普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）

技术与设计2

教师教学用书

高中一年级下册

河南省基础教育教学研究室组编

河南科学技术出版社

郑 州

第三章 系统及其设计

第三节 系统设计

一、学习目标

（1）初步学会简单系统设计的基本方法。

（2）能结合实例分析影响系统优化的因素并进行系统优化。

二、教材分析

（一）教学内容分析

本课时使用的是豫科版教材《技术与设计2》第三章“系统及其设计”的第三节“系统设计”，计划安排2课时。

系统设计是指在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。本节内容以“系统设计”为核心，介绍了与之有关的各项内容。“系统优化”是系统设计的组成部分和重要内容，直接影响到设计质量的优劣，故占用了相当的篇幅讲解及举例。为授课方便，可以将本节内容分成两部分讲解，即系统设计概述和原则与系统优化。

系统设计概述主要介绍的是系统设计的基本原则和步骤。教材列举的联系生活和学习的实例，是为了方便学生对系统设计的理解。

系统优化主要介绍的是系统优化的概念和系统优化的步骤。系统优化的目的是改善、提高系统的功能，决定功能的要素也就是需要考虑优化的要素。当然，并不是每次优化都需要变动所有的功能要素。系统优化的步骤，学生需结合实例进行了解。

在实际设计中，系统优化不是独立存在的，要有初步设计完成的系统，才能有系统的优化。限于学生目前所学过的知识（主要是数学知识），还不能够用系统优化的方法解决比较复杂的问题，但可以应用系统优化的思想，解决一些比较简单的生活、学习常见问题。通过系统优化知识的学习，重在使学生建立优化意识。

（二）教学重点与难点

1．教学重点

确定系统设计方案。

2．教学难点

选择合适的最优化方法。

3．学习分析

本节教学是建立在“系统分析”的学习基础上的。系统分析是系统建立过程中的中间环节，或者叫作系统设计的前期工作。学生已经了解了系统的基本概念，学习了系统分析的原则和步骤。现在需要做的是在系统分析的基础上完成设计方案，并且对方案进行进一步的优化。

（1）本节重点是在进行系统设计时，合理地确定系统设计方案。

系统设计是根据系统分析的结果，运用系统科学的思想和方法，设计出能最大限度满足所要求的目标（或目的）的新系统的过程。进行系统设计时，必须把所要设计的对象系统和围绕该对象系统的环境共同考虑。前者称为内部系统，后者称为外部系统，它们之间存在着相互支持和相互制约的关系，内部系统和外部系统结合起来称作总体系统。因此，在系统设计时必须采用内部设计与外部设计相结合的思考原则，从总体系统的功能、输入、输出、环境、程序、人的因素、物的媒介各方面综合考虑，设计出整体最优的系统。进行系统设计应当采用分解、综合与反馈的工作方法。不论多大的复杂系统，首先要分解为若干子系统或要素。分解可从结构要素、功能要求、时间序列、空间配置等方面进行，并将其特征和性能标准化，综合成最优子系统，然后将最优子系统进行总体设计，从而得到最优系统方案。在这一过程中，从设计计划开始到设计出满意系统为止，都要进行分阶段及总体综合评价，并以此对各项工作进行修改和完善。因此，在系统设计时要遵循两条原则：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。

案例2——大亚湾核电站与广州抽水蓄能电站系统工程

广州抽水蓄能电站是为大亚湾核电站安全、经济运行而配套建设的电站。因为发电设备只有在较稳定的满负荷或接近满负荷下运行才是经济、安全、可靠的，但实际用户用电每日都会出现高峰和低谷，这就需要发电、供电设备不断调整频率和工作状况。大型抽水蓄能电站就是一种配合主电站而建立的一种抽水蓄能发电站，它既是抽水站又是发电站，电网负荷低时，利用剩余电力把下水库的水抽到上水库，将电能变成水的势能蓄积起来；当用电高峰时，上水库水（本站最大水头为535 m）推动蓄能电站水轮机发电机组发电，通过500kV出线并入广东电网，电站综合效率为76%。

核电站容量大，总成本低，自动化程度高，高科技含量高，最适合稳定负荷工作，因而抽水蓄能电站与核电站的配套运行既科学又经济，是一个优质的系统设计方案。