I3.3系统的优化教学设计.docVIP

3.3 系统的优化 教学目标 1．知识和技能2．过程和方法 传说宋朝时，一次皇宫失火，宫殿和亭台楼阁都化为废墟，大臣丁谓奉命主持重建。要在短期内清理堆积的废墟垃圾，运输木材和石材，还需要准备大量的新土，时间不够，怎么办呢？ 【马上行动】将学生进行分组（5人/组）交流与分享 1、分组讨论，如果让你主持重建你会怎么做？ 2、通过网络查找资料，看看历史上的丁谓是怎么做的？有没有更好的改进方法？ 师：让我们看一看历史上丁谓的方案是怎样的？首先，从施工现场向城外挖一条沟，挖出的新土作为施工需要的新土备用。然后从城外把河水引入沟内，使之成为一条人工河，用来运输建筑用的木材和石材。完成运输任务后，把沟里水排空，将剩下的废弃物及垃圾统统填入沟内，重新平整为平地。这个施工方案节约了人力物力，缩短了工期，工地秩序井然，都城交通和百姓生活没受影响。 案例二：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，后方案减少用钢量1.2万吨造价减少了约4亿元虽然去掉了盖子，但鸟巢的外观、设计理念都不会改 师：作为一个系统，通常就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。 在现实生活中，由于受环境和条件的限制，不可能找出一切方案，也不可能对所有方案进行全面比较，漫无边际地去研究所有方案，无论在时间上还是人力上都不允许，运用科学的方法就更为重要，缺乏资料，缺少对资料的科学计算和分析，只靠拍脑袋无法寻找到最优方案。 【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。 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）。 【案例分析】：建造隔音墙改善车流噪音污染 浙江天台县高速噪音超标80%，66户村民告上法庭 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。 1、问题：车到附近噪声污染较严重。 声源处减弱 2、选择合适的优化方法： 传播过程中减弱 接收处减弱 经讨论分析，选择较合理的一种优化方法：建隔音墙 3、建隔音墙的技术要点： （1）实地测量噪声的严重程度。 （2）建立隔音墙防噪声的数学模型，求其数学解。 （3）怎样做到效果最好而又成本最低，即优化。 （4）作必要的实验验证。可以做模型，有条件的可用计算机仿真。 4，实施优化 （1）墙体结构与材料（牢固性）。 （2）外观效果（美观性）。 （3）降噪效果（功能性）。 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。 【分析总结1】系统优化的一般性步骤 （1）确定需要进行优化的问题 （2）收集有关资料和数据，选择合适的优化方法——优化方略与筹谋 （3）验证与实施 条件校验 实施与调整 【分析总结2】影响系统优化的因素 （1）优化追求的目标要适度。 （2）系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化。 （3）某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。 （4）希望投入最小，而取得的效益最大。 三、最优化及最优化方法 为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为系统的最优化方法 系统优化分析的一般步骤 【案例分析】在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两工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？ 【学生活动】根据所学数学知识，求解本题，并总结最优化方法解决问题的一般步骤 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。 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、