資源簡介

系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第1課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
（1） 能夠理解系統分析的含義，了解系統分析在生活中的作用。
　　 （2） 在分析案例的過程中可以充分理解系統分析的步驟和其原則性。
　　 （3） 能根據其原則性做出正確的決策。
2. 過程與方法目標
能運用系統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，并提出優化的方案。
3. 情感態度和價值觀目標
(1) 樹立系統分析問題的觀念，培養系統分析的觀點。
(1) 增強學生面對技術世界的信心以及個人、社會、環境的責任心。
二、教學重點
1. 系統分析的概念，
　　2. 初步掌握系統分析的基本方法。
三、教學難點
能進行簡單的系統分析，并做出決策。
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
1. 教材分析
在《技術與設計2》中，系統與設計可以說是一個承上啟下的中樞環節，它既是在“結構”與“流程”的基礎上加以展開，又為“控制與技術”的講述做好了鋪墊,是全書的重點之一。而“系統分析及其方法”更是將書本知識與實際應用相連接的一個重要途徑，使學生能夠運用系統的思想和方法處理和研究問題。
　　2. 設計理念
本節課是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
（1）通過搭建模具引導學生自己進行研究探討性學習。
　　（2）通過案例分析，使學生明白系統分析的一般步驟及其原則性。
　?。?）運用馬上行動讓學生做出決策，學以致用。
4. 學情分析
學生在生活中其實已經初步掌握了系統分析的方法，并能夠加以運用。只不過他們缺少一定的理論依據，并不了解自己之所以有這樣或那樣的決定是因為什么，因此需要我們通過講解把系統分析從他們的生活中提煉出來。使他們能夠區別經驗決策與科學決策的區別和優缺點，能夠掌握系統分析的方法，用系統的觀點分析事物。
六、教學準備
1．旋轉木馬的搭建模具。
　2．準備田忌賽馬、丁謂修皇宮、火燒赤壁、自行車式人力飛機的故事資料及下水道、煤氣管道和電纜的相關知識以及圖片。
七、教學過程
　㈠引入新課
　　教師提問：系統的特性是什么？
　　學生：整體性、相關性、目的性、動態性、環境適應性。
　　教師：系統的特性可以說就是系統的基本思想，而我們今天所講的系統分析就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法進行分析。
　?、嫘抡n教學
　　1．技術試驗（學生每3人一組進行旋轉木馬的組裝）
可選擇不同方案
安裝方案
分析結果
? 按照安裝圖進行安裝（書中有兩種安裝方法）
? 1 采用兩個轉軸帶動大齒輪，從而帶動木馬轉動機組。
2 采用小齒輪帶動大齒輪再帶動小
齒輪，從而帶動木馬轉動機組。
? 第 2 種方法與第 1 種安裝方法相比只是安裝的系統更穩固，在速度上并沒有太大差距，施加相同的力后速度是一樣的。 ?
? 按照自己設計的更簡單可行的方式安裝
? 1 用橡皮筋使大轉軸帶動小轉軸再帶動齒輪進行轉動。
? 2 用小齒輪帶動大齒輪，從而帶動木馬轉動機組。
3 …
? 與前兩種比較，后兩種運用“圓周運動”的原理，以大輪帶動小輪，大輪轉一周可令小輪轉幾周，這樣施加同樣的力，木馬速度卻更快也最穩，更接近我們的要求。 ?
　　　　
　　教師:經過分析比較我們知道用大輪替代小輪是最好的方案，而我們進行分析的這個過程就叫做系統分析。
　　系統分析是對系統進行考察、并利用科學的方法對系統進行分析、比較、試驗和改進方案的過程，其實這就是系統分析。
　　那么我們是怎樣進行系統分析的呢？
　　首先，我們知道組裝不同方案的木馬的目的是要讓木馬轉的更快更穩。
　　其次，要根據已有的模具，安裝圖，物理知識進行安裝。
　　再次，幾個安裝方案進行比較，看哪個最接近目標。
　　最后，施加同樣的力進行檢驗，確定最合適的系統。
　　也就是說系統分析的基本步驟是:
　　
　　2．應用：
　　案例一：田忌賽馬
　　戰國時代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸。一日，田忌的賓客、對軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個主意，結果以二比一贏了齊王。
　　教師指導學生分組討論齊王與田忌的馬以及比賽的規則等因素。
　　學生做出六種方案：
　　田忌 ：齊王
　　1. “上馬——上馬”、“中馬——中馬”、“下馬——下馬” 0 ：3
　　2. “上馬——中馬”、“中馬——下馬”、“下馬——上馬” 1 ：2
　　3. “上馬——下馬”、“中馬——上馬”、“下馬——中馬” 2 ：1
　　4. ……
　　最后得出系統分析后的結論,在六種方案中，只有第三種2 ：1可以達到目的，贏得比賽。
　　3．系統分析應該遵循的原則：
　?。?）整體性原則
　　系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
　　案例一：丁謂修皇宮
　　北宋真宗年間，皇城失火，宮殿燒毀，大臣丁謂主持了皇宮修復工程。他采用了這樣一套施工方案，先在需要重建的通衢大道上就近取土燒磚，在取土后的深溝中引入汴水，形成人工河，再由此水路運輸建筑材料，從而加快了工程進度，在皇宮修復后，又將碎磚廢土添入溝中，重修通衢大道。
案例二：公路施工
趙明同學家所在街道的人行道路在一年內進行了三次施工，分別是電信部門鋪設通訊線路、煤氣公司欲埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，結果重復施工，造成人力和財力資源的浪費，同時也給市民帶來不變。
　　學生分組討論：兩個案例采用的不同系統以及所帶來的不同后果。
　　丁謂在修皇宮為什么能一舉三得？公路施工為什么會帶來不便？公路施工的問題怎樣解決更為合理？
　　討論結果：丁謂考慮到了建材,人力,工期等因素,結果達到了最優效果,體現了系統的整體性。而道路施工中三個部門的施工時間沒有統一協調，造成了各自為政的局面，給市民帶來了不便。要解決問題，則公路施工應該從全局著眼，三個部門協商統一進行施工。
　　教師總結：可見，系統分析時要考慮到整體性的原則。在運用系統方法考慮和處理問題時，要從全局出發，從整體入手，一開始就抓住要素、整體、外部環境之間的相互聯系與相互作用。
　?。?）科學性原則
　　系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具有說服力。
　　案例：人力飛機
　　人類很早就想實現“上天”的夢想，人們于是模仿鳥的外型和飛行動作進行嘗試，但不管裝上翅膀還是以人力驅動撲翼飛機，結果都以失敗告終。吸取經驗后，海斯勒和維林吉爾在別人的基礎上采用科學的方法進行設計，取得了成功。他們抓住了人力飛機是依靠人做動力的關鍵，進行了分析計算。他們知道，一個強鍵的運動員連續做功的功率只能達到250W左右，同時他們還知道：
　　
　　由此，得出以下結論：飛機的速度應很低，機翼面積應該很大；而且由于飛行速度低，即使飛機的結構稍大，也不會增加太大的阻力。于是，他們參考了自行車車輪的構造原理，利用中央垂直管和牽引鋼絲組成的機翼支撐結構，使面積很大的機翼并不太重。此外，他們還對飛機設計進行了許多細節的改進。1936年，他們的飛機飛到5米的高度，航行了45米，空中飛行時間達到20秒，終于實現了依靠人力“飛天”的夢想。
　　通過運用科學的方法海斯勒他們取得了成功。
　　可見系統分析還需要遵循科學性的原則，
　?。?）綜合性原則
　　案例：孝囊高速公路
　　湖北省的孝襄高速公路總投資額達72億元人民幣，是“十五”計劃期間該省投資最大，建設里程最長的高速公路，按照設計方案，孝襄公路要穿越占地面積19km的“洛陽銀杏保護區”，2萬多棵古銀杏將面臨毀滅的破壞。銀杏的成長周期很長，成活率低，一旦破壞，勢必破壞大地的生物多樣性。如果更改最初的設計方案，繞避保護區1．4km,工程要增加4200萬元。
　　學生討論分析孝襄公路的綜合因素，分析孝囊高速公路的設計應該綜合考慮哪些目標？
　　學生討論后，教師根據上網查詢的有關“孝襄高速公路”的資料向學生作個簡單的介紹。
　　教師講解孝襄公路的設計我們應該對自然環境、資金、長遠影響等因素進行綜合分析，如果破壞銀杏林的話，勢必對生態造成影響，這是增加再多資金所也無法挽回。
　　工程指揮部最后決定增加資金繞路，孝襄公路以于2005年9月30日正式全線開通。
　　可見系統分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
　　又如：三國“火燒赤壁”(教師講述)
　　教師:為什么很好的一個策略最后會演變成致命的缺點?
