系统的优化的教学设计

第一篇：系统的优化的教学设计

系统的优化的教学设计

教材分析：

系统优化是系统分析的深入和延伸，系统分析和系统优化是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节。

本节教材中分三个部分：

第一部分：案例分析

“建造隔音墙”案例，目的是为了阐述系统的意义。从实例分析入手，降低教学难度，运用系统的思想定性分析的方法，进行研究、优化，在分析过程中体验系统优化的意义。

为了让学生体会分析和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，以“为江边码头选址”为例，让学生们建立数学模型并计算。

第二部分：根据案例分析总结阐述系统优化方法和一般性步骤，分析影响系统优化的因素。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：通过试一试和技术试验的活动，让学生亲自完成一个系统优化的过程，体验系统是如何优化的。

学情分析：

学生在具体分析过程中往往会局限在具体问题的深入探究上，不能运用系统的思想和定性、定量相结合的方法，进行优化系统。要及时对学生进行指导，帮助学生从宏观上把握系统分析和系统优化的全过程，注重学生的体验和感悟。

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

5、运用系统最优化方法的一般性步骤对简单系统进行优化

过程与方法：通过讨论、案例分析，使学生懂得用所学的知识解决有关问题

情感态度与价值观：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。

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

教学准备：多媒体

教学流程：

教学内容与过程：

★复习巩固：：

教师提问：什么是系统？

学生1回答：由相互依存的若干要素组成的、具有特定功能的有机整体。

教师提问：系统的基本特性是什么？

学生2回答：系统的基本特性可归纳为：整体性、相关性、目的性、环境适应性。

教师总结：作为系统，它们就具有整体性、相关性、目的性、环境适应性，就构成系统的的基本思想。对系统分析的基本方法就是运用系统的思想和定性定量相结合的方法对系统及性分析。

★引入：

教师讲述田忌赛马的故事，引出系统优化的问题。

田忌赛马

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。

田忌的赛马共有6种方案——

田忌齐王

田忌齐王

（1）上马：上马中马：中马下马：下马

（2）上马：上马中马：下马下马：中马

（3）上马：中马中马：下马下马：上马

（4）上马：中马 中马：上马 下马：下马

（5）上马：下马 中马：上马 下马：中马

（6）上马：下马 中马：中马 下马：上马

在以上各方案中，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，就是上述方案（3）。

教师：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。

★新课教学：

一、案例分析

案例1：通过“建造隔音墙改善车流噪音污染”的案例定性的分析，体验系统优化的意义

学生朗读：

XX年的新春，南京市人大十三届三次会议上，王湘等10位代表共同提交议案，呼吁为城西干道沿线的民居和学校解决车流噪音污染问题。

“城西干道从大桥南路到赛虹桥立交桥，是南京市贯穿城市交通的大动脉。城西干道全线贯通于XX年，因为有了城西干道，许多从大桥过来的车辆不必经过市中心就可以便捷地通过包括城西干道在内的绕城公路通行。

城西干道的出现，除了带来交通便捷，也给沿线的数十万市民带来了噪音之苦。从大桥经过城西干道的大多数是重型载货车和大客车，而且城西干道的每天的车流量非常大。据调查，白天畅通时城西干道上的车辆平均时速为80迈，晚上可以达到100迈。重量大、速度快是城西干道上车辆的一大特点，车身和空气的摩擦声、发动机马达声是噪音的主要。

城西干道沿线分布着大量的居民区，按照国家相关环保划分标准，这些居民区属于商业、居民、文教混合区，白天最大噪音值是60分贝，晚上最大噪音值是50分贝。但是两边的居民区噪音全线超标，在离高架不到15米的重噪音区圣淘沙花城19楼的一户人家，更是测出了开窗峰值81.6分贝、谷值65.8分贝，关窗峰值66.7分贝、谷值54.2分贝的超标噪音。长期生活在噪音中，人的健康会受到损害，可能导致心血管疾病和神经系统疾病。

城西干道沿线不仅有民居还有学校，有的学生戴耳机睡觉；老师上课用喇叭讲课;有的学生说：“在城西干道边上住了4年，记得刚进校的时候整整一个星期就没睡着觉。后来终于慢慢习惯了，如今到了夜里打雷都不醒，只是时常觉得精神疲劳、头疼，还有点健忘。”噪音已经伤害到这些学生的神经系统。

21世纪的城市人居环境不仅要讲究安逸更要讲究健康，现在正在建的城东干道高架已经做了隔音墙的规划，希望有关部门能考虑到城西干道沿线众多居民区和学校的存在，也在这一区域安装隔音墙，免去市民的噪音之苦。”

