高二下冊(cè)《系統(tǒng)的分析》教案分析

高二下冊(cè)《系統(tǒng)的分析》教案分析本資料為文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載地址下載全文下載地址其次課時(shí)系統(tǒng)的分析

一、教學(xué)目標(biāo)

.學(xué)問與技能目標(biāo)

能結(jié)合生產(chǎn)生活中的實(shí)例，理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，并能結(jié)合實(shí)例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。

2.過程與方法目標(biāo)

能運(yùn)用系統(tǒng)分析的基本方法對(duì)生活、學(xué)習(xí)、工作中遇到的問題進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并提出優(yōu)化的方案。

3.情感看法和價(jià)值觀目標(biāo)

樹立系統(tǒng)分析問題的觀念，培育系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)。

增加學(xué)生面對(duì)技術(shù)世界的信念以與個(gè)人、社會(huì)、環(huán)境的責(zé)任心。

二、教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。

三、教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。

四、教學(xué)方法：講授法、案例分析教學(xué)法、探究式教學(xué)法、小組學(xué)習(xí)法。

五、設(shè)計(jì)思想

.教材分析

系統(tǒng)優(yōu)化是系統(tǒng)分析的深化，也是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分析的綜合，又是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，它是是本書的重要內(nèi)容之一。本內(nèi)容是讓學(xué)生“理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，能結(jié)合實(shí)例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素”。

2.設(shè)計(jì)理念

本內(nèi)容是要求學(xué)生通過“視察、分析、比較、核實(shí)”等方法做出正確的決策，從而理解系統(tǒng)分析的含義，學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析的方法，體會(huì)系統(tǒng)分析在生活中的作用，形成初步的系統(tǒng)觀。

3.教學(xué)策略設(shè)計(jì)

（1）通過搭建模具引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行探討探討性學(xué)習(xí)。

（2）通過案例分析，使學(xué)生明白系統(tǒng)分析的一般步驟與其原則性。

（3）運(yùn)用立刻行動(dòng)讓學(xué)生做出決策，學(xué)以致用。

4.學(xué)情分析

進(jìn)入系統(tǒng)的內(nèi)容，學(xué)生的愛好明顯比前期活躍，明顯系統(tǒng)分析的深化符合高二學(xué)生的智力發(fā)展需求。但是，學(xué)生在對(duì)某個(gè)系統(tǒng)的分析簡(jiǎn)潔陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應(yīng)用系統(tǒng)的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件和影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。因此，系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件和影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素成了本節(jié)教學(xué)內(nèi)容上的難點(diǎn)。

六、教學(xué)打算：旋轉(zhuǎn)木馬的搭建模具、多媒體

七、教學(xué)過程

（一）引入新課（系統(tǒng)分析，承上啟下）

情景設(shè)置：有一個(gè)農(nóng)夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。假如沒有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過河。請(qǐng)你幫農(nóng)夫解決難題？

學(xué)生：1.農(nóng)夫帶著羊首先過河，農(nóng)夫回來；

2.農(nóng)夫與狼過河，農(nóng)夫與羊回來；

3.農(nóng)夫搬白菜過河，農(nóng)夫回來；

4.農(nóng)夫與羊一起過河。

老師提問：說說你們對(duì)該系統(tǒng)分析的過程？

學(xué)生：?jiǎn)栴}的突破口在——狼與白菜能夠共存！農(nóng)夫、狼、羊、白菜和船組成了這個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)中各要素是一個(gè)整體，都依靠農(nóng)夫過河；最大的問題是“船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過河”和“沒有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜”的沖突。我們聯(lián)系已知條件，做了一系列的分析試驗(yàn)，但是比較其他方案不能實(shí)現(xiàn)全部要素都平安過河。最終得出以上方案。