　　學生：對外部環境欠缺考慮，沒有進行綜合因素的分析。
　　（三）小結
　?、畔到y分析
　?、葡到y分析的基本方法及一般步驟
　?、窍到y分析的原則
　　系統分析不只是對系統觀點的應用，它也是處理問題的科學方法，是一種科學決策。
八、教學反思
系統分析是一個比較重要的內容！在全書中有著不可替代的地位。我采用模具“旋轉木馬”為載體進行輔助教學，引導學生自己進行探討性學習，同時運用貼近生活的事例引導他們做實踐。一節課下來學生興趣昂然，絲毫沒有乏味的感覺，并且還能自己將系統分析的方法引入到學習時間的安排上，做到了學以致用。有部分學生還提出現今科學理論未必正確，從而導致系統分析也未必正確等問題，可見學生還是深入地理解了系統分析這一理論的。
系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第1課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
初步掌握系統分析的基本方法，知道系統分析的主要原則。
2. 過程與方法目標
能運用系統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。
3. 情感態度和價值觀目標
樹立系統分析問題的觀念，培養系統分析的觀點，理解系統優化的意義，結合實例分析影響系統優化的因素。
二、教學重點
初步掌握系統分析的基本方法及步驟。
三、教學難點
運用系統分析的基本方法分析處理身邊的問題。
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
1. 教材分析
在《技術與設計2》中，系統與設計可以說是一個承上啟下的中樞環節，它既是在“結構”與“流程”的基礎上加以展開，又為“控制與技術”的講述做好了鋪墊,是全書的重點之一。而“系統分析及其方法”更是將書本知識與實際應用相連接的一個重要途徑，使學生能夠運用系統的思想和方法處理和研究問題。
　　2. 設計理念
本課是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
（1）通過搭建模具引導學生自己進行研究探討性學習。
　?。?）通過案例分析，使學生明白系統分析的一般步驟及其原則性。
　?。?）運用馬上行動讓學生做出決策，學以致用。
4. 學情分析
學生在生活中其實已經初步掌握了系統分析的方法，并能夠加以運用。只不過他們缺少一定的理論依據，并不了解自己之所以有這樣或那樣的決定是因為什么，因此需要我們通過講解把系統分析從他們的生活中提煉出來。使他們能夠區別經驗決策與科學決策的區別和優缺點，能夠掌握系統分析的方法，用系統的觀點分析事物。
六、教學準備
多媒體課件
七、教學過程
導入：講述故事《老鼠開會》，
師：眾老鼠們根據他們平常生活中的經驗，在眾多方案中選擇了“給貓掛鈴鐺”這樣一個決策，但是由誰去給貓掛鈴鐺？怎樣才能掛得上呢？這些細節問題卻無從解決。任何一個決策，都要想到細節，重視細節。任何對細節的忽視，都可能導致決策失誤。
為了可以最大限度地減少失誤，我們要運用科學的方法進行系統分析，那么，什么是系統分析？系統分析的目的和出發點是什么呢？這是這節課我們要講授的內容。
新課講解
（一）系統分析的一般步驟
案例1：《路線的選擇》
明確問題，設立目標：假設從家到單位有兩條路線可以選擇，該走哪條路？
調查統計，收集資料：
走第一種路線時，60%的情況下30分鐘左右可以抵達單位，40%的情況下60分鐘可以抵達單位；
走第二種路線時，50%的情況下30分鐘左右可以抵達單位，30%的情況下20分鐘可以抵達單位，20%的情況下由于堵車80分鐘才可以到達單位。
計算分析：
做出決策：路線2
總結案例：剛才我們在對《路線的選擇》這一案例進行分析時，首先明確問題，設立目標，然后通過調查統計，收集資料，再進行計算分析，最后作出決策。象這樣的一般步驟就是我們今天所要學習的系統分析一般步驟。（出示系統分析一般步驟流程圖）
案例2：田忌賽馬
活動：閱讀課本案例分析〈田忌賽馬〉，小組派一代表分別扮演故事中三個主人翁即：田忌、齊王、孫臏，播放動畫〈田忌賽馬〉，模擬賽馬的整個過程，運用系統分析的一般步驟分析這個案例
總結：策略是很重要，策略運用不當，以致失敗。采用的策略適當，就有可能在似乎一定會失敗的情況下取得勝利的結果。
（二）系統分析的主要原則
師：在日常生活中，在進行系統分析時會遇到許多問題，運用系統分析的方法處理具體問題時，應該遵循哪些原則呢：（出示系統分析的原則）
案例分析：丁渭修宮殿
問：這個故事告訴了我們什么道理？
總結：要著眼于系統整體，樹立全局觀念，立足整體，統籌全局，實現整體的最優目標，這就是我們說的——整體性原則
寓言故事：《庸人治馱》
問：這個故事告訴了我們什么道理，違反了什么原則呢？
師：系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力，這就是科學性原則，剛才我們講述的四個案例中，哪個是體現科學性原則的呢？
生：《路線的選擇》
師：下面的我們在一起看看這個案例：《要致富，先砍樹》
這個案例告訴我們，毀林雖然能致富，但造成水土流失，危害很大，如果要提高群眾的經濟水平，又要保護生態環境，該怎么辦呢？
師：當系統存在若干個目標的時候，應該將目標排出優先次序，在盡可能不損害第一個目標的前提下，完成下一個目標。那么，從長遠來看，以上哪個目標應該放在第一位呢？
生：保護生態環境
師：系統化的方法要求我們用綜合的思維方式來認識事物。既……又……，這就是綜合性原則
總結:這節課我們給大家介紹的是系統分析的一般步驟及原則,通過本課的學習,在往后的生活中，我們要學會運用系統分析的方法去認識事物，在日常生活中，系統通常會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最??；或是某種性能不理想等等。因此系統需要改善，需要優化。系統優化的方法是多樣的，有的運用數學模型求解，有的通過科學的估算、試驗等方法實現。但無論運用怎樣的優化方法，都需要經過若干次完善和驗證，才能得出最優解或滿意解。
八、教學反思
以《老鼠開會》這一故事導入，比較容易激發學生的興趣，引起學生的注意，在整個新課講解過程中，對教材中的案例進行了一定程度的取舍，選擇和追加了一些學生容易接受且較為感興趣的案例，這樣學生在接受這方面內容時就顯的非常容易，在《田忌賽馬現代版》這一模擬活動中，學生表現出極大的興趣，他們將系統分析的方法這一思想滲透到賽馬過程中時，特別是在田忌與齊王對決，選擇分析方案，并作出決策時，大家都積極的參與，選擇上上策以打敗對方，就在大家積極的思考后，都發現了一個這樣的問題：哪個小組的代表先出馬，哪個小組就會輸。從這里可以看到，大家都思考了，只有思考才能發現問題，這也是這一活動設計的目的。
系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第1課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
通過簡單的系統案例分析，理解系統的基本特性，初步掌握系統分析的基本方法。
2. 過程與方法目標
能運用系統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，并提出優化的方案。
3. 情感態度和價值觀目標
學生能運用系統分析的基本方法，對自己準確定位，協調好自己與同學、老師、長輩等之間的關系。
二、教學重點
初步掌握系統分析的基本方法及步驟。
三、教學難點
運用系統分析的基本方法分析處理身邊的問題。
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
1. 教材分析
“系統的分析”是選自普通高中課程標準實驗教科書《通用技術——技術與設計2》。本書主要學習系統分析的基本特征、基本方法，并對系統進行優化，本節課是課標的重點要求，是系統設計的基礎，以系統分析的基本方法指導簡單的系統設計，提高系統的有序性和整體運行效果，這樣才能使系統設計獲得整體的最佳效益，通過本節課的學習，學生會了解技術設計的一些文化內涵，能歸納技術設計中的一些思想和方法，并把它們遷移到日常的生活中解決問題，這樣有助于減少處理問題過程中的盲目性，并能學會對事件的理性分析和科學決策。
