优品课件之第二节《系统的分析》导学案

1、优品课件 第二节系统的分析导学案 第二节系统的分析导学案 一、教学内容分析：系统的分析是选自普通高中课程标准实验 教科书通用技术技术与设计 2。本书主要学习系统分析的基 本特征、基本方法，并对系统进行优化，本节课是课标的重点要求， 是系统设计的基础，以系统分析的基本方法指导简单的系统设计， 提 高系统的有序性和整体运行效果，这样才能使系统设计获得整体的最 佳效益，通过本节课的学习，学生会了解技术设计的一些文化内涵， 能归纳技术设计中的一些思想和方法，并把它们迁移到日常的生活中 解决问题，这样有助于减少处理问题过程中的盲目性， 并能学会对事 件的理性分析和科学决策。 二、教学对象分析：通过上节课

2、的学习， 学生对系统的内涵已经有了初步的了解， 再加上以前所学内容和生活 经验，涉入本节课的难度不是很大 三、目标：1.知识与技能：1) 通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析 的基本方法。2 )理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优 化的因素。2.过程与方法：能运用系统分析的基本方法对生活、学 习、工作中遇到的问题进行科学合理的分析， 并提出优化的方案。3. 情感态度价值观：树立系统分析问题的观念，培养系统分析的观点。 提高学生的技术素养，增强面对技术世界的信心以及个人、社会、环 境的责任心。 四、教学重难点：1.教学重点：理解系统基本特性 及系统优化的意义，能结

3、合案例分析影响系统优化的因素。2.教学 难点：系统分析的基本方法和系统优化，能迁移到日常生活中，并 灵活的运用。 五、教学概述：为了充分的体现教师的主导地位和学 生的主体地位，在教学中把知识点的学习置于具体的情景中， 通过丰 富的案例分析把平日的认识从日常生活中提升到理性分析的思维上。 在教学中要根据学生的认知规律，由浅到深，由易到难，以回想一一 分析一一归纳一一迁移为主线，组织教学。鼓励学生进行自主探究 式的学习方法，交流讨论、归纳，要有团结合作的意识。明确技术离 不开生活。要想真正的把技术这一学科掌握好， 必须把学到的知识迁 移到生活实际中去，要带着问题走进课堂，再从课堂中走进社会、走 进

4、生活的环境中。2课时。六、教学器材：多媒体 七、教学过程： 一）引入 复习：系统的基本特性有那些？ 整体性、相关性、目的 性、动态性、环境适应性 过渡：在日常生活中，每个人都会面临选 择、面临决策，那么决策方法有那些呢？决策方法有经验决策和科 学决策；系统分析是一种科学决策的方法。 第二节 系统的分析 二） 新课教学：1什么是系统分析： 为了发挥系统的功能，实现系统的 目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验， 并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序， 或对原来的系统提出改 进方案的过程，就是系统分析。系统分析的显著特点：是完整地而 不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及

5、其相互的影响， 全面 地思考和解决完问题。 案例分析：汉字激光照排系统系统 思考：在 汉字照排方案的决策中，系统的整体目标是什么？你认为王选进行决 策的依据主要有哪些？（ 1）一是汉字字型信息量大，要解决字型信 息量压缩的问题；二是汉字的字型信息压缩后存入计算机， 需要将其 快速还原和输出。（2）采取跨越式发展的技术路线，跨过第二代和 第三代照排系统，直接研制第四代激光照排系统。讲解本案例主要 是让学生明白到汉字激光照排对我国印刷、 出版、传媒等众多部门的 重要性，同时也让学生知道本项技术是我国的技术水平已经达到国际 先进水平。2.系统分析的一般步骤： 系统分析的出发点为了发挥系 统的整体功能

6、，目的是寻求解决问题的最佳决策， 而生产和生活中的 一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素， 所以最佳 决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。系统分析的一 般步骤可以描述为： 明确问题，设立目标t收集资料，制定方案t 分析计算，评价比较t检验核实，作出决策明确问题，设立目标： 明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。 收集资料，制定方案：收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案， 预计可能产生的各种结果。 分析计算，评价比较：对资料和数据做 必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种 方案进行评价对比，选择最佳方案。检验核实，作出决策