老師：你們的思維過程很有價(jià)值，很清楚。而且在系統(tǒng)分析的過程中抓住了系統(tǒng)分析的三大原則——整體性、科學(xué)性、綜合性。

現(xiàn)實(shí)生活中，有許多產(chǎn)品在不斷更新，系統(tǒng)在不斷的升級(jí)。做任何事情我們都追求更好，希望投入盡可能少，回報(bào)越多越好。為了使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)所提出的各種解決方法，稱為最優(yōu)方法。但是有許多困難系統(tǒng)，實(shí)施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不行能的逐個(gè)比較權(quán)衡，或者漫無目的瞎蒙。因此我們有必要進(jìn)行定性定量的科學(xué)分析，找尋系統(tǒng)最優(yōu)值。

（二）新課教學(xué)

1．案例分析：

案例一：“農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)作物間作套種”

檳榔林套種香草蘭收益高

香草蘭——香料之王，是藤本植物，須要有支柱攀緣，并要求適度的蔭蔽。測(cè)定結(jié)果表明50%的蔭蔽度有利于香草蘭的生長(zhǎng)發(fā)育。蔭蔽有兩種，一種是死蔭蔽，通過修建人工蔭棚的方法達(dá)到限制蔭蔽度的目的。這種方式須要水泥柱或石柱作為香草蘭棚架或攀緣的支柱。另一種是活蔭蔽：可選擇自然樹木或人工種植的椰子、檳榔等作物為活支柱，以限制活支柱樹冠來調(diào)整種植園的蔭蔽度。園地的選擇要選擇近水源且排水良好、有機(jī)質(zhì)含量高、比較肥沃疏松的微酸性土壤；臺(tái)風(fēng)主風(fēng)方向有良好屏障比較靜風(fēng)的向陽緩坡地或平地。

年，符良接受了中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料探討所專家的建議，在檳榔林下套種了20畝香草蘭種苗，通過對(duì)香草蘭的水肥管理，使檳榔的產(chǎn)量較純檳榔林提高15-20%。經(jīng)過細(xì)心培育，現(xiàn)在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預(yù)料20畝香草蘭到11月份總收入可達(dá)285000元?，F(xiàn)場(chǎng)一位管理人員給記者算了一筆帳，40畝檳榔園年收入72萬元左右，間種可使檳榔增收8萬，再加上香草蘭的收入，每畝土地較單純種檳榔增收約9000元！經(jīng)發(fā)酵生香的商品香草蘭豆莢含有250多種發(fā)揮性芳香族成分與有機(jī)酸、糖、樹脂、礦物質(zhì)等豐富成分，香氣獨(dú)特，留香時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2～3年，被廣泛用于高檔食品和飲料的配香原料，在發(fā)酵業(yè)、化妝與醫(yī)藥等領(lǐng)域均有應(yīng)用，具有用途廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)售價(jià)為1000～1200元人民幣/千克。

老師提問：符良為什么選擇活

蔭蔽種植，而不接受傳統(tǒng)的死隱藏種植？

學(xué)生A：一塊地種檳榔又種香草蘭，提高了土地利用率；

學(xué)生B：對(duì)香草蘭的水肥管理，使檳榔的產(chǎn)量較純檳榔林提高；

學(xué)生c：檳榔可作為活支柱供香草蘭攀爬，節(jié)約了石柱的費(fèi)用；

學(xué)生D：檳榔葉子還可以遮光，節(jié)約遮光網(wǎng)的費(fèi)用；

老師總結(jié)：活蔭蔽的改良不僅增產(chǎn)、增收還提高了土地利用率，可見活蔭蔽系統(tǒng)比死蔭蔽系統(tǒng)，功能更強(qiáng)大，效果更優(yōu)。

老師提問：香草蘭套種的收益如此迷人，我們?yōu)楹尾话严悴萏m套種到稻田里、麥田里，甚至套種到沙漠中與楊樹為友呢？

探討溝通，小組匯報(bào)……

X組：香草蘭與水稻的生長(zhǎng)土壤環(huán)境不同，不能套種；小麥的生長(zhǎng)氣候要求又有差異也不能套種；沙漠風(fēng)沙大且土壤也不適合香草蘭生長(zhǎng)。香草蘭種植受生長(zhǎng)特性、地理環(huán)境、氣候和天氣等條件的約束，并不相宜隨處種植，而且與矮個(gè)植物種植也沒有體現(xiàn)出遮陽的優(yōu)勢(shì)或者節(jié)約石柱費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)，另外由于養(yǎng)分需求的差異，即使能共存在一塊地假如沒有實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目的，套種的系統(tǒng)優(yōu)化沒也就沒有太大的意義……