　　2. 設計理念
本課是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
為了充分的體現教師的主導地位和學生的主體地位，在教學中把知識點的學習置于具體的情景中，通過豐富的案例分析把平日的認識從日常生活中提升到理性分析的思維上。在教學中要根據學生的認知規律，由淺到深，由易到難，以回想——分析——歸納——遷移為主線，組織教學。
鼓勵學生進行自主探究式的學習方法，交流討論、歸納，要有團結合作的意識。明確技術離不開生活。要想真正的把技術這一學科掌握好，必須把學到的知識遷移到生活實際中去，要帶著問題走進課堂，再從課堂中走進社會、走進生活的環境中。
4. 學情分析
通過上節課的學習，學生對系統的內涵已經有了初步的了解，再加上以前所學內容和生活經驗，涉入本節課的難度不是很大，其實學生在生活中其實已經初步掌握了系統分析的方法，并能夠加以運用。只不過他們缺少一定的理論依據，并不了解自己之所以有這樣或那樣的決定是因為什么，因此需要我們通過講解把系統分析從他們的生活中提煉出來。使他們能夠區別經驗決策與科學決策的區別和優缺點，能夠掌握系統分析的方法，用系統的觀點分析事物。
六、教學準備
多媒體
七、教學過程
一）引入
復習：
系統的基本特性有那些？
整體性、相關性、目的性、動態性、環境適應性
過渡：在日常生活中，每個人都會面臨選擇、面臨決策，那么決策方法有那些呢？
決策方法有經驗決策和科學決策；系統分析是一種科學決策的方法。
第二節 系統的分析
二）新課教學：
1.什么是系統分析：
為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬定一套有效處理步驟和程序，或對原來的系統提出改進方案的過程，就是系統分析。
系統分析的顯著特點：
是完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決完問題。
案例分析：漢字激光照排系統
思考：在漢字照排方案的決策中，系統的整體目標是什么？你認為王選進行決策的依據主要有哪些？
（1）一是漢字字型信息量大，要解決字型信息量壓縮的問題；二是漢字的字型信息壓縮后存入計算機，需要將其快速還原和輸出。
（2）采取跨越式發展的技術路線，跨過第二代和第三代照排系統，直接研制第四代激光照排系統。
講解本案例主要是讓學生明白到漢字激光照排對我國印刷、出版、傳媒等眾多部門的重要性，同時也讓學生知道本項技術是我國的技術水平已經達到國際先進水平。
2.系統分析的一般步驟：
系統分析的出發點為了發揮系統的整體功能，目的是尋求解決問題的最佳決策，而生產和生活中的一些問題，往往存在著許多相互關聯和一些不確定的因素，所以最佳決策只是在若干方案中尋求的相對令人滿意的方案。
系統分析的一般步驟可以描述為：
明確問題，設立目標→收集資料，制定方案→分析計算，評價比較→檢驗核實，作出決策
明確問題，設立目標：明確要研究問題的性質和范圍，提出所要達到的目標，明確約束條件。
收集資料，制定方案：收集相關資料，制定解決問題的各種備選方案，預計可能產生的各種結果。
分析計算，評價比較：對資料和數據做必要的計算，進行各子系統的分析，再進行系統的整體分析，將各種方案進行評價對比，選擇最佳方案。
檢驗核實，做出決策：如果對制定的方案不滿意，還可按上述程序反復進行，直到獲得滿意為止。
案例分析：田忌賽馬
思考：
1）田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案？
2）孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏了齊王？
田忌賽馬
戰國時代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸?！　∫蝗?，田忌的賓客、對軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個主意，結果以二比一贏了齊王。
在以上各方案中，齊王與田忌的賽馬結局有以3：0贏的，也有以2：1贏的，但只有一種情況是田忌以2：1取勝于齊王的，孫臏正是把這種方案推薦給了田忌，就是上述方案（3）。
教師：作為一個系統，通常就會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最??；或是某種性能不理想等等。因此系統需要改善，需要優化。
在現實生活中，由于受環境和條件的限制，不可能找出一切方案，也不可能對所有方案進行全面比較，漫無邊際地去研究所有方案，無論在時間上還是人力上都不允許，運用科學的方法就更為重要，缺乏資料，缺少對資料的科學計算和分析，只靠拍腦袋無法尋找到最優方案。
田忌賽馬能轉敗為勝的主要原因：
田忌賽馬能轉敗為勝與馬、孫臏、田忌、齊威王這四個因素有關，他們是缺一不可的。
但主要是由于孫臏的原因。
1)明確問題，設立目標
問題：跑馬比賽，
目標：取得比賽勝利，
約束條件：三匹馬參加比賽，每匹馬比賽一次。
2)收集資料，制定方案
田忌的賽馬共有6種方案:
田忌 齊王
田忌 齊王
1
上馬 ： 上馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 下馬
2
上馬 ： 上馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 中馬
3
上馬 ： 中馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 上馬
4
上馬 ： 中馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 下馬
5
上馬 ： 下馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 中馬
6
上馬 ： 下馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 上馬
　　
3)檢驗核實，做出決策
各種方案的比賽結果：
4)分析計算，評價比較
選擇合適的馬的出場順序。
過渡：運用系統分析的方法處理具體問題時要遵循系統分析的主要原則。
3.系統分析的主要原則：
整體性原則、科學性原則、綜合性原則三個主要原則。
1）整體性原則
系統分析首先著眼于系統整體，要先分析整體，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
案例分析：丁謂修復皇宮
想一想丁謂修復皇宮的方案為什么會成為我國古代運用系統思想和方法的著名范例？
本案例是講解系統整體性的一個著名案例，丁謂運用了系統分析的基本方法。首先著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。把燒磚、運輸建筑材料和處理廢墟三項繁重的工程任務看成一個整體中的相關部分，加以協調處理，從而找到獲得最佳效果的方案，節省了大量勞力、費用和時間,一舉三得。
馬上行動：p079
請分析這一事件的問題所在，你認為怎樣處理更為合理？
2）科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。
閱讀：優選法
華羅庚院士
他是中國解析數論、典型群、矩陣幾何學、自守函數論與多復變函數論等很多方面研究的創始人與開拓者。
優選法是快速尋找最佳方案的科學方法。具體的優選法有很多，如黃金分割法、分數法、對分法等。黃金分割法也稱0.618法。
“黃金分割”具有很高的使用價值，其中最著名的例子就是優選學中的“0.618”法，該方法于70年代在我國得以推廣，并取得了很大的成就。在社會主義市場經濟中，科學嚴謹的方法往往能有事半功倍。在經濟、金融中已得到廣泛應用，形成“用科學的方法指導實踐，在實踐中驗證科學”的良性循環。我國著名數學家華羅庚在應用優選法應用做出杰出貢獻。
（1）“兩面針”牙膏：采用優選法科學生產大幅度降低鋁材消耗，每年節約鋁材幾噸；結果打了3年漂亮仗……
