高中通用技术 3.3系统的优化教案 地质版

第三节系统的优化

一、教材内容分析

1．教材的地位和作用

系统优化是系统分析的深入，也是系统的结构和系统分析的综合，又是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节，它是是本书的重要内容之一。

二、学情分析

进入系统的内容，学生的兴趣明显比前期活跃，显然系统分析的深入符合高二学生的智力发展需求。但是，学生在对某个系统的分析容易陷入原有的逻辑思维，而不能很好地应用系统的思想和方法分析和解决问题，不能很好理解系统优化的约束条件和影响系统优化的因素，并能运用系统的方法分析问题，能对当前的系统提出优化的方案。

三、教学目标

知识与技能：

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

过程与方法：

1．模仿非常6+1节目，采用小组竞赛的方法，课前制作了计分牌，用来累分。

2．通过讨论、案例分析，完成学生知识的自主构建。

情感态度与价值观：

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

3．培养节约能源的意识

教学重点与难点：

重点：系统最优化方法和一般性步骤

难点：系统优化的过程分析

能结合生产生活中的实例，理解系统优化的意义，并能结合实例分析影响系统优化的因素。

四、教学资源准备

多媒体课件

教学课时：1课时

本节教材中分三个部分：

第一部分：案例分析

通过“小闹钟”案例、“鸟巢”和刘翔训练方案的优化调整案例，目的是让学生感受系统优化的意义。从实例分析入手，在分析过程中体验系统优化的意义。

第二部分：第一个案例“风力发电”采用定性的分析方法，根据案例分析总结阐述系统优化方

法和一般性步骤。第二案例“利润问题”采用定性的分析方法，第三案例“货物派送”采用定性和定量相结合的方法，要求学生运用系统的思想和定性、定量相结合的方法，确定研究课题、进行分析研究、评价比较、优化方案。总结归纳出系统最优化方法的含义。

第三部分：提供学生一个探究任务，优化一所小学门前的交通问题，让学生亲自完成一个系统优化的过程，用系统分析的方法分析问题进一步得到实践和提高。

五、教学流程

(一)情景创设引入新知

师：作为一个系统，通常会有这样或那样的问题，比如随着私家车的数量迅速增多，出现了越来越多的城市道路交通拥挤，车位不够停放等问题，那么就需要我们要对交通系统进行改善、优化，我们进行优化的意义是什么？我们来看几个实例是，然后再来回答这个问题。

案例：小闹钟

师：大家猜猜看，悬挂上面的这个白色的物体是什么？

学：灯、闹钟……

师：是闹钟，当到了我们设定的时间响了以后，我们第一反应是什么？

学：关掉闹钟，再睡一会

师：等你醒来的时候，时间往往超了很多，这种情况影响我们正常的学习和工作。

师：大家遇到个问题时，我们班同学有没有想到去改进闹钟的设计？

生：发表自己的看法

师：这个闹钟就解决这个问题，它叫拼图闹钟，当闹铃响后，你要把它底部的图拼好，它的铃声才能停止。

师：这个闹钟和普通的闹钟相比较，在哪方面进行了改进？

生：性能

师：这个闹钟和普通的闹钟价格上会不会有提高很多？

生：不会，因为拼图的材料成本很低。

案例：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

设计意图：精选生活中系统优化的案例来导入新课，激发学生学习欲望，同时通过案例，让学生感觉到系统优化的意义。

案例：飞人刘翔

师：提到奥运会的主会馆，就想到飞人刘翔在08年奥运会因为脚腱受伤遗憾退出赛场的情景，今年的全运会刘翔再次天证明了自己，刘翔在这次全运会中以多少秒夺冠？

生：13秒34

师：刘翔创造了亚洲田径的的奇迹，除了和他本身的身体条件和天赋外，还和孙海平教练的训练方法是分不开的，孙海平对刘翔的训练方法在不断的优化调整，孙海平教练说“思索出刘翔训练的新思路，这比什么都有意义”，你认为孙海平教练思索出训练的新思路的意义是什么？

生：发挥刘翔的最大潜能

师：那么我们优化的意义是什么？

生:低成本、高效益……

师：以最小的投入，获取系统的最佳效益或最佳功能。

师：对于城市道路拥挤的问题，大家会想到什么解决方案？

生：扩建道路？

师：但这种方法不仅造价昂贵、破坏城市环境，失去了我们优化的意义，我们可以通过优化交通信号的控制。

(二)系统优化的基本方法

1.案例：风力发电

师：风力发电正逐渐成为大规模“绿色发电”的先锋，2003年美国就安装了约16亿美元的风力发电场，并还在逐渐加大投入，来了解一下风力发电系统。

生：看风力发电的视频

师：大家能想出解决妙方吗？

小组讨论

生：方案1：杀虫剂、方案2：种植杀虫的植物………

师：我们首先要对这个系统进行分析，系统分析的第一个环节就是明确问题设定目标，风力发电系统现在遇到什么问题？

生:叶片上的虫子，使涡轮发电机的发电量由750千瓦降低到450千瓦。

师：问题明确了，我们要设定优化目标，我们优化的目标是什么？

生：消灭涡轮发电机上的虫子，

师：我们明确目标后，开始制定方案，我们来看一下我们班同学制定的方案，

我们这些方案有没有条件的约束呢？

方案1：喷洒杀虫剂，人工喷洒吗？有没有考虑到涡轮发电机的高度

师：我们还要充分考虑到这个系统的约束条件

1．气候：全美风力最强的地方

2．地势：发电场位于沙漠的边缘

师：制定这些方案后，我们现在就开始实施这些方案吗？

生：不行