老師總結(jié)：系統(tǒng)優(yōu)化的效果是志向的，但是不同狀況的系統(tǒng)優(yōu)化會(huì)遇到不同的約束條件，應(yīng)當(dāng)實(shí)行不同的手段和方法應(yīng)對(duì)，使系統(tǒng)的目標(biāo)在肯定的條件中達(dá)到最大值。系統(tǒng)的優(yōu)化都是為了發(fā)掘有限資源的無限潛能，使資源獲得充分的利用，體現(xiàn)更高的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)投入最小，效果最佳的目的。

又例如：云南一些山區(qū)農(nóng)夫的甘蔗生長(zhǎng)緩慢,減產(chǎn)已成定局.為了削減旱災(zāi)損失,乘雨水來臨之際,在甘蔗田套種玉米。

例如：建筑材料的改進(jìn)也是一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多接受實(shí)心磚，現(xiàn)在接受了空心磚，在保證強(qiáng)度、隔熱隔音效果的同時(shí)，節(jié)約了材料。

老師：案例中，目標(biāo)與土地的單位面積農(nóng)作物收益和之間的關(guān)系在技術(shù)中我們稱為——目標(biāo)函數(shù)；農(nóng)作物的生長(zhǎng)特性、條件、氣候等因素對(duì)作物套種起著限制作用，并且是不能人為解決的，稱為——約束條件；套種的技術(shù)水平、田間管理、病蟲防治等對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)值有干脆影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調(diào)整的。最優(yōu)方法通常是在肯定人力、物力、財(cái)力資源條件下，使經(jīng)濟(jì)效果（如產(chǎn)值、利潤(rùn)等）達(dá)到最大，并使投入的人力、物力達(dá)到最小的方法。

老師：在生活中，我們常常會(huì)遇到一些困難的數(shù)字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數(shù)學(xué)手段定量與定性結(jié)合的分析比較，尋求最優(yōu)方案。這種用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數(shù)學(xué)模型。它是真實(shí)系統(tǒng)的一種抽象。

案例二：利潤(rùn)問題

某家具廠要支配一周的支配，產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板與20小時(shí)工時(shí)，制作一張椅子需6平方木板與18小時(shí)工時(shí)；每周擁有木材板料600平方，可用工時(shí)400小時(shí)；每張桌子利潤(rùn)50元，每只椅子利潤(rùn)60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定全部產(chǎn)品都能銷售，則該每周生產(chǎn)桌子和椅子分別為多少時(shí)，利潤(rùn)最大？

老師提問：這里，系統(tǒng)須要進(jìn)行最優(yōu)化的目標(biāo)是什么？

學(xué)生：獲得利潤(rùn)最大值。

老師提問：利潤(rùn)受到哪些人為可調(diào)整的因素影響？

學(xué)生：每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)目。

老師提問：在這個(gè)利潤(rùn)問題的系統(tǒng)中，又存在哪些不能人為解決的約束條件呢？

學(xué)生：制作一張桌子需4平方木板與20小時(shí)工時(shí)，制作一張椅子需6平方木板與18小時(shí)工時(shí)；每張桌子利潤(rùn)50元，每只椅子利潤(rùn)60元。

老師：若把利潤(rùn)最大值用表示，變量每周生產(chǎn)桌子數(shù)用表示,每周生產(chǎn)椅子數(shù)用表示，請(qǐng)你依據(jù)已知條件，列出求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學(xué)式子。

其中式體現(xiàn)了目標(biāo)與產(chǎn)量、利潤(rùn)總和之間的關(guān)系,也就是目標(biāo)函數(shù)。（2）（3）（4）（5）式則體現(xiàn)了約束條件。