（2）著名數學家華羅庚教授在他晚年時，在全國講學，介紹他的優選法。當時廣東有5個水泥廠，經過優選法的改良，生產出6個水泥廠的產量，少建1個水泥廠，這個貢獻就很大。這就是說知識、健康帶來的財富，可以估算的和不可估算的都是很巨大的。
（3）優選法使得新西蘭培育出世界上最好的肉牛和奶牛。為了發展羊毛和肉類生產，新西蘭采用先進的培育技術，改進當地羊只的品種，使其具有國外引進種群的特殊優點.
如在煉鋼時需加入某種元素來增加鋼材強度，若將試驗點取在這一元素用量區間的0.618處，獲得理想用量的試驗次數將大大減少。實驗證明，對一個因素的問題，用優選法做16次試驗，就可達到“對分法”做2000余次試驗的效果。
3）綜合性原則
注重研究系統各部分之間的相互聯系和相互作用，既注重研究各部分間的橫向聯系，也注重研究各部分間的縱向關系。
系統分析總是為實現系統目標服務的，應將目標排除優先次序，首先選取最優先的目標，然后盡可能在不損害第一目標的前提下完成下一個目標，這就需要綜合分析、統籌兼顧、不可顧此失彼。
系統分析還需要考慮設計方案出臺所帶來的后果。（例建廠后帶來的環境污染、生態平衡破壞、水土流失）
某些情況下，綜合若干方案的優點，會取得意外效果。（例中西醫結合治療了許多疑難雜癥）
案例分析：p080
根據以上內容，你認為孝襄高速公路的設計應該綜合考慮那些目標？
1）當地的生態多樣性。
2）減少投資。
八、教學反思
課后我感到困感的是怎樣恰當處理教材內容的問題。按常規，公開課要緊扣教材內容，但在備課過程中發現教材中的內容深奧，難以理解，對系統設計主要過程闡述不明確，不利于學生掌握教學重點內容。于是，緊緊依靠貼近學生的《田忌賽馬》的設計與實踐活動，把系統設計主要過程穿插在設計活動過程中來闡述，讓學生在活動實踐中參照教材中的內容，進行探究學習，構建知識，從而更好地掌握教學重點內容系統設計的主要過程。當然，仔細分析，這節課也有不足的地方，學生探究合作學習和方案評價交流的時間不足，造成小組方案設計不夠完善，方案評價交流不充分，缺少方案改進優化的環節。這是今后教學中必須注意克服的。
系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第2課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
能結合生產生活中的實例，理解系統優化的意義，并能結合實例分析影響系統優化的因素。
2. 過程與方法目標
能運用系統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，并提出優化的方案。
3. 情感態度和價值觀目標
(1) 樹立系統分析問題的觀念，培養系統分析的觀點。
(1) 增強學生面對技術世界的信心以及個人、社會、環境的責任心。
二、教學重點
系統優化的方法和一般步驟。
三、教學難點
系統優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
1. 教材分析
系統優化是系統分析的深入，也是系統的結構和系統分析的綜合，又是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節，它是是本書的重要內容之一。本內容是讓學生“理解系統優化的意義，能結合實例分析影響系統優化的因素”。
　　2. 設計理念
本內容是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
（1）通過搭建模具引導學生自己進行研究探討性學習。
　?。?）通過案例分析，使學生明白系統分析的一般步驟及其原則性。
（3）運用馬上行動讓學生做出決策，學以致用。
4. 學情分析
進入系統的內容，學生的興趣明顯比前期活躍，顯然系統分析的深入符合高二學生的智力發展需求。但是，學生在對某個系統的分析容易陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應用系統的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統優化的約束條件和影響系統優化的因素。因此，系統優化的約束條件和影響系統優化的因素成了本節教學內容上的難點。
六、教學準備
旋轉木馬的搭建模具、多媒體
七、教學過程
（一）引入新課（系統分析，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。如果沒有農夫看管，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。
　　教師提問：說說你們對該系統分析的過程？
　　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。系統中各要素是一個整體，都依賴農夫過河；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。我們聯系已知條件，做了一系列的分析實驗，但是比較其他方案不能實現所有要素都安全過河。最后得出以上方案。
　　教師：你們的思維過程很有價值，很清晰。而且在系統分析的過程中抓住了系統分析的三大原則——整體性、科學性、綜合性。
　　現實生活中，有很多產品在不斷更新，系統在不斷的升級。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。為了使系統達到最優的目標所提出的各種解決方法，稱為最優方法。但是有很多復雜系統，實施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不可能的逐個比較權衡，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，尋找系統最優值。
　?。ǘ┬抡n教學
　　1．案例分析：
　　案例一 ：“農作物種植系統的優化——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，需要有支柱攀緣，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育。蔭蔽有兩種，一種是死蔭蔽，通過修建人工蔭棚的辦法(用遮光網)達到控制蔭蔽度的目的。這種方式需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：可選擇天然樹木或人工種植的椰子、檳榔等作物為活支柱，以控制活支柱樹冠來調節種植園的蔭蔽度。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。
2002年，符良接受了中國熱帶農業科學院香料飲料研究所專家的建議，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%。經過精心培育，現在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預計20畝香草蘭到11月份總收入可達285000元?，F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！經發酵生香的商品香草蘭豆莢含有250多種發揮性芳香族成分及有機酸、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，在發酵業、化妝及醫藥等領域均有應用，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。
　　
　　教師提問：符良為什么選擇活蔭蔽種植，而不采納傳統的死隱蔽種植？
　　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，節省了石柱的費用；
　　學生D：檳榔葉子還可以遮光，節省遮光網的費用；
　　……
　　教師總結：活蔭蔽的改良不僅增產、增收還提高了土地利用率，可見活蔭蔽系統比死蔭蔽系統，功能更強大，效果更優。
　　教師提問：香草蘭套種的收益如此誘人，我們為何不把香草蘭套種到稻田里、麥田里，甚至套種到沙漠中與楊樹為友呢？
　　討論交流，小組匯報……
