高二下冊《系統(tǒng)的分析》教案分析

高二下冊《系統(tǒng)的分析》教案分析本資料為文檔，請點擊下載地址下載全文下載地址其次課時系統(tǒng)的分析

一、教學目標

.學問與技能目標

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

2.過程與方法目標

能運用系統(tǒng)分析的基本方法對生活、學習、工作中遇到的問題進行科學合理的分析，并提出優(yōu)化的方案。

3.情感看法和價值觀目標

樹立系統(tǒng)分析問題的觀念，培育系統(tǒng)分析的觀點。

增加學生面對技術世界的信念以與個人、社會、環(huán)境的責任心。

二、教學重點：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。

三、教學難點：系統(tǒng)優(yōu)化的方法和一般步驟。

四、教學方法：講授法、案例分析教學法、探究式教學法、小組學習法。

五、設計思想

.教材分析

系統(tǒng)優(yōu)化是系統(tǒng)分析的深化，也是系統(tǒng)的結構和系統(tǒng)分析的綜合，又是系統(tǒng)設計的基礎，更是系統(tǒng)設計過程中的重要環(huán)節(jié)，它是是本書的重要內容之一。本內容是讓學生“理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，能結合實例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素”。

2.設計理念

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

3.教學策略設計

（1）通過搭建模具引導學生自己進行探討探討性學習。

（2）通過案例分析，使學生明白系統(tǒng)分析的一般步驟與其原則性。

（3）運用立刻行動讓學生做出決策，學以致用。

4.學情分析

進入系統(tǒng)的內容，學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生的智力發(fā)展需求。但是，學生在對某個系統(tǒng)的分析簡潔陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應用系統(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)教學內容上的難點。

六、教學打算：旋轉木馬的搭建模具、多媒體

七、教學過程

（一）引入新課（系統(tǒng)分析，承上啟下）

情景設置：有一個農夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。假如沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農夫帶一樣東西過河。請你幫農夫解決難題？

學生：1.農夫帶著羊首先過河，農夫回來；

2.農夫與狼過河，農夫與羊回來；

3.農夫搬白菜過河，農夫回來；

4.農夫與羊一起過河。

老師提問：說說你們對該系統(tǒng)分析的過程？

學生：問題的突破口在——狼與白菜能夠共存！農夫、狼、羊、白菜和船組成了這個系統(tǒng)。系統(tǒng)中各要素是一個整體，都依靠農夫過河；最大的問題是“船很小，只夠農夫帶一樣東西過河”和“沒有農夫看管，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，但是比較其他方案不能實現(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、科學性、綜合性。

現(xiàn)實生活中，有許多產品在不斷更新，系統(tǒng)在不斷的升級。做任何事情我們都追求更好，希望投入盡可能少，回報越多越好。為了使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標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)，實施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不行能的逐個比較權衡，或者漫無目的瞎蒙。因此我們有必要進行定性定量的科學分析，找尋系統(tǒng)最優(yōu)值。

（二）新課教學

1．案例分析：

案例一：“農作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農作物間作套種”

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。測定結果表明50%的蔭蔽度有利于香草蘭的生長發(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、有機質含量高、比較肥沃疏松的微酸性土壤；臺風主風方向有良好屏障比較靜風的向陽緩坡地或平地。

年，符良接受了中國熱帶農業(yè)科學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，通過對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高15-20%。經過細心培育，現(xiàn)在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預料20畝香草蘭到11月份總收入可達285000元?，F(xiàn)場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酸、糖、樹脂、礦物質等豐富成分，香氣獨特，留香時間長達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)藥等領域均有應用，具有用途廣、經濟價值高的特點。目前國內售價為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？

學生A：一塊地種檳榔又種香草蘭，提高了土地利用率；

學生B：對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高；

學生c：檳榔可作為活支柱供香草蘭攀爬，節(jié)約了石柱的費用；

學生D：檳榔葉子還可以遮光，節(jié)約遮光網的費用；

老師總結：活蔭蔽的改良不僅增產、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……

X組：香草蘭與水稻的生長土壤環(huán)境不同，不能套種；小麥的生長氣候要求又有差異也不能套種；沙漠風沙大且土壤也不適合香草蘭生長。香草蘭種植受生長特性、地理環(huán)境、氣候和天氣等條件的約束，并不相宜隨處種植，而且與矮個植物種植也沒有體現(xiàn)出遮陽的優(yōu)勢或者節(jié)約石柱費用等優(yōu)勢，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現(xiàn)增產目的，套種的系統(tǒng)優(yōu)化沒也就沒有太大的意義……

