通用技术系统与设计第三节系统的设计

系统与设计第三节系统的设计桐乡一中杜宗飞在日常生活和实践中，我们经常需要面对对各种各样的设计，例如：家庭室内装修设计假期旅游行程设计个人形象设计学校田径运动会竞赛日程表设计等等。1、什么是系统设计？2、系统设计应考虑的主要问题有哪些？3、系统设计的一般步骤是什么？阅读课文第76到90页，思考以下三个问题：（一）系统的设计系统设计：在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。1．系统的设计的涵义：2．系统设计应考虑的主要问题：（一）系统的设计（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。（3）系统设计方案的优化。理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的。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。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。思考：从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？马上行动：（一）系统的设计（1）总体目标是：安全、快捷、经济（2）地质勘探、路向选择，选择合理的路线方案，如公路要越过两座山坡，是穿隧道还是绕道行。（3）进行合理的资金分配，考虑人员、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。3．系统设计的一般步骤：（一）系统的设计（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）对子系统进行技术设计和评价；（4）对系统进行总体设计和评价。可以概括为“总——分——总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，然后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。1.遵守设计的一般过程、方法和原则（见《技术与设计1》P35～P39）2.遵守系统设计中特有的两条原则：（1）设计好系统中的每一个元素或子系统。（2）设计好各元素或子系统之间的协调关系。4.系统设计的基本方法要点：（一）系统的设计（二）简单系统的设计的实现：系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面。（二）简单系统的设计的实现：案例分析：手电筒照明供电部分的设计案例分析：“室内住宅电气系统设计”（二）简单系统的设计的实现：案例分析：手电筒照明供电部分的设计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。（二）简单系统的设计的实现：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（二）简单系统的设计的实现：（四）设计方案：方案C手柄齿轮组小灯泡发电机1．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：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。（二）简单系统的设计的实现：（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。设计简单电路，画出电路图。根据电路图，选择元器件，2．5V的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等。通过手摇柄控制灯泡发光。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。本章习题1、系统分析的目的是：（）A、为了减少实验的失败B、为了减少系统内子系统的要素C、为了减少设计决策的风险D、为了减少设计过程的不确定因素。C2、系统的基本特性包括（）A、整体性、先进性、相关性、目的性、动态性B、整体性、可靠性、目的性、动态性、环境适应性C、整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性D、整体性、开放性、实用性、可靠性、动态性C3、泰坦尼克号游轮，在当时该游轮各项技术性能是世界最先进的。但是为什么触冰后会沉没？请从系统的结构的角度理解，它主要反映了系统对（）的基本特性。A、整体性B、相关性C、目的性；D、环境适应性D4、宇宙飞船由上百万个部件组成，这些部件本身很普通，但是这些部件按照一定的结构就构成了能将人类送上太空的飞船，这主要体现了系统（）A、目的性B、动态性C、整体性D、相关性C5、家庭装修时，在厨房预埋水管和电线时，就要考虑好哪里是烹饪区、哪里是储物区，再决定水管和电线的设计。这体现了系统的哪个特性（）A、相关性B、环境适应性C、动态性D、整体性A6、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散放在一起没什么意义，但是如果将它们按照一定的结构形式造成一座桥梁，就具有了交通的功能，这个案例说明系统最基本的特性是：（）A、目的性B、动态性C、整体性D、适应性C7、合金钢材料中，碳含量的高低影响着钢的强度、硬度和韧性，从而影响钢的耐磨性。碳含量高，则硬度高、韧性差；碳的含量低、则硬度低、耐磨性差。这反应了系统的什么基本特性（）A、相关性B、环境适应性C、动态性D、整体性A8、“丢卒保车”、“一招不慎，全盘皆输”是我们日常生活中的常用语言，它们主要反映了系统基本特性中的（）A、整体性B、相关性C、动态性D、目的性A9、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。这个现象说明了系统的什么基本特性？（）A、整体性B、相关性C、环境适应性D、动态性C10、明同学家所在街道的人行道路在一年内进行了铺设通讯线路、煤气管道、下水管道修理三次施工，给市民带来了生活的不便，这说明对于道路的改造不符合系统设计的（）原则A、整体性原则B、动态性原则C、综合处理的原则D、人性化设计的原则A11、系统设计应考虑的主要问题是（）①系统设计的目的②系统设计的要求③系统各部分之间的相互联系和相互作用④系统设计方案的优化A、①②③④B、②③④C、①②③D、①③④A12、2009年6月27日上海市一幢在建13层楼房整体倒覆（如图所示），调查组专家应用科学方法对水泥和钢筋等关键材料作了定量分析。这体现了系统分析的A.整体性原则B.综合性原则C.科学性原则D.相关性原则C13、运用系统分析的方法处理具体问题时要遵循哪些原则（）A、整体性原则、相关性原则、局部原则B、整体性原则、目的性原则、相关性原则C、整体性原则、科学性原则、综合性原则D、整体性原则、科学性原则、动态性原则C14、下面哪一句日常用语没有反映系统整体性？（）A．丢卒保车B．春捂秋冻C．一招不慎，全盘皆输D．三个小皮匠顶个诸葛亮B15、农作物种植系统的优化一般采用间作套种的方法。在间作套种系统中不属于约束条件的是（）A、作物的生长特性B、天气C、季节气候D、病虫害D