　　X組：香草蘭與水稻的生長土壤環境不同，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、地理環境、氣候和天氣等條件的約束，并不適宜隨處種植，而且與矮個植物種植也沒有體現出遮陽的優勢或者節約石柱費用等優勢，另外由于營養需求的差異，即使能共存在一塊地如果沒有實現增產目的，套種的系統優化沒也就沒有太大的意義……
　　教師總結：系統優化的效果是理想的，但是不同情況的系統優化會遇到不同的約束條件，應該采取不同的手段和方法應對，使系統的目標在一定的條件中達到最大值。系統的優化都是為了發掘有限資源的無限潛能，使資源獲得充分的利用，體現更高的價值，實現投入最小，效果最佳的目的。
　　又例如：云南一些山區農民的甘蔗生長緩慢,減產已成定局.為了減少旱災損失,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化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。
　　……
　　教師：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；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直接影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調節的。最優方法通常是在一定人力、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。
　　教師：在生活中，我們經常會遇到一些復雜的數字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數學手段定量與定性結合的分析比較，尋求最優方案。這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。它是真實系統的一種抽象。
　　案例二：利潤問題
　　某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及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。假定所有產品都能銷售，那么該每周生產桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？
　　教師提問：這里，系統需要進行最優化的目標是什么？
　　學生：獲得利潤最大值。
　　教師提問：利潤受到哪些人為可調節的因素影響？
　　學生：每周生產桌子和椅子的數目。
　　教師提問：在這個利潤問題的系統中，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平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。
　　教師：若把利潤最大值用表示，變量每周生產桌子數用表示,每周生產椅子數用表示，請你根據已知條件，列出求解最優化問題的有關數學式子。
　　
　　其中(1)式體現了目標與產量、利潤總和之間的關系,也就是目標函數。（2）（3）（4）（5）式則體現了約束條件。
　　教師：數學思維很清晰！下面就請大家算一算的解，找出最大利潤值。
　　……
　　學生：算不出來！
　　教師引導：仔細觀察這四個約束條件的式子，找出數據中體現出受限最大的約束條件是哪個？
　　學生：工時！
　　教師：好，請你將最主要的約束條件（3）與目標函數式（1）聯系起來，看看你能不能發現影響因素與最優值的關系。
　　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?。∩a的椅子越多利潤越大。
　　教師：那我們干脆不生產桌子了，專門生產椅子，可不可以？
　　學生：不行，至少要生產8張桌子！
　　教師：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！
　　教師：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。
　　教師：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。
　　教師：我們再隨意找幾對滿足約束條件的的解帶入目標函數檢驗一下，1180是不是利潤最大值。如：（每個小組分別用一對計算）
　　學生交流：
　　教師總結：以上計算表明，我們找到經過數學方法求出的就是最優值！回憶我們求解的過程，最優化方法解決問題的一般步驟：
　　（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；
　?。?）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；
　?。?）選擇合適的最優化方法；
　?。?）求解方程；
　?。?）最優解的驗證和實施。
　　這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。數學模型是研究和掌握系統運動規律的有力工具，它是分析、設計、預報或預測、控制實際系統的基礎。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）
　　要求學生分組利用提供的大、中、小三個大小不同的齒輪將上節課完成的旋轉木馬進行系統優化，看誰的木馬轉的又快又穩。
　　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……
　　小組比賽交流。
　　學生體會：皮帶傳送系統在木馬旋轉時，皮帶容易出軌，同時因為速度太大使系統容易散架。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，發現齒輪傳送比皮帶傳送速度更快更牢固；再更換三種齒輪的帶動比較，又發現大齒輪帶動時，動力更足速度加大了穩固性能也增強了。
　　
　?。ㄈ┬〗Y
　　最優方法通常是在一定人力、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。
　　最優化方法解決問題的一般步驟：
　?。?）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；
　　（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；
　　（3）選擇合適的最優化方法；
　?。?）求解方程；
　　（5）最優解的驗證和實施。
　?。ㄋ模┱n后探究　
　　 我們學校有2個學生食堂，正常情況下每個食堂能容納500人就餐，近兩年，學校規模擴大，就餐人數增加，每個食堂就餐人數達670人，每到就餐高峰期，學生就排著長隊等待就餐。
　　如何減少學生就餐排隊時間？提出解決這一問題的幾種途徑，并選擇最經濟、最有效可行、最容易實現的方案。運用系統分析方法，分步驟說明你的思考過程。
八、教學反思
蘇教版教材的案例選擇切題，但是有部分案例離我們海南的實際甚遠。在教學的過程中我選用了教材中技術類的案例，拓展了我們對技術的視野；但是生活案例我傾向于改用我們身邊的例子，大家熟悉，分析起來有親切感、簡單易懂又激發了學生自主參與的樂趣，剛好我校種有香草蘭。故在本案例中將“麥、棉、瓜、玉米套種”案例換成“檳榔與香草蘭套種”，實踐證明效果很好，學生很感興趣。本節課內容較多，學生探究活動時間就比較緊。
系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第2課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
（1）理解系統優化的意義
?。?）能分析影響系統優化的因素
（3）初步掌握系統最優化的方法
（4）能夠對一個簡單系統運用最優化的方法進行分析
（5）運用系統最優化方法的一般性步驟對簡單系統進行優化
2. 過程與方法目標
通過討論、案例分析，使學生懂得用所學的知識解決有關問題
3. 情感態度和價值觀目標
