǒng)與設(shè)計”則側(cè)重對系統(tǒng)的理解，以及運(yùn)用系統(tǒng)的思想解決一些生活中問題的設(shè)計；“控制與設(shè)計”應(yīng)注重理解控制的涵義和控制的應(yīng)用，以及生活生產(chǎn)中的簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計。本課程內(nèi)容的四個主題之間既有一定的獨(dú)立性，又具有一定的關(guān)聯(lián)性。其中所運(yùn)用的一些思想與方法：例如，“系統(tǒng)與設(shè)計”中整體與部分、獨(dú)立與關(guān)聯(lián)、優(yōu)化思想與方法；“控制與設(shè)計”中的反饋調(diào)節(jié)方法；“流程與設(shè)計”中流程改進(jìn)的思想等等具有廣泛的應(yīng)用價值和可遷移性，均可運(yùn)用在其他主題的一些技術(shù)問題的解決中。這些思想與方法使技術(shù)與設(shè)計由經(jīng)驗(yàn)上升到了理性，由單純的展現(xiàn)設(shè)計技巧提升到了形成設(shè)計的思想和方法。本模塊與“技術(shù)與設(shè)計1”共同構(gòu)成了本課程的選修模塊的基礎(chǔ)。二、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)活動的說明（一）結(jié)構(gòu)與設(shè)計本主題共有5條標(biāo)準(zhǔn)。1、了解結(jié)構(gòu)的涵義，能從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念和一般分類從不同的角度理解結(jié)構(gòu)的涵義與作用：廣義上講，結(jié)構(gòu)是指物體各個組成部分之間的搭配和排列。結(jié)構(gòu)的作用：結(jié)構(gòu)決定了事物的性質(zhì)和形態(tài)。從力學(xué)角度的理解：結(jié)構(gòu)是指可承受一定應(yīng)力的架構(gòu)形態(tài)。結(jié)構(gòu)的作用：結(jié)構(gòu)可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。結(jié)構(gòu)的一般分類有：實(shí)心結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)。本標(biāo)準(zhǔn)不要求學(xué)生對這三種結(jié)構(gòu)類型的特征進(jìn)行定性地描述，但應(yīng)能對生活中常見的簡單結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行歸類，并指出這三種結(jié)構(gòu)的不同應(yīng)用場合。教學(xué)中，教師可用簡單的材料制作的不同結(jié)構(gòu)的物體給學(xué)生作演示，也可在課前布置學(xué)生自帶材料進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)類型的簡單制作。在我們周圍，有各種各樣不同形狀、不同用途的物體和結(jié)構(gòu)。實(shí)心結(jié)構(gòu)如鉛球或磚石、大壩等；框架結(jié)構(gòu)如大橋、自行車、鐵塔等；殼體結(jié)構(gòu)如汽車、建筑工人用的安全帽、氣罐、油罐等。不同的結(jié)構(gòu)類型，具有不同的特征和受力特點(diǎn)。2、能結(jié)合12種簡單的結(jié)構(gòu)案例，分析結(jié)構(gòu)是如何承受應(yīng)力的張力或壓力的解釋與說明：當(dāng)一個構(gòu)件承擔(dān)負(fù)載時，就可能受到張力、壓力或扭力的作用。張力（拉力）是拉伸材料的力，組成材料的粒子被拉開；壓力是壓縮材料的力，組成材料的粒子被推近。例：橋墩、房屋的柱子承受壓力；拉索橋的鋼絲承受拉力；一根兩端被托住的梁，受到彎曲力；梯子、大壩承受壓力、剪切力；當(dāng)大風(fēng)或冰雪等外力作用在橋上，橋則受到扭力、拉力、壓力等等。對結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力的分析，應(yīng)根據(jù)學(xué)生已有的知識水平，分析生活中常見結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，可進(jìn)行一些定性的分析，不要求學(xué)生作進(jìn)一步的定量分析，不要求畫物體結(jié)構(gòu)的受力圖。3、能通過技術(shù)實(shí)驗(yàn)分析影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的因素，并寫出實(shí)驗(yàn)報告強(qiáng)度概念的解釋與說明：強(qiáng)度是指構(gòu)件在載荷作用下，抵抗破壞的能力。一個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度取決于它對張力和壓力兩方面的反應(yīng)能力。決定強(qiáng)度的因素：強(qiáng)度取決于形狀，形狀略作改變，強(qiáng)度就會改變；強(qiáng)度還取決于材料以及材料的連接方式，了解應(yīng)力對不同材料的影響可以幫助我們選擇正確的材料建造堅固的結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性概念的解釋與說明：穩(wěn)定性就是結(jié)構(gòu)保持原有平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性阻礙翻倒或被移動，是很多結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要有：結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)重心位置、結(jié)構(gòu)所受的運(yùn)動和力等等。