教师：问题提出来了，怎样能够改善城西干道周围附近噪音的污染，优化居民楼、学校等大环境系统。

学生3：降低车体本身的噪音；

学生4：让车流在此路段减速通过；

学生5：让车道远离学校……

学生6：修建隔音墙√

教师：隔音墙作用的本质是改变噪音的传播途径，以达到改善污染的目的。

交流讨论

分小组讨论，派代表发言

隔音墙的高度、长度如何考虑？

学生：具体测量噪音严重的程度。

通过实地调查城西干道车流附近学校、居民楼或其他建筑的规模数据来确定；

隔音墙的墙体结构及外形怎样考虑？

学生：隔音墙的墙体结构外形因该市墙体垂直或略向车流一侧倾斜；

墙的头部形状略向内侧适度弯曲；

如果道路两侧的建筑比较高时；修建的隔音墙的高度就要很高，应该建成封闭式的；

墙体内侧表面应该做吸收声音处理。

隔音墙体的主材料怎样选用为好？

学生：利用隔音墙可以将噪音反射到上空，但仅将噪音反射到上空也是不够的，还要使用很好的隔音材料。拿出几套采用不同材料的方案，列表比较说明，在坚固、美观、经济（造价、维修）等因素间权衡、比较、决策。

建造隔音墙的投入与改善车流噪音污染的总效果应如何评价？

学生：从做到投入最小和效果最好；

做必要的验证试验。

教师：系统被改善了系统优化

北京市崇文区的夕照寺和幸福北里紧邻京山铁路，京山铁路进出北京站必经这个居民区，每天有140多列火车通过，在铁路两侧修建了隔音墙。共有1100m长，高度分别是4.0m和5.2m，用隔音材料制成。这一段是距铁路最近，人口最稠密的地段，做建设隔音屏障前后对比监测表明，噪音平均降至61-62分贝，比过去降低8.6-11.4分贝，低于国家规定的70分贝。

但对于类似于香港城市高楼林立的情况，再高速公路两侧如果修建隔音墙必须修得很高才可以，如果墙修得太高，那么抗风暴的能力就会大大减弱，为增加抗风暴能力，选材时就会大大提高成本，这样修建隔音墙就不是合适的优化方法。

教师：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。

再举例：

如：在蔬菜、西瓜的种植中，要使蔬菜防病和提高产量，要使西瓜抗御低温的能力，就应采用嫁接技术，这是一项增产增收的栽培技术，嫁接的西瓜比自根西瓜增产1倍以上。

如：建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。

教师：对于比较复杂的系统，人们对其特征了解不够，所以需要运用一定的数学的手段描述它，进而找到合适的解决方案。

在前一节的学习中，我们就曾接触到数学模型的问题，比如龙舟赛艇案例分析中，可以根据牛顿第二定律进行定量描述a=F/m，这就是一个描述运动特性的数学模型。

系统建模的目的是要将系统的原型抽象为数学模型，并运用已有的数学方法分析求解得出数学结论，再运用这一结论来解决实际系统中的问题。

案例2：

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？

本问题属于系统的优化问题。

学生分析：

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。

教师：从“为江边码头选址”这个例子，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。

二、总结：

1、系统优化的一般性步骤

①提出需要优化的问题；

如：城西干道噪音污染问题就是需要进行优化的问题；码头的选址也是一个系统优化问题。

②需要收集有关资料和数据，确定变量、建立定量计算方程（数学模型）和约束条件，选择合适的最优化方法

如:具体测量噪音的严重程度；为保持方案可行，必须勘测、预算；建立隔音墙防噪音的数学模型及墙体参数条件，求解数学解；墙体结构与材料与定量计算有关；经费预算包括：购买器材、设备费用；外请工程设计与施工技术人员费用民工费用、机动调动费用……

③验证和实施。

条件校验：逐项校验修路工程所需的人力、物力、财力是否具备。

实施与调整：实施计划的过程

2、影响系统优化的因素

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

效/耗比性/耗比性/价比（比值越大，就越接近或达到最优化）

③系统优化使离不开条件，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。

3、最优化方法

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。

教学反思：

在教学过程中，以优化作为教学主线，以案例为载体，一步步分析展开，完成教学任务，达到教学目的。对隔音墙实例可以指导学生对确定的研究问题进行实地参观、测量、调查和向专家咨询，得到第一手材料后，再让学生进行讨论交流，在相互评价、自我评价过程中获得学习的乐趣。

第二篇：系统优化教学设计

系统优化教学设计

组员：2014级4班 罗世淋201409140428 罗智 201409140429

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。本内容是让学生“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”。2．教学重点：系统优化的方法和一般步骤。

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。因此，系统优化的约束条件和影响系统优化的因素成了本节教学内容上的难点。

三、教学目标

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

“技术与设计2”配套教具旋转木马30套（江苏南京宝高公司提供）、多媒体

五、教学流程

六、教学过程：

（一）引入新课（系统分析，承上启下）

情景设置：有一个农夫带一条狼、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，只够农夫带一样东西过河。请你帮农夫解决难题？

学生 ：

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。

教师提问：说说你们对该系统分析的过程？

学生：问题的突破口在——狼与白菜能够共存！农夫、狼、羊、白菜和船组成了这个系统。系统中各要素是一个整体，都依赖农夫过河；最大的问题是“船很小，只够农夫带一样东西过河”和“没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜”的冲突。我们联系已知条件，做了一系列的分析实验，但是比较其他方案不能实现所有要素都安全过河。最后得出以上方案。

