2019-2020年高中通用技术 系统与设计学案 苏教版必修2.doc

2019-2020年高中通用技术 系统与设计学案 苏教版必修2一、学习目标知识与技能通过简单的系统设计案例分析,初步学会简单系统设计的基本方法。过程与方法通过案例进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系, 进行系统分析和优化.。情感态度与价值观（）学会运用系统思想进行设计（）培养正确处理和分析事物能力、学会全面解决问题的方法二、重点、难点分析1重点：系统设计2难点：如何运用系统的基本方法进行设计三、教学策略通过案例分析理解和学会对简单系统进行设计，让学生总结和归纳，初步学会简单的系统设计的基本方法。学习如何进行系统设计。四、教学过程引入：我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是。讲解：系统的设计是建立在对系统进行有效的分析基础上的，设计出满足预定目标的系统的过程，它既包含了对某个系统进行技术设计本身的内容，同时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。例如：1连锁店的货物配送的设计问：货物配送的目的是什么？学生：用最少的时间、最短的路程把货送到目的地。问：怎样做到合理货物配送呢？学生讨论：（1）调查都有哪些连锁店，这些连锁店的位置都处在什么地方、通过什么路线才能够到达， （2）设计通向连锁店的路线图，计算货物按不同路线配送时所需的时间，制定出几种路线方案, （3）配送车按照制定的路线行驶,计算行车时间,观察道路的状况,（4）对行车路线的实际情况进行比较后，对路线进行优化，最后确定行车路线。（5）送货车在运行一段时间后，可以对不合适的行车线路进行调整不断完善。2某单位远程视频会议系统的设计问：远程视频会议的目的是什么？学生：远程视频会议就是召集不同的地点的人，同时召开会议。问：怎样才能实现远程视频会议的召开？学生讨论：（1）调查有哪些地方、哪些部门参加会议。（2）参加会议的这些部门要具有多媒体功能的专门会议室。（3）专门会议室都要有电视网络和多媒体的技术的支持。3企业资产的管理设计问：企业资产的管理的目的是什么？学生：就是以最小的投入，获取最大的经济效益。问：怎样才能实现企业资产的最有效的管理？学生：（）调查分析企业资产的占用情况，哪些是闲置资产，哪些是可用的资产。 （）听取各部门的资产使用情况，合理的建议，调查研究哪些资产发挥的作用大，哪些资产利用的不合理等。 （）研究企业资产的作用是否发挥到最大的有效使用（）对企业资产的配置情况及合理性进行分析，调整不合理的资产使用情况，实现企业资产最有效管理的设计。4假期旅游行程的设计问：假期旅游的目的是否明确？学生：根据假期的天数，确定旅游路线问：怎样实现假期旅游的行程设计？学生讨论：（1） 根据个人的财力情况，确定以什么方式进行旅游？是以团体形式还是个人方式出行？（2） 选择行程的交通工具（3） 考虑旅游地点、食宿的安排（4） 带上所需要的行李及常用的药品5个人形象的设计问：明确设计成什么角色和形象？学生：（1）将个人定位在什么角色上（2）要有一定审美能力（3）具有化装技巧（4）体现人物的外在美，（5）具有轰动的效应教师：无论简单系统，还是复杂系统的设计，都要对设计系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善，直到完成一个能协调工作的实际系统，这一过程就是系统设计。一、 系统设计：1 设计满足预定目标的系统过程2 包含整个系统进行技术设计本身内容3 运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计二、 系统设计应考虑的主要问题1 系统设计的目的与要求理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的2 系统各部分之间的相互联系与相互作用理解：运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。3系统设计方案的优化理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。学生阅读讨论：马上行动思考：从系统设计 的思路出发，怎样理顺这些关系？学生：路向选择地质勘探资金分配人员调配材料购置施工进度 （1）要实现筑路工程的总体目标是：经济、快速、安全、方便地选择路向。 （2）进行地质勘探，哪些路段适合筑路，哪些路段不适合筑路，哪些地段适合架桥，哪些地段要避开耕地。 （3）选择筑路技术方案，不同的地段实施不同技术方案，（4）进行资金合理的分配（）考虑工期、人员、材料安排方案，合理安排人员，各段工程同时进行，实行并行施工，在不增加总资金的情况下，降低材料成本，减少材料的浪费，就近取材，就地取材，选择合理路线购置材料。 在不增加过多人工的前提下，提高工程进度，提高劳动生产率。三、 系统设计的一般步骤1 将系统分解为若干子系统2 确定各子系统的目标，功能及其相互关系3 对系统进行技术设计和评价4 对系统进行总体技术设计和评价四、 小结：（1）系统设计（2）系统设计应考虑的主要问题（3）系统设计的一般步骤五、教学反思； 本节教学内容围绕熟悉的事例作为系统展开，根据系统的目标和要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、评价和优化，教学中让学生分析系统设计应考虑哪些主要的问题和一般步骤，组织学生对每个简单的系统设计讨论，注意对不同系统设计的方法和要求有所不同。第三单元 第三节 系统的设计（第二课时 简单系统的设计的实现）一、学习目标知识与技能(1)通过简单手电筒的系统设计,初步学会简单系统设计的基本方法(2)掌握系统的设计方法和过程。过程与方法通过手电筒进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系, 进行系统分析和优化. 。情感态度与价值观（）学会把系统思想和方法运用到自己的生活、工作和学习中去进行设计（）培养学生动手动脑实践能力。二、重点、难点分析1重点：手电筒系统设计2难点：如何运用系统的思想进行设计三、教具准备：玩具电动机、灯泡、齿轮、手摇柄、导线等四、教学策略在教学实践中让学生分成学习小组进行设计并给出设计方案，让学生在技术实践中学会系统设计的方法，教师引导学生进行总结和提升。通过案例简单系统进行设计，把系统的思想贯穿于整个设计当中，初步学会简单的系统设计的基本方法，学习如何进行系统设计。四、教学过程引入：我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是。系统的设计多用于比较复杂的系统工程，为了方便理解系统设计的方法和过程，就简单的设计项目来说明如何进行简单系统的设计呢？分析案例：手电筒照明供电部分的设计讲解：王丹遇到了照明问题，想解决这个问题就要用到系统设计（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。（三）设计分析：1手电筒的结构： （1）可把手电筒看成一个整体（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。（3）照明子系统的要素是灯泡、导线。（4）供电子系统的要素是电源、开关。2手电筒的功能（1）手电筒的功能就是照明，取决于各个组成要素（2）供电装置电源是通过导线的连接驱动灯泡的发光，这些是基本要素，缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。3手电筒的组装（1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装才能达到目的功能（2）合理选择元器件（四）设计方案：方案C1设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电池进行供电。2手电筒系统的各要素：发电机小灯泡齿轮组手柄3工作原理：用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。（五）方案制作：试验：测试玩具电动机能否改装为发电机试验器材：玩具电动机、小灯泡、粗棉线、导线。试验过程：（1） 在电动机的接头上连接小灯泡（2） 在电动机的转轴上绕十几圈的棉线（3） 用力快速抽动棉线，使电动机的转子迅速转动，观察小灯泡发光情况。试验总结：当外力使电动机转子迅速旋转时，转子线圈中产生感应电流，小灯泡发光。玩具电动机经改装可以发电。讲解：试验获得成功后，他们开始动手制作。（1） 设计简单电路，画出电路图（2） 根据电路图，选择元器件，25V的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等（3） 通过手摇柄控制灯泡发光（4） 工作原理：手柄的轴与大齿轮轴连接，利用轮轴原理，把手运动带动大齿轮转动，大齿轮与小齿轮啮合提高小齿轮的转速，带动发电机的转子高速旋转，快速切割磁感线引起磁通量的变化，产生感应电动势，有了感应电流，使小灯泡持续发光学生动手试验制作问；你们在设计和制作时遇到哪些问题？