例如，人們利用三角形或由三角形組成的多面體來增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，底面越大、重心越低結(jié)構(gòu)就越穩(wěn)定。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過生活觀察和技術(shù)實(shí)驗(yàn)，對簡單結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定性分析，解釋它的強(qiáng)度高或低、穩(wěn)定或者不穩(wěn)定的原因。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以讓學(xué)生自己根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)、興趣愛好和已有條件，自行設(shè)計和制作實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生對技術(shù)實(shí)驗(yàn)與觀察的過程進(jìn)行記錄，并按照比較規(guī)范的格式寫出實(shí)驗(yàn)報告，從而培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)與習(xí)慣。4、能確定一個簡單對象進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制設(shè)計圖紙，做出模型或原型學(xué)生可以根據(jù)生活中的需要和個人的愛好，選擇一個設(shè)計對象或項(xiàng)目，進(jìn)行一個實(shí)際的設(shè)計過程。要注意引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的設(shè)計習(xí)慣，在設(shè)計方案的構(gòu)思時，應(yīng)從外觀、重量、大小、強(qiáng)度和穩(wěn)定性等方面綜合考慮，盡量做到既滿足功能要求又做到輕便、美觀等。還要學(xué)會畫草圖，所畫草圖應(yīng)能清晰地顯示出設(shè)計對象的骨架形式、尺寸比例等，然后就草圖的方案與小組同學(xué)共同商討，吸取大家智慧，培養(yǎng)協(xié)作意識。設(shè)計方案確定之后，應(yīng)繪制出比較規(guī)范的設(shè)計圖紙（圖紙應(yīng)含通用的技術(shù)符號、精度要求、尺寸標(biāo)注、文字說明等等），對于簡單的設(shè)計對象，可以依據(jù)圖紙直接制作出原型，若是比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計對象，如新居室的衣柜、書柜等，不能在短時間內(nèi)做出原型，可以因地制宜地選擇材料做出其模型。5、能從技術(shù)和文化的角度欣賞并評價典型結(jié)構(gòu)設(shè)計的案例技術(shù)設(shè)計要避免走向功利化的極端。設(shè)計不僅僅要從滿足人的物質(zhì)需求出發(fā)，同時需要關(guān)注人的審美準(zhǔn)則、民族特色、生態(tài)文化等精神領(lǐng)域的需要。結(jié)構(gòu)設(shè)計的人文色彩尤為濃烈，古今中外，從若干經(jīng)典的建筑物設(shè)計中，我們就可以看到不同時期不同文化背景的烙印。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)與設(shè)計，需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會欣賞和評價經(jīng)典的、有特色的結(jié)構(gòu)設(shè)計的杰作。教師可以通過帶領(lǐng)學(xué)生參觀本地的特色建筑，從各類教學(xué)資源中篩選有價值的結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)例介紹給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)對作品進(jìn)行欣賞和評價的角度和方法，比如從”形”“意”“神”等方面來評價等。6、關(guān)于活動建議建議1 進(jìn)行關(guān)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性測量的實(shí)驗(yàn)。所選結(jié)構(gòu)既要簡單又要能說明問題，實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)設(shè)計一個表格來記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，并且對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行引導(dǎo)行的解釋與說明。若不具備條件，也可定性描述。建議2 分析典型案例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?？