高二通用技术-高二通用技术-系统与设计名师优质课获奖市赛课一等奖课件

第三单元系统与设计第1页系统的优化系统分析系统优化实践练习系统优化分析第2页有一个农夫带一条狼、一只羊和一筐白菜过河。假如没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。不过船很小，只够农夫带一样东西过河。请你帮农夫处理难题？说说你们对该系统分析过程？第3页问题突破口在——狼与白菜能够共存！农夫、狼、羊、白菜和船组成了这个系统。系统中各要素是一个整体，都依赖农夫过河；最大问题是“船小，只够农夫带一样东西过河”和“没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜”冲突。联络已知条件，做了一系列分析试验，不过比较其它方案不能实现全部要素都安全过河。最终得出以上方案。

生活中，有很多产品在不停更新，系统在不停地升级。做任何事情都追求更加好，希望投入尽可能少，回报越多越好。为了使系统到达最优目标所提出各种处理方法，称为最优方法。不过有很多复杂系统，实施方案五花八门、干扰原因四面八方，我们不可能逐一比较权衡，或者漫无目地瞎蒙。所以我们有必要进行定性定量科学分析，寻找系统最优值。第4页案例分析：“农作物种植系统优化——农作物间作套种”槟榔林套种香草兰收益高第5页香草兰——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀缘，并要求适度荫蔽。测定结果表明50%荫蔽度有利于香草兰生长发育。荫蔽有两种，一个是死荫蔽，经过修建人工荫棚方法(用遮光网)到达控制荫蔽度目标。这种方式需要水泥柱或石柱作为香草兰棚架或攀缘支柱。另一个是活荫蔽：可选择天然树木或人工种植椰子、槟榔等作物为活支柱，以控制活支柱树冠来调整种植园荫蔽度。园地选择要选择近水源且排水良好、有机质含量高、比较肥沃疏松微酸性土壤；台风主风方向有良好屏障比较静风向阳缓坡地或平地。

年，符良接收了中国热带农业科学院香料饮料研究所教授提议，在槟榔林下套种了20亩香草兰种苗，经过对香草兰水肥管理，使槟榔产量较纯槟榔林提升15-20%。经过精心培育，现在棵棵香草兰上挂满了沉甸甸豆荚。预计20亩香草兰到11月份总收入可达285000元。现场一位管理人员给记者算了一笔帐，40亩槟榔园年收入72万元左右，间种可使槟榔增收8万，再加上香草兰收入，每亩土地较单纯种槟榔增收约9000元！经发酵生香商品香草兰豆荚含有250各种发挥性芳香族成份以及有机酸、糖、树脂、矿物质等丰富成份，香气独特，留香时间长达2～3年，被广泛用于高档食品和饮料配香原料，在发酵业、化装及医药等领域都有应用，含有用途广、经济价值高特点。当前国内售价为1000～1200元人民币/千克。第6页符良为何选择活荫蔽种植，而不采纳传统死隐蔽种植？

活荫蔽改良不但增产、增收，还提升了土地利用率，可见活荫蔽系统比死荫蔽系统，功效更强大，效果更优。香草兰套种收益如此诱人，我们为何不把香草兰套种到稻田里、麦田里，甚至套种到沙漠中与杨树为友呢？第7页讨论交流

小组汇报第8页系统优化效果是理想，不过不一样情况系统优化会碰到不一样约束条件，应该采取不一样伎俩和方法应对，使系统目标在一定条件中到达最大值。系统优化都是为了发掘有限资源无限潜能，使资源取得充分利用，表达更高价值，实现投入最小，效果最正确目标。

又比如：云南一些山区农民甘蔗生长迟缓,减产已成定局.为了降低旱灾损失,乘雨水降临之际,在甘蔗田套种玉米。

比如：建筑材料改进也是一项优化技术，以往建筑物墙体多采取实心砖，现在采取了空心砖，在确保强度、隔热隔音效果同时，节约了材料。

案例中，目标与土地单位面积农作物收益和之间关系在技术中我们称为——目标函数；农作物生长特征、条件、气候等原因对作物套种起着限制作用，而且是不能人为处理，称为——约束条件；套种技术水平、田间管理、病虫防治等对产量产值有直接影响，即影响原因，可见影响原因是能够人为调整。最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）到达最大，并使投入人力、物力到达最小方法。第9页在生活中，我们经常会碰到一些复杂数字问题，纯定量分析是不够，我们经常是借助数学伎俩定量与定性结合分析比较，寻求最优方案。这种用数学公式、图表等描述客观事物特征模型思想就是建模思想，建立模型就叫数学模型。它是真实系统一个抽象。第10页案例分析：利润问题某家俱厂要安排一周计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一张椅子需6平方木板及18小时工时；每七天拥有木材板料600平方，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。按协议每七天最少要交付8张桌子和5张椅子。假定全部产品都能销售，那么该每七天生产桌子和椅子分别为多少时，利润最大？第11页问题思索：

这里，系统需要进行最优化目标是什么？

利润受到哪些人为可调整原因影响？

在这个利润问题系统中，又存在哪些不能人为处理约束条件呢？第12页第13页小结：以上计算表明，我们找到经过数学方法求出就是最优值！回想我们求解过程，最优化方法处理问题普通步骤：

（1）提出系统需要进行最优化问题，搜集相关资料和数据；

（2）建立求解最优化问题相关数学模型，确定变量，建立相关约束条件，分析模型；

（3）选择适当最优化方法；

（4）求解方程；

（5）最优解验证和实施。

这种用数学公式、图表等描述客观事物特征模型思想就是建模思想，建立模型就叫数学模型。数学模型是研究和掌握系统运动规律有力工具，它也是分析、设计、预报或预测、控制实际系统基础。是我们在处理问题时，惯用一个方法。第14页应用实践：

要求学生分组利用提供大、中、小三个大小不一样齿轮将上节课完成旋转木马进行系统优化，看谁木马转得又快又稳。第15页最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）到达最大，并使投入人力、物力到达最小方法。

最优化方法处理问题普通步骤：

（1）提出系统需要进行最优化问题，搜集相关资料和数据；

（2）建立求解最优化问题相关数学模型，确定变量，建立相关约束条件，分析模型；

（3）选择适当最优化方法；

（4）求解方程；

（5）最优解验证和实施。第16页课后探究：

我们学校有2个学生食堂，正常情况下每个食堂能容