教师：你们的思维过程很有价值，很清晰。而且在系统分析的过程中抓住了系统分析的三大原则——整体性、科学性、综合性。

现实生活中，有很多产品在不断更新，系统在不断的升级。做任何事情我们都追求更好，希望投入尽可能少，回报越多越好。为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为最优方法。但是有很多复杂系统，实施方案五花八门、干扰因素四面八方，我们不可能的逐个比较权衡，或者漫无目的瞎蒙。因此我们有必要进行定性定量的科学分析，寻找系统最优值。

（二）新课教学

1．案例分析：

案例一 ：“农作物种植系统的优化——农作物间作套种”

槟榔林套种香草兰收益高

香草兰——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀缘，并要求适度的荫蔽。测定结果表明50%的荫蔽度有利于香草兰的生长发育。荫蔽有两种，一种是死荫蔽，通过修建人工荫棚的办法(用遮光网）达到控制荫蔽度的目的。这种方式需要水泥柱或石柱作为香草兰棚架或攀缘的支柱。另一种是活荫蔽：可选择天然树木或人工种植的椰子、槟榔等作物为活支柱，以控制活支柱树冠来调节种植园的荫蔽度。园地的选择要选择近水源且排水良好、有机质含量高、比较肥沃疏松的微酸性土壤；台风主风方向有良好屏障比较静风的向阳缓坡地或平地。

2002年，符良接受了中国热带农业科学院香料饮料研究所专家的建议，在槟榔林下套种了20亩香草兰种苗，通过对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高15-20%。经过精心培育，现在棵棵香草兰上挂满了沉甸甸的豆荚。预计20亩香草兰到11月份总收入可达285000元。现场一位管理人员给记者算了一笔帐，40亩槟榔园年收入72万元左右，间种可使槟榔增收8万，再加上香草兰的收入，每亩土地较单纯种槟榔增收约9000元！经发酵生香的商品香草兰豆荚含有250多种发挥性芳香族成分及有机酸、糖、树脂、矿物质等丰富成分，香气独特，留香时间长达2～3年，被广泛用于高档食品和饮料的配香原料，在发酵业、化妆及医药等领域均有应用，具有用途广、经济价值高的特点。目前国内售价为1000～1200元人民币/千克。

教师提问：符良为什么选择活荫蔽种植，而不采纳传统的死隐蔽种植？

学生A：一块地种槟榔又种香草兰，提高了土地利用率；

学生B：对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高；

学生C：槟榔可作为活支柱供香草兰攀爬，节省了石柱的费用；

学生D：槟榔叶子还可以遮光，节省遮光网的费用；

„„

教师总结：活荫蔽的改良不仅增产、增收还提高了土地利用率，可见活荫蔽系统比死荫蔽系统，功能更强大，效果更优。

教师提问：香草兰套种的收益如此诱人，我们为何不把香草兰套种到稻田里、麦田里，甚至套种到沙漠中与杨树为友呢？

讨论交流，小组汇报„„

X组：香草兰与水稻的生长土壤环境不同，不能套种；小麦的生长气候要求又有差异也不能套种；沙漠风沙大且土壤也不适合香草兰生长。香草兰种植受生长特性、地理环境、气候和天气等条件的约束，并不适宜随处种植，而且与矮个植物种植也没有体现出遮阳的优势或者节约石柱费用等优势，另外由于营养需求的差异，即使能共存在一块地如果没有实现增产目的，套种的系统优化没也就没有太大的意义„„

教师总结：系统优化的效果是理想的，但是不同情况的系统优化会遇到不同的约束条件，应该采取不同的手段和方法应对，使系统的目标在一定的条件中达到最大值。系统的优化都是为了发掘有限资源的无限潜能，使资源获得充分的利用，体现更高的价值，实现投入最小，效果最佳的目的。

又例如：云南一些山区农民的甘蔗生长缓慢,减产已成定局.为了减少旱灾损失,乘雨水来临之际,在甘蔗田套种玉米。

例如：建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。

„„

教师：案例中，目标与土地的单位面积农作物收益和之间的关系在技术中我们称为——目标函数；农作物的生长特性、条件、气候等因素对作物套种起着限制作用，并且是不能人为解决的，称为——约束条件；套种的技术水平、田间管理、病虫防治等对产量产值有直接影响，即影响因素，可见影响因素是可以人为调节的。最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。

教师：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。

案例二：利润问题

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，那么该每周生产桌子和椅子分别为多少时，利润最大？

教师提问：这里，系统需要进行最优化的目标是什么？

学生：获得利润最大值。

教师提问：利润受到哪些人为可调节的因素影响？

学生：每周生产桌子和椅子的数目。

教师提问：在这个利润问题的系统中，又存在哪些不能人为解决的约束条件呢？

学生：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；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。

教师：若把利润最大值用 表示，变量每周生产桌子数用 表示,每周生产椅子数用 表示，请你根据已知条件，列出求解最优化问题的有关数学式子。

其中(1)式体现了目标与产量、利润总和之间的关系,也就是目标函数。（2）（3）（4）（5）式则体现了约束条件。

教师：数学思维很清晰！下面就请大家算一算 的解，找出最大利润值。

„„

学生：算不出来！

教师引导：仔细观察这四个约束条件的式子，找出数据中体现出受限最大的约束条件是哪个？

学生：工时！

教师：好，请你将最主要的约束条件（3）与目标函数式（1）联系起来，看看你能不能发现影响因素 与最优值 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（3）的限制。那好我们就生产8张桌子，算一算意义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。

