第一节 揭开系统的面纱
一、教学背景分析
1、教材分析
这一节是对系统含义和分类的初步学习，让学生形成系统意识，为下一节学习打下良好的基础，也为学生用系统观点和方法学习和认识事物奠定基础。
本节内容主要分为两部分：系统案例的展示与分析；系统的含义与分类。系统实例的展示与分析部分安排了三个实例：大棚温室系统、智能化大楼系统和人体系统。这样的实例目的一是是让学生意识到系统是普遍存在的，是离我们很近的；二是怎样揭开系统的面纱认识系统；三是通过实例引入系统的概念，理解系统的含义；四是三个实例之间是有一定的递进关系。
2、教情分析
从三个系统实例展开分析，达到从典型、简明、配套的例子下手引入系统的概念，由分析找到方法，由分析找到结论，让学生由体验到理解再到掌握；从而培养学生有系统意识，用系统观点分析和解决问题，减少处理问题过程中的盲目性，学会对事件的理性分析和科学决策。
理解系统的含义时，要注意理解是由相互依存、相互作用的若干元素构成，并完成特定功能的统一体。这里要着重强调其相互性和整体性，为后面章节用系统的方法分析和研究奠定基础。另外，在系统分类的教学中，指导学生学会按照不同的角度和需要对系统进行分类，以便在现实生活中能够利用系统的方法和观点解决具体的问题。
3、学情分析
（1）学生在平时的学习生活中已经接触到很多实际系统，但没有对具体而实际的系统进行具体的分析和研究，只是从表面上或名词上看系统，多是人事系统的具体功能，即隔着具体功能这层面纱。要想认识清楚必须揭开系统的面纱。
（2）学生通过本节课三个系统实例的学习，对系统的各个系统及各元素之间的相互依存、相互作用等特性的理解有一定的困难，学生容易就事论事，容易抓住系统的某一个具体的部分详细追究而忽视整体。
（3）学生通过本节课三个系统实例的学习，容易紧盯着这三个系统本身，建立系统的观点比较困难。
（4）在对系统进行分类时学生容易追究分类的具体标准。
二、设计思路
前两个实例是从学生比较关注的系统功能入手，先讲两个系统的功能，这恰是遮住系统真正内涵的面纱；然后引导学生分析要达到系统的功能而需要的条件或设施，也就进一步帮助学生揭开系统的面纱，人事系统的组成及其层次关系。展示和分析系统时，用系统论的方法去谈各部分的层次关系，抽取出系统组成示意图，认识各部分的相互性和整体性。
含义要详细的介绍，利用课外典型的系统案例，让学生更加了解系统。这些实例中应该更多的是学生亲身经历过的。组织一些讨论的题目来让同学们进行讨论。在介绍系统的分类，每个分类都要举相应的例子，让同学们深深的体会。
三、教学目标
（1）理解系统的含义。
（2）体会系统的组成和层次关系。
（3）了解系统分类。
（4）会分析系统的组成和层次关系。
（5）能对系统进行分类。
（6）感悟从系统的角度认识事物的重要性和必要性。
（7）岑头事物各部分普遍联系的观点。
四、重点、难点
重点：对系统的含义的理解，熟悉系统的分类。
难点：学会用系统的观点看问题。
五、教学器材
多媒体计算机、投影仪。
六、教学过程
导入：通过上一阶段的学习，我们先学习了结构，在学习了流程，终于到了学习系统的时候，那同学们对于系统的知识了解多少呢？请同学们来谈一下。
我们先来看几个实例，首先我们看到的盲人摸象的实例，同学们关于盲人摸象的实例了解多少呢？
同学：他们摸到的都不是大象的全部，而是摸到了大象的其中的一个部分就下结论了。
老师：很好，同学们说的很好，着其实就告诉我们，我们不能片面的看待问题，要系统全面的看问题，了解了其中的问题，并不是就了解了整个系统。
同学们下面这个雕像是哪位大师啊？很好，就是巴尔扎克。
问：同学们有没有发现这个巴尔扎克的雕像没有手啊？知道为什么吗？
学生：被砍掉了。
老师：对，就是被砍掉了，罗丹让自己的学生欣赏，学生们说这个雕像的手十分的传神，可是罗丹听到了并没有高兴，而是直接把手砍掉了，说如果手太漂亮了就不属于这个整体了。这也就说明了整体的重要性。像这个一样的例子还有太子丹曾手（简单介绍）。中国确立大型飞机的立项，就是为了完善整个航空系统。
那么这节课我们就来一同学习一下什么是系统？
典型案例分析。
大棚技术采用了多种技术，人工营造出适于作物生长的小环境，避免了极端天气对棚内作物的危害。我们将光照、温度、土壤、气体等方面条件的综合，称为棚室作物生长整体环境。大棚温室内，作物生机勃勃，一片盎然。
系统主要分成了三层，向同学们简单的介绍系统这三层之间的关系。
分析智能化大楼的组成，向同学们介绍智能化大楼的“3A”和“5A”系统的含义，抓住其中的一个楼宇自动化系统进行详细的分析，明确其组成。
系统的含义
由相互依存和相互作用的若干元素构成的，并具有特定功能的有机整体。
构成系统的三个要素 ：
1、至少要有两个或两个以上的元素（或部分） ；
2、各元素之间互相联系互相作用，有一定的结构；
3、系统的功能是组成的元素所不具备的。
案例：对自行车的系统进行分析，让铜须门说出组成自行车的基本元素。还有其他的系统如：宇宙，台灯，手表，计算机等。
问：观看幻灯片，单个网眼能不能捕到鱼（鸟）？ 为什么呢？
学生：不能，因为网是由一个个网眼组成的，而且组成网的各个网眼是相互制约相互联结在一起的，从而使网具备了单个网眼所不具备的功能。
所以，网能捕到雀，而脱离网这个系统的单个网眼却不能捕到雀。
系统有大有小，有复杂有简单。系统是否可以分解呢？
