通用技术-第三章第三节系统的优化
高中通用技术粤科版必修2课件- 3.3 系统的优化 (共15张PPT)
得出结论：
通过以上的讨论与分析，我们可以归纳出实现系统优 化的基本原则： 1．系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子系统的 优化，还要达到系统整体的优化，强调提高系统的整 体效益或功能。 2．系统的优化过程中，受一定的条件影响和约束，会 造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲突，只有合 理解决这些矛盾冲突，才能实现系统的优化。 3．必须注意系统各组分之间，组分与整体之间的连接 状况，加强协调，才能提高系统的有序性和整体的运 行效果。 4．系统的优化是一个不断验证，完善的过程。
练习题：
学生用餐系统的优化： 学校食堂一到午饭时间，大家就要排着 长队等候，如何减少学生就餐排队时间？ 如何提高更好的环境和服务？结合系统 优化思想以及学校实际情况，从教学时 间安排、饭堂布局环境、饭菜品种、餐 饮服务等各方面进行综合分析，提出最 佳的解决方案。
讨论与分析：
1．你认为上述的交通系统还可以从哪些方面加 以整改，使之实现更佳的效果？ 2．分析上面两个案例，理解系统优化的意义及 影响系统优化的因素。 (1)两个案例使系统获得更佳效果的共同思路是 什么？ (2)为什么仅仅考虑扩大粮食作物复种指数未能 取得粮食增产增收的效果？为什么增购了公交 车后，反而出现了交通更堵塞的情况？ (3)科学的农事季节布局能实现粮食增产增收， 改善交通状况的综合措施能有效缓解全市交通 堵塞的状况，关键是什么？
知识的运用：
P97高中一年级两个班的课程表，试根据 系统的优化的基本要求，重新调整编排， 使之更为合理。 约束条件，两个班的课程由同一批老师 任教，使用相同的实验室。 (1)原来的课程表有什么不合理的地方？ (2)怎样避免课程表编排的矛盾冲突？ (3)为什么新编的课程表比较合理？
拓展与应用举例：
案例分析：粮食生产2
粤教版高中通用技术必修《技术与设计2》教学课件：第三章 系统及其设计第一节 认识系统(第1课时)
一、什么是系统
（三）系统的分类
立即行动： 将系统与对应的类 型连接。
系统
天气系统 森林公园 一所学校 神舟十一号飞船 人体的神经系统 农业生态系统
类型
自然系统 人工系统 复合系统
一、什么是系统
（三）系统的分类
立即行动： 将系统与对应的类 型连接。
系统
“一带一路”倡议 银河系 收割机
洗衣机工作流程 学校课程表
（二）子系统与元素
望远镜的组成要素：
目镜 目镜筒 物镜 物镜筒
这些要素相对望远镜，是不 可再划分的最小单元。
要素：指构成系统的主要元素。
“人”相对于“社会”这一系统，是不可划分的 最小单元，即构成社会的要素。
作为生物的人体是一个系统，可以分解为呼吸系 统、消化系统、神经系统等子系统以及器官、组 织、细胞等更小的子系统。
一、什么是系统
思考：生活中，哪里听到或用 到系统？
一、什么ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统 思考：生活中，哪里听到或用到系统？
各种生态系统。 动物、植物都是系统。 人体也是系统。 天体系统。 人类制造的物品，大部分都是系
统。
系统无处不在，无时不有。 在自然界和人类社会中，任何
事物都处在一定的系统之中。
一、什么是系统 立即行动：说说知道的中国新技术系统。
目的和要求：
通过望远镜制作实践理解系统的含义和基本 构成。
材料及工具准备：
目镜一个（直径3cm双凹透镜，焦距7.5cm）、物镜一个（直径5cm双凸透镜或 平凸透镜，焦距30cm）、纸板一块 、剪刀、 美工刀、尺子、铅笔、胶水。
1. 望远镜有什么功能？它由哪些部分组成？ 2. 用物镜观察远处一个物体，会看到怎样的图像？ 3. 用目镜观察同一物体，会看到怎样的图像？ 4. 用望远镜观察同一物体，会看到怎样的图像？ 5. 试运用学习过的光学知识，说明为什么会出现上述的现
高中通用技术《系统的优化》说课稿
九《系统的优化》说课稿一、教材分析本节教学内容节选自苏教版《技术与设计2》第三单元第二节《系统的分析》的第二课时。
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，在系统分析这一节中占有十分重要的地位。
本节教材中分为三个部分：1、系统优化的概念。
2、数学模型。
3、最优化方法。
二、教学目标分析知识与技能目标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。
过程与方法目标通过讨论、案例分析，使学生懂得运用所学知识解决有关问题。
情感态度与价值观目标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。
三、教学重难点重点：系统最优化方法和一般性步骤。
难点：系统优化的过程分析。
四、教法、教具〔教学方法〕本节内容较抽象，有许多概念，同时有部分教学内容牵涉到数学模型的理论。
如果单纯的采用讲授方式，学生很难理解和接受，也不能引起他们的兴趣，只能使课堂气氛更加沉闷。
因而本人在教学中利用多媒体，采用游戏导入、学生分组活动、案例分析、师生互动交流等形式，所设计的案例均来源于日常生活，与学生们的经验和经历接近，十分典型生动，充分调动了学生学习的积极性和主动性，降低了知识难度，加快节奏，增大课容量，达到了提高教学质量和效率的目的。
五、教学过程1、flash游戏导入系统优化的概念很抽像，很难理解，如果平铺直叙、平门见山，那么教学过程很一般，不容易引起学生的兴趣。
加之本节课是系统分析的后续内容，因而采用什么形式来引入新课，如何温故知新、承上启下，值得教师琢磨。
本人采用一个网上下载的flash游戏《人、狼、羊、白菜》引入，一下子就容易引起学生的兴趣。
在一位学生牛刀小试之后，教师提出问题：请说说你们对该系统分析的过程。
学生很自然地能够运用上节课有关系统分析的知识对游戏中的系统进行分析，巧妙地复习旧课，同时又十分自然地过渡到新课-系统的优化。