学生；小玩具电动机选择，大小齿轮的匹配，问：对手电筒的设计方案怎样进行优化的？略（六）作业：写出设计报告和系统分析，五、教学反思：通过案例系统设计，分析各要素之间的关系，课前充分准备玩具电动机及相关的部件，第一课时系统设计，第二课时试验和制作，针对学生的生活经验和实践不足的实际，教师及时指导学生的问题，讨论总结。第三单元 第三节 系统的设计（第三课时 简单系统的设计的实现室内住宅电气系统设计）一、学习目标知识与技能(1)学习住宅电气系统的设计,学会简单系统设计的基本方法(2)进一步掌握系统的设计方法。过程与方法通过室内住宅电气系统的设计，分析设计中系统的基本特性，系统各要素之间的作用和联系，将这些特性考虑到设计中去, 并对系统进行优化，得出一套完整的电气装修图。情感态度与价值观（）学会把系统思想和方法运用到系统的设计中（）提高学生分析问题和解决问题的能力。二、重点、难点分析1重点：室内住宅电气系统设计2难点：如何运用系统的思想进行室内住宅电气系统设计三、教学策略在教学中以室内住宅电气系统的设计为事例进行简单系统的设计，确定系统设计的目的与要求，分析各要素之间的关系，根据室内照明的电线敷设的安全标准，制定设计方案，让学生讨论并进行设计，给出设计方案。通过案例把系统的思想贯穿于整个设计当中。四、教学过程引入：现在人们最大消费就是购房，当房子买下后，面临的就是装修问题了。在装修过程中，许多业主和装修公司都十分重视“木工活”、“瓦工活”的施工质量和效果，人们容易忽视住宅的室内电气设计，导致装潢完成后才发现有设计不合理之处，或住户对每条线路的走向一无所知，殊不知，对将来的使用影响最大的，既不是地上的砖铺得平不平，也不是墙壁上的涂料刷得是否牢固，而是室内电线、电话线、有线电视光缆的铺设是否安全合理，使用后出现了故障能不能检修，所以进行住宅室内电气线路设计很重要。随着住户各类家用电器的逐渐增多，特别是空调、电热水器等大功率电器的使用，住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。为避免住户使用过程中的电气线路过载等状况的发生，运用系统的思想整体地进行电气线路的设计是非常必要的。下面我们就对杨辉购买的一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.组织学生讨论并分析教材第89页案例: “室内住宅电气系统设计”明确室内住宅电气系统的设计从以下方面考虑（一）系统设计的目的与要求：1分析室内照明的功能需求，书房、卧室、客厅、厨房、卫生间和凉台的照明要求是如何的？2系统组成部分之间的相互联系和作用：针对不同的照明需求来选择怎样的灯具？3如何计算家居总用电量？4室内照明的电线敷设的安全标准？5系统设计方案及其优化：（二）设计要求:1.用电负荷:照明用电负荷800w，娱乐用电负荷1500w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w2照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。（三）设计分析；1设计的目的方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。2室内配电系统由电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。3当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。（四）设计方案：1电源配电箱电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、过电压和漏电保护功能。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动作电流30MA的漏电保护器，分路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10A，插座16A，柜式空调20A，进户40-60A。2电路的设计杨挥家用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=21A,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。