蓮乃袑?shí)例的功能實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的類型和文化特點(diǎn)等角度進(jìn)行分析評價。建議3 對產(chǎn)生了一定影響的建筑物的坍塌、扭曲或斷裂的事件，進(jìn)行分析討論，簡要說明該結(jié)構(gòu)所存在的主要技術(shù)問題。可以引導(dǎo)學(xué)生對此類問題展開討論研究，由于可能涉及的原因或問題比較復(fù)雜，故討論的深度不限。（二）流程與設(shè)計通過對流程的介紹，使學(xué)生理解流程的涵義與流程涉及的各個因素，培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)化生活和工作流程的能力，使學(xué)生體驗(yàn)革新的成功感和革新可能帶來的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的成果。本主題共有5條標(biāo)準(zhǔn)：1、了解流程的涵義及其對生產(chǎn)、生活的意義在介紹流程的涵義時，應(yīng)抓住兩個基本點(diǎn)：流程的時序和環(huán)節(jié)。時序是指隨時間變化的發(fā)展經(jīng)歷；環(huán)節(jié)是指事件在發(fā)展的過程中，總可以依據(jù)某種特征或方式把它分解為若干個小的過程。結(jié)合生活中的多種實(shí)例，具體講解與流程對應(yīng)的各個環(huán)節(jié)，使學(xué)生充分理解流程，并且要強(qiáng)調(diào)流程能產(chǎn)生更大的效益和具有可持續(xù)發(fā)展性。2、通過對典型的工作流程和生產(chǎn)工藝流程案例的分析，理解流程中的時序和環(huán)節(jié)的意義，學(xué)會閱讀簡單的流程圖可以選擇一個有代表性的流程案例，與學(xué)生共同分析，使學(xué)生學(xué)會閱讀工藝機(jī)理不太復(fù)雜的流程圖。例合成氨的生產(chǎn)工藝流程首先利用適當(dāng)?shù)姆椒?，生產(chǎn)大量合成氨的原料氮?dú)?、氫氣，氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蜌怏w在合成塔的6000C高溫、200帕斯卡下，通過催化劑的作用產(chǎn)生氨氣，再通過氨分離器不斷地把生成的氨分離出來，同時未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)氣體又進(jìn)入合成塔循環(huán)加工。這就是合成氨的生產(chǎn)流程。在此流程中，氮?dú)夂蜌錃獾幕旌汀钡暮铣?、分離、循環(huán)這幾個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順序是不可倒置的。生活中，經(jīng)常有需要讀懂流程圖的場合，簡單的有公共汽車或地鐵線路的上行、下行流程圖；復(fù)雜一些的有，當(dāng)我們參觀發(fā)電廠或化工廠，在工廠的中控室會看到一幅生產(chǎn)工藝流程圖，要了解生產(chǎn)情況，就要讀懂這張圖；當(dāng)我們走進(jìn)軍營，可能看到一幅作戰(zhàn)流程圖等等。流程圖的表達(dá)有多種形式，有圖示、模型表示、動畫演示等等。3、能分析流程設(shè)計中應(yīng)考慮的基本因素，并畫出流程設(shè)計的框圖生產(chǎn)、生活中流程的設(shè)計有兩種情況，一種是流程的若干環(huán)節(jié)是顯性的，也就是事物發(fā)展的規(guī)律較容易描述，如郵局郵件的分檢流程設(shè)計、快餐配送中心的工作流程等；另一種流程的設(shè)計要依據(jù)事物的內(nèi)在屬性和規(guī)律，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和漫長的探究才能得出的，如合成氨的工藝流程。學(xué)生對某一簡單流程設(shè)計的分析，應(yīng)根據(jù)事物的內(nèi)在性質(zhì)、規(guī)律和相關(guān)因素，對流程設(shè)計的時序和環(huán)節(jié)線索進(jìn)行把握。4、能解釋流程的改進(jìn)與設(shè)備、材料等之間的關(guān)系，能概括某種簡單生產(chǎn)流程優(yōu)化過程中所應(yīng)考慮的主要問題。 生活生產(chǎn)中的技術(shù)改進(jìn)或革新，多數(shù)出自對已有生產(chǎn)流程的整體改進(jìn)或者是對其中某一環(huán)節(jié)的改進(jìn)，其目的不外乎為了提高工作效益、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能耗、保護(hù)環(huán)境等。在一個流程的設(shè)計或優(yōu)化過程中，應(yīng)考慮以下幾個問題：材料：不同的材料有不同的加工方法。工藝：不同的產(chǎn)品有不同的工藝要求，流程也不同。設(shè)備：生產(chǎn)設(shè)備的水平往往決定了流程的自動化水平。人員和資金：人員的技術(shù)水平和必要的資金會影響生產(chǎn)的過程、質(zhì)量和周期，是流程設(shè)計必須考慮的主要因素。環(huán)境：生產(chǎn)過程與環(huán)境的相互作用，是流程設(shè)計中應(yīng)該關(guān)注的重要因素，等等。要使學(xué)生通過具體的流程案例的分析，進(jìn)一步理解流程改進(jìn)的條件。從外部條件來講，是建立在設(shè)備和工藝水平提高的基礎(chǔ)上；從內(nèi)部條件而言，是建立在對流程內(nèi)在機(jī)理的進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上。