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第三单元第二节 系统的分析
一、教学对象分析
通过上节课的学习，学生对系统的内涵已经有了初步的了解，再加上以前所学内容和生活经验，涉入本节课的难度不是很大，但教材的有的案例不符合学生的认知规律，专业知识要求较高，学生接受略有困难，时间的浪费也多，所以在此更改为生活中常见的案例，要想分析透，时间可能稍紧，所以对有些内容可以利用多媒体进行展示，这样可以减少写和改的时间。
二、教学内容分析
《系统的分析》是选自普通高中课程标准实验教科书《通用技术——技术与设计2》
本书主要学习系统分析的基本特征、基本方法，并对系统进行优化，本节课是课标的重点要求，是系统设计的基础，以系统分析的基本方法指导简单的系统设计，提高系统的有序性和整体运行效果，这样才能使系统设计获得整体的最佳效益，通过本节课的学习，学生会了解技术设计的一些文化内涵，能归纳技术设计中的一些思想和方法，并把它们迁移到日常的生活中解决问题，这样有助于减少处理问题过程中的盲目性，并能学会对事件的理性分析和科学决策。
3、 教学目标
知识与技能目标：
通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法
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。
过程与方法目标：
通过案例分析，联系各个领域对系统分析进行交流和讨论。
情感、态度与价值观目标：
提高学生的技术素养，增强面对技术世界的信心以及个人、社会、环境的责任心。
4、 教学重点和难点
重点：理解系统基本特性及系统优化的意义，能结合案例分析影响系统优化的因素。
难点：系统分析的基本方法和系统优化，能迁移到日常生活中，并灵活的运用
五、教学策略
教法：为了充分的体现教师的主导地位和学生的主体地位，在教学中把知识点的学习置于具体的情景中，通过丰富的案例分析把平日的认识从日常生活中提升到理性分析的思维上。在教学中要根据学生的认知规律，由浅到深，由易到难，以回想——分析——归纳——迁移为主线，组织教学。
学法：鼓励学生进行自主探究式的学习方法，交流讨论、归纳，要有团结合作的意识。明确技术离不开生活。要想真正的把技术这一学科掌握好，必须把学到的知识迁移到生活实际中去，要带着问题走进课堂，再从课堂中走进社会、走进生活的环境中。
六、教学过程
教师活动 学生活动
引入：“柯达破产案例”每个人都会面临决策，人们往往会根据经验来决策，但是这有时可能导致失误。科学决策可以最大限度的减少失误，系统分析就是一种科学决策。什么是系统分析呢？课本76页，得出系统分析定义。 思考
为什么要进行系统分析呢，以公交为例，如果是一个小城市，可能凭经验决策就可以了，因为一共就2，3条公交。这里是常州市区的一幅图，较大的城市，由于道路复杂，人口分布不均，人们的需求多样，此时就必须进行系统分析，把整个城市的交通看做是一个整体来分析研究，最终找出公交设计的最佳方案。从中可以看出，系统分析是多么重要。注意：“经验决策”和“科学决策”的对比，有时会让学生产生一种误解，凡是经验决策就是会导致失误的，有时候经验决策也会是正确的，对比只是说，科学决策可以最大限度地减少失误。今天我们就来学习第二节.系统的分析请大家仔细阅读课本P76第3段和第4段，了解系统分析的概念、特点和作用。然后在学案上填写相应的空格。1）系统分析系统分析的含义：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进行周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定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。系统分析特点：完整的处理问题，考虑各种变化因素及其相互影响，全面思考解决问题。系统分析的作用：通过系统分析，可以正确的提出整体目标，恰当的选择方案，科学的确定行动的方略。其实早在古代，人们就开始利用系统分析来解决实际问题了，田忌赛马就是一个著名的例子，下面请大家自学课本P78的案例分析。并讨论书上的2个问题：1田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案2孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王。大家可以在草稿纸上写一写，为了节约时间，大家只要画线就可以了。田忌赛马，并没有计较每一场比赛的得失，而是从整体上加以考虑，从而取得了胜利。系统分析在很多行业都得到了应用，发挥了巨大的作用。通过系统分析，可以实现整体目标。学习是为了应用：想想生活中哪些事需要用系统分析的方法去解决？比如你有5000元，要配个电脑，对于各个配件，你会怎样选择？ 齐王 田忌（ 1 ） ：（ 2 ）上等马 上等马中等马 中等马下等马 下等马最后得出系统分析后的结论,在六种方案中，只有这1种1 ：2可以达到目的，赢得比赛。
