1、第四节简单系统设计的基本方法教材p88-p93一、简单系统设计案例分析随着国家对农村扶持政策力度的增大，回农村老家上学的孩子逐年增多，学校准备增建两间教室。常见的教室作为一个简单系统，由室体、课桌与坐凳、保温等子系统构成，主要功能是提供教与学的活动场所。农村简易教室的设计示意图如图3-19、图3-20所示。作为教室，对其面积、采光、通风、保温、防火、疏散等方面,都应有明确的要求，都要体现在系统设计之中。为了探究简单系统设计的基本方法，在这里，仅以教室平面设计和教室保温设计为例进行分析,最后引出设计的基本方法和原则。(一）教室平面设计的分析1.教室的面积怎样预估教室面积，是教室系统设计中的一个重
2、要内容。我们采用反推（演)法:假如让我们设计,教室面积的确定，应该经过哪些考虑?面积预估的依据与过程:按能到校的学生最大人数估算课桌、坐凳需用数量估算全部课桌、坐凳占地面积，记为x1。考虑课桌、坐凳组合,排与排之间应有适当小空隙估算全部的排间空隙占地面积，记为。行与行之间要留有过道估算过道占地面积,记为x。留给教师讲台、开门所占空地估算这部分面积，记为x。计算教室应有的总面积，应为设计时，图纸上的实际面积,记为y，应该满足参考问题:(1)教室平面图的形状为什么采用长方形?(2)怎样确定教室的平面面积?根据是什么?(3）教室为什么选取这样一个朝向（坐北朝南)?(4)为什么设计的窗户南面的宽、北面
3、的窄?(5)门为什么安装在教室的两头?(6)第一排课桌与黑板之间要留有足够的距离，应基于哪些考虑?2.面积怎样确定校验:任何设计都要经过校验。只有校验证明设计完全符合设计要求之后,才能确定设计方案,转入实施。校验方法:面积设计的校验方法很多。下面介绍一种模型检验法。(1)采用与教室平面图相同的比例尺,分别对各排课桌、坐凳做出占地平面形状与大小相同的纸片模型,同样，做出过道占地、教师讲课与活动空间占地(包括放置讲台、讲桌)、开门占地等的平面纸片模型,并在各纸片模型上做出标记，各纸片模型样式如图3-21所示。(2)将全部纸片模型摆放在设计出来的教室平面图上一一就位。（3）研究模型摆放后的情况,找出
4、存在的问题，提出改善方法,直至确定出合理的面积设计。参考问题:(1)教室平面图的长与宽应怎样确定?根据是什么?(2）系数i的取值大或小,各有何利弊?根据是什么?(3)如果考虑学生实际人数可能超出了原先估计的最大人数这一因素，你认为应怎样改动设计图纸?改动过程应该如何进行?问题思考(1)你还有什么好办法用来校验设计?(2）在教室设计中，你有哪些创意?是怎样得出来的?(二）教室保温设计的分析保温子系统维系着教室的重要性能之一保温。尤其在冬季，在一间冰冷的教室里上课是十分艰辛的。一间简易教室的保温如何设计?阅读材料散热与隔热 平房耗散热量的规律:一所房舍，里面的热量耗散主要是通过墙壁、屋顶、地板、窗
5、户、门等途径。据有关资料介绍，普通平房各部分耗散热量所占的比例如图3-22所示。参考问题:(1）你注意观察过周围的房子是如何散热和隔热的吗?(2）为什么绝大多数的房舍都建造成南北朝向的?保温和隔热的方法:用保暖和隔热(隔绝热量)的方法,可以阻止热能耗散，降低加热取暖费用。隔热的方法很多，包括使用隔热材料、双层玻璃窗户等。首先,从图3-20中可以看到:墙体具有一定的厚度,图中用双线条表示;窗户北面的窗户小，防阴冷;南面的窗户宽，可多进阳光增温。此外，窗户安装双层玻璃,以免散热。其次,房顶采用隔热措施,如铺设珍珠岩层等。参考问题:(1)还有什么好办法可以起到保温和隔热作用?如果有，可在图中做出标记
6、。(2）除了保温之外，对于教室的其他性能，如采光、通风、安全等，你还有哪些设想?保温子系统设计，要考虑不同地区的实际情况。对于冬季不算太冷的地区，可将保温和室体两个子系统的设计一并考虑。如上面提到的:在设计室体时，同时采取隔热、保温设计。到了最冷的时期，可以增加临时性措施，如生火炉子等。这种设计，建造费用少，对于经济条件较差的地区来说，也是比较适用的。对于冬季很冷的地区，除了要做上述的隔热、保温设计之外，还要做相对室体独立的供热采暖子系统设计。例如，若经济条件允许，可设置暖气子系统若经济条件差，可设置火墙系统。供热采暖的效果与室体隔热及保温性能的好坏、教室的面积及高度、供热采暖设施的热转换效率
7、及室外气温等有关。二、简单系统设计的基本方法上面已经做了简单系统（简易教室）设计的案例分析。在此基础上，先来讨论一些问题，然后总结简单系统设计的基本方法。讨论交流讨论问题讨论问题:(1)为什么要设计如此简易的一间单独小为什么要设计如此简易的一间单独小教室教室?(2)教室的平面面积设计根据什么而定教室的平面面积设计根据什么而定?(3)教室内要不要留有足够的过道和黑板教室内要不要留有足够的过道和黑板前的空地前的空地?(4)在建造教室之前要不要考虑保温设计在建造教室之前要不要考虑保温设计?(5)教室的其他设计，如通风、采光、安教室的其他设计，如通风、采光、安全等，你是怎样考虑的全等，你是怎样考虑的?