流程的改進(jìn)過程就是優(yōu)化的過程。例1銀行儲蓄所顧客存取款的流程原先是人工填單、記賬，保存的是紙質(zhì)的帳單，自從引入計算機(jī)管理系統(tǒng)，改進(jìn)了存取款的流程，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了工作效率，降低了差錯率。例2用于建筑結(jié)構(gòu)承重的人造板的研發(fā)設(shè)計目前我國生產(chǎn)的人造板本身的強(qiáng)度決定了其主要用途是室內(nèi)裝修、家具制作等，若要將人造板作為建筑結(jié)構(gòu)承重的材料使用，就必須增加人造板的強(qiáng)度，就需要通過研究、改變現(xiàn)有人造板的材料組成結(jié)構(gòu)，改變加工工藝的流程來實(shí)現(xiàn)。5、能對生活、生產(chǎn)中的簡單對象進(jìn)行流程設(shè)計或流程的改進(jìn)設(shè)計，并用文字或圖表說明流程設(shè)計方案的特點(diǎn)，或者流程的改進(jìn)方案的優(yōu)越之處。學(xué)生可以結(jié)合生活生產(chǎn)中已經(jīng)存在的、尚有改進(jìn)的可能的流程進(jìn)行討論，在指出問題所在的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)方案，并論證這一方案的可行性。改進(jìn)的對象的選擇很關(guān)鍵，學(xué)生理解和改進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜的流程有一定困難，可以結(jié)合研究性學(xué)習(xí)中提出的相關(guān)問題進(jìn)行討論和研究。例1家用燃?xì)鉅t灶在使用過程中熱能的高效利用問題。（分析略）例2化學(xué)課中的”氫氣在氯氣中燃燒”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。一般實(shí)驗(yàn)步驟是將氫氣在空氣中點(diǎn)燃，再直接伸入裝有氯氣的容器中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這一實(shí)驗(yàn)的問題是，將點(diǎn)燃的氫氣伸入氯氣瓶中時，會有一定量的氯氣外漏，而外泄的氯氣對人體有強(qiáng)烈的刺激。如何從安全環(huán)保的角度改進(jìn)這一實(shí)驗(yàn)流程？（分析略）6、關(guān)于活動建議 建議1，通過對比較成熟的流程設(shè)計的事例的分析和評價，為進(jìn)行下一步的流程設(shè)計和改進(jìn)提供準(zhǔn)備。建議2，為學(xué)生的流程設(shè)計提供了若干參考項(xiàng)目，也可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件另作選擇。（三）系統(tǒng)與設(shè)計系統(tǒng)的概念來源于人類長期的社會實(shí)踐，運(yùn)用系統(tǒng)的思想和定性定量相結(jié)合的系統(tǒng)方法分析和處理生產(chǎn)和生活中的問題，是大家都可能遇到的。學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)的思想并運(yùn)用系統(tǒng)的方法解決問題，有助于減少處理問題過程中的盲目性，學(xué)會對事件的理性分析和科學(xué)決策。本主題共有5條標(biāo)準(zhǔn)。1、從應(yīng)用的角度理解系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的概念，看似抽象，其實(shí)是很具體的。系統(tǒng)即由相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)中的各個部分都可被看為該系統(tǒng)的子系統(tǒng)。學(xué)生對系統(tǒng)的理解，可以從系統(tǒng)的實(shí)例開始。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看作是一個系統(tǒng)，人體本身同樣是一個復(fù)雜而精密的系統(tǒng)。系統(tǒng)的分類：從不同的角度有不同的分類方法，通常有以下幾類分法：自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)和抽象（概念）系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)?？蓪γ恳活惖姆诸愃枷爰捌鋺?yīng)用范圍進(jìn)行一定程度的闡述。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)分析的基本方法系統(tǒng)的基本特性可從以下幾點(diǎn)來歸納：整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性等。僅從概念來理解系統(tǒng)的特性，是比較抽象的。在教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生從一、兩個典型系統(tǒng)的案例入手，把握系統(tǒng)的特性，也可以讓學(xué)生自己總結(jié)出這些特性。系統(tǒng)的特性構(gòu)成了系統(tǒng)的基本屬性。