老師：數(shù)學(xué)思維很清楚！下面就請(qǐng)大家算一算的解，找出最大利潤(rùn)值。

學(xué)生：算不出來！

老師引導(dǎo)：細(xì)致視察這四個(gè)約束條件的式子，找出數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出受限最大的約束條件是哪個(gè)？

學(xué)生：工時(shí)！

老師：好，請(qǐng)你將最主要的約束條件（3）與目標(biāo)函數(shù)式（1）聯(lián)系起來，看看你能不能發(fā)覺影響因素與最優(yōu)值的關(guān)系。

學(xué)生：生產(chǎn)椅子所需工時(shí)少利潤(rùn)大，生產(chǎn)桌子所需工時(shí)多利潤(rùn)反而小！生產(chǎn)的椅子越多利潤(rùn)越大。

老師：那我們干脆不生產(chǎn)桌子了，特地生產(chǎn)椅子，可不行以？

學(xué)生：不行，至少要生產(chǎn)8張桌子！

老師：哦，原來還有約束條件（3）的限制。那好我們就生產(chǎn)8張桌子，算一算椅子最多可以生產(chǎn)多少?gòu)垼?/p>

學(xué)生：13張！

老師：8張桌子，13張椅子。把你們經(jīng)過一番分析計(jì)算選擇的這兩個(gè)變量的解代入約束條件看看是否超出了約束條件的限制范圍。

學(xué)生：都在約束條件范圍內(nèi)。

老師：再利用這兩個(gè)變量的解，算一算利潤(rùn)最大值是多少？

學(xué)生：1180元。

老師：我們?cè)匐S意找?guī)讓?duì)滿意約束條件的的解帶入目標(biāo)函數(shù)檢驗(yàn)一下，1180是不是利潤(rùn)最大值。如：（每個(gè)小組分別用一對(duì)計(jì)算）

學(xué)生溝通：

老師總結(jié)：以上計(jì)算表明，我們找到經(jīng)過數(shù)學(xué)方法求出的就是最優(yōu)值！回憶我們求解的過程，最優(yōu)化方法解決問題的一般步驟：

（1）提出系統(tǒng)須要進(jìn)行最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；

（2）建立求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學(xué)模型，確定變量，建立有關(guān)約束條件，分析模型；

（3）選擇合適的最優(yōu)化方法；

（4）求解方程；

（5）最優(yōu)解的驗(yàn)證和實(shí)施。

這種用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是探討和駕馭系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的有力工具，它是分析、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)或預(yù)料、限制實(shí)際系統(tǒng)的基礎(chǔ)。是我們?cè)诮鉀Q問題時(shí)，常用的一種方法。

2．應(yīng)用：學(xué)生探究（2人一個(gè)小組）

要求學(xué)生分組利用供應(yīng)的大、中、小三個(gè)大小不同的齒輪將上節(jié)課完成的旋轉(zhuǎn)木馬進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，看誰的木馬轉(zhuǎn)的又快又穩(wěn)。

學(xué)生進(jìn)行探究……

A組：將傳送帶傳送改為大齒輪帶動(dòng)，三個(gè)齒輪傳送；

B組：將傳送帶傳送改為中齒輪帶動(dòng)，三個(gè)齒輪傳送；

c組：將傳送帶傳送改為小齒輪傳送，三個(gè)齒輪傳送；

D組：齒輪與傳送帶一起贊成傳送系統(tǒng)……

小組競(jìng)賽溝通。

學(xué)生體會(huì)：皮帶傳送系統(tǒng)在木馬旋轉(zhuǎn)時(shí)，皮帶簡(jiǎn)潔出軌，同時(shí)因?yàn)樗俣忍笫瓜到y(tǒng)簡(jiǎn)潔散架。針對(duì)這個(gè)問題，利用有限的資源，將皮帶傳送換成齒輪傳送后，發(fā)覺齒輪傳送比皮帶傳送速