实际上大棚温室中的环境系统下面的小系统，称为环境系统的子系统。可见，系统有大有小，一个大系统可以包容若干个小系统。
如：交通系统--航空、铁路、公路等子系统。
管理系统-- 生产管理、营销管理、财务管理等子系统。
问：请同学们对自行车和汽车进行分解。
学生：自行车（动力系统、执行系统、传动系统、制动系统）；汽车（安全系统、点火系统、传动系统、动力系统、方向系统、制动系统）。
三、系统的分类
1、按人类干预的情况：自然系统、人造系统。
自然系统：是自然形成的系统。（人体系统）
人造系统：是由人工制造加工而成的系统。（机器人系统）
2、按内容和要素的性质：实体系统和抽象系统。
实体系统：具体实体为元素所构成的系统。（生物系统）
抽象系统：有一些概念、原理、方法、制度、程序为元素所构成的系统。（哲学系统）
3、按与环境的关系：开放系统、封闭系统。
开放系统是指要与环境发生联系、交换的系统。（生产系统）
封闭系统是指不与环境发生联系的系统。（发生在密封容器里的化学反应）
4、按运动状态：静态系统、动态系统。
系统的状态和结构，不随时间的推移延续而变化的系统，成为静态系统。（公路、房屋）
由物质运动的普遍规律决定其结构和状态具有产生变化与发展、消亡过程的系统成为动态系统。（学校）
最后让学生看一些图片，进行分类，并做两道题来进一步巩固系统的三个要素。 七、对课堂效果的分析：
1、 用“捕雀”故事引入时，由于学生对捕雀不了解，达不到效果，可否考虑删掉不要？
2、 课本案例较简单，让学生自行阅读即可，注意把握阅读时间。
3、 “系统的分类”这一部分内容，采用提问的方式，学生掌握得较好。
4、 系统的特性要结合系统的概念来理解，也容易记忆。
5、 时间紧，内容多；介绍课外内容时学生感兴趣，较认真，可一回到课本，学生就不感兴趣了。
课件3张PPT。第三章 系统与设计
第一节 揭开系统的面纱一、系统的含义 系统是由相互依存的若干部分组成、具有特定功能的有机整体。
例如：塑料大棚、智能大楼、人体、银河系、原子等二、系统的分类系统可按不同的标准和需要分类：
（1）自然系统（人体）和人造系统（卫星、桥梁）
（2）实体系统（电脑硬件）和抽象系统（电脑软件）
（3）静态系统（棚室环境）和动态系统（城市系统）
（4）开放系统（人体）和封闭系统（火箭推进系统）课件14张PPT。第三章 系统与设计
第二节 系统的基本特性分析系统的基本特性分析例：龙舟赛艇系统分析
1.龙舟赛艇系统的功能（比赛）与构成（艇体子系统、运动子系统、动力子系统）
2.比赛取胜要素（快、方向性好），即内部各子系统之间的关系
3.赛艇的定量描述分析尝试（速度的获得、力的平衡、质量的权衡、运动的数学描述）
4.龙舟赛艇系统的评价与小结☆ 系统分析方法的产生 系统分析是在第二次世界大战末期提出来的,起初被用于武器系统的分析研究，后来又被用于国防战略及国家安全政策的制定。上世纪60年代才逐步被行政及企业单位采用。1、系统分析及其一般步骤 ☆ 什么是系统分析 每个人都会面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策，经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；科学决策则可以最大限度地减少失误。系统分析就是一种科学决策的方法。 系统的基本特性： 1.整体性 2.相关性 3.目的性 4.环境适应性 系统分析的基本方法： 1.用系统的思想分析处理问题 2.系统分析的基本方法包括：阐明问题、分析研究、评价结果 3.写简单的系统分析报告 四、系统优化
1.发现问题
2.选择合适的优化方法
3.验证与实施系统分析的步骤 明确问题，设立目标 收集资料，制定方案 检验核实，作出决策 分析计算，评价比较 ：明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。 ：收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案，预计可能产生的各种结果。 ：如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。 ：对资料和数据做必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案。田忌赛马（1） 齐国的大将田忌，很喜欢赛马，有一回，他和齐威王约定，要进行一场比赛。 他们商量好，把各自的马分成上，中，下三等。比赛的时候，要上马对上马，中马对中马，下马对下马。由于齐威王每个等级的马都比田忌的马强得多，所以比赛了几次，田忌都失败了。 田忌觉得很扫兴，比赛还没有结束，就垂头丧气地离开赛马场。这时，田忌抬头一看，人群中有个人，原来是自己的好朋友孙膑。孙膑招呼田忌过来，拍着他的肩膀说： “我刚才看了赛马，威王的马比你的马快不了多少呀。” 孙膑还没有说完，田忌瞪了他一眼： “想不到你也来挖苦我！” 孙膑说：“我不是挖苦你，我是说你再同他赛一次，我有办法准能让你赢了他。” 田忌疑惑地看着孙膑： “你是说另换一匹马来？” 孙膑摇摇头说： “连一匹马也不需要更换。 田忌赛马（2） 齐威王屡战屡胜，正在得意洋洋地夸耀自己马匹的时候，看见田忌陪着孙膑迎面走来，便站起来讥讽地说： “怎么，莫非你还不服气？” 田忌说：“当然不服气，咱们再赛一次！”说着，“哗啦”一声，把一大堆银钱倒在桌子上，作为他下的赌钱。 