教师：再利用这两个变量的解，算一算利润最大值是多少？

学生：1180元。

教师：我们再随意找几对满足约束条件的 的解带入目标函数检验一下，1180是不是利润最大值。如：（每个小组分别用一对计算）

学生交流：

教师总结：以上计算表明，我们找到经过数学方法求出的就是最优值！回忆我们求解的过程，最优化方法解决问题的一般步骤：

（1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据；

（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型；

（3）选择合适的最优化方法；

（4）求解方程；

（5）最优解的验证和实施。

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。数学模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具，它是分析、设计、预报或预测、控制实际系统的基础。是我们在解决问题时，常用的一种方法。

2．应用：学生探究（2人一个小组）

要求学生分组利用提供的大、中、小三个大小不同的齿轮将上节课完成的旋转木马进行系统优化，看谁的木马转的又快又稳。

学生进行探究„„

A组：将传送带传送改为大齿轮带动，三个齿轮传送；

B组：将传送带传送改为中齿轮带动，三个齿轮传送；

C组：将传送带传送改为小齿轮传送，三个齿轮传送；

D组：齿轮与传送带一起赞成传送系统„„

小组比赛交流。

学生体会：皮带传送系统在木马旋转时，皮带容易出轨，同时因为速度太大使系统容易散架。针对这个问题，利用有限的资源，将皮带传送换成齿轮传送后，发现齿轮传送比皮带传送速度更快更牢固；再更换三种齿轮的带动比较，又发现大齿轮带动时，动力更足速度加大了稳固性能也增强了。

（三）小结

最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。

最优化方法解决问题的一般步骤：

（1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据；

（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型；

（3）选择合适的最优化方法；

（4）求解方程；

（5）最优解的验证和实施。

（四）课后探究

假如学校有2个学生食堂，正常情况下每个食堂能容纳500人就餐，近两年，学校规模扩大，就餐人数增加，每个食堂就餐人数达670人，每到就餐高峰期，学生就排着长队等待就餐。

如何减少学生就餐排队时间？提出解决这一问题的几种途径，并选择最经济、最有效可行、最容易实现的方案。运用系统分析方法，分步骤说明你的思考过程。

七、教学反思

苏教版教材的案例选择切题，但是有部分案例离我们所处的实际甚远。在教学的过程中我选用了教材中技术类的案例，拓展了我们对技术的视野；但是生活案例我倾向于改用我们身边的例子，大家熟悉，分析起来有亲切感、简单易懂又激发了学生自主参与的乐趣，刚好我校种有香草兰。故在本案例中将“麦、棉、瓜、玉米套种”案例换成“槟榔与香草兰套种”，实践证明效果很好，学生很感兴趣。本节课内容较多，学生探究活动时间就比较紧

第三篇：《优化》教学设计

《优化》教学设计

【学习内容】

义务教育课程标准实验教科书（北师大版）四年级下册第81-82页。

【学习目标的设置】

（一）设置学习目标的依据

1、基于标准的思考，是通过应用和反思，进一步理解所用的知识和方法，了解所学知识之间的联系，获得数学活动经验，掌握数学思想、方法。

2、教材分析

《优化》这节课是义务教育课程标准实验教科书（北师大版）四年级下册“数学好玩”中的第三节课。本节课以“沏茶”和“烙饼”的生活素材为背景，鼓励学生尝试在解决问题的多种方案中寻找最优方案。关于“沏茶”，教科书提出了三个问题：问题1是让学生尝试解决沏茶如何省时的问题；问题2是通过对可以同时来做的事情的探讨，引导学生优化

程序节省时间；问题3是通过计算不同程序所需的时间，进一步体会优化的思想。“烙饼”，教科书也提出了3个问题：问题1是让学生尝试解决如何尽快吃上饼的问题；问题2是通过解读妈妈的做法，理解学习难度较大的方法；问题3是运用方法继续解决数量较多的烙饼问题。

3、学情分析

这部分知识对学生来说是比较抽象、不易理解的，虽然学生在生活中接触过沏茶、烙饼，但对于烙饼问题而言，缺乏实际经验。但是四年级的孩子已经有了一定的解决问题的能力和基础，所以，在本节课中，我设计了演绎、观察、独立思考、合作交流、对比等方法，有直观到抽象，帮助学生理解问题，找到解决问题的不同策略，并从中选出最优方案，提高优化意识。

（二）学习目标：

1、经历解决沏茶、烙饼问题的过程中，初步体会运筹思想在解决问题中 的应用。

2、尝试从优化的角度在解决问题的多种方案中寻找最合理的方案，培养学生分析问题、解决问题的能力。

3、使学生在自主探索、合作交流中积累数学活动的经验，感受数学在日常生活中的广泛应用，培养学生的应用意识和合理安排时间的好习惯。

【学习重、难点】

重点：尝试合理安排时间的过程，体会合理安排时间的重要性。

难点：掌握合理安排时间的方法。

【学习过程】

（一）创设情境，引入新知。

老师这儿有一个好玩儿的脑筋急转弯，比一比，看谁最善于思考：一个人吃一个苹果用5分钟，那十个人吃十个苹果要用几分钟呢？（设计意图：从学生已有的生活经验出发，设计了“吃苹果”这样一个学生常见的问题情境，让学生感受到生活中蕴涵着数学知识，拉近数学与生活的距离，从而激发学生学习的兴趣，调动学生学习的积极性。）