老師總結：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)化會遇到不同的約束條件，應當實行不同的手段和方法應對，使系統(tǒng)的目標在肯定的條件中達到最大值。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)更高的價值，實現(xiàn)投入最小，效果最佳的目的。

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

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

老師：案例中，目標與土地的單位面積農作物收益和之間的關系在技術中我們稱為——目標函數(shù)；農作物的生長特性、條件、氣候等因素對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；套種的技術水平、田間管理、病蟲防治等對產量產值有干脆影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調整的。最優(yōu)方法通常是在肯定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。

老師：在生活中，我們常常會遇到一些困難的數(shù)字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數(shù)學手段定量與定性結合的分析比較，尋求最優(yōu)方案。這種用數(shù)學公式、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)學模型。它是真實系統(tǒng)的一種抽象。

案例二：利潤問題

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

老師提問：這里，系統(tǒng)須要進行最優(yōu)化的目標是什么？

學生：獲得利潤最大值。

老師提問：利潤受到哪些人為可調整的因素影響？

學生：每周生產桌子和椅子的數(shù)目。

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

學生：制作一張桌子需4平方木板與20小時工時，制作一張椅子需6平方木板與18小時工時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。

老師：若把利潤最大值用表示，變量每周生產桌子數(shù)用表示,每周生產椅子數(shù)用表示，請你依據(jù)已知條件，列出求解最優(yōu)化問題的有關數(shù)學式子。

其中式體現(xiàn)了目標與產量、利潤總和之間的關系,也就是目標函數(shù)。（2）（3）（4）（5）式則體現(xiàn)了約束條件。

老師：數(shù)學思維很清楚！下面就請大家算一算的解，找出最大利潤值。

學生：算不出來！

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

學生：工時！

老師：好，請你將最主要的約束條件（3）與目標函數(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)值的關系。

學生：生產椅子所需工時少利潤大，生產桌子所需工時多利潤反而??！生產的椅子越多利潤越大。

老師：那我們干脆不生產桌子了，特地生產椅子，可不行以？

學生：不行，至少要生產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8張桌子，算一算椅子最多可以生產多少張？

學生：13張！

老師：8張桌子，13張椅子。把你們經過一番分析計算選擇的這兩個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。

學生：都在約束條件范圍內。

老師：再利用這兩個變量的解，算一算利潤最大值是多少？

學生：1180元。

老師：我們再隨意找?guī)讓M意約束條件的的解帶入目標函數(shù)檢驗一下，1180是不是利潤最大值。如：（每個小組分別用一對計算）

學生溝通：

老師總結：以上計算表明，我們找到經過數(shù)學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)須要進行最優(yōu)化的問題，收集有關資料和數(shù)據(jù)；

（2）建立求解最優(yōu)化問題的有關數(shù)學模型，確定變量，建立有關約束條件，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)解的驗證和實施。

這種用數(shù)學公式、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)學模型。數(shù)學模型是探討和駕馭系統(tǒng)運動規(guī)律的有力工具，它是分析、設計、預報或預料、限制實際系統(tǒng)的基礎。是我們在解決問題時，常用的一種方法。

2．應用：學生探究（2人一個小組）

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

學生進行探究……

A組：將傳送帶傳送改為大齒輪帶動，三個齒輪傳送；

B組：將傳送帶傳送改為中齒輪帶動，三個齒輪傳送；

c組：將傳送帶傳送改為小齒輪傳送，三個齒輪傳送；

D組：齒輪與傳送帶一起贊成傳送系統(tǒng)……

小組競賽溝通。

學生體會：皮帶傳送系統(tǒng)在木馬旋轉時，皮帶簡潔出軌，同時因為速度太大使系統(tǒng)簡潔散架。針對這個問題，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