齐威王一看，心里暗暗好笑，于是吩咐手下，把前几次赢得的银钱全部抬来，另外又加了一千两黄金，也放在桌子上。齐威王轻蔑地说： “那就开始吧！” 一声锣响，比赛开始了。 比赛的结果是三局两胜，当然是田忌赢了齐威王。 还是同样的马匹，由于调换一下比赛的出场顺序，就得到转败为胜的结果。 系统分析的主要原则运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则： 整体性原则、科学性原则、综合性原则。案例分析3 丁谓修复皇宫第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第二，要运来大批木材和石料；第三，要运来大量新土。 宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。施工方案简单归纳起来，就是这样一个过程：
挖沟（取土）→引水入沟（水道运输）→填沟（处理垃圾）。 按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。 丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。马 上 行 动 1赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？第二节 系统的基本特性分析
系统是由相互依存的若干个部分组成的、具有特定功能的有机整体。
篮球队是有若干个队员组成，每一个队员相互配合，相互信任，一起努力，最终达到打好比赛的目的。
知新
系统是由相互依存的若干个部分组成的、具有特定功能的有机整体。
系统都存在于一定的环境中，系统必须适应外部环境的变化。
分析篮球队系统
（1）是一个整体，每个队员的状态都影响着整个球队
（2）每个队员的都要相互信任，配合好
（3）以打赢比赛为目
（4）受场地、天气等因素的影响
教学过程
（一）整体性
系统是一个整体，他不是各个要素（部分）简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。
整体性是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
例如：自行车条辐的调整，动一条整个车轮都发生改变。
例1：一堆沙子，钢材，水泥和绳索散放在一起没有什么意义，但如果将它们按照一定的结构形成一个整体，如迁成一座悬索桥，就具有了交通的功能，而若某一根绳索出现故障，就可能影响整座桥正常使用 。
例2：美国“阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由700多万个零件组成。这些零件都很普通，甚至没有一个是新研制的，为什么能实现把人送上太空的功能？
【思路】各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能。1+1>2
例3： 传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。
罗丹这样做的目的何在，雕塑家的这一行为给你以怎样的启示？
让人们看到其它的美所在。不能离开整体去分析任何一个组分，一个系统组织的好不好，就看它的整体功能实现的怎样。罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体，而不仅仅是注意这双手。
【思路】做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。
例4：三个和尚的故事说明了什么？ “三个臭皮匠顶个诸葛亮”又说明了什么？
【思路】系统不是各个元素（组分）的简单相加。如果将它们之间的相互联系和相互作用协调好，就能得到“1+1>2” 的效果。反之亦然。
（二）相关性
组成系统的各个要素之间或整体之间相互作用、相互联系、相互依赖、相互影响。
（看幻灯片上的自行车）
系统的各部分或元素只要有一个变化都会影响其他元素或部分实现其功能。
例1：为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？
狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从而起到保护植被的作用。
【思路】系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、组分起影响。
相同的道理，为了使野生动物园的羚羊更有活力、生命力更强，可以引进狼或豹子等肉食动物。
例2：如何理解“一着不慎，满盘皆输”？
不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉整盘棋。
【思路】要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变化，甚至会对全局产生决定性的影响。
（三）目的性
每个系统都具有特殊的功能。系统都是以实现某种功能为目的的，这是区别不同系统的主要标志。
蔬菜大棚：给蔬菜或水果提供适宜成长的环境
高楼大厦：给人们提供一个舒适、方便的居住环境
例1：一个企业的目的是实现企业利润的最大化，成本和能源使用的最小化等。????????