系统的优化 课件-2023-2024学年高中通用技术粤科版(2019)必修 技术与设计2
组成元素
3个传道士 3个食人者 一艘船
限制条件
船的最大负荷能力为2人 传道士数量≥食人者数量
冲突矛盾
传道士数量与食 人者数量
一、系统优化的意义
一、系统优化的意义 第一步的选择有五种： ① 2个食人者 ② 2个传教士 （左岸3个食人1个传教士）❌ ③ 1个食人者1个传教士 ④ 1个食人者❌ ⑤ 1个传教士❌
1、2个食人者
2食→1食（返）→2食→1食（返）→2传→1食1传（返）→2传→1食（返）→2食→1食（返）→2食
2、1个食人者1个传教士
1食1传→1传（返）→2食→1食（返）→2传→1食1传（返）→2传→1食（返）→2食→1食（返）→2食
02 影响系统优化的因素
二、影响系统优化的因素
既然系统优化对实际生产能提高效益，我们怎么样来分析影响系统优化的因素呢？ 阅读千烟洲立体生态农业案例（教材103页）,思考案例中系统优化的目的、约
三、实践活动
现在有一个贫困村，国家拨款给村里面修一条公路，假设本项目由你 来负责，你将怎样进行。
三、实践活动
按照系统优化的步骤进行优化
I.提出需要优化的问题和目标 交通闭塞 、修建公路 II.分析影响系统优化的因素 路线、资源、人力、资金等 III.选择合适的优化方法 勘测（路线）、预算（资源）、选择合适的筑路方法和 计划（根据本村的人力、物力、财力） IV.解决问题，优化系统 V.进行验证和完善 条件校验：校验人力、物力、财力是否具备。合理分配，节约资源，促使优化指 标和约束条件得以满足 实施与调整：及时调整，计划与施工，再进入优化进程
1）山地立体农业是利用山地的垂直 地带性而发展不同的农业生产，主导 因素是地形。 （2）山上林草，利于保持水土，山 下农田，主要从山下的地形、水源、 土壤条件分析发展种植业的优势。
高中学业水平考试(通用技术)知识点复习
高中学业水平考试(通用技术)知识点复习高中学业水平考试(通用技术)知识点复技术与设计1第一章走进技术世界第一节技术的价值技术对人类有保护、解放和发展的作用。
它可以提供抵御不良环境和防止侵害的手段和工具，延长身体器官的功能，促进人的精神和智力的发展。
第二节技术的性质技术的性质包括目的性、创新性、综合性、两面性和专利性。
技术的产生和发展都是为了满足人类的需求和愿望，需要综合运用多个学科的知识。
技术具有两面性，既可以带来好处，也可能带来危害。
保护技术发明者的合法权益不受侵害，是技术的专利性。
技术和科学有区别和联系。
科学是认识自然的过程，技术是改造自然的过程。
科学回答“为什么”，技术解决“怎么办”。
科学和技术相互促进，科学推动了技术的发展，技术推动了科学的进步。
知识产权是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营管理活动的标记、信誉而依法享有的权利。
狭义的知识产权包括著作权、专利权和商标权。
专利的申请和获得需要提交申请、受理、初审、公布、实质审查和授权等步骤。
第三节技术的未来第二章技术世界中的设计第一节：技术与设计的关系设计是一种有目的的创造活动，是基于一定设想的规划。
技术则是实现这些设想的手段和工具。
技术和设计密不可分，两者相互依存，相互促进。
第二节：设计中的人机关系人机关系是指在使用物品时物品与人之间产生的相互关系。
为了实现高效、健康、舒适和安全的人机关系，需要考虑普通人群和特殊人群、静态和动态的人、人的生理和心理需求以及信息的交互等因素。
第三节：技术试验及其方法技术试验是为了达成某种目的而进行的尝试和检验探索性实践活动。
常见的技术试验方法包括优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法和移植试验法。
这些方法可以用于性能试验、优化试验、预测试验和信息试验等不同类型的试验。
第三章：设计过程、原则及评价第一节：设计的一般过程设计的一般过程包括发现和明确问题、制定设计方案、制作模型或原型、测试、评估和优化以及产品的使用和维护。
通用技术_系统与设计_第三节_系统的设
11、系统设计应考虑的主要问题是（A） ①系统设计的目的 ②系统设计的要求 ③系统 各部分之间的相互联系和相互作用 ④系统设计 方案的优化 A、①②③④ C、①②③ B、②③④ D、①③④
12、2009年6月27日上海市一幢在建13层楼 房整体倒覆（如图所示），调查组专家应用 科学方法对水泥和钢筋等关键材料作了定量 分析。这体现了系统分析的
（二）简单系统的设计的实现：
（四）设计方案：方案C
1．设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电 池进行供电。 2．手电筒系统的各要素：
手柄 齿轮组Байду номын сангаас
发电机
小灯泡
3．工作原理：用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和 线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生 感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。
1．手电筒的结构： （1）可把手电筒看成一个整体 （2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照 明子系统；另一个是供电子系统。 （3）照明子系统的要素是灯泡、导线。 （4）供电子系统的要素是电源、开关。
（二）简单系统的设计的实现：
2．手电筒的功能 （1）手电筒的功能就是照明，取决于各个组成要素 （2）供电装置电源是通过导线的连接驱动灯泡的发光，这些是 基本要素，缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。 3．手电筒的组装 （1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装 才能达到目的功能 （2）合理选择元器件
（一）系统的设计
马上行动： 思考：从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？