（二）初步探究，感悟体会

同学们会沏茶吗？谁来说说怎么沏茶？

1、问题一：

淘气想为妈妈沏杯茶，请同学们认真看一看，淘气沏茶要做的事情有哪些？

（设计意图：通过看图，培养学生读取信息的能力。让学生更好地了解沏茶的各项工作，以利于学生最优方案的探索。）

2、问题二：

（1）做事情要按一定的顺序，沏茶的这些工作，哪些要先做？哪些要后做？

（2）按照这样的顺序，一项一项的来做，需要多长时间？怎么计算？

（设计意图：通过这个问题，使学生进一步明确沏茶的流程，一项一项的完成。没有节省时间，进而，促使学生发现有些事能同时做，就省时了。）

3、问题三：

要烧水为妈妈沏茶，怎样安排可以节省时间呢？

1、请同学们先自己想一想，也可以动手写一写、画一画，2、然后和同桌交流各自的想法。

3、汇报：

从沏茶这个问题中，你得到什么启示？

（设计意图：旨在引发学生对沏茶这件事的回顾与反思，在此过程中，明确如何用优化来解决生活中的实际问题。）

小结：

看来，要完成沏茶这件事，不仅要考虑做事的先后顺序，还要考虑哪些事是可以同时来做的，通过合理安排，就能节省时间了！像这样，在众多的方案中寻找最佳方案，也就是我们这节课要研究的内容——优化。（板书：优化）

第四篇：优化教学设计

优化教学设计

《文化与经济、政治》教学设计

一、教材分析

本课内容从文化“万花筒”入手，从具体到抽象，由浅入深，逐层深入，先剖析文化的内涵，再探究文化的作用，进而引导同学们增强文化意识，激发同学们为发展文化生产力、增强国家综合国力做贡献。

“文化与经济、政治”，这是本课的核心内容，重点讲文化对社会发展的作用。突破这一核心内容，课本又分了五个层次：第一，明确文化与经济、政治的关系；第二，讲文化与经济相互交融；第三，讲文化与政治相互交融；第四，强调文化是综合国力竞争的重要内容；第五，得出结论并渗透思想教育内容：发展先进文化，弘扬民族精神，增强综合国力。

二、学情分析

文化，一个我们十分熟悉的词汇。然而“熟知并非真知”。对于90后的学生而言更是如此。有人说，文化是知识；有人说，文化是艺术。究竟什么是“文化”？只要在社会生活中细细体味，我们就能真切地感悟“文化”的内涵与文化的力量。

三、教学目标

知识目标:

1．经济和政治决定文化，文化是经济和政治的反映

2．文化对经济发展具有重要作用，文化是生产力

3．文化对政治文明建设的推动作用及对公民政治素质和权利意识的作用

能力目标: 通过分析文化与经济、政治的关系，培养辩证分析能力，能说明现代社会中文化与经济、政治相互交融的意义。

情感、态度、价值观: 懂得文化在综合国力竞争中的地位和作用，努力学习将来为增强综合国力贡献力量

四、教学重点与难点：

文化与经济、政治的关系。五：教学过程：

课堂引入：

探究：采集-狩猎文化→游牧文化→农耕文化→工业文化的发展过程说明了什么道理？ 教师提示：一定类型和阶段的文化形式，都是建立在一定的生产方式的基础之上，不同的生产方式下，形成各自相应的文化活动。可见，文化与经济的关系密不可分。

材料展示：张艺谋、梁晓声与施瓦辛格。结论：文化与政治密切相关。新课讲授：

（一）相互影响：在经济的基础上

1．社会生活的三个基本领域：经济、政治、文化

2．经济、政治、文化之间的关系

1）经济是基础，政治是经济的集中表现，文化是经济和政治的反映，一定的文化由一定的经济、政治决定。

2）文化反作用于政治、经济，给予政治、经济以重大影响。进一步用图示说明文化与经济、政治的关系。探究：①文化的发展与经济亦步亦趋吗？

文化具有相对独立性、传承性。

②不同形态的文化、不同性质的文化对社会发展的作用相同吗？

以孙中山的“驱除鞑虏，恢复中华，建立民国，平均地权”的政治纲领和文艺复兴时期资产阶级启蒙思想的事例说明。不同民族的文化，影响着不同民族和国家各具特色的发展道路，也体现了先进的文化促进社会的发展。鸦片战争后中国农业文明的落后说明，落后的文化阻碍社会的发展。

不同民族的文化，影响不同民族和国家各具特色的发展道路。不同性质的文化对社会发展的作用不同。探究活动：大片中的文化与经济、政治

以电影《变形金刚》、《2012》等美国大片为例说明：文化与政治相互交融。

美国人这样说文化：

美国前总统理查德·尼克松在《1999：不战而胜》、美国前总统国家安全事务顾问布热津斯基在《失去控制》和美国学者约翰·耶马在《世界的美国化》中的观点说明：文化与经济相互交融。