7、：如果对 制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。 案例分析：田忌赛马 思考：1 ）田忌与齐王的三局赛马可以有哪几 种方案？ 2）孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？田忌赛 马 战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹 马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、 中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。 一日，田忌的宾客、对军事颇有研究的孙膑给田忌出了一个主意，结 果以二比一赢了齐王。 在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有 以3： 0赢的，也有以2： 1赢的，但只有一种情况是田忌以 2： 1取 胜于齐王的，孙膑正

8、是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案（3）。 教师：作为一个系统，通常就会有这样或那样的问题。女口：效果不佳； 或是投入的人力、物力、财力不是最小；或是某种性能不理想等等。 因此系统需要改善，需要优化。在现实生活中，由于受环境和条件 的限制，不可能找出一切方案，也不可能对所有方案进行全面比较， 漫无边际地去研究所有方案，无论在时间上还是人力上都不允许， 运 用科学的方法就更为重要，缺乏资料，缺少对资料的科学计算和分析， 只靠拍脑袋无法寻找到最优方案。田忌赛马能转败为胜的主要原因： 田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐威王这四个因素有关，他 们是缺一不可的。 但主要是由于孙膑的原因。1 :明

9、确问题，设立 目标 问题：跑马比赛， 目标：取得比赛胜利， 约束条件：三匹马 参加比赛，每匹马比赛一次。2 :收集资料，制定方案 田忌的赛马 共有6种方案： 田忌齐王田忌齐王（1 ）上马：上马中 马：中马下马：下马 （2） 上马：上马中马：下马下 马：中马 （3）上马：中马中马：下马下马：上马 （4） 上马：中马中马：上马下马：下马（5） 上马：下马中 马：上马下马： 中马 （6） 上马：下马中马： 中马下 马：上马3 :检验核实，作出决策 各种方案的比赛结果：4 :分 析计算，评价比较 选择合适的马的出场顺序。过渡：运用系统分析 的方法处理具体问题时要遵循系统分析的主要原则。3.系统分析的

10、主要原则 整体性原则、科学性原则、综合性原则三个主要原则。1） 整体性原则 系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，在分析 部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远， 再看当前。案例分析：丁谓修复皇宫想一想丁谓修复皇宫的方案为 什么会成为我国古代运用系统思想和方法的著名范例？本案例是讲 解系统整体性的一个著名案例，丁谓运用了系统分析的基本方法。首 先着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局 部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。把烧砖、运 输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看成一个整体中的相关 部分，加以协调处理，从而找到获得最佳效果的方

11、案，节省了大量劳 力、费用和时间，一举三得。 马上行动：p079请分析这一事件的问 题所在，你认为怎样处理更为合理？2）科学性原则 系统分析一方 面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具 进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。阅读：优选法 华 罗庚院士 他是中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与 多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者。优选法是快速寻 找最佳方案的科学方法。具体的优选法有很多，如黄金分割法、分数 法、对分法等。黄金分割法也称 0.618法。“黄金分割”具有很高 的使用价值，其中最著名的例子就是优选学中的“ 0.618 ”法，该方 法于70年

12、代在我国得以推广，并取得了很大的成就。在社会主义市 场经济中，科学严谨的方法往往能有事半功倍。在经济、金融中已得 到广泛应用，形成“用科学的方法指导实践，在实践中验证科学”的 良性循环。我国著名数学家华罗庚在应用优选法应用做出杰出贡献。 （1）“两面针”牙膏：采用优选法科学生产大幅度降低铝材消耗， 每年节约铝材几吨；结果打了 3年漂亮仗.（2）著名数学家华 罗庚教授在他晚年时，在全国讲学，介绍他的优选法。当时广东有5 个水泥厂，经过优选法的改良，生产出6个水泥厂的产量，少建1个 水泥厂，这个贡献就很大。这就是说知识、健康带来的财富，可以估 算的和不可估算的都是很巨大的。（3）优选法使得新西兰培

13、育出世 界上最好的肉牛和奶牛。为了发展羊毛和肉类生产，新西兰采用先进 的培育技术，改进当地羊只的品种，使其具有国外引进种群的特殊优 点.如在炼钢时需加入某种元素来增加钢材强度，若将试验点取在这 一元素用量区间的0.618处，获得理想用量的试验次数将大大减少。 实验证明，对一个因素的问题，用优选法做16次试验，就可达到“对 分法”做2000余次试验的效果。3 ）综合性原则注重研究系统各部 分之间的相互联系和相互作用，既注重研究各部分间的横向联系，也 注重研究各部分间的纵向关系。系统分析总是为实现系统目标服务 的，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在 不损害第一目标的前提下完成