（1）总体目标是：安全、快捷、经济 （2）地质勘探、路向选择，选择合理的路线方案，如公路要 越过两座山坡，是穿隧道还是绕道行。 （3）进行合理的资金分配，考虑人员、材料安排方案，合理 安排人员，各段工程同时进行，实行并行施工，在不增加总资 金的情况下，降低材料成本，减少材料的浪费，就近取材，就 地取材，选择合理路线购置材料。 在不增加过多人工的前提下， 提高工程进度，提高劳动生产率。
高中通用技术3-2-2系统的优化课件苏教版
第三章 系统及其设计
第二节 系统的分析
系统的优化
知识回顾
• 系统的含义
相互联系、相互作用、相互依赖和相 互制约的若干要素或部分组成的具有特定 功能的有机整体。
• 系统的基本特性
整体性、相关性、目的性、动态性和 环境适应性。
系统优化
是指在给定的条件（或约束条件） 下，根据系统的优化目标，采取一定
事物
的特征模型。
案例分析（教材第81页）
利润问
题
三个要
目标——家具销素售获取最大利润。
约束条件——材料、劳动力、合同。 影响因素——椅子数量×1、桌子数50×1+60×2
约束条件——4×1+6×2≤600（材料）
20×1+18×2≤400（工时）
最优化方法
备数 量、管你理还能能力想。到什么方案？
综合分析各种方案，你认 为
案例分析
阿拉斯加原油输送方 任向务案美：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田 环境：国油本田土处运于输北油极田圈。内，海湾常年处于冰
封状 方案态1：，由陆海地路最用低油气船温运达输-5。0℃。
方案2：用带加温系统的油管输送 。 方案3：把含10％－20％Nacl的海水加到原油 方中案。4：天然气转化为甲醇加到原油中 。 反思：分析人员运用其专业知识，将石油中的原油
候等
因素对农作物套种起着限制作用， 套种技术是的不水能平人田为间调管节理的病。虫害防治对 产
量有直接影响，并可以人为调节。所以，
系统优化应考虑的三个要素
目标与目标函数：目标与收益总和之间的关
约系束。条件：对目标函数起限制作用，不能 人为
影响因素：调产节生。影响，可人为调节。 数学模型：用数学公式或图表等描述客观
高中学业水平考试通用技术知识点复习
技术与设计1第一章走进技术世界第一节技术的价值1、技术具有保护人、解放人和发展人的作用。
保护人：技术为人提供了抵抗不良环境，防止侵害的手段和工具。
解放人：依靠技术解放或延长了身体器官的功能。
发展人：技术促进了人的精神和智力的发展。
第二节技术的性质1、技术的性质有：①目的性：任何一项技术的产生和发展都是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造。
（例：助听器的发明）②创新性：技术的发展需要创新。
技术创新常常表现为技术革新和技术发明。
（例:显示器的革新与电视机的创新）③综合性：任何一项技术的产生和发展都需要综合运用多个学科的知识。
④两面性：任何事物客观上都具有两面性。
它既可以带来好处，也会带来危害。
例：电池（可以带来光明和动力，但也可以带来严重的环境污染）网络技术（方便人们交流沟通，但也有人利用网络犯罪）B超技术（可以用于医疗，但也有人用于胎儿鉴别）克隆技术（克隆人体器官用于医疗，但也会挑战人类伦理道德）核技术（可以用于发电，但也会用于战争）空间技术（可以用于科学实验、卫星通讯，但也会产生太空垃圾）转基因技术（可制造符合人类要求的动植物，但可能会产生负作用）⑤专利性：保护技术发明者的合法权益不受侵害。
（例：复印机的专利壁垒）科学是对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并予以验证和公式化的知识体系。
科学侧重认识自然，力求有所发现（科学回答“为什么”）。
科学通过实验验证假设，形成结论。
技术是人类为了满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造。
技术侧重利用和合理地改造自然，力求有所发明（技术是解决“怎么办”）。
技术通过试验，验证方案的可行性与合理性，并实现优化。
科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。
例如：科学活动有牛顿发现万有引力定律、爱因斯坦提出相对论、伽利略提出自由落体运动定律；技术活动有瓦特发明蒸汽机、贝尔发明电话、莫尔斯发明电报、纳米技术等。
3、知识产权：是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营管理活动的标记、信誉而依法享有的权利。
高中通用技术粤科版必修2课件- 3.3 系统的优化 (共27张PPT)
明确问题 设定目标 系
统 约束条件
优
制定方案
化
过 推理 试验 程
最满意解
验证实施
系统的优化
系统的优化是指在给 定的条件(或约束)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)。
系统的优化
系统优化的意义？
讨论： 怎样改善噪音的污染， 优化村民所处环境（系统 ）？
系统的优化
选择合适的优化方法
减小噪音原则： 一、 声源处减弱 二、传播过程中减弱 三、接收处减弱
系统的优化
选择合适的优化方法
1、密闭声源，在声源处建造隔声墙，防止噪声 直接向外传播。
2、给机器上足润滑油，即防止产生噪音，又能 保护机器。
系统的优化
在生活中，我们经常会遇到一些复 杂的数字问题，纯定量分析是不够的， 我们常常是借助数学手段定量与定性 结合的分析比较，寻求最优方案。这 种用数学公式、图表等描述客观事物 的特征模型的思想就是建模思想，建 立的模型就叫数学模型。它是真实系 统的一种抽象。
系统的优化
案例
某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。 制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一 张椅子需6平方木板及18小时工时；每周拥有木材 板料600平方，可用工时400小时；每张桌子利润50 元，每只椅子利润60元。按合同每周至少要交付8 张桌子和5张椅子，假定所有产品都能销售。