系统分析的步骤是怎样的？2、系统分析的一般步骤。下面我们以田忌赛马为例来进行分析。（理论上田忌可以2：1胜齐王，实际上不一定，假如齐王的上等马比赛前一晚上没睡好，没准田忌就3：0胜了。所以最后要实施验证。）大家在草稿纸上尝试绘制系统分析一般步骤的流程图。请大家阅读课本P77最后一段和P78，熟悉系统分析的一般步骤。看看你刚才写的是否正确。 绘制流程图
那我们在运用系统分析的方法解决问题的时候，需要注意哪些原则呢？请大家阅读课本P79案例分析：丁谓修复皇宫思考：丁谓采用的方案为什么一举三得？这说明系统分析要注意整体性原则。请大家在学案上填写，并阅读P79整体性原则。如果脱离了整体性原则，会有什么后果呢？大家阅读课本P79马上行动。思考：公路施工为什么带来不便？你认为怎样处理比较合适？ 丁谓把烧砖、运输材料和处理废墟看作一个整体，进行了协调。三个部门的施工时间没有统一协调，各自为政三家共同协商，一次性解决问题。
在进行系统分析时，由于条件限制，我们不可能研究和比较所有方案，必需运用科学的方法。可见系统分析还需要遵循科学性的原则，2科学性原则阅读课本P79科学性原则和优选法 阅读华罗庚与优选法
由于影响系统的因素很多，在系统分析时还要注意什么原则呢？请大家阅读P80案例分析：孝襄高速公路思考孝襄高速公路的设计需要综合考虑哪些目标？最后这个公路设计选择了绕行。因此系统分析还要遵循综合性原则3、综合性原则系统分析综合性原则的例子还有很多，比如水电站涉及防洪、发电、航运、移民安置、生态环境、国防安全、区域经济发展等方面 环境、资金、长远影响。
系统的优化1. 系统的优化是指在给定的条件(或约束条件)下,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)不同的目标对应着不同的优化结果.2.影响系统优化的因素学生活动 阅读p081利润问题学生思考 该案例影响系统优化的因素 4.最优化方法 为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。5．小结技术思想渗透技术思想决定优化结果对系统进行优化,必须严格遵守系统分析的三个主要原则希望同学们在进行系统分析的时候,能做到：对系统的多个目标要--------综合分析,统筹兼顾,不可顾此失彼,因小失大 师生交流互动引导完成(共28张PPT)
引入：
柯达破产案例
百年沉浮
公司成立之初，伊士曼就意识到全球民用摄影市场的巨大潜力，因此积极向海外扩展业务。公司2002年的全球营业额达128亿美元，其中一半以上来自美国以外的市场。
。。。。。。
。。。。。。
。。。。。。
2013年5月3日，柯达申请退出破产保护，进行公司重组。
主要原因
管理层作风偏于保守
满足于传统胶片产品的市场份额和垄断地位
缺乏对市场的前瞻性分析
没有及时调整公司经营战略重心和部门结构，决策犹豫不决，错失良机。
一、经验决策和科学决策
放弃了课本中公交线路的案例，选用更贴近学生日常生活的“出门要不要带雨伞”的问题，通过谚语“不刮东风不雨，不刮西风不晴。 ”等来让学生理解经验决策。
因为“经验决策”和“科学决策”的对比，有时会让学生产生一种误解，凡是经验决策就是会导致失误的，用谚语可以说明，有时候经验决策也会是正确的，对比只是说，科学决策可以最大限度地减少失误。
最后指出，系统分析是科学决策的一种方法，从而引出课题和系统分析的概念。
二、系统分析
直接提出系统分析的概念，学生接受下来肯定很抽象，难懂。所以用一个案例“田忌赛马”来加强学生对系统分析概念的理解，同时通过这个案例，让学生理解系统分析的重要性和一般步骤。
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
赢得赛马
6种比赛方案
1田上马------王上马 田中马------王中马 田下马------王下马 0 ：3
3田上马------王中马 田中马------王下马 田下马------王上马 2 ：1
2田上马------王下马 田中马------王上马 田下马------王中马 1 ：2
4…
第3方案
第3方案
田忌赛马战术分析
1、整体性原则
2、科学性原则
3、综合性原则
三、 系统分析的基本原则
丁谓所采用的方案为什么能一举三得？
案例分析:
系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
1、整体性原则及应用实例
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。
整体性原则
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？
生活案例：
P079马上行动
这一事件的原因在于，电信部门、煤气公司、市政部门三家没有统一协调，造成了只根据各自封闭的局面。各部门只根据自己的时间进行施工，没有从全局着眼，缺少整体统筹的概念，给市民带来了不便。
好的解决处理办法
是，三家共同协商，
一次性地解决问题。
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
2、科学性原则及应用实例
优选法简介及其应用实例
寻找最佳加入量
试验范围：每吨加入量为1000~2000g
每隔5g试验一次：需要做200次
每隔10g试验一次：需要做100次