例2：一个钟表的目的是为了满足人们对计时功能的需要。
例3：修建大坝的目的是为了减少旱涝灾害和发电。
（四）环境适应性
系统都存在于一定的环境中。与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内部各部分相互关系的变化，系统要适应环境的变化而变化。
例1：工厂里的机器运行时散发出大量的热量，为了使适应炎热的夏天要对系统局部设施采用风冷，水冷，油冷等措施
例2：一些昆虫在不同的环境，变为相应的颜色，也是为了适应环境。
例3：太阳能到阴雨天，太阳能的作用就会减少
谈谈“春捂秋冻” 的含义：
这是环境适应性的体现:由于人自身就是一个系统，春天多穿一些是对冬天的一种适应和衔接，秋天穿少一些是对夏天气候的衔接和向冬天过渡的一种准备。两者都是为了使人的身体逐渐适应外界气温的变化而不至于生病。（随着外界气候的变化，人们必须能适应周围的环境，借助物质资料，才能保持和恢复人的活动。）
练习题
1．骆驼的双峰的储蓄功能是为了在干旱的沙漠中生存；北极熊身上厚厚的毛和脂肪的保暖作用是为了在寒冷的北极生存；竹节虫与树枝相似的体态的隐蔽作用是为了不易让捕食者发现。这主要说明了系统具有（ D ）
A．目的性 B.整体性 C．相关性 D．环境适应性
2．如果把主板、显卡 CPU、显示器、键盘、鼠标、硬盘、内存条等材料散放在一起没什么意义，但如果将他们有机的组装成一起，就变成一台电脑，这体现了系统的 （ A ）
A.整体性 B.动态性 C.目的性 D.适应性
提示：整体和部分之间的关系式整体性。
总结：整体性 要素影响整体
相关性 要素影响要素
目的性 功能性
环境适应性 受外部因素影响
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
师：我们还不知道哪一种是最优方案呢？我们应该如何做？
学生：试验，先用几台涡轮机进行试验
师：试验后，我们可以得到最满意方案，我们就可以进行实施阶段，每台涡轮机实施最优方案。这就是我们优化的基本过程是：
师：我们来看一下，工程师们采用了哪种方案
师：播放视频
生：观看视频
师：工程师发电机上添加了清洗设备
设计意图：通过分析“风力发电”的案例，引导学生理解了系统优化的一般过程，同时也理解的系统优化的含义，掌握用定性的分析方法优化系统。通过视频的方式，激发学生探知欲望(如何用风力发电？)，了解了风力发电的原理，同时也培养了他们节约能源的意识。
2.案例：利润问题
师：刚才“风力发电”的案例我们是采用推理、实验的方法，是属于定性的分析方法。在生活中，纯定性分析是不够的，我们来看第二个案例“利润问题”。
生：阅读书上的案例
师：同学们看到这个问题，马上想到用什么方法来解决
生：用数学上的函数(线性规化)
师：我们还是用我们刚刚的优化的一般步骤
师：系统优化的因素是指对优化目标产生显著影响？可以人为调节的因素。
生：X1、X2
教师：好，请你将最主要的约束条件与目标函数式联系起来，看看你能不能发现影响因素X1、X2与最优值Smax的关系。
学生：生产椅子所需工时少利润大，生产桌子所需工时多利润反而小！生产的椅子越多利润越大。
教师：那我们干脆不生产桌子了，专门生产椅子，可不可以？
学生：不行，至少要生产8张桌子！
教师：哦，原来还有约束条件的限制。那好我们就生产8张桌子，算一算椅子最多可以生产多少张？
学生：13张！
教师：8张桌子，13张椅子。把你们经过一番分析计算选择的这两个变量的解代入约束条件看看是否超出了约束条件的限制范围。
学生：都在约束条件范围内。
设计意图：“利润问题”是非常典型的用数学方法解决的案例，高二的学生在数学课上已学会用线性规划的方法来解决这个问题，所以在这个案例主要让学生要用系统的分析方法分析问题，能够分析影响系统优化的影响因素。
案例3：最优配送路线
师：在生活中，我们经常是定性和定理分析相结合的方法，我们看这个案例
某配送中心位于A点，现在将一批电视机等家用电器配送到B、C、D处的3家商场，运货车从A点出发，送完货后返回，配送路线如图，图中带箭头的线分别表示两地往返的方向，无箭头的线表示可以往返的线路。
师：说说你的解决思路
生：学生讨论
方案
路线
路程(km)
1
ABCDA
51
2
ABDCA
46
3