系统的优化
系统优化的意义
在一定的资源条件下，以最 小的投入（人力、物力、财 力），获取系统的最佳效益或 最佳功能。
系统的优化
通用技术：《系统与设计》教案
第三单元系统与设计1、系统的含义:系统是由相互联系、相互作用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。
构成系统必须具备的三个条件：(1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）；(2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体；（3)整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的.例：自行车的结构2、系统的组成、类型：系统是普遍存在的，也是多种多样的。
根据需要，可以对系统进行不同的分类.如，可把系统分为自然系统和人造系统。
自然系统是自然形成的系统（如生态系统）。
人造系统是由人工制造加工而成的系统（如计算机系统和机械传动系统）.也可把系统分为实体系统和抽象系统。
实体系统是实物形态的（如生物系统、机械系统)。
抽象系统是非实物形态的（如哲学系统）。
3、系统的基本特性：（1)整体性（全局、集合）：-—侧重于“部分影响整体”。
是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
错误!系统是一个整体，它不是各个要素（部分)的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。
错误!系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件（2)相关性（匹配、关联）：——侧重于“部分与部分之间的关联”构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的.例：古代建筑的“梁柱结构"、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程(3)目的性（功能）:任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志.(4)动态性(更新）：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中.(5)环境适应性(自适应）:系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。
例：“春捂秋冻"、电冰箱不能紧贴墙放置1、系统分析及其目的：系统分析是指为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程.目的：寻求解决问题的最佳决策。
通用技术 必修2 第三章 系统及其设计 第三节 系统的优化
市交委对整个交通系统进行分析后，决定拓展地铁交通网。下列说法中正确的是( D ) A.有了地铁就能对交通系统实现优化
B.因为地铁速度快，才实现对交通系统的优化
C.因为地铁在地下运行，才实现对交通系统的优化
D.地铁网必须与其他交通工及基础设施配套，才能实现交通系统的优化
谢谢观看！
第三章 系统及其设计
第三节 系统的优化
系统的优化
一、系统优化的意义
系统的优化就是在给定条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳 效益的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的 人力、物力、财力达到最小。
思考
系统优化的意义是什么？ 系统优化的意义：实现系的特征
2、列车提速是对铁路运输系统的优化。以下说法正确的是( B ) A.只要有先进的机车，就能提速
B.不仅需要有先进的机车，还需要道路、桥梁、隧道等基础设施的配套改进
C.只有使用“动车组”才能提速 D.只有重新铺设铁路,才能提速
3、尽管广州的道路建设年年有大量的投入，但是，随着广州的人口和私家车的不断增加,
系统的优化
二、影响系统优化的方法
1、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。将所研究的系统概括
成抽象的数学模型，运用已有的数学分析方法求出系统的最优解。 2、科学估算
通过用数学近似的方法，对系统的优化解进行估测和遍近。 3、技术试验
通过一整套技术试验程序，通过对试验结果科学的逐步分析，找出系统的满意解。
课堂小结
系统的优化
1、系统优化的意义 2、系统优化的方法
（1）数学模型； （2）科学估算； （3）技术试验。
补充习题
思考
通用技术3.3系统的优化
系统整体的功能不等于其 组成部分功能之和
认识系统
第一节
二、系统的主要特性
系统具有功能性
组成部分要在整体中才能发各自的作用
系统都是以实现某种功能为目的的，这正是区别不同系统的标志
更
具
协调
体 的
目的
目
整体最佳
标
认识系统
第一节
二、系统的主要特性
系统具有相关性
组成部分要在整体中才能发各自的作用
齿轮传动比和运行距离关系实验记录
窑炉优化意义 大幅度提高了瓷器产量。
系统的优化
第三节
一、系统优化的意义
导学思考
某班组织学生集体去郊外野营，在野营地用一条竹简从远处 山泉引水做饭。5位同学同时拿着大小不同的容器去取水，但 取水处只能容一个人站立，为了使同学们及时吃到香喷喷的 饭菜，每人取水后就马上回营地工作。
有什么办法使5个人总的取水时间最少？要考虑什么因素？
A.只要有先进的机车引擎，就能提速 B.只有全部使用“动车组”才能提速 C.只有把铁路建设为“磁悬浮”才能提速 D.不仅要有先进的机车，还需道路、桥梁、隧道等基础设施的配套改进
系统的优化
第三节
随堂练习
3.手机从只有通话等简单功能发展到有摄像头、录音、播放MP3等功能，
这种变化属于（ C ）。
A.系统的改变 B.系统的增加 C.系统的优化 D.系统的破坏
系统的优化
第三节
随堂练习