體驗系統優化的意義，指導學生把系統優化的思想延伸到整個生活和學習當中。
二、教學重點
系統優化的方法和一般步驟。
三、教學難點
系統優化的過程分析。
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
1. 教材分析
系統優化是系統分析的深入和延伸，系統分析和系統優化是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節。本節教材中分三個部分：
第一部分：案例分析
“建造隔音墻”案例，目的是為了闡述系統的意義。從實例分析入手，降低教學難度，運用系統的思想定性分析的方法，進行研究、優化，在分析過程中體驗系統優化的意義。
為了讓學生體會分析和優化僅僅靠定性的分析是遠遠不夠的，還需要更多的定量計算才行，以“為江邊碼頭選址”為例，讓學生們建立數學模型并計算。
第二部分：根據案例分析總結闡述系統優化方法和一般性步驟，分析影響系統優化的因素。要求學生運用系統的思想和定性、定量相結合的方法，確定研究課題、進行分析研究、評價比較、優化方案?？偨Y歸納出系統最優化方法的含義。
第三部分：通過試一試和技術試驗的活動，讓學生親自完成一個系統優化的過程，體驗系統是如何優化的。
　　2. 設計理念
本內容是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
4. 學情分析
學生在具體分析過程中往往會局限在具體問題的深入探究上，不能運用系統的思想和定性、定量相結合的方法，進行優化系統。要及時對學生進行指導，幫助學生從宏觀上把握系統分析和系統優化的全過程，注重學生的體驗和感悟。
六、教學準備
多媒體課件
七、教學過程
★ 復習鞏固：
　　教師提問：什么是系統？
　　學生1回答：由相互依存的若干要素組成的、具有特定功能的有機整體。
　　教師提問：系統的基本特性是什么？
　　學生2回答：系統的基本特性可歸納為：整體性、相關性、目的性、環境適應性。
　　教師總結：作為系統，它們就具有整體性、相關性、目的性、環境適應性，就構成系統的基本思想。對系統分析的基本方法就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法對系統及性分析。
　　★ 引入：
　　教師講述田忌賽馬的故事，引出系統優化的問題。
　　田忌賽馬
　　戰國時代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸。
　　一日，田忌的賓客、對軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個主意，結果以二比一贏了齊王。
　　田忌的賽馬共有6種方案——
田忌 齊王
田忌 齊王
（ 1）
上馬 ： 上馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 下馬
（ 2）
上馬 ： 上馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 中馬
（ 3）
上馬 ： 中馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 上馬
（ 4）
上馬 ： 中馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 下馬
（ 5）
上馬 ： 下馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 中馬
（ 6）
上馬 ： 下馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 上馬
　　在以上各方案中，齊王與田忌的賽馬結局有以3：0贏的，也有以2：1贏的，但只有一種情況是田忌以2：1取勝于齊王的，孫臏正是把這種方案推薦給了田忌，就是上述方案（3）。
　　教師：作為一個系統，通常就會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最??；或是某種性能不理想等等。因此系統需要改善，需要優化。
　　在現實生活中，由于受環境和條件的限制，不可能找出一切方案，也不可能對所有方案進行全面比較，漫無邊際地去研究所有方案，無論在時間上還是人力上都不允許，運用科學的方法就更為重要，缺乏資料，缺少對資料的科學計算和分析，只靠拍腦袋無法尋找到最優方案。
　　★ 新課教學：
　　（一） 案例分析
　　案例1：通過“建造隔音墻改善車流噪音污染”的案例定性的分析，體驗系統優化的意義
　　學生朗讀：
　　2005年的新春，南京市人大十三屆三次會議上，王湘等10位代表共同提交議案，呼吁為城西干道沿線的民居和學校解決車流噪音污染問題。　
　　“城西干道從大橋南路到賽虹橋立交橋，是南京市貫穿城市交通的大動脈。城西干道全線貫通于2000年，因為有了城西干道，許多從大橋過來的車輛不必經過市中心就可以便捷地通過包括城西干道在內的繞城公路通行。
　　城西干道的出現，除了帶來交通便捷，也給沿線的數十萬市民帶來了噪音之苦。從大橋經過城西干道的大多數是重型載貨車和大客車，而且城西干道的每天的車流量非常大。據調查，白天暢通時城西干道上的車輛平均時速為80邁，晚上可以達到100邁。重量大、速度快是城西干道上車輛的一大特點，車身和空氣的摩擦聲、發動機馬達聲是噪音的主要來源。
　　城西干道沿線分布著大量的居民區，按照國家相關環保劃分標準，這些居民區屬于商業、居民、文教混合區，白天最大噪音值是60分貝，晚上最大噪音值是50分貝。但是兩邊的居民區噪音全線超標，在離高架不到15米的重噪音區圣淘沙花城19樓的一戶人家，更是測出了開窗峰值81.6分貝、谷值65.8分貝，關窗峰值66.7分貝、谷值54.2分貝的超標噪音。長期生活在噪音中，人的健康會受到損害，可能導致心血管疾病和神經系統疾病。
　　城西干道沿線不僅有民居還有學校，有的學生戴耳機睡覺；老師上課用喇叭講課;有的學生說：“在城西干道邊上住了4年，記得剛進校的時候整整一個星期就沒睡著覺。后來終于慢慢習慣了，如今到了夜里打雷都不醒，只是時常覺得精神疲勞、頭疼，還有點健忘?！痹胍粢呀泜Φ竭@些學生的神經系統。
　　21世紀的城市人居環境不僅要講究安逸更要講究健康，現在正在建的城東干道高架已經做了隔音墻的規劃，希望有關部門能考慮到城西干道沿線眾多居民區和學校的存在，也在這一區域安裝隔音墻，免去市民的噪音之苦?！?br/>　　教師：問題提出來了，怎樣能夠改善城西干道周圍附近噪音的污染，優化居民樓、學校等大環境系統。
　　學生3：降低車體本身的噪音；
　　學生4：讓車流在此路段減速通過；
　　學生5：讓車道遠離學校……
　　學生6：修建隔音墻√
　　教師：隔音墻作用的本質是改變噪音的傳播途徑，以達到改善污染的目的。
　　
　　交流討論
　　分小組討論，派代表發言
隔音墻的高度、長度如何考慮？(　　
　　 學生：具體測量噪音嚴重的程度。
　　通過實地調查城西干道車流附近學校、居民樓或其他建筑的規模數據來確定；
隔音墻的墻體結構及外形怎樣考慮？(　　
　　 學生：隔音墻的墻體結構外形因該市墻體垂直或略向車流一側傾斜；
　　墻的頭部形狀略向內側適度彎曲；
　　如果道路兩側的建筑比較高時；修建的隔音墻的高度就要很高，應該建成封閉式的；
　　墻體內側表面應該做吸收聲音處理。
隔音墻體的主材料怎樣選用為好？(　　
　　學生：利用隔音墻可以將噪音反射到上空，但僅將噪音反射到上空也是不夠的，還要使用很好的隔音材料。拿出幾套采用不同材料的方案，列表比較說明，在堅固、美觀、經濟（造價、維修）等因素間權衡、比較、決策。
建造隔音墻的投入與改善車流噪音污染的總效果應如何評價？(　　
　　學生：從做到投入最小和效果最好；
　　做必要的驗證試驗。
　　教師：系統被改善了 系統優化
　　北京市崇文區的夕照寺和幸福北里緊鄰京山鐵路，京山鐵路進出北京站必經這個居民區，每天有140多列火車通過，在鐵路兩側修建了隔音墻。共有1100m長，高度分別是4.0m和5.2m，用隔音材料制成。這一段是距鐵路最近，人口最稠密的地段 ，做建設隔音屏障前后對比監測表明，噪音平均降至61-62分貝，比過去降低8.6-11.4分貝，低于國家規定的70分貝。