教师进一步分析：

（二）相互交融：在时代发展的进程中 1．文化与经济交融的表现

A．科学技术和教育事业的日益重要。

B．文化产业、文化消费和文化生产力的作用越来越突出。2．文化与政治交融的表现

A．人们为了参与政治生活，需要更高的文化素养。

B．世界范围内的反对文化霸权主义的斗争，成为当代国际政治斗争的重要内容。探究：在热闹背后是否藏有忧虑？

展示材料：美国电影在中国的票房收入

展示材料：我国文化“走出去”的现状。（以《功夫熊猫》为例）中国非常丰富的文化资源被美国所利用，并赚中国人的钱，足以说明中国文化竞争力之现状。

追问：我们缺少的仅仅是自主品牌吗？

结论：我们缺少的是文化竞争力！讨论：

“10多年前，美国学者就乐观地预言：“假如将来有一天，美国的原材料枯竭了，美国的工人也不愿工作了，但只要全世界还向往美国文化，我们在市场上就仍是不可战胜的。”

思考：你觉得他的乐观有道理吗? 给我们什么启示？ 课堂练习：（略，见PPT课件）

1．思想文化同政治、经济是紧密联系在一起的，它虽然受一定社会的政治、经济所制约，但又对政治、经济起反作用。一个国家和民族，没有思想文化上的独立，就不会有政治上、经济上的独立。这主要说明（D）

A．一定的经济决定一定的政治

B．一定的政治决定一定的文化 C．政治是经济的集中体现

D．一定的文化对经济和政治产生重大的影响

2．民族精神是一个民族赖以生存和发展的精神支柱，全面建设小康社会，要坚持弘扬和培育民族精神。这是因为（A）

A．思想文化对社会发展具有反作用 B．精神能够决定着社会经济、政治的发展 C．只有先进的思想文化才能反作用于事物 D．错误的思想文化不以一定的经济、政治为基础

3．“超女选秀”节目产生了巨大的经济效益，由此推出了“大众选秀”节目的流行。这反映 “选秀”作为一种文化活动（B）

①与经济相互交融

②代表先进文化的发展方向

③对经济具有反作用

④是选拔人才的主要途径

A．①④

B．①③

C．①②

D．②④

4．原生态文化资源的开发和利用，在丰富人们文化消费的同时，也促进了当地旅游经济的发展。由此可见（D）

A．文化对经济发展具有推进作用

B．文化与经济同步发展

C．文化是经济繁荣发展的基础

D．文化对经济发展具有重要影响

5．阅读材料回答问题。

宁夏回族自治区经济社会发展相对落后.在全面建设小康社会进程中，自治区常委根据本地特点，提出了“小省区要办大文化”的思路。宁夏根据其“岩画文化、丝路文化、本来面目文化神秘而璀璨，边塞文化、大漠文化、黄河文化悠远而豪放”的优势和特点，发展带有民间文化特色和塞上文化特色的旅游文化产业，实施“百县千文化工程”和“千里文明长廊工程”，积极开展社区文化、校园文化、企业文化、农村文化等群众文化活动，带动了自治区经济社会的发展。

运用所学文化生活知识，说明在经济相对落后的条件下“办大文化”的重要意义。答：文化发展具有相对独立性，经济落后的小省区可以“办大文化”，用先进的、健康的文化促进人的全面发展，满足人们日益增长的精神文化需求，为物质文明建设精神动力、智力支持和思想保证。文化产业本身也是重要的经济部门，发展文化产业，可以直接促进经济发展。

课堂板书：

二、文化与经济、政治

（一）相互影响：在经济的基础上 1．经济、政治和文化是社会生活的三个基本领域 2．经济、政治、文化之间的关系

3．文化反作用于政治、经济，给予政治、经济以重大影响

（二）相互交融：在时代发展的进程中 1．文化与经济相互交融 2．文化与政治相互交融 其它拓展材料：

1．美国、英国、法国、日本等多个国家都通过政府的计划以大力推动文化产业的发展。以文化产业作为支柱产业的美国，在文化产业的各个领域都具有全球领先地位。电影、图书、音乐、动画、游戏、体育、主题公园和其它衍生产品开发与销售，成为美国力量的象征，其影响力无远弗届，不仅带来巨大的经济效益，更展示了渗透力极强的软实力。英国从1997年起把发展创意产业作为国家战略。法国和奥地利等都举国之力做好重大文化产业品牌项目的扶持和经营。日本在20世纪90年代的十年持续经济低迷时，唯独文化产业取得了巨大的增长。特别是在以青少年和家庭为主要消费对象的动漫和游戏领域，取得了全球市场的领先地位。日本政府的要员甚至提出了“动漫外交”的口号。亲和力强的文化产品的海外销售，极大地改善了日本国家的形象。

2．美国软实力的代表性载体电影、电视、流行音乐、快餐等，在向世界推广过程中传递了美国式自由、民主、人权等信念和价值观，从而使世界人民向往美国式的社会。面对强势美国文化的影响，很多国家都采取了积极的应对措施。在1993年关贸总协定乌拉圭回合谈判中，法国就提出了“文化例外”的新概念，反对美国将自由贸易范围扩大到文化领域；加拿大则直接颁布法令限制电影发行领域的外国投资；韩国也采取增加国产电影放映时间比例的办法限制美国电影的过分侵入。