4.系统的优化是在一定的条件下，使系统达到更理想、更佳效果
的过程。以下事例，不属于系统优化的是（ B ）。
A.为交通闭塞的某村修建一条公路 B.为了提高槟榔产量，槟榔树种得越密越好 C.利用农作物的生长季节差、时间差进行间作套种 D.在耕地少的地区开发低丘缓坡，建立经济林基地
《系统的优化作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术地质版》
《系统的优化》作业设计方案第一课时一、课程背景分析《系统的优化》是一门专业知识型的课程，主要涉及系统工程领域的优化理论和应用。
学生通过本课程的学习，能够掌握现代系统优化的基本原理、方法和技术，具备在实际工程项目中进行系统优化设计的能力。
二、课程目标设定通过本作业设计方案，希望能够达到以下目标：1.深入理解系统的优化原理和方法；2.掌握系统优化在工程设计中的应用；3.培养学生分析和解决系统优化问题的能力；4.提高学生的创新意识和团队合作能力。
三、作业设计方案1.作业主题：基于系统优化的工程设计案例分析2.作业要求：(1)选择一个实际工程项目，结合系统优化理论和方法，进行深入分析和优化设计；(2)撰写一份综合报告，包括项目背景、优化目标、优化方法、优化结果和结论等内容；(3)参加小组讨论，与同学分享并讨论各自的优化设计方案。
3.作业步骤：(1)确定项目：学生自主选择一个工程项目作为研究对象，可以是机械设计、自动化控制、信息系统等领域的项目；(2)分析问题：针对选定的项目，深入分析其存在的问题和优化空间，明确优化目标；(3)选取方法：选择适合项目的系统优化方法，例如遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等；(4)实施优化：利用选定的方法，对项目进行优化设计，并记录优化过程和结果；(5)撰写报告：整理优化过程和结果，撰写一份完整的优化设计报告，包括图表、数据分析等；(6)小组讨论：在班级内组织小组讨论，分享优化设计方案，接受同学和老师的评价和建议。
四、作业评分标准1.报告内容完整：包括项目背景、优化目标、优化方法、优化结果和结论等内容，文字表述清晰，逻辑严谨；2.优化设计方法：选用的系统优化方法符合项目特点，优化过程合理，结果有效；3.数据分析能力：能够准确分析数据，理解数据背后的规律，并据此做出优化决策；4.创新性和实用性：优化设计方案具有一定的创新性和实用性，能够有效解决实际问题；5.小组讨论表现：积极参与讨论，能够分享并交流优化设计方案，愿意接受他人的意见和建议。
系统的优化课件高中通用技术粤科版必修技术与设计2
1、分析优化的目标和约束条件。
( 1 )优化目标是猪圈的围栏和隔栏总长度最短； ( 2 )优化的约束条件猪圈总面积是80 ㎡。
系统优化的方法
系统的优化在未能建立优化目标与影响因素的数学关系的情况下，无法得 出量化的目标值，只能通过定性的分析或估计寻求较为满意的结果
数学模型 估算、实验
பைடு நூலகம்
最优解 满意解
过去的生产模式： 丘上林草丘间塘，缓坡沟谷果鱼粮
思考：影响千烟洲生态农业系统优化有哪些因素。
. 系统优化的目标：
. 改善生态环境，提高农业生产经济效益，帮 助农民脱贫致富。
. 系统优化的约束条件：
. 亚热带红壤丘陵地区的地形、气候、生物生 长习性等。
. 影响系统优化因素：
. 直接影响生态环境和农业生产效益的因素。
完善‘实验
用数学公式，将现实中的事物原型抽象概括成数学语言，运 用已有的数学方法分析求解，得出结论。 现实世界的事物与数学模型的关系可表示为：
现在世界的原 型
数学模型
数学结论
对原型的分析
从社会的价值角度出发 从人类生存环境角度开始考虑 学生动手操作，加深系统优化的因素的认知 加强系统系统优化方法的应用
一日，田忌的宾客、对
军事颇有研究的孙膑给
田忌出了一个主意，结
果赢了齐王。
上马： 上马 ( 1 ) 中马： 中马
下马： 下马
上马： 中马 ( 3 ) 中马： 下马
下马： 上马
上马： 下马 ( 5 ) 中马： 上马
下马： 中马
上马： 上马
( 2)
中马： 下马
下马： 中马
上马： 中马
( 4)
中马： 上马
8 、 提供饭盒打包 9 、 学生两人一组 ,分工合作 10 、 分批到两个食堂就餐 11 、 外卖服务 12 、 限制就餐时间(15分钟) 13 、 提高食堂人员工作效率 14 、 送餐上门服务
通用技术-第三章第三节系统的优化课件
分组讨论：
根据我校实际，
学习交流PPT 提出改善的方案
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•思考与练习：
• 我们学校的学生食堂随着学校办学规模的扩大， 就餐人数随之增加，每到中午就餐时间，学生们 排着长队等待就餐。如何减少学生就餐排队时间？
•
请提出解决这一问题的几种方案，运用系统
分析方法选择一种经济、最有效可行、最容易实
现的办法。
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温故知新(回顾上节内容)：
一、系统的基本特性
哲学 观点
(1)整体性 (2)相关性 (3)目的性 (4)环境适应 (5)动态性
整体的角度 联系的观点
发展的眼光
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二、系统分析的基本方法
1、系统的思想(要有整体的思想，从整体角度去考虑。)
2、系统分析的基本方法: (定性、定量相结合)
育 馆 鸟 巢 原 设
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鸟巢图片欣赏
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• 案例二：飞人刘翔
• 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，全运会刘翔再次 证明了自己。到今天，他的状态恢复得越来越好。
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刘翔创造了亚洲田径的的奇迹，除了和他本身