　　但對于類似于香港城市高樓林立的情況，再高速公路兩側如果修建隔音墻必須修得很高才可以，如果墻修得太高，那么抗風暴的能力就會大大減弱，為增加抗風暴能力，選材時就會大大提高成本，這樣修建隔音墻就不是合適的優化方法。
　　教師：系統優化的意義就是以最小的投入，獲取系統的最佳效益或最佳功能。
　　再舉例：
　　如：在蔬菜、西瓜的種植中，要使蔬菜防病和提高產量，要使西瓜抗御低溫的能力，就應采用嫁接技術，這是一項增產增收的栽培技術，嫁接的西瓜比自根西瓜增產1倍以上。
　　如：建筑材料的改進也是一項優化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。
　　教師：對于比較復雜的系統，人們對其特征了解不夠，所以需要運用一定的數學的手段描述它，進而找到合適的解決方案。
　　在前一節的學習中，我們就曾接觸到數學模型的問題，比如 龍舟賽艇案例分析中，可以根據牛頓第二定律進行定量描述a=F/m，這就是一個描述運動特性的數學模型 。
　　系統建模的目的是要將系統的原型抽象為數學模型，并運用已有的數學方法分析求解得出數學結論，再運用這一結論來解決實際系統中的問題。
　　案例2：
　　在江邊一側有A、B兩個廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設兩廠沿江方向的距離是3.5km，現在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？
　　本問題屬于系統的優化問題。
　　學生分析：
　　根據要求可畫出上圖，在江邊DE上求一點C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短。
　　數學模型為： Smin=AC+BC
　　過A點作關于直線DE的對稱點A1，連接A1B與DE相交于C，這一點既為所求的碼頭的地點。
　　根據相似三角形原理，求得 DC=1.4km，碼頭建在與A廠到江邊垂直距離位置相距1.4km處，運輸路線最短。
　　教師：從“為江邊碼頭選址”這個例子，可以看出優化僅僅靠定性的分析是遠遠不夠的，還需要更多的定量計算才行。
　?。ǘ┛偨Y：
　　1. 系統優化的一般性步驟
　　①提出需要優化的問題；
　　如：城西干道噪音污染問題就是需要進行優化的問題；碼頭的選址也是一個系統優化問題。
　?、谛枰占嘘P資料和數據，確定變量、建立定量計算方程（數學模型）和約束條件，選擇合適的最優化方法
　　如:具體測量噪音的嚴重程度；為保持方案可行，必須勘測、預算；建立隔音墻防噪音的數學模型及墻體參數條件，求解數學解；墻體結構與材料與定量計算有關；經費預算包括：購買器材、設備費用；外請工程設計與施工技術人員費用民工費用、機動調動費用……
　?、垓炞C和實施。
　　條件校驗：逐項校驗修路工程所需的人力、物力、財力是否具備。
　　實施與調整：實施計劃的過程
　　2.影響系統優化的因素
　　①優化追求的目標要適度。
　　②希望投入最小，而取得的效益最大
　　效/耗比 性/耗比 性/價比 （比值越大，就越接近或達到最優化）
　　③系統優化使離不開條件，條件是否具備直接影響優化。
　?、苣承┎淮_定的或不可預見的因素也會影響系統的優化。
　　3.最優化方法
　　最優化方法是系統學中的一個重要方法，它通常是指在一定的人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果（如生產產值、利潤、效益等）達到最大，而投入（如能源、資金、人力、時間等）達到最小的一種方法。
　　①要用定性和定量分析相結合的方法是系統最優化
　　②堅持系統整體的最優化。運用好權衡理念，舍卒保車，棄車保帥，這是為了保證對弈的最終勝利。
　　③不間斷地尋求最優化，系統的發展具有階段性，系統的優化是具有相對性的，要遵循系統的動態觀點，推動系統不斷進步。
八、教學反思
在教學過程中，以優化作為教學主線，以案例為載體，一步步分析展開，完成教學任務，達到教學目的。對隔音墻實例可以指導學生對確定的研究問題進行實地參觀、測量、調查和向專家咨詢，得到第一手材料后，再讓學生進行討論交流，在相互評價、自我評價過程中獲得學習的樂趣。
系統的分析
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修2）
文檔內容：系統的分析
章　　節：第三單元　系統與設計 第二節 系統的分析
課 時：第2課時
一、教學目標
1. 知識與技能目標
理解系統優化的意義，能結合實例分析影響系統優化的因素。
2. 過程與方法目標
能運用系統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，并提出優化的方案。
3. 情感態度和價值觀目標
學生能運用系統分析的基本方法，對自己準確定位，協調好自己與同學、老師、長輩等之間的關系。
二、教學重點
理解系統基本特性及系統優化的意義，能結合案例分析影響系統優化的因素。
三、教學難點
系統分析的基本方法和系統優化，能遷移到日常生活中，并靈活的運用。
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
1. 教材分析
《系統的分析》是選自普通高中課程標準實驗教科書《通用技術——技術與設計2》。本書主要學習系統分析的基本特征、基本方法，并對系統進行優化，本節課是課標的重點要求，是系統設計的基礎，以系統分析的基本方法指導簡單的系統設計，提高系統的有序性和整體運行效果，這樣才能使系統設計獲得整體的最佳效益，通過本節課的學習，學生會了解技術設計的一些文化內涵，能歸納技術設計中的一些思想和方法，并把它們遷移到日常的生活中解決問題，這樣有助于減少處理問題過程中的盲目性，并能學會對事件的理性分析和科學決策。
　　2. 設計理念
本課是要求學生通過“觀察、分析、比較、核實”等方法做出正確的決策，從而理解系統分析的含義，學會系統分析的方法，體會系統分析在生活中的作用，形成初步的系統觀。
3. 教學策略設計
為了充分的體現教師的主導地位和學生的主體地位，在教學中把知識點的學習置于具體的情景中，通過豐富的案例分析把平日的認識從日常生活中提升到理性分析的思維上。在教學中要根據學生的認知規律，由淺到深，由易到難，以回想——分析——歸納——遷移為主線，組織教學。
鼓勵學生進行自主探究式的學習方法，交流討論、歸納，要有團結合作的意識。明確技術離不開生活。要想真正的把技術這一學科掌握好，必須把學到的知識遷移到生活實際中去，要帶著問題走進課堂，再從課堂中走進社會、走進生活的環境中。
4. 學情分析
通過上節課的學習，學生對系統的內涵已經有了初步的了解，再加上以前所學內容和生活經驗，涉入本節課的難度不是很大，其實學生在生活中其實已經初步掌握了系統分析的方法，并能夠加以運用。只不過他們缺少一定的理論依據，并不了解自己之所以有這樣或那樣的決定是因為什么，因此需要我們通過講解把系統分析從他們的生活中提煉出來。使他們能夠區別經驗決策與科學決策的區別和優缺點，能夠掌握系統分析的方法，用系統的觀點分析事物。
六、教學準備
多媒體
七、教學過程
課堂過渡：我們做任何事情都希望達到最優化的效果。如希望以最小的成本獲得最大的利潤，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生產更多的產品，在單位上面積上盡可能提高農業產量。那么如何進行系統的優化？
1.系統的優化
1）系統優化的涵義：
系統的優化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。不同的目標，對應著不同的優化結果。
案例分析：p081
你認為在你所在地區，可采取那些提高農作物產量的措施？
農作物種植系統的優化——農業間作套種。
目的：實現增產、增收、提高土地的利用率。
條件：農作物的生長特性、天氣、氣候。
手段：利用農作物生長的季節差、時間差。
約束條件：農作物的生長特征、天氣、氣候等因素對農作物套種起著限制作用，是不能人為調節的。
套種的技術水平田間管理病蟲害防治對產量有直接影響，并可以人為調節?？蓛灮?