ACBDA
59
4
ACDBA
47
5
ADCBA
51
6
ADBCA
58
师：这个案例，我们制定好方案后，再用数学的方法计算，就是定性和定量相结合的方法。
设计意图：这是流程优化中的一案例，这个案例是通过优化流程来优化案例，通过这个案例，让学生了解生活系统的优化通常是定性和定量相结合的方法。
(三)应用，学生探究
问题：随着汽车普通率的提高，我们周围的交通逐级逐渐恶化，一所小学门前的交通经常出现塞车的现象
师：展示这所小学的地图，说明这所小学的特殊位置，播放一段小学放学时的一段片段。
生：分组对系统进行分析，并且讨论可行的方案
生：展示方案，教师精讲点拨
师：对其他组的方案进行推理、判断，选出可行的方案
生：对其他的组的方案进行推理
师：展示现在正实施的方案，现在的方案偶尔还会出现堵车的现象，所以大家提供的方案也是非常有价值的，回到连云港后我一定将大家的方案推荐给有关部门。
(四)总结
最优化方法是系统学中的一个重要方法，它通常是指在一定的人力、物力和财力资源的条件下，使取得的效果(如生产产值、利润、效益等)达到最大，而投入(如能源、资金、人力、时间等)达到最小的一种方法。
① 要用定性和定量分析相结合的方法是系统最优化。
② 坚持系统整体的最优化。运用好权衡理念，舍卒保车，弃车保帅，这是为了保证对弈的最终胜利。
③ 不间断地寻求最优化，系统的发展具有阶段性，系统的优化是具有相对性的，要遵循系统的动态观点，推动系统不断进步。
课件16张PPT。系统的优化学习目标：
通过生活中的案例分析理解系统优化的意义。
能结合实例分析影响系统优化的因素。并了解系统优化的过程分析，尤其是数学模型的求解过程．
情景设置有一个农夫带着一条狼、一只羊和一筐白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，农夫只能带一样东西过河。主你帮农夫解决问题？1、农夫带着羊首先过河，农夫回来。
2、农夫与狼过河，农夫与羊回来；
3、农夫搬白菜过河，农夫回来；
4、农夫与羊一起过河。
说说你们对该系统分析的过程？二、系统的优化 系统的优化是指在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
或者说：从多种可行方案或技术手段中得出最优的目标。【案例分析2】书P81农作物种植系统的优化——农业间作套种 约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不
能人为调节的因素。目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。【学生活动】讨论：影响增产增收有哪些因素？农作物的生长周期、气候等因素。 提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。 套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等等。教学设计二、系统的优化案例： 利润问题 某家具厂要安排一周的生产计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4m2木板及时性20小时的工时，制作一只椅子需6m2木板及18小时的工时，每周能拥有的木板是600m2，可利用的工时是400小时；每张桌子的利润是50元，每只椅子的利润是60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5只椅子，并假定所有的产品都能够销售出去。
问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？Smax=50x+60y
4x+6y≤600
20x+18y≤400
x≥8, y≥5设每周生产桌子X张，生产椅子Y张，则有：阅读：数学模型 用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。
现实世界的事物与数学模型的关系可表示为：答 案8张桌子
13张椅子
最大利润为1180元
通用计算，我们得到的就是最优解，按每周8张桌子、13张椅子的方案生产就可以获得最大的利润，像这种系统优化叫做系统最优化。最优化方法解决问题的一般步骤1、提出需要优化的问题和目标，收集有关资料和数据。