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1、什么是系统的优化
系统的优化是指在给定的条件（或约束）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）。
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思考：系统的优化有什么意义呢？ 系统优化的意义就是以最小的投入，
获取系统的最佳效益或最佳功能。
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车流滚滚，噪音 污染严重！
通用技术系统的优化
根据技术的性质，技术系统可分为软技术和硬技术。软技术是指以抽象形态存在的知识，如科学理论、技术原 理、工程设计、组织管理等；硬技术是指以实体形态存在的技术，如机械制造、电力工程、电子技术、生物技 术等。
按功能分类
根据技术的功能，技术系统可分为基础技术、支撑技术和应用技术。基础技术是各种技术活动的基础，如数学 、物理、化学等；支撑技术是实现各种应用技术的基础，如计算机技术、传感器技术、通信技术等；应用技术 则是直接应用于生产和生活领域的各种技术，如人工智能、机器人、航空航天等。
医疗信息化系统优化通过引入电子病历、远程医疗、移动医疗等技术手段，实现 了医疗资源的合理配置和信息共享，提高了医疗服务的质量和效率，缓解了医疗 资源的紧张和分布不均问题。
案例四：交通运输系统优化
总结词
交通拥堵缓解、安全性能提高、环保节能
详细描述
通过智能交通系统的建设，利用交通仿真技术、路况预 测技术和智能调度技术等手段，交通运输系统优化实现 了交通拥堵的缓解、安全性能的提高和环保节能的目标 ，为人们的出行提供了更加便捷、安全和环保的交通环 境。
03
技术系统优化的理论基础
技术优化理论
理论概述
技术优化理论是一种以系统理论为基础，通过不断优化技术环节 和流程，提高系统性能和效率的理论。
研究意义
技术优化理论对于技术系统的升级和创新具有重要的指导作用， 同时也是推动科技进步的关键。
应用范围
技术优化理论广泛应用于各种技术领域，包括制造业、信息产业 、生物医药产业等。
加强国际合作与交流，积极参与国际通用技术系 统的研究和开发，推动我国通用技术系统在国际 上的发展和应用。
THANKS
技术系统优化的挑战和瓶颈
3.3 系统优化-2020-2021学年地质版(2019)高中通用技术必修《技术与设计2》课件
开眼界 必要的定量计算
以经费预算为例，它包括:①购买器材、设备费用，记为x1;②外请工程设计与施工技术人员费用，记为x2;③民工费用， 记为x3;④机动调动费用，记为x4。 经费使用，必须符合下列准则和条件
式中,y为经多方筹措所集到的筑路资金总额; x1，x2， x3，x4和y统称为变量;Σ表示求和;J表示优化指标。公式(3-4） 为本优化问题性能指标之一，表示各项经费之和趋于某一个最小值;公式( 3-5）为本优化问题的约束条件。 同样，从筑路工期考虑，也可以根据筑路方法和计划进行类似的定量计算。 从筑路后所带来的经济效益考虑，可以根据本村产品与资源输出以及资金、技术、物流输入所收到的经济效益，进行 定量估算。 综合筑路过程，如能以最小的投入获取最大的经济效益，使该村系统在经济上达到最优，筑路就是最优化决策之一。
(二）系统优化的意义 修建隔音墙，以较小的投人获得了好的治理噪声污染的效益，使社会环境大系统的体得以优化。 系统被改善了，就是系统优化了。获取系统的最佳效益或最佳功能，就是系统优化意义。
技术探究
课程表编排优化试验
内容与要求: 试验对象:高一年级课程表。 试验目的:林验如何让课程表发挥最佳效能。 试验前的准备:①收集高一年级各个班的同时期的周课程表（复制样本)。②向有关方面调查与课程表有关的情况,如有 多少门课、课时、任课教师、教室（专用、公共）等。③向有关教师请教课程表编排方面的经验。 试验过程与做法: 分析、讨论:现有课程表体系（系统）存在哪些问题?影响这些问题可能的主客观因素是什么? 统一认识:制定课程表体系应该遵循的若干编制准则。 试编排:将全班分成3个小组,每个小组自主编排，并各自拿出一个试验样本。
为保证方案切实可行,须做好以下几方面工作。
勘测调查本村附近已有公路的方位与距离，预测筑路可能遇到的山、水路障，收集资料和数据。
通用技术-3.3系统的优化
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3.5 km，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？
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。
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60 0m2，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。
3
投入多 复杂
方案三 流水施工 15周 1
较多 较简单
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？
• 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。
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建造隔音墙
• • • • • 问题： 1、隔音墙的高度、长度如何考虑？ 2、隔音墙的墙体结构、外形怎么考虑？ 3、隔音墙墙体选用何种材料？ 4、隔音墙改善噪音效果如何评价？
系统的优化
问题的提出：（系统优化的必要 性？）
我们做任何事情都希望达到最优的效果。作 为一个系统，通常会有这样或那样的问题。如： 效果不佳；或是投入的人力、物力、财力不是 最小；或是某种性能不理想等等。因此系统需 要改善，需要优化。
1、什么是系统的优化
系统的优化是指在给定的条件（或约束）下，
根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使