系統(tǒng)分析的方法就是運(yùn)用系統(tǒng)的思想和定性定量相結(jié)合的方法分析處理問題，整個過程可歸納為闡明問題、分析研究、評價比較三個階段。本標(biāo)準(zhǔn)只要求學(xué)生掌握初淺的系統(tǒng)分析的基本方法。需要注意的是，第一，在系統(tǒng)分析的過程中，每個環(huán)節(jié)不一定一次就順利地完成任務(wù)，需要在反饋信息的基礎(chǔ)上反復(fù)進(jìn)行；第二，在系統(tǒng)分析的過程中，要學(xué)會與不同角色的人對話，如與實(shí)施者、決策者等的對話；第三，對系統(tǒng)分析中的建模問題，在此不作過多要求；第四，學(xué)寫簡單的系統(tǒng)分析報告，對系統(tǒng)的分析過程、依據(jù)、結(jié)論和行動建議進(jìn)行說明。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)化的因素為了使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)所提出的各種解決方法，稱為最優(yōu)化方法。通常是指在一定人力、物力和財力資源條件下，使經(jīng)濟(jì)效果（如產(chǎn)值、利潤等）達(dá)到最大，并使投入的人力和物力達(dá)到最小的方法。建筑材料的改進(jìn)也是一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多采用實(shí)心磚，現(xiàn)在采用了空心磚，在保證強(qiáng)度、隔熱隔音效果的同時，節(jié)省了材料。但是，對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，人們對其特征了解不夠，所以需要運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)的手段描述它，進(jìn)而找到合適的解決方案，該過程成為系統(tǒng)建模。以往課程的學(xué)習(xí)中，我們就曾接觸到數(shù)學(xué)模型的問題，比如自由落體運(yùn)動的公式為：1/2gt2，這就是一個反映物體運(yùn)動的路程隨時間變化的數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)建模的目的是要將系統(tǒng)的原型抽象為數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)方法分析求解得出數(shù)學(xué)結(jié)論，再運(yùn)用這一結(jié)論來解決實(shí)際系統(tǒng)中的問題。最優(yōu)化方法解決問題一般可分為以下幾個步驟：（1）提出需要進(jìn)行最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；（2）建立求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學(xué)模型，確定變量，列出有關(guān)約束條件，分析模型；（3）選擇合適的最優(yōu)化方法；（4）求解方程；（5）最優(yōu)解的驗(yàn)證和實(shí)施。本條標(biāo)準(zhǔn)對第（2）、（4）步驟不作過高要求。4、通過簡單的系統(tǒng)設(shè)計案例的分析，初步學(xué)會簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法系統(tǒng)設(shè)計建立在對系統(tǒng)進(jìn)行有效分析的基礎(chǔ)上，在學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中，系統(tǒng)設(shè)計的運(yùn)用事例比比皆是，例如學(xué)校運(yùn)動會賽事的合理安排等?？梢酝ㄟ^對類似系統(tǒng)設(shè)計案例的分析，總結(jié)和歸納簡單的系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。大千世界，物質(zhì)系統(tǒng)千變?nèi)f化，雖有一定的規(guī)律可循，卻難說有一成不變的模式可供套用。系統(tǒng)的分析和設(shè)計是建立在對該事件的內(nèi)部規(guī)律、外部環(huán)境（條件）、實(shí)現(xiàn)功能等的充分研究的基礎(chǔ)之上的，它是一個不斷完善、不斷改進(jìn)、不斷優(yōu)化的過程。優(yōu)化是系統(tǒng)設(shè)計所追求的永恒目標(biāo)。在對系統(tǒng)設(shè)計的案例進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，可以讓學(xué)生總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計的基本原則：基本功能的實(shí)現(xiàn)、子系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)與沖突問題的合理解決、效益的最大化、動態(tài)調(diào)整的實(shí)現(xiàn)、人性化設(shè)計、戰(zhàn)略性思考（長期性、穩(wěn)定性等）5、確定一個生活或生產(chǎn)中的簡單對象，根據(jù)設(shè)計要求完成系統(tǒng)的方案設(shè)計要求學(xué)生在對前4條標(biāo)準(zhǔn)有所掌握的基礎(chǔ)上，自行完成一項(xiàng)簡單的系統(tǒng)方案設(shè)計的任務(wù)。