2、分析影响系统优化的各种因素，确定变量，建立有关约束条件，建立求解最优化问题的有关数学模型，分析模型。
3、选择合适的最优化方法。
4、分析求解。
5、最优解的验证和实施。小练习在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？
求解过程：
根据要求可画出上图，在江边DE上求一点C，使C到A、B两厂的距离之和为最短。 数学模型为： Smin=AC+BC 过A点作关于直线DE的对称点A1，连接A1B与DE相交于C，这一点既为所求的码头的地点。 根据相似三角形原理，求得 DC=1.4km，码头建在与A厂到江边垂直距离位置相距1.4km处，运输路线最短。 从这个例子可以看出：可以看出优化仅仅靠定性的分析是远远不够的，还需要更多的定量计算才行。
■
■
■
■
■
■
■
■
■■
■
■
■
■
■
■
■
■■
■
■
■
■
■
■
■
■教学设计案例：装修施工的组织优化优点：
（1）工期____
（2）需要水电、木工和油漆各____个装修队同时工作。
(3)相对于平行施工的方式,这种方式在施工时间内投入的人力、施工设备、材料____。
在这一优化的案例中，影响优化的主要因素有哪些？
阅读： 系统工程 系统工程是指在系统思想的指导下，综合应用自然科学和社会科学中有关的先进思想、理论、方法和工具，对系统的结构、功能、要素、信息和反馈等进行分析、处理，解决实际问题，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。小 结找出系统优化的重要因素。
系统优化的一般步骤。第四节 简单系统设计的基本方法
【教材分析】
本小节内容侧重于学生实践和探究，通过案例分析由学生总结系统设计的方法和基本原则，通过简单系统设计初步实践，让学生更加深刻的体验、掌握系统设计的基本方法和基本原则。
【学情分析】
教材中的案例和实践课题介绍的很详细，学生的兴趣会降低，需要更换新的案例和实践课题，提高学生的学习兴奋度。
【三维教学目标】
知识与技能：
⑴初步掌握系统设计的基本方法。
⑵掌握系统设计的基本原则。
⑶能够对简单系统设计案例进行分析。
过程与方法：
在简单系统设计的过程中，体验系统设计的方法和基本原则，学会从系统的角度分析问题。
情感、态度和价值观：
能够从系统的角度分析事物，理解整体与局部、宏观与微观之间的系统联系。
【教学重点】
系统设计的基本方法、基本原则。
【教学难点】
系统设计的一般原则的引导下完成系统设计。
【教学策略与方法】
突出学生学习探究的主体地位，通过案例分析理解知识，通过实践掌握方法，让学生的知识体系建构在实践和真实案例的基础之上。老师发挥引导作用，利用多媒体教学课件展示相关材料，引导学生进行实践、探究。
【教学设计思路】
首先通过案例分析让学生理解和总结系统设计的一般原则和方法，再通过老师引导下的设计实践活动，体验系统设计过程，学会系统设计一般原则和方法的应用。
教学过程：
一、导入：
播放空客A380梦幻客机视频，引起学生兴趣。
问题：空客A380为什么能成为一架优秀、成功的客机，这样一个复杂的系统又是如何设计完成的呢？下面我们根据相关的材料分析一下。
二、案例分析
材料一
这段材料介绍的是空客A380为人们追捧的优点，通过这些优点大家分析：空客A380系统的设计之所以成功，是因为遵循了哪些原则？
学生分组讨论，结束后，每小组分析其中一段材料。
1、 A380是优秀的民用客机，出色的满足了服务于远程、大批量乘客航线的设计要求。
2、A380合理的解决了机身重量、机身强度、载重量、能耗等元素之间的矛盾，让其各个子系统合理融洽的结合在一起。
3、A380尽可能的利用了机内空间，增加载客量，运用多项节能技术，减少能源消耗，满足了航空公司对经济效益的追求。
4、 A380可以动态调整座舱数，增加货运空间，非常灵活机动。
5、A380的机舱配备了的最先进的机上娱乐系统，电影、游戏和电视节目一应俱全。机舱内的空气，每三分钟更换一次，220个舷窗让机舱内享受更多的自然光 ，是最舒服的客机。
6、A380有很强的可改性，，可以根据客户的个性化需求，衍生新的子机种，具有极好的适应性和扩展性。