⑴具体测量噪音程度。
⑵建立隔音墙防噪音的数学模型及墙体参数关 系条件，求其数学解。 ⑶要做到投入最小、效果最好。 ⑷验证试验。如计算机仿真 4、实施优化 ⑴墙体结构与材料，与上面的定量计算相关。
⑵美观。
⑶效果。
高速公路隔音墙
高架路上的隔音墙
日本的隔音墙
系统优化的意义
• 修建隔音墙，以较小的投入，获得了好的 治理噪音污染的效益，使社会环境大系统 的整体得以优化。 • 系统被改善了，就是系统被优化了。获得 系统的最佳效益或最佳功能，就是系统优 化的意义。
国 家 体 育 馆 鸟 巢 原 设 计 方 案
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• •
案例二：飞人刘翔 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，全运会刘翔再次 证明了自己。到今天，他的状态恢复得越来越好。
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”。
分组讨论：
根据我校实际， 提出改善的方案
• 思考与练习：
• 我们学校的学生食堂随着学校办学规模的 扩大，就餐人数随之增加，每到中午就餐 时间，学生们排着长队等待就餐。如何减 少学生就餐排队时间？ • 请提出解决这一问题的几种方案，运 用系统分析方法选择一种经济、最有效可 行、最容易实现的办法。
从中选择方案，制定最适宜方案
隔音墙的墙体结构、外形怎么考虑？
• 单侧直板式； • 双侧直板式： • 带折檐式：屏障内侧加衬吸声结构。隔声效果好，保护的 范围比直板式的大； • 全封闭式：用于向空间发展的居民区穿越高层建筑群的公 路上，隔声效果>25dB，保护面积可以覆盖整个居民区， 但造价较高。 • 生态隔音墙：传统的声障墙常用的材料有金属板、玻璃板、 混凝土板、木板和塑料板等。这类刚性的、表面平滑的声 障墙，隔音效率一般都较差，只2～5分贝。为了提高其隔 音效率，常用的方法是将其表面加糙(如将表面加工成 “破碎形状”)，或采用粗糙的“木材混凝土”等措施。 采取这些改进措施之后, 声障墙的效率可提高30%～50%， 即隔音效率可达7分贝左右。
环境适应性
当堂检测：
1、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流 的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接 收到这一信号后，经过控制器的调节，能 在很短的时间内调整好飞行状态，克服大 气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。 这个现象说明了系统的什么基本特性？ （ c ） A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性
2、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散 放在一起没什么意义，但是如果将它们 按照一定的结构形式造成一座桥梁，就 具有了交通的功能，这个案例说明系统 最基本的特性是：（ c ） A、目的性 B、动态性 C、整体性 D、 适应性
3.在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃 避猛兽追捕；刺猬身上长尖刺，使猛兽无 从下口；黄鼬遇敌时突放臭气，扰乱猛兽 神智，影响其情绪，在其迟疑间跑掉。这 是生态系统基本特性中的（D ） A.整体性 B.目的性
C.动态性
D.环境适应性
• 4．（2008模拟）当神舟七号飞船在太空飞 行时，整体系统为：（ C ） • ①抽象系统 ②实体系统 ③动态系统 ④静 态系统 • ⑤自然系统 ⑥人造系统 ⑦复合系统 • A．①③⑤⑦ B．②④⑥ C．②③ ⑥ D．①④⑦
5．台式计算机的CPU上安装的小风扇有时转 的快，有时转的慢，这个现象说明了系统 的（ C ） A．整体性 B．相关性 C．环境适应性 D．动态性
新课：第三节 系统的优化
• • • • • 内容提要： 1、什么是系统优化？ 2、系统优化的意义是什么？ 3、影响系统优化的因素有哪些？ 4、怎么才能进行系统优化？
• 案例一：鸟巢 • 我们再来看2008奥运会的主会场“鸟巢”， “鸟巢”采用是什么结构？ • 鸟巢使用的主要材料是？
鸟巢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。 鸟巢去盖后，在哪方面得到改善？ 优化后的方案，减少用钢量1.2万吨，造价减少了约4亿元
身边的例子：
改善学校周边环境
思考：临沂一中南北两校周边环 境现状是什么？有没有需要改进 的地方？
改善学校周边环境
周边环境的情景特征
• 1、学校附近有车道，噪音污染较严重。 • 2、学校周围的无证摊贩多，占道经营。 • 3、交通设施不完善 ⑴ (无公交站、缺红绿灯、斑马线) ⑵乱停车（接送学生车辆，社会车辆） • 4、校园面积小，开展活动不方便。
影响系统优化的因素：（P92）
是指对系统的目标产生显著影响， 并且可以人为调节的因素。
①优化追求的目标要适度。 ② 希望投入最小，而取得的效益最大。
③ 系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化。
④ 某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化 。
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。
• 1:增加窗口和食堂人员 2:分时段就餐 3:增加一个食堂 4:增加食堂的面积 5:提前分发好饭菜 6:提倡学生回家吃 7:增加就餐座位 8:提供饭盒打包 9:学生两人一组,分工合作 10:分批到两个食堂就餐 11:外卖服务 12:限制就餐时间(15分钟) 13:提高食堂人员素质 14:送餐上门服务
三、系统分析方法的步骤
1、阐明问题 2、分析研究 3、评价比较
注意：要学会写系统分析报告!