8、(6)怎样理解教室具有系统的基本特性怎样理解教室具有系统的基本特性?参考观点参考观点:在贫困偏远地区，哪怕建一在贫困偏远地区，哪怕建一间简易的教室也不是件容易的事。间简易的教室也不是件容易的事。O观点之一:根据需要上学的人数确定。O观点之二:根据建教室能筹到的资金确定。O观点之一:留不留空地,都行。O观点之二:不留空地,不行。O观点之一:必须考虑。O观点之二:有余钱,再考虑。O观点之三:不必考虑,以后再增加取暖设备。O观点之一:保温重要,少开窗,用日光灯采光。O观点之二:为了安全,前后各开一个门。O基本具备了典型系统的基本特性。技术实践归纳、总结教室设计的基本方法简单系统设计的基本方法应该包括
9、哪些内容呢?提示:(1)物质系统，千差万别。作为一个具体的系统，一定有其特定的功能、内部规律和特性，以及所处的外部环境(条件)。通过对功能、特性、环境的分析，便可以得到该系统设计的基本方法。不论设计的基本方法具体包括哪些内容，都要遵循系统设计的基本原则(下面有专题阐释)。(2）做好归纳和总结。要充分发挥自信、自主、自立的精神，做好这个技术实践。三、系统设计的基本原则系统设计很难有一成不变的模式可以套用。然而，在设计过程中，有一些基本问题需要考虑和处理，并且应该遵循某些原则系统设计的基本原则。下面，我们仍采用讨论问题的方式来总结系统设计的基本原则。讨论交流讨论的问题讨论的问题:(1)教室作为一个
10、简单系统教室作为一个简单系统,它的基本功能是什么它的基本功能是什么?(2)作为系统设计，首先要设计的内容是什作为系统设计，首先要设计的内容是什么么?怎样通过这方面的设计保证系统基本功能的实现怎样通过这方面的设计保证系统基本功能的实现?系统设计的原则系统设计的原则:以实现系统基本功能为首要原则。以实现系统基本功能为首要原则。(3）教室里的课桌、坐凳和教室里留下的空地(如过道、黑板前空地等)有什么关系?(4）当课桌、坐凳的占地面积和预留的空地面积有矛盾时,应怎样解决为好?(5)教室窗户的多少、大小，既关系到采光、通风，又影响保温，怎样设计为好?利用子系统间的关联关系，合理解决子系统的冲突，综合处理
11、的原则。(6)在确保必需的教室面积的前提下，注重做好保温设计，这是基于什么考虑?例如，为什么不压缩保温设计所需的资金，而把有限的资金用于将教室设计得更大些上?(7)在哪些环节上，可以考虑充分利用当地的人力和物力资源?追求效益的最大化及优化是系统设计追求的永恒目标的原则。(8）怎样考虑在夏季和冬季时，教室适应环境变化的设计?如窗户的设计,要考虑夏季防蚊、蝇;冬季除考虑保温外，同时也要满足通风需要。可实现动态调整的原则。(9）是否应在教室外设计一块平地，并在合适的地方设立升国旗的旗杆?(10)在教室的周围种些什么树?或是否设计一块绿地?人性化设计的原则。(11)教室应能使用较长时间。在设计墙体和房
12、顶时应做哪些考虑?(12）几年后学校规模要扩大,在教室选址问题上,要做哪些设计考虑?具备战略性的思考，即设计应有相对的稳定性和适应可持续发展的原则。技术实践某小区某小区(村镇村镇)环境系统设计的分析试验环境系统设计的分析试验目的目的:学习运用系统观念学习运用系统观念;对具体系统的设计原则试做分析。对具体系统的设计原则试做分析。内容:调查:结合同学所在城市中的某小区，或农村区域的某村镇。分析:该系统的基本功能以及该系统符合设计基本原则的情况。评价:对该系统做出设计评价;提出改进、优化建议。总结:试验的收获。要求:带回相关资料和一些基本数据,包括草图、文字说明。紧扣系统观念进行。既能结合当地实际情况，又能大胆设想。主要是在系统设计方面的收荻。