对应的总结出以下结论：
1、实现基本功能原则——系统设计的首要原则
2、综合处理原则——合理解决各子系统的冲突
3、追求效益最大化原则——系统设计追求的永恒目标
4、动态调整原则
5、人性化设计原则
6、稳定适应、可持续发展原则——战略性的思考
大家总结出的这些原则就是系统设计的基本原则。
材料二
这段材料介绍的是空客A380的设计历程，大家试着分析，它的设计经历了怎样的过程，采用了什么方法？
学生分组讨论，结束后，每小组分析其中一段材料。
空客A380是空客公司为了打破波音747在远程超大型宽体客机领域的垄断而设计的一款全新的飞机，具有大航程、大载客量的特点。
空客A380采用了模块化设计，按照功能和相互之间联系的紧密程度，将整个飞机系统划分为动力、控制、航电、安全、机身等多个子系统，由英国、德国、西班牙、法国等多个国家分别完成。
各个子系统必须首先通过各自的评价验证，达到各自的设计目标才能真正成为飞机最终的组件。
所有组件完成后在法国总装，然后进行相关技术测试，并进行调试、优化，保证飞机的质量和安全。
对应的总结出以下结论：
1、明确系统的基本功能
2、将系统分解为若干子系统，明确各子系统的目标、功能及相互关系。
3、对子系统进行技术设计和评价
4、对系统进行总体技术设计和评价
大家总结出的这个过程就是系统设计的一般方法。
三、体验系统设计
我们了解了系统设计的基本原则，知道了系统设计的一般方法，下面我们试着用所学的知识来完成一个简单的系统设计。我们以学生宿舍系统的设计为例，一起体验一下设计的整个过程。
老师：对宿舍系统的设计我们要解决哪些问题？
学生小组讨论，老师归纳总结以下主要问题。
1、宿舍有什么功能要求？
2、宿舍由哪些子系统构成？
3、每个子系统又要实现哪些目标？如何去实现？
4、如何去协调子系统间出现的矛盾达到好的整体效果？
根据这些问题的提示，学生分小组活动，制定系统设计方案。
四、作品展示
让每个小组派代表介绍自己的方案，要找出每个设计的优点，保持学生实践的积极性。
五、小结
对系统设计的一般原则和基本方法进行回顾。
六、作业
1、继续完成优化自己的宿舍系统设计方案。
2、自选课题，尝试独自完成一个系统的设计。
课件10张PPT。第四节 简单系统设计的基本方法一、案例分析1、教室平面设计的分析2、保温设计的分析二、简单系统设计的基本方法 通过对系统的功能、内部规律、特性以及外部条件的分析，考虑到一些基本的问题，遵循那些最一般的设计步骤，对整个系统进行总体设计和评价，这就是系统设计的基本方法。三、系统设计的基本原则1、以实现系统基本功能为首要原则2、利用子系统间的关联关系，合理解决子系统的冲突，综合处理的原则3、追求效益的最大化的原则4、人性化设计的原则5、相对稳定和可持续发展的原则学做简单系统的方案设计
教学目标：
知识与技能：
初步学会设计简单的系统，掌握一般规律。
过程与方法：
在设计过程中锻炼对事物的理性分析和科学决策能力。
情感态度与价值观：
经历简单系统设计的分析过程，感受实际存在的系统的复杂性及设计难度， 体会知识的价值与重要性。
教学重点与难点：
重点：系统设计的基本原则和过程。
难点：解决具体问题的方法。
教学过程：
通过前面的学习，我们对系统的设计有了比较全面的了解，这节课请同学们做一次系统设计师，尝试设计一个完整的系统。
供选择的课题：
1，体育场的主席台、看台。（结合上一节课的作业）。
2，我们学校的餐厅布局。（前面我们曾经讨论过）。
3，运动会赛事系统。（前面我们曾做过一个简单的，这次可做个复杂点的，考虑三个年级，预赛、决赛）。
4，其他感兴趣的课题。（不要太大，最好平时琢磨过的）。
请同学们选好课题，分组自主设计，然后互相点评。
最后，请同学们谈谈体会：
系统的思想方法，就是强调权衡利弊、综合取舍，杜绝片面性。你觉得你在这方面的思维能力有提高吗？
在设计中的你有那些巧妙的创意？它最后成功还是失败了？为什么？
经过这一章的学习，你感觉有哪些收获？
课件14张PPT。3-5 学做简单系统的方案设计系统设计的原则 (P99)1、学校作为一个系统，它的基本功能是什么？
2、教学楼、宿舍楼、餐厅等的位置有什么关系？
3、如何利用有限的资金，将设计做得更好？