系统的分析
• 系统分析的一般步骤
明确问 题, 设立目 标 收集资 料, 制定方 案 分析计 算, 评价比 较 检验核 实, 作出决 策
根据系统的整体性特征,解释表中所列的现象.
现象 原因 一个和尚挑水吃, 三个人共同构成一个系统,每个人都是其 两个和尚抬水吃, 组成要素之一,如果三人之间的协作关系 三个和尚没水吃. 处理得不好,反而办不好事情. 三个小皮匠顶个 诸葛亮
系统的目标值达到最大化（或最小化）。
思考：系统的优化有什么意义呢？ 系统优化的意义就是以最小的投入， 获取系统的最佳效益或最佳功能。
车流滚滚，噪音 污染严重！
【案例分析】：浙江天台县高速噪音超标80%，66 户村民告上法庭 “6年来，他们最大的愿望就是睡个安稳觉”；高速 公路越来越忙，就是声音大得受不了；天台66户村民 状告上三高速；新的问题需要我们智慧的回应和解答 。 核心事件：上三高速建成通车已有6年，6年来车 流日增，在接近高速天台出口处，距离高速公路10米 左右就有一排民房，这就是天台县桥下村。村民说， 高速上车来车往的声音太大了，这几年来他们最大的 愿望是能睡个安稳觉。于是，他们将高速公路公司告 上法庭。天台县桥下村位于上三高速天台出口处，一 共有250户人家，房子多是80年代造的。 2000年底， 上三高速公路通车，刚好在桥下村旁边经过。
噪音的危害
•
• • • • • • • • • • • • • • •
190分贝 导致死亡 140分贝 欧盟界定的导致听力完全损害的最高临界点 139分贝 卡卡、梅西球迷的呐喊声 130分贝 火箭发射的声音 125分贝 喷气式飞机起飞的声音 120分贝 在这种环境下呆超过一分钟即会产生暂时耳聋 110分贝 螺旋浆飞机起飞声音、摇滚音乐会的声音 105分贝 永久损听觉 100分贝 气压钻机声音、压缩铁锤捶打重物的声音 90分贝 嘈杂酒吧环境声音、电动锯锯木头的声音 85分贝及以下 不会破坏耳蜗内的毛细胞 80分贝 嘈杂的办公室、高速公路上的声音 75分贝 人体耳朵舒适度上限 70分贝 街道环境声音 50分贝 正常交谈声音 20分贝 窃窃私语
三个小皮匠构成一个整体,整体的功能大 于部分功能之和.
一着不慎,全盘皆 在一个系统中,局部对整体的制约,部分的 变化会影响整体的变化,甚至还会对全局 输
产生决定性的影响.
丢卒保车
为了整体的利益,要敢于舍弃局部利益.
分析以下例子反映系统的哪方面基本特性。 1、《西游记》中师徒四人需要 齐心协力才能取得真经。 2、某大桥使用后发生垮塌， 经调查事故原因是建筑水泥的 标号没有达到国家标准。 3、火车铁轨每段之间需要有 一定的缝隙，以免热胀冷缩后 铁轨变形发生脱轨。 整体性 相关性 相关性
二、假如你是村长：怎样为本村筑好一条致富路
——影响系统优化的因素
1、系统优化的一般性步骤
⑴需要进行优化的问题 交通闭塞 ⑵选择合适的优化方法——优化方略与筹谋 勘测 预算 确定路线 确定土石方量、器材种类与数量、人力、经费 修路
选择合适的筑路方法和计划（根据本村的人力、物力、财力）
⑶验证与实施 条件校验 实施与调整 校验人力、物力、财力是否具备。合理分配，节 约资源，促使优化指标和约束条件得以满足。 及时调整，计划与施工，再进入优化进程。