3导线与电器设备选择（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有长城标志的“国标” 塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，线材槽载面积一般是：照明用线选用1.5平方毫米，插座用线选用2.5平方毫米，空调用线不得小于4平方毫米，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。（2）电器设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的长城标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。（五）线路布置1智能系统：在住宅电气线路设计中应预埋电话线、有线电视信号线、视频线、网络线，在客厅和三间睡房预埋电话线、有线电视信号线、视频线、选择其中一间睡房作为书房，预埋网络线。2照明回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。3功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。4线路布置图： 在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写电气线路设计说明书草拟布线图。1 划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。（2） 开槽。（3）电源线配线（4） 埋设暗盒及敷设PVC电线管。（5） 穿线。（6） 安装开关，面板，各种插座，强弱电箱和灯具。（7） 检查。（8） 完成电路布线图，并向住户反馈设计方案，根据住户的意见进行修正。提交设计单位备案。5布线要求原则：(bbsz.zhulong/forum/detai12771732_1.html)（1） 设计布线时，执行强电走上，弱电在下，横平竖直，避免交叉，美观实用的原则。（2） 开槽深度应一致，一般是PVC管直径+10MM。（3） 电源线配线时，所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。一般情况，照明1.5平方， 空调挂机及插座2.5平方，柜机4.0平方，进户线10.0平方。（4） 暗线敷设必须配阻燃PVC管。插座用SG20管，照明用SG16管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时，应增设拉线盒。天棚上的灯具设拉线盒固定。（5） PVC管应用管卡固定。PVC管接头均用配套接头，用PVC胶水粘牢，弯头均用弹簧弯曲。（6） PVC管安装好后，统一穿电线，同一回路电线应穿入同一根管内，但管内总根数不应超过8根，电线总截面积（包括绝缘外皮）不应超过管内截面积的40。（7） 电源线与通讯线不得穿入同一根管内。（8） 电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。（9） 电线与暖气、热水、煤气管之间的平行距离不应小于300mm，交叉距离不应小于100mm。（10） 穿入配管导线的接头应设在接线盒内，线头要留有余量150mm，接头搭接应牢固，绝缘带包缠应均匀紧密。（11） 安装电源插座时，面向插座的左侧应接零线（N），右侧应接相线（L），中间上方应接保护地线（PE）。保护地线为2.5平方的双色软线。（12） 当吊灯自重在3kg及以上时，应先在顶板上安装后置埋件，然后将灯具固定在后置埋件上。严禁安装在木楔、木砖上。（13） 连接开关、螺口灯具导线时，相线应先接开关，开关引出的相线应接在灯中心的端子上，零线应接在螺纹的端于上。（14）导线间和导线对地间电阻必须大于0.5M。（15）电源插座底边距地宜为300mm，平开关板底边距地宜为1300mm。挂壁空调插座的高度1900MM。脱排插座高2100MM，厨房插座高950MM，挂式消毒柜1900MM，洗衣机1000MM。电视机650MM。（16）同一室内的电源、电话、电视等插座面板应在同一水平标高上，高差应小于5mm.（17）安装开关，面板，插座及灯具时应注意清洁，宜安排在最后一涂乳胶漆之前。6各房间的布线：（1）卧室：一般应为6支路线：包括电源线、照明线、空调线、电视馈线、电话线、电脑线。卧室各线终端欲留：床头柜的上方欲留电源线口，还应欲留电话线口。写字台或电脑台上方应装电源线、电视馈线、电脑线、电话线接口。照明灯光采用单头灯或吸顶灯，多头灯应加装分控器，重点是开关，采用双控开关，单联，空调线终端接口欲留。