4、如何在不同的季节、风向下，使校园环境更好。（如厕所的位置）
5、在学校的周围种上一些什么树，或是否设计一块绿地。
6、几年后学校规模要扩大，在学校选址问题上，要做哪些设计考虑。1、以实现基本功能为首要原则。
2、利用子系统间的关联关系，合理解决子系统的冲突
3、追求效益的最大化及优化是系统设计追求的永恒目标的原则。
4、可实现动态调整的原则。
5、人性化设计的原则
6、可持续发展原则我们的作品相册系统设计的一般步骤①将系统分解为若干个子系统 ②确定各子系统的目标、功能及相互关系 ③对子系统进行技术设计和评价④对系统进行总体技术设计和评价系统与设计系统设计实例杭州大剧院以其独特的建筑造型、完善的演出功能、先进的舞台技术成为目前中国最具现代化的标志性文化设施。其西南方向是杭州国际会展中心，西北面为杭州市行政中心,总占地面积约为 10 万平方米，建筑面积为 5.5 万平方米。
建筑设计方案为加拿大著名设计师卡洛斯·奥特先生所设计，主体设施有一个 1600 座的歌剧院，一个 600 座的音乐厅，一个 400 座的可变剧场，和一个 700 座的下沉式露天剧场及室外文化广场。 杭州大剧院杭州大剧院 杭州大剧院的建筑造型非常独特富有诗意。银色金属屋面由进口钛板铺设，象征着明珠；大斜面双曲玻璃幕墙则象征一弯明月；大剧院前 6000 平方米的广场浅水域象征着杭州西湖杭州大剧院自2004年９月作为“中国第七届艺术节”主要场馆以来承办了美国百老汇原版音乐剧《音乐之声》等高档次的演出项目。以“感受艺术经典·共建美好家园·构筑和谐社会”为剧院经营管理目标，深受杭州市民好评。此外，杭州大剧院与国际接轨，推出“演出季”理念，全力打造感受经典演出季、“中华神韵”民乐普及系列演出季、十月金秋文化艺术月演出季、独乐乐不如众乐乐会员特惠场系列演出季、西湖国际音乐节等演出季品牌。杭州大剧院这一历史文化名城的现代化文化标志建筑，将逐步成为“艺术家展示才华的舞台，人民群众享受艺术的殿堂，构筑国际文化交流的平台”。 杭州大剧院 歌剧院 歌剧院是杭州大剧院的主体核心演出场所， ???????“马蹄形”的建筑平面占据了整个建筑群的中心位置，拥有世界一流的舞台设施及设备。歌剧院共有席位 1600 多个，其中一层池座 1000 座，二、三楼配有600 座左右两侧包厢。坐席区内部的装饰风格上，设计师采用木质三角形的金色墙面，红色织物面料的座椅，黑色大理石地面和走道及GRG吊顶材料，烘托出歌剧院里热烈、豪华、壮观的艺术享受空间。舞台区域，总宽度为 66米，深度达 56米（主舞台深 24 米），舞台最深处为－ 17.8 米，最高处为＋ 32 米，舞台面离栅顶距离 28 米，舞台总面积达 2200平方米 音乐厅 音乐厅有 600 多个座席，主要用于举办室内乐、独奏音乐会、个人演唱会等小型演出。音乐厅为欧洲传统的 “古典鞋盒型”建筑形式，是一个轮廓鲜明，精致简洁、舒适优雅的音乐欣赏天地。台面及观众厅地面均采用常见乐器的木质材料，如此一来似乎把演奏员和观众都置身于“音乐盒”之中，使之最精确感受音乐殿堂的艺术气质，感受高雅艺术的无穷魅力。在舞台的中间有一个升降台，舞台的后部是从奥地利引进的管风琴。杭州大剧院音乐厅拥有世界顶级钢琴——斯坦威 D—274 型钢琴。音乐厅的内部设计，以声学为基础，创造完美的扩音效果。这个音乐厅的混响测试速度为 1.7秒，完全可以做到原声演奏。
??? 音乐厅至今已成功上演了来自乌克兰、巴黎、瑞士、奥地利等众多国家和地区的室内乐团、艺术家带来的精品室内乐、独奏、个人演唱会可变剧场设计成灵活多变的空间，配置了电动升降母台、子台等舞台机械设备和暗藏电动翻转座椅、伸缩活动座椅等机构，在国内可是首屈一指的，哪怕在国际上也只有为数不多的剧场使用了该先进技术。舞台和观众席整个布局可供各种演出、展会、会议等使用。可变剧场可以通过电声的方式，不仅实现了混响时间可变，还可以对声场进行修正，混响时间频率的调整，以达到不同使用功能时均能提供良好的声学效果和声音质量 晶艺在众多参与投标者中脱颖而出，一举中标 中标成功的广州歌剧院晶艺是我国特种玻璃建筑的领跑者，用科技创新来实现建筑的节能环保 国家大剧院?晶艺承建的北京西单文化广场圆锥形采光顶多棱钻石形采光顶,以其优美的造型丰富了长安街的现代色彩,成为京城十里长街上的闪亮风景 北京西单文化广场
