3.3 系统设计的优化与实现 教学设计-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

3.3 系统设计的优化与实现 【学科核心素养】 工程思维：通过对“校园物资运送智能车”的技术试验活动，发现有待完 善的问题，并运用系统原理和系统分析方法，进行简单的系统设计活动，尝试 解决技术问题。 创新设计：根据“校园物资运送智能车”的设计要求和现有的设备材料， 制定解决问题的一个或多个方案。 物化能力：对“校园物资运送智能车”的优化实践，培养学生的工程思维 和物化能力。 【课标内容要求】 1.通过技术探究，分析影响系统优化的因素。 2.通过对简单系统的设计实践，增强系统思考和工程思维的能力。 【教材分析】 本单元作为《技术与设计 2》的第三单元，研究的是系统及其设计，分成 “系统及其特性、系统分析与设计、系统设计的优化与实现”三部分， 3.3 系 统设计的优化与实现，主要从应用的角度阐明系统优化的意义，影响系统优化 的因素及系统设计的基本方法。 “3.3 系统设计的优化与实现”一节是以“物资运送智能车”的优化为情 景导入，学生在预先设定的设计要求的基础上，对多个方案进行比较和权衡， 探究影响系统优化的因素，并通过“学生物质运送智能小车”这一简单系统设 计方案的实现，学习系统设计的基本方法，增强系统与工程思维的能力。 【学情分析】 年龄特征：高中生好奇心强，乐于探索，具备一定的分析问题和解决问题 的能力。 已有知识：学生对系统的概念有基本的理解、但对系统的设计、分析、优 化缺少实践，他们对系统的理解大都停留在经验决策的水平上，不会运用系统 的思想与方法解决问题。 【教学目标】 1.阐明系统优化的意义，探究影响系统优化的因素； 2.能通对学生物质运送智能小车的优化，概述系统设计的基本方法，增强 系统创新设计与工程思维的能力。 【教学重点和难点】 教学重点：阐明系统优化的意义，理解系统优化的目标函数、影响因素、 约束条件。 教学难点：运用系统的思想对“校园物质运送智能车”进行优化，落实 “工程思维”的学科素养。 【课时安排】 本节课： 1 课时 【教学准备】 学案准备：教师设计的导学案； 教具准备：校园物资运送智能车模型； 材料准备：智能小车套件和制作辅材、工具等 。 【教学实施】 回顾大单元问题情境： “疫情期间， 为了尽量避免接触，家长不能进入校 园，看着返校日校门口同学们手上的大包、小包， 你是否想到尝试去设计一款 能帮助他们完成从校门口到宿舍楼进行物资运送的货物车，以减轻他们的负 担？” 项目主题：设计制作“校园物资运送智能车”模型。 在前面的教学中，同学们已经设计、组装完成了“校园物资运送智能车” 的模型，并对智能车进行了技术测试，现在我们通过视频观看测试效果： 播放：两组智能小车的技术测试过程。 通过测试发现每组小车模型都存在一些有待改进的地方，那么如何改进才 能使“智能车”在使用时达到最佳的效果呢？这就是我们今天要完成的项目活 动：校园物资运送智能车的优化。 设计意图：术测试环节，我通过视频展示小车测试过程，找到待解决的问 题，在此基础上以问题串和技术活动的形式完成项目教学。 任务一 设计系统优化方案 问题 1：根据小车模型的测试效果，观察本组小车模型还有哪些系统目标 没有很好的达成？ 活动 1：参考系统分析框图，完成导学案的相关问题。 问题 2：本组“小车模型 ”最需要优化的目标是什么？实现该目标的优化 与哪些要素有关？（以小组为单位，参考所给的案例，完成导学案相关内容）。 优化目标： 人为不可控要素 人为可控要素 教师分析： 优化目标：储物 人为不可控要素 材料的性能 约束条件 人为可控要素 储物盒的造型 影响因素 约束条件：对系统的目标函数起着限制作用，并且不能人为调节的因素。 影响因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因 ... ...