（2）走廊、过厅：应为2支路线：包括电源线、照明线。电源终端接口欲留12个。灯光应根据走廊长度、面积而定、如果较宽可安装顶灯、壁灯；如果狭窄，只能安装顶灯或透光玻璃顶，在户外内侧安装开关。（3）厨房：应为2支路线：包括电源线、照明线。电源线部分尤为重要，最好选用4mm2线，因为随着厨房设备的更新，目前使用如微波炉、抽油烟机、洗碗机、消毒柜、食品加工机、电烤箱、电冰箱等设备增多，所以应根据客户要求在不同部位欲留电源接口，并稍有富余，以备日后所增添的厨房设备使用，电源接口距地不得低于50cm，避免因潮湿造成短路。照明灯光的开关，最好安装在厨房门的外侧。（4）餐厅：应为3支路线：包括电源线、照明线、空调线。电源线尽量欲留2至3个电源接线口。灯光照明最好选用暖色光源，开关选在门内侧。空调也需按专业人员要求欲留接口。（5）卫生间：应为3支线路：电源线、照明线、电话线。电源线以选用4mm2线为宜。考虑电热水器、电加热器等大电流设备，电源线接口最好安装在不易受到水浸泡的部位，如在电热水器上侧，或在吊顶上侧。电加热器，目前看好的是浴霸，同时可解决照明、加热、排风等问题，浴霸开关应放在室内。而照明灯光或镜灯开关，应放在门外侧。在相对干燥的地方欲留一个电话接口，最好选在坐便器左右为宜，电话接口应注意要选用防水型的。最好在坐便器旁再安个排风扇开关。（6）客厅：客厅布线一般应为8支路线：包括电源线（2.5mm2铜线）照明线（2.5mm2铜线）、空调线（4mm2铜线）、电视线（馈线）、电话线（4芯护套线）、电脑线（5类双脚线）、对讲器或门铃线（可选用4芯护套线，备用2芯）、报警线（指烟感，红外报警线，选用8芯护套线）。 客厅各线终端欲留分布：在电视柜上方欲留电源（5孔面板）、电视、电脑线终端。空调线终端欲留孔应按照空调专业安装人员测定的部位欲留空调线（16A面板）、照明线开关。单头或吸顶灯，可采用单联开关；多头吊灯，可在吊灯上安装灯光分控器，根据需要调节亮度。在沙发的边沿处欲留电话线口。在户门内侧欲留对讲器或门铃线口。在顶部欲留报警线口。客厅如果需要摆放冰箱、饮水机、加湿器等设备，根据摆放位置欲留电源口，一般情况客厅至少应留5个电源线口。（7）书房：应为7支线路；包括电源线、照明线、电视线、电话线、电脑线、空调线、报警线。书房内的写字台或电脑台，在台面上方应装电源线、电脑线、电话线、电视线终端接口，从安全角度应在写字台或电脑下方装电源插口1-2个，以备电脑配套设备电源用。照明灯光若为多头灯应增加分控器，开关可安装在书房门内侧。空调欲留口，应按专业安装人员要求欲留。报警线应在顶部欲留接线口。（8）阳台：应为2支线路：包括电源线、照明线。电源线终端欲留12个接口。照明灯光应设在不影响晾衣物的墙壁上或暗装在挡板下方，开关应装在与阳台门相联的室内，不应安装在阳台内。7方案实施：布线的时候的特别要求：强电和弱电的管槽之间距离30厘米以上，因为并排走线强电和弱电之间会有干扰。（1）插座多装，宁滥勿缺。楼梯间一定要有插座。炉灶旁边不要设插座，有安全隐患。（2）开关不要放在门背后等距离狭小的地方。（3）走道里最好设计一个双控灯，这头打开，那头关闭。（4）插头最好买带有面板的，一些长时间不用的插座不容易损坏。（5）餐厅灯要考虑餐桌摆放的位置，否则灯不在餐桌正中。（6）小的射灯一定要装变压器，没有变压器，灯就像随时会爆炸的小炸弹，最后的结果是永远不（7）多买2眼的插座，3眼的电器少。（8）有线插座要买宽频的。（9）原有的下水管、地漏的位置最好别改变。改不好的话，最容易泛水。（10）电工管线铺完没封槽之前，画出走线图。（11）为了省电，请精确规划平时微弱耗电电器(如电视、DVD机、微波炉、空调，DVD机等)的插座。不拔插头都处于待机状态的DVD最好装有开关的插座面板，因为待机所耗的电在普通电表里读不出来，但分时电表会读出来。（12）穿好线管后要把线槽里的管道封闭起来，用水泥砂浆把线盒等封装牢固，其合口要略低于墙面0. 5cm左右，并保持端正。走暗线时通信线不仅不能和电源线的管路一起走，并且还要保持50厘米以上的间距，否则会产生电磁干扰。（六）小结：在房屋还没有完工时，导线的敷设按照用户的要求，根据电气设计的规定进行施工，隐蔽的电气线路还要在住户验收合格后才可以走线。电气线路工程完工后，由住户根据电气设计的安全性、功能性、舒适性和维修方便进行验收评价或改进。（七）作业：画出杨辉家室内电气装修图 五、教学反思：这个室内住宅电气系统的设计案例，对于学生来说室内住宅电气经常接触使用,但对民用建筑照明设计规范不甚了解,事先让学生了解有关室内照明的电气元件的规格和型号和相关资料，帮助学生分析和设计电气装修。