14、下一个目标， 这就需要综合分析、统筹 兼顾、不可顾此失彼。 系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的 后果。（例建厂后带来的环境污染、生态平衡破坏、水土流失）某些 情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。（例中西医结合治 疗了许多疑难杂症） 案例分析：p080根据以上内容，你认为孝襄高 速公路的设计应该综合考虑那些目标？1 ）当地的生态多样性。2） 减少投资。 过渡：我们做任何事情都希望达到最优化的效果。如希 望以最小的成本获得最大的利润，以最短的工期完成更多的工程量， 以最少的能耗生产更多的产品，在单位上面积上尽可能提高农业产量。 那么如何进行系统的优化？ 4.系统的优化1）系统优化的涵义

15、： 系 统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标， 采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。 不同的目标，对应着不同的优化结果。案例分析：p081你认为在你 所在地区，可采取那些提高农作物产量的措施？农作物种植系统的 优化一一农业间作套种。I目的：实现增产、增收、提高土地的利 用率。I条件：农作物的生长特性、天气、气候。I手段：利用农 作物生长的季节差、时间差。I约束条件：农作物的生长特征、天 气、气候等因素对农作物套种起着限制作用，是不能人为调节的。I 套种的技术水平田间管理病虫害防治对产量有直接影响， 并可以人为 调节。可优化。 建筑材料的改进也是一

16、项优化技术，以往建筑物的 墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果 的同时，节省了材料。 飞机制造中大量使用复合材料来减轻重量， 提高了飞机的结构强度、飞行性能、节省燃油等。上例中，优化的 目标是增产增收和提高土地的利用率，这一目标与土地的单位面积农 作物收益总和之间的关系就称为目标函数。农作物的生长特性、天气、 气候等因素对作物套种起到限制作用， 并且是不能人为调节的，称为 约束条件。套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等对套种 的产量产值有直接影响，这些是增产增收的影响因素。影响系统优 化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响， 并且可以认为调节的 因素。进行系统

17、优化应考虑的三个要素：目标与目标函数：目标与 收益总和之间的关系 约束条件：对目标函数起限制作用，不能人为 调节 影响因素：产生影响，可人为调节。 对于比较复杂的系统，人 们对其特征了解不够，所以需要运用一定的数学的手段描述它， 进而 找到合适的解决方案。 2）数学建模 用数学公式或图表等描述客观事物的特征模型，称为数 学模型。案例分析：p081利润问题 三个要素I目标：家具销售获 取最大利润I约束条件：材料、劳动力、合同I影响因素：椅子数 量x1、桌子数量x2。（决策变量） 建立关系：I目标函数： Smax=50 x1+60 x2 I 约束条件：4x1+6 x2 600 （材料）20 x1+

18、18 x28 , x25 （合同）I最优方案：课堂探究： 码头位置的选择 在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的距离分别 是2km和3km设两厂沿江方向的距离是 3.5km，现在要在江边修建 一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置， 才能使运输路线最短？分析：根据要求可画出上图，在江边 DE上求一点C,使C到A B两厂的距离之和为最短。数学 模型为：Smin二AC+BC最佳方案： 码头建在与A厂到江边垂直距离 位置相距1.4km处，运输路线最短。3 ）最优化方法 （1）运用数学 模型求解。能够通过优化建立数学模型的，得到的解就是最优解（2） 通过科学的估算、试验实现不能够确

19、切描述目标函数的， 通过推算或 推断得到满意解 为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。系统优 化的方法是多样的，但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次 完善和验证，才能得出最优解或满意解。4 ）系统优化的意义 实现 系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的经济效果，而 投入的人力、物力、财力达到最小。5）系统优化的实现： 案例分 析：p083装修施工的组织优化 目标：对资源的利用是最为合理 约 束条件：水电、木工、油漆依次序装修 影响因素：施工时间、装修 队数量、设备数量、管理能力你还能想到什么方案？ 综合分析各种 方案，你认为最合理的方案是哪一种？ 【案例】：阿拉斯加原油输送方案（1）明确问题，设立目标 任务： 由阿拉斯加东北部