第五篇：优化教学设计

优化教学设计，打造高效化学课堂

作为特级教师，笔者每年都观摩、评价了大量的研讨课、汇报课、示范课和评优课等，也因此拜读了做课教师精心预设的教学设计。笔者发现，凡是有效课堂，其教学设计都具有独创性、实用性、发展性、开放性和生成性等基本特征。因此，注重教学设计是构建有效课堂的重要前提。

下面，笔者结合自身做课经历(已开设各级示范课近30节、曾获评优课省一等奖),以及我市几位做课教师的教学案例，从6个方面来阐述如何优化教学设计，从而打造出高效、精彩的化学课堂。

一、新课的导入，必须先声夺人

一个与众不同、标新立异的新课导入，一定是教师对一堂课通盘考虑的匠心设计，并闪烁着教师的智慧火花。成功的导入能够引起学生的注意，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望，从而为整个教学过程创造良好的开端。

西苑中学许波梅老师在执教《石灰石的利用》时，她是这样设计导入的：

一天，我来到海底世界，遇到正在一起玩耍的珊瑚、贝壳，还有珍珠。他们看到我就围了过来，珊瑚说：“瞧，它好丑啊。”珍珠问到：“喂，你是谁？”贝壳也大声地说：“你从哪里来的？”看到美丽的珊瑚、晶莹的珍珠、五颜六色的贝壳，我感到不好意思了。正在这时海龟爷爷笑着说：“傻孩子们，他是石灰石，是你们的亲戚啊，他和你们一样身体里都含有相同的成分。”听了海龟爷爷的话，珊瑚、珍珠、贝壳和我都非常惊讶。同学们，怎样才能知道海龟爷爷说得是真话呢？

多么引人入胜的童话！它使学生“口欲言而未能之貌，心求通而不得之意”，从而很快进入悱愤状态。

棠张中学朱志愿老师在《奇妙的二氧化碳》教学中，设计的导入也很有特色：

他采用复习导入法，在复习环节他通过奖励汽水缩短了师生之间的距离（属于借班上课），激发了学生的参与热情；而作为奖品的汽水，实质是下一步的实验用品。瞧，朱老师的导入和实验用品的发放多么与众不同！

笔者在《物质的分类》教学中[1]，设计了如下的排比句作为导语：

学生多了要分班，知识多了要分科，生物多了要分种，物质多了要分类。今天我们就来学习“物质的分类”。

虽然寥寥数语，却形象生动、点明主题，难怪一开场就抓住了学生的心！笔者执教《物质的鉴别》实验课时，通过投影“特征反应的应用”（视频配文字）导入新课： 交通警察如何检查司机酒后驾车呢？专家们想到了橙色的重铬酸钾遇到酒精会变绿的特征反应，于是制出了吹气式酒精检测仪；超市的理货员如何及时发现食品包装破损呢?人们想到了黑色的FeO在空气中极易氧化变红的特征反应，于是在食品密封包装盒的透明盖内放有少量的FeO[2]。

这2个新颖、有趣、真实的教学情境，一定能激发学生的探究欲望、点燃学生的智慧火花、启发学生的求异灵性。

二、实验的安排，应围绕重难点

实验是化学的灵魂；实验是化学的最高法庭。化学实验在突出重点、突破难点方面，具有其它教学手段无可替代的作用。

在教学设计中，我们按照教科书上设计的化学实验开展教学毋庸置疑。但在实际教学中，由于多种因素的影响，有时教师期盼的“标准实验现象”并不能顺利地呈现出来，实验结果也不尽如人意。这就需要教师在多方查找原因、科学验证的基础上提出理性的质疑，并设计出新的实验方案。这样，实验教学才能有所创新。

笔者在演示“测量空气中氧气体积分数”的实验时，为了说明该实验的物理原理（同温同压下，密闭容器里的气体减少多少体积，与密闭容器相连通的液体就会有多少体积被吸入），设计了下图所示的实验装置[3]：

只要举手之劳（拉动注射器活塞吸入VmL空气，就会有VmL水流入集气瓶中），就把实验的物理原理简易、直观地呈现出来了，这样学生就极易明白“为什么倒流的水的体积等于集气瓶里氧气的体积”,从而突破学习难点。

市教研室赵永胜老师在《用微粒的观点看物质》的教学中[4]，补充了一个简单实验：

在10s钟内把桌上的纸张尽可能地分成最小块；在选出最小纸张进行展示后，再做课本上的“高锰酸钾研碎、溶于水”的实验。

赵老师增补的这个实验，为学生认识物质的可分性这一难点，做了很好的铺垫！十三中的毛靖、宗金媛老师，在做“影响物质溶解性因素”的实验中，把课本实验1中的“食盐、蔗糖、消石灰”3种物质，换成“硝酸钾、消石灰”2种物质（见下图）：