建筑材料的改進也是一項優化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。
飛機制造中大量使用復合材料來減輕重量，提高了飛機的結構強度、飛行性能、節省燃油等。
上例中，優化的目標是增產增收和提高土地的利用率，這一目標與土地的單位面積農作物收益總和之間的關系就稱為目標函數。農作物的生長特性、天氣、氣候等因素對作物套種起到限制作用，并且是不能人為調節的，稱為約束條件。套種的技術水平、套種的田間管理、病蟲害防治等對套種的產量產值有直接影響，這些是增產增收的影響因素。
影響系統優化的因素是指對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以認為調節的因素。
進行系統優化應考慮的三個要素：
目標與目標函數：目標與收益總和之間的關系
約束條件：對目標函數起限制作用，不能人為調節
影響因素：產生影響，可人為調節。
對于比較復雜的系統，人們對其特征了解不夠，所以需要運用一定的數學的手段描述它，進而找到合適的解決方案。
2）數學建模
用數學公式或圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數學模型。
案例分析：p081
利潤問題
三個要素
目標：家具銷售獲取最大利潤
約束條件：材料、勞動力、合同
影響因素：椅子數量x1、桌子數量x2 。（決策變量）
建立關系：
目標函數：Smax=50x1+60 x2
約束條件：4x1+6 x2≤600（材料）
20 x1+18 x2≤400（工時）
x1≥8 ， x2≥5（合同）
最優方案：
課堂探究：碼頭位置的選擇
在江邊一側有A、B兩個廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設兩廠沿江方向的距離是3.5km，現在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？
分析：
　　根據要求可畫出上圖，在江邊DE上求一點C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短?！　?br/>　　數學模型為： Smin=AC+BC
碼頭建在與A廠到江邊垂直距離位置相距1.4km處，運輸路線最短。
3）最優化方法
（1）運用數學模型求解。
能夠通過優化建立數學模型的，得到的解就是最優解
（2）通過科學的估算、試驗實現不能夠確切描述目標函數的，通過推算或推斷得到滿意解
最佳方案：
為使系統達到最優的目標而提出的求解方法稱為最優化方法。系統優化的方法是多樣的，但無論運用怎樣的優化方法，都需要經過若干次完善和驗證，才能得出最優解或滿意解。
4）系統優化的意義
實現系統的最優化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的經濟效果，而投入的人力、物力、財力達到最小。
5）系統優化的實現：
案例分析：p083 裝修施工的組織優化
目標：對資源的利用是最為合理
約束條件：水電、木工、油漆依次序裝修
影響因素：施工時間、裝修隊數量、設備數量、管理能力
你還能想到什么方案？
綜合分析各種方案，你認為最合理的方案是哪一種？
【案例】：阿拉斯加原油輸送方案
（1）明確問題，設立目標
任務：由阿拉斯加東北部的普拉德霍灣油田向美國本土運輸油田。
（2）收集資料，制定方案
環境：油田處于北極圈內，海灣常年處于冰封狀態，陸地最低氣溫達-50 C。當前采用的一般方案：
方案1由海路用油船運輸
方案2用帶加溫系統的油管輸送
（3）分析計算，評價比較
處理策略：考慮到安全和供油的穩定性，暫時把方案2作為參考方案作進一步的細致研究。同時繼續考慮新的方案。
提出方案3：把含10％－20％氯化鈉的海水加到原油中去，使在低溫下的原油成乳狀液，仍能暢流，這樣就可以用普通的輸油管道運送了。
提出方案4：將地下石油蘊涵的天然氣轉化為甲醇加到原油中，降低原油的熔點，增加流動性，從而用普通的管道就可以同時輸送原油和天然氣，僅管道鋪設費就可以節省近60億美金。
綜合各方案優、缺點，以及成本、安全性等，確定第4種方案為最終方案。
（4）檢驗核實，作出決策
反思：如果僅僅在前面3個方案上優化，無論如何都得不到方案4的巨大效益。分析人員運用其專業知識，將石油中的原油和天然氣的運輸作為一個整體進行系統分析，獲得了成功，體現了系統分析的實際價值。
課堂小結：
1.什么是系統分析?
2.系統分析的一般步驟：
明確問題，設立目標 → 收集資料，制定方案→分析計算，評價比較→檢驗核實，作出決策
3.系統分析的主要原則
整體性原則
科學性原則
綜合性原則。
4.系統的優化
1)系統優化的意義
2）數學建模
3）最優化方法
4）系統優化的意義
5）系統優化的實現：
八、教學反思
在這節課教學中，我得到不少有益的啟示。 一是讓學生“動手”，使課堂活躍起來。在這節課里，采用探究學習和任務驅動的教學方法，把學生分成若干學習小組，要求小組共同設計改善東正路等路段交通狀況的方案，讓學生感受什么是系統設計，認識到如何進行系統的設計，在探究學習中實現有個性的全面發展的教育理念，體現了通用技術課具有較強的綜合性和實踐性的特點，讓學生“動手”，達到了教學目的。二是營造自由暢想的氛圍，小組共同設計一個方案，小組成員合作學習，小組成員或師生間互相影響，強化信息刺激，引起思維擴散和展開想象，促使學生產生大量設想，從而為進一步構思方案打下基礎，同時調動了每個學生的積極性,提高了參與程度,發揮了每個學生的特長,培養了人際溝通能力和團結合作精神，使學生享受到了創造的樂趣，課堂煥發出了生命的活力。

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