在系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題：（1）系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求（2）系統(tǒng)的各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用 （3）系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)計時的基本要求是，首先對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行比較詳細(xì)的定性分析，畫出分析簡圖并寫出定性的分析報告，其次，作出系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)框圖和技術(shù)設(shè)計報告，再次，根據(jù)設(shè)計方案嘗試實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)的設(shè)計。教學(xué)中應(yīng)注意，對于學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計，兩種設(shè)計方式都應(yīng)認(rèn)可，一種是對一個簡單的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，另一種是運(yùn)用系統(tǒng)的思想和方法對某一對象進(jìn)行設(shè)計。6、關(guān)于活動建議建議 分析典型的系統(tǒng)設(shè)計案例，由學(xué)生作出評價，為自己將要進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。例 戰(zhàn)國時期的秦國太守李冰父子主持修建了都江堰工程，這一偉大水利工程巧妙地將分洪、引水和排沙結(jié)合起來，使各部分組成一個整體，實(shí)現(xiàn)了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能，至今該工程仍在發(fā)揮著重大的經(jīng)濟(jì)效益，是我國古代水利建設(shè)的一大杰出成就。 （四）控制與設(shè)計通過對控制系統(tǒng)中控制的目標(biāo)、控制的過程和控制的機(jī)理等的理解，有助于學(xué)生運(yùn)用簡單的控制方法解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的相關(guān)問題，發(fā)展學(xué)生良好的邏輯思維品質(zhì)。學(xué)習(xí)本主題的主要目的在于使學(xué)生從思想和方法的角度對控制和控制設(shè)計有基本的了解，本主題共有6條標(biāo)準(zhǔn)：1、理解控制的含義及其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用人們按照自己的意愿改變條件，使事物向著期望的目標(biāo)發(fā)展，就形成了控制。控制在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，如公共場所的紅外線自動出水龍頭裝置、紅外自動烘手機(jī)、銀行的自動取款機(jī)、農(nóng)田節(jié)水灌溉的自動控制、樓宇防盜控制、十字路口紅綠燈自動控制、煉鋼爐的溫度控制、合成氨合成塔的壓力控制、精確制導(dǎo)武器等等。教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)，列舉控制應(yīng)用的例子，并說明自己對它們的理解。2、分析典型的案例，了解手動控制、自動控制，熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的工作過程控制是為了達(dá)到人們所期望的目標(biāo)。一個控制過程的實(shí)現(xiàn)，往往要經(jīng)過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)，所以我們把它看作是一個控制系統(tǒng)。從不同的角度，對控制系統(tǒng)有不同的分類。本標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生通過具體的實(shí)例，區(qū)分哪些是自動控制哪些是手動控制，哪些是開環(huán)控制哪些是閉環(huán)控制，說清楚簡單的開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，以及它們是如何實(shí)現(xiàn)控制的。例1給游泳池?fù)Q干凈水（使用普通的手動進(jìn)水閥門）游泳池清掃干凈后，為了給游泳池注水，工作人員要打開進(jìn)水的閥門，直到發(fā)現(xiàn)泳池的水注滿了，工作人員就會關(guān)閉進(jìn)水閥。這是一個需要人工干預(yù)的簡單控制系統(tǒng)，也就是手動控制系統(tǒng)，工作過程也很簡單。例2全自動洗衣機(jī)全自動洗衣機(jī)是將洗衣的洗滌、漂凈、脫水三大步驟，按照多個開關(guān)信號的邏輯關(guān)系一步步地往下執(zhí)行。使用者只要事先設(shè)定好時間，把臟衣服放進(jìn)去，洗衣粉備足，水管接好，啟動洗衣機(jī)的洗衣按鈕，最后等聽見洗衣結(jié)束的鈴聲，取出已經(jīng)甩干的衣服就完成了。它是一個自動的開環(huán)控制系統(tǒng)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從他們喜聞樂見、容易接受的簡單控制事例的工作過程的分析出發(fā)，使學(xué)生明白控制系統(tǒng)的類型、組成以及它們是如何工作的。