資源簡介

第三單元 系統與結構
課題 3.2系統的分析 課時 2課時 教學方法 講授、任務驅動
教學目標 知識目標：初步掌握系統分析的基本方法。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。情感目標：樹立系統分析問題的觀念，培養系統分析的觀點。
教學重點解決對策 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
通過分析案例，充分讓學生參與討論，精講精練來解決
教學難點解決對策 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
通過分析案例，充分讓學生參與討論，精講精練來解決
教學過程 實施內容 設計說明
引入 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 復習所學內容
新課教學 一、系統分析的含義過渡：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？1.決策的方法 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。通過公交路線的設置說明兩種決策方法的優劣，進一步說明科學決策對系統分析的重要性。2.系統分析的含義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。（1）.車閘的橡皮松了 剎車不靈 案例分析：漢字激光照排系統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。二、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，作出決策案例分析：田忌賽馬通過案例，給學生親自感受系統分析過程的機會。【案例1】：阿拉斯加原油輸送方案
1、闡明問題
　　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、分析研究
　　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
　　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。
三、系統分析的主要原則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：丁謂修復皇宮本案例是講解系統整體性的一個著名案例，丁謂用系統的觀點分析皇宮修復的問題，把它看成是一個整體的工作，把燒磚、運輸建筑材料和處理廢墟三項工作協調起來，一舉三得。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。3.綜合性原則系統分析總是為實現系統目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。四、系統的優化系統的優化是指在給定的條件使系統達到更理想、更佳效果的過程。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。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。案例分析：利潤問題其中X1 、X2是決策條件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。案例分析：裝修施工的組織優化裝修進度（周）3691215A水電K木工K油漆KB水電K木工K油漆KC水電K木工K油漆K流水施工 答案不是唯一的，只要是行得通的方案都認為是正確的。 通過設置任務，吸引學生的注意力 通過科學的定義讓學生明白系統分析的內涵是什么 滲透德育教育 從現實的決策問題上給學生明白到，決策的現實性，不能天馬行空 這里的案例是一個典型的案例，除了講解知識外，還可以滲透德育教育，讓學生明白古代勞動人民的智慧 系統的優化，是解決系統問題的一個重要步驟，通過定義、案例、影響因素等來說明系統優化的重要性和實用性實際問題的分析，激發學生分析思考的興趣系統決策應該從全局著眼，整體規劃統籌分析的基本思路：“綜合－分析－綜合”典型案例的分析，讓學生理解在解決問題時是如何實現系統優化的指出數學建模的目的，將系統原型抽象為數學模型并運用數學方法分析求解，再運用結論來解決實際系統問題。可以用簡單的例子讓學生理解。如：自由落體運動的公式反映物體運動位移隨時間變化的數學模型
小結與練習 一、系統分析的含義二、系統分析的一般步驟三、系統分析的主要原則四、系統的優化 學生回憶上課所學的內容
教后分析
閱讀材料：（可以作為老師參考或給學生適當補充）
1、數學模型
用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數學模型。現實世界的事物與數學模型的關系可表示為：
2、系統和系統論
（1）系統論創立的直接背景：
①．現代人類對生物發展的認識雖然已深入到分子、原子層次，并取得驚人成果，但它在很大程度上是以失去其全貌作為代價的。
②．生命與非生命存在一個明顯矛盾，即熱力學的“退化論”與生物學的“進化論”相對立。
（2）系統論的發展：
①．1969年比利時自由大學教授普里高津提出“耗散結構”理論，討論了一個系統從混沌無序向有序轉化的機理、條件和規律，解釋了進化和退化的矛盾，回答了開放系統如何由無序走向有序的問題。（普里高津以此獲1977年諾貝爾獎）
②．1976年西德科學家哈肯提出“協同學“理論，研究和比較不同領域中多元系統元素間合作效應問題。
耗散結構理論和協同學的建立，標志著現代科學技術已經進入綜合化、一體化發展的新階段，它們在社會經濟領域中的應用已成為當代社會科學發展的大趨勢。
（3）系統工程方法：
系統工程研究系統的主要方法是建立數學模型，用變量描述系統的運動狀態，用數學方程定量地反映變量間地聯系，用遞推方法描述狀態發展地趨勢，找出影響事物發展的因素。
①.知識維：工程領域知識；醫學知識；法律知識；心理知識；社會科學及藝術方面知識等。
②.時間維：計劃；計劃階段；開發；生產；分配；退役;
③.邏輯維：弄清問題；價值系統設計；問題綜合；分析問題；提出若干方案并排出優劣次序；問題的決策階段；把決策付諸實施階段。
美國科學家霍爾把系統工程歸結為一個三維結構。（圖略）
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“系統分析及其一般步驟”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。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。
中馬—上馬 上馬—中馬 下馬—下馬
方案三
中馬—上馬 下馬—中馬 上馬—下馬
方案四
下馬—上馬 上馬—中馬 中馬—下馬
方案五
下馬—上馬 中馬—中馬 上馬—下馬
方案六
上馬—上馬 下馬—中馬 中馬—下馬
方案二
上馬—上馬 中馬—中馬 下馬—下馬
方案一
田忌—齊王
田忌—齊王
0：3
1：2
1：2
1：2
1：2
2：1
Smax=50 X1+60 X2
4X1+6X2≤600
20X1+18X2≤400
X1≥8, X2≥5
目標函數
約束條件
最優解
滿意解
完善、驗證
數學模型
估算試驗
抽象
現實世界的原型
對原型的分析
數學結論
數學模型
分析
解釋
分析
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