3.3系统的优化 教学设计

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1、3.3系统的优化教学目标1．知识和技能：（1）理解系统优化的意义（2）能分析影响系统优化的因素（3）初步掌握系统最优化的方法（4）能够对一个简单系统运用最优化的方法进行分析2．过程和方法：通过对案例的分析过程，使学生懂得用所学的知识解决有关问题3．情感态度价值观（1）体验系统优化的意义，指导学生把系统优化的思想延伸到整个生活和学习当中。（2）培养学生解决问题的方法，以用合作精神教学重点系统最优化方法和一般性步骤教学难点系统优化的过程分析教学方法讲授法、小组讨论法、案例分析法教学媒体多媒体教室教学过程一、案例导入案例一

2、：丁谓的绝招传说宋朝时，一次皇宫失火，宫殿和亭台楼阁都化为废墟，大臣丁谓奉命主持重建。要在短期内清理堆积的废墟垃圾，运输木材和石材，还需要准备大量的新土，时间不够，怎么办呢？【马上行动】将学生进行分组（5人/组），以小组为单位进行交流与分享6，并回答问题：1、分组讨论，如果让你主持重建你会怎么做？2、通过网络查找资料，看看历史上的丁谓是怎么做的？有没有更好的改进方法？师：让我们看一看历史上丁谓的方案是怎样的？首先，从施工现场向城外挖一条沟，挖出的新土作为施工需要的新土备用。然后从城外把河水引入沟内，使之成为一条人工河

3、，用来运输建筑用的木材和石材。完成运输任务后，把沟里水排空，将剩下的废弃物及垃圾统统填入沟内，重新平整为平地。这个施工方案节约了人力物力，缩短了工期，工地秩序井然，都城交通和百姓生活没受影响。案例二：鸟巢的优化调整师：我们再来看2008奥运会的主会场“鸟巢”，“鸟巢”采用是什么结构？生：框架结构师：使用的主要材料是？生：钢师：它采用是大跨度重型钢结构体系，它在设计过程中也在不断的优化调整，其中有一项调整是取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔，优化后方案，减少用钢量1.2万吨，造价减少了约4亿元。师：鸟巢去盖后，在哪方面得

4、到改善？生:成本降低师：虽然去掉了盖子，但鸟巢的外观、设计理念都不会改二、系统优化及其意义师：作为一个系统，通常就会有这样或那样的问题。如：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。【思考】：系统的优化有什么意义呢？系统优化

5、的意义就是以最小的投入，获取系统的最佳效益或最佳功能。系统的优化是指在给定的条件（或约束）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）。【案例分析】：建造隔音墙改善车流噪音污染浙江天台县高速噪音超标80%，66户村民告上法庭核心事件：上三高速建成通车已有6年，6年来车流日增，在接近高速天台出口处，距离高速公路106米左右就有一排民房，这就是天台县桥下村。村民说，高速上车来车往的声音太大了，这几年来他们最大的愿望是能睡个安稳觉。于是，他们将高速公路公司告上法庭。天台县桥下村位于上三

6、高速天台出口处，一共有250户人家，房子多是80年代造的。2000年底，上三高速公路通车，刚好在桥下村旁边经过。1、问题：车到附近噪声污染较严重。声源处减弱2、选择合适的优化方法：传播过程中减弱接收处减弱经讨论分析，选择较合理的一种优化方法：建隔音墙3、建隔音墙的技术要点：（1）实地测量噪声的严重程度。（2）建立隔音墙防噪声的数学模型，求其数学解。（3）怎样做到效果最好而又成本最低，即优化。（4）作必要的实验验证。可以做模型，有条件的可用计算机仿真。4，实施优化（1）墙体结构与材料（牢固性）。（2）外观效果（美观性）

7、。（3）降噪效果（功能性）。修建隔音墙，以较小的投入，获得了好的治理噪音污染的效益，使社会环境大系统的整体得以优化。系统被改善了，就是系统被优化了。获得系统的最佳效益或最佳功能，就是系统优化的意义。【分析总结1】系统优化的一般性步骤（1）确定需要进行优化的问题（2）收集有关资料和数据，选择合适的优化方法——优化方略与筹谋（3）验证与实施条件校验实施与调整【分析总结2】影响系统优化的因素（1）优化追求的目标要适度。（2）系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化。6（3）某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化

8、。（4）希望投入最小，而取得的效益最大。三、最优化及最优化方法为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为系统的最优化方法系统优化分析的一般步骤设立目标制定方案评价比较作出决策【案例分析】在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两工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