3、能畫出一個簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的控制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)的作用，熟悉反饋環(huán)節(jié)的作用控制系統(tǒng)的方框圖是控制系統(tǒng)工作過程的基本圖示，本標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能畫出簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。學(xué)生應(yīng)能列舉生活中所見所聞的閉環(huán)控制系統(tǒng)，簡要敘述其工作過程，要能通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程的比較，指出各自的優(yōu)越性是什么。 在本主題中，限于學(xué)時以及高中學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，對控制系統(tǒng)中的控制器、執(zhí)行器、傳感機(jī)構(gòu)和被控對象等環(huán)節(jié)只限定于一般性的理解，不作進(jìn)一步的要求，不去探討其內(nèi)部的工作過程，只需把它們看作黑箱，了解其輸入和輸出之間的關(guān)系就可以了。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里所討論的帶有反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是以減少誤差的負(fù)反饋方式來達(dá)到控制目的的，正反饋控制問題在此不作研究，對于簡單的開環(huán)控制、單回路負(fù)反饋控制系統(tǒng)以外的其他控制方式在此不作討論。4、能結(jié)合案例找出影響簡單控制系統(tǒng)運(yùn)行的主要干擾因素，并作分析在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，對干擾因素的分析是重要的。確定一個系統(tǒng)的控制方案的前提，往往是建立在對影響系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素分析的基礎(chǔ)上。例樓宇水塔的水位控制的干擾因素分析分析：影響水塔水位的干擾因素主要有：水塔的出水流量、水面蒸發(fā)的水量、水塔的進(jìn)水流量和進(jìn)水管的壓力等。其中出水流量是根據(jù)用戶的用水量變化的，是不可控制的變量；水面蒸發(fā)的水量很少，可以忽略；而水塔的進(jìn)水流量是可以控制的。例風(fēng)磨的轉(zhuǎn)速控制的干擾因素分析分析：影響風(fēng)磨轉(zhuǎn)速的干擾因素主要有風(fēng)速、投料量等。當(dāng)投料量一定時，風(fēng)速減小，磨的轉(zhuǎn)速就變慢。在此，僅要求學(xué)生能列出簡單控制系統(tǒng)的干擾因素主要有哪些，不要求對這些干擾因素作具體分析。了解簡單的被控制對象的基本特性，能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制設(shè)計的方案這里的被控對象基本特性是指在正常的工作狀態(tài)，被控對象的輸出信號與輸入?yún)?shù)、與主要的干擾參數(shù)之間的關(guān)系，只需要有所了解，對被控對象的特性的數(shù)學(xué)模型的描述在此不作要求。當(dāng)需要對一個簡單的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，學(xué)生首先要學(xué)會分析這一系統(tǒng)中，需要控制的參數(shù)是什么，通過改變什么參數(shù)來實(shí)現(xiàn)控制，是采用開環(huán)控制還是采用閉環(huán)控制來形成控制設(shè)計方案，然后要能畫出這一系統(tǒng)的方框圖。5、能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，制作一個控制裝置；或者能根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案進(jìn)行實(shí)施或模擬實(shí)施，學(xué)會調(diào)試運(yùn)行，提出改進(jìn)方案這是對控制的實(shí)施方面的要求，由于對控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、反饋環(huán)節(jié)和對象的特性沒有提出更多的要求，故不要求學(xué)生象專業(yè)設(shè)計師一樣進(jìn)行完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計并加以實(shí)現(xiàn)。所提的要求是從開環(huán)控制裝置的實(shí)施著手，比如，設(shè)計并實(shí)施一個開環(huán)的定時控制裝置，要求學(xué)生完成從方案設(shè)計到制作的整個過程，并進(jìn)行測試和評價。如果裝置不能達(dá)到或不能完全達(dá)到定時的功能，要能尋找原因，提出方案設(shè)計或制作過程中出現(xiàn)偏差的原因所在，并加以改進(jìn)。有實(shí)驗(yàn)條件的地區(qū)或?qū)W校，可以進(jìn)行