0.618法：只需做11次
关键词：优选法、黄金分割、0.618
1
0
1
0
0.618
0.618
查阅：华罗庚与优选法
应用举例
3、综合性原则及应用实例
当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
楚天第一生态路
案例分析:
孝襄高速公路与古银杏林
孝襄高速公路
1：保护珍稀的银杏名贵树木。
2：控制工程投资额度、坚持原设计不变。
孝襄高速公路绕着洛阳银杏园绕了个圈，好处有哪些？
学生讨论，归纳总结：
一、是有利于保护我国珍稀物种银杏树，实现生物多样性。
二、是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治疗心血管疾病的中药银杏供不应求的情况下，有利于保护和开发银杏的药物资源。
三、是保住了当地百姓的致富资源。
湖北省随州市洛阳镇
二、系统的优化
系统优化：
目标函数
约束条件
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。
是在给定的条件下，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（或最小）。
目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。
影响系统优化的因素
对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
案例分析:农业间作套种（舍去）
选用：家具生产利润问题
生产利润问题（1）
产品 需木料 需工时 利润 计划产量
桌子 4 20 50
椅子 6 18 60
受约束因素 约束内容
木料 最多600
工时 最多400个
桌子 至少6张
椅子 至少5把
生产利润问题（2）
优化的目标是：获得最大的利润
目标函数：
（设 x1 为 每周生产桌子数， x2 为 每周生产椅子数）
Smax=50X1+60X2
约束条件
（1）4X1+6X2≤ 600
（2）20X1+18X2≤ 400
（3）X1≥ 8
（4）X2≥ 5
我们列出了一个目标函数和四个约束条件，实际上我们已经建立了一个数学模型。
四、优化方法
最优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次的完善和验证，才能得到最优解或满意解。
求解过程：
数学模型
估算、试验
最优解
满意解
完善、验证
装修施工的组织优化（1）
一、明确问题，设立目标
施工项目：教学楼装修
施工内容：教学楼A、B、C栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要3周时间
目标：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。
二、收集资料，制定方案
方案一：按照施工要求，从A到B到C，依此进行施工
方案二：按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工
方案三：按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工
三、检验核实，确定方案
根据分析，确定按照方案三进行施工。
四、分析计算，评价比较
各种方案比较。
选择出最佳方案：方案三
方案一
楼 装修
过程 工期 装修施工进度（周）
3 6 9 12 15 18 21 24 27
A 水电 3
木工 3
油漆 3
B 水电 3
木工 3
油漆 3
C 水电 3
木工 3
油漆 3
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方案二
楼 装修
过程 工期 装修施工进度（周）
3 6 9 12 15 18 21 24 27
A 水电 3
木工 3
油漆 3
B 水电 3
木工 3
油漆 3
C 水电 3
木工 3
油漆 3
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方案三
楼 装修
过程 工期 装修施工进度（周）
3 6 9 12 15 18 21 24 27
A 水电 3
木工 3
油漆 3
B 水电 3
木工 3
油漆 3
C 水电 3
木工 3
油漆 3
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方案比较
施工特点 工期 施工队 设备、材料 现场管理
方案一
方案二
方案三
依此施工
27周
1
投入少
简单
平行施工
9周
3
投入多
复杂
流水施工
15周
1
较多
较简单
四、小结
五、作业
除了知识点小结之外，更要注重引导学生把系统分析的思想方法延伸到自己的生活、工作和学习中。
P85练习第1题“食堂就餐排队问题”，是很多学校、学生都会碰到的非常实际的问题，所以在这个作业中，我突出了竞争和奖励机制, 对于学生建设性的方案，给予奖励，这在很大程度上地激发了学生的参与探究的热情。

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