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第三节
系统优化
教学设计 | 教育教学培训 | 信息化 | 微课
EDUCATION
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故事引入
战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。
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，结果以二比一赢了齐王。
以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以3：0赢的，也有以2：1赢的，但只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述红色箭头的方案。
优化就是要在给定的约束条件下确定优化目标，找到某种方案去求解问题，并得到最优效果。这种问题就是优化问题；这种方案就是优化方案。
求解优化问题时，一要清楚优化的目的是什么；二是清楚问题潜在的一些约束因素是什么。
建造隔音墙改善车流噪声污染
选择合适的优化方法—建隔音墙
建隔音墙的技术要点
隔音墙的本质是改变噪声的传播途径，以达到改善道路两侧环境的目的。一般要考虑以下技术要点：
（1）具体测量噪声严重程序。
（2）建立隔音墙防噪声的数学模型及墙体参数关系条件，求其数学解。
（3）从系统优化的角度考虑，要做到投入最小和效果最好。
（4）做必要的验证试验，如计算机仿真等。
（1）墙体结构与材料，这与上面的定量计算相关。
（2）美观，形成一道特殊的风景线。
（3）效果，可实测建隔音墙前后的噪声影响大小。
系统优化的意义就是以较小的投入获得最佳效益或最佳功能。
实施优化
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：体验如何让课程表发挥最佳 效能。
试验前准备：
（1）收集高一年级各班同时期的周课程表。
（2）向有关方面调查与课程表有关的情况。
（3）向有关教师请教课程表编排方面的经验。
为本村筑通一条致富路
（1）需要进行优化的问题
交通闭塞是本村系统需要进行优化的问题。
（2）选择合适的优化方法——优化的方略与筹谋
决策修路，以改善本村与外界的交通联系，这是正确的优化方略和优化方法。
影响系统优化的因素与最优方法
步骤 作用
勘测 收集资料和数据
预算 土石方、器材种类与数量、人力数量、经费
选择合适的筑路方法和计划 根据人、物、财等情况综合考虑后确定
验证与实施 条件校验、实施与调整
总之，以最小的投入获得最大的经济效益，就是最优化决策之一。优化活动不是一次性的活动，是不断迭代更新的过程。
影响系统优化的因素
首先是优化追求的目标要适度。
其次是实施系统优化。希望取得的效果达到最大，而投入最小之比称为效耗比；
再次系统优化离不开条件 。条件是否具备直接影响优化。
最后某些不确定性或不可预见的因素也会影响系统优化。
所以，在优化实施过程中，要及时调整计划与方法，回到优化之路。
技术实践—教室供电线路的改进
背景特征
这是多年前建造的教室。现在，该教室内的用电设施有三个部分，即室内照明用的有3组，共6个日光灯；照亮黑板用的有1组，共2个射灯；教学备用（投影仪、教学实验设备等）的电源插座（从照明灯座上引出）1个，这些用电设施，全通过墙上一个供电开关操作，或全供电，或全不供电。
作法与要求：
（1）根据“背景特征”所提供的材料，找出原供电线路需要改进的问题。
（2）提出改进方案，画出改进后的供电线路原理图，给出相应的技术说明。
（3）讨论改进方案，看它是如何达到改进、优化目的的。
（4）按照改进方案，做出简要预算。
（5）假定你提出的改进方案被通过，请你给出具体实施的方法和步骤。
（6）对改进、优化所做的工作和效果进行总结和评价。
最优化的一般步骤
（1）提出需要最优化的问题，收集相关数据和资料。
（2）确定变量，建立定量计算方程和有关约束条件。
（3）选择合适的最优化方法。
（4）解方程，校验解的最优性。
（5）实施。
谢谢

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