改进后的实验尊重原实验的教学意图，保留原实验的教学功能，并且得到的硝酸钾溶液又可用于下一步的实验3。两位老师这个小小的改进，真的是简约、简洁、流畅，而且前后照应。笔者和大庙中学的李为才老师在《化学与环境》的教学中，改进了“酸雨模拟实验”（装置见下图）：

改进后的实验，体现了创新性、综合性、直观性，有利于学生认识酸雨的形成与危害，也为高中化学的喷泉实验埋下了伏笔。

三、课件的运用，需要恰到好处

教学中对多媒体的选择要注重实用性、追求有效性、体现辅助性。对可用可不用的多媒体，坚决不用！对一定要用多媒体辅助的，要适时运用，不要“电灌”课堂。判断一个多媒体课件是否优秀，就是看它是否有利于学生的学，而不是仅仅有利于老师的教。下面这些课件都很朴实、简洁、实用：

三十一中丁军老师在《质量守恒定律》的教学中，为了说明“反应前后原子的种类和个数不变”，他设计了如下所示的“水分子分解”动画：

虽然丁老师的这个动画简单，但它形象、直观地说明了质量守恒的微观原因。

笔者在执教《复习物质的化学变化》时，设计的PPT课件中有这样一个片段(画面如下图所示)：

通过播放《爱拼才会赢》的视频，实现环节过渡，同时教育学生要发扬勇于拼搏的精神；然后通过《爱拼才会赢》歌曲中的3句经典歌词（三分天注定、七分靠打拼、爱拼才会赢）分别链接一道模拟中考题，只要点击这15个字中的任意一个字，就可以打开一道题目（供学生抢答、演练）。

这个PPT课件得到了所有听课教师的一致赞赏，并广为流传。

四、板书的设计，追求画龙点睛

笔者始终认为，不管教育装备多么现代化，传统的板书绝不能抛弃！独具匠心的板书，方便学生学习，启迪学生智慧，体现了化学之美，也折射了教师的教学素养。

好的板书应该是：文字准确有科学性，层次分明有条理性，重点突出有鲜明性，布局合理有计划性，形式多样有趣味性。

笔者在执教《质量守恒定律》时，调整了教科书上的教学流程,以“理论推测规律→实验验证规律→得出质量守恒定律→定律运用及注意事项→回顾定律发现史”这5个环节为中心，顺次开展新课教学。据此，板书设计如下[5]：

笔者的这个板书不仅体现了教学流程，反映了化学的简约美，也将知识浓缩的恰倒好处。三十三中的张川老师在执教《化石燃料的利用》时，板书设计如下：

张老师的这个板书使知识薄有纲、厚有目，简化了知识，突出了重点，减轻了学生的学习负担。

我原来的同事陈锦老师在《燃烧与灭火》的教学中，关于“燃烧条件”的板书，设计的妙不可言：他根据汉字“火”的结构，巧妙地把燃烧的3个条件天衣无缝的组合成了“火”字（见下图）：

陈老师的“这把火”一定能点燃学生的求知激情，而且学生对老师的钦佩之情也一定溢于言表。

但是，奇而不优的板书不是好板书！如下面“空气”的板书，其知识点浓缩不科学，板书难度比较大，而且板书的是老师的教学过程。

当然，如果粉笔字写得不好，实在不愿意在黑板上板书，也可以在大屏幕上设计电子板书。但是，不管是粉笔板书还是电子板书，都应该画龙点睛、提纲挈领！

五、教学的语言，力争生动形象

语言，是教师履行神圣职责、完成历史使命的重要手段；是师生情感交流的主要媒体。不管是生动的比喻、还是娴熟的分析，无论是自然的调侃、还是严密的推理，生动形象的语言总是能启迪学生的灵智、开发学生的潜能。

许多教师在做课时，他们设计的语言都能“先声夺人”，如：

三十一中的石磊老师，语言清晰流畅富有感染力，循循善诱充满启发性；

十三中吴国庆老师热情奔放，语言充满激情，很有煽动性，他因此激活了课堂；

十八中的刘相霞老师，说话抑扬顿挫、语言通俗易懂，她的一字一句无不撞击学生的心灵； 三十六中的王永臻老师，讲解生动形象、点拨恰到好处、分析鞭辟入里，他常把学生带到体物融情的境界；

三十二中的姚元之老师风趣幽默，使得师生交流畅通无阻，也舒缓了学生的心理疲劳，并潜移默化地感染学生；

当然，要想提高语言修养、语出惊人，我们在平时的教学中就必须注意积累、自觉运用。

六、主体的地位，必须着力突显 衡量一节课的成效，不是看老师讲了多少，而是看学生动了多少、懂了多少。所以课堂教学必须围绕学生这个主体！教师只是参与者、指导者，是平等中的首席。

要充分发挥学生的主体作用，关键在于调动学生的主动性和独立性。满堂灌、一言堂、居高临下、表情严肃、唯我独尊„„这样的课堂都难以突出学生的主体性。

英才中学的肖桂林老师主讲《奇妙的二氧化碳》一节，他在吃透教材的基础上，设计出“清水可以变牛奶”、“碳酸饮料我会做”、“降服火魔显神通”、“呼风唤雨谁做主”这4大板块。肖老师围绕这4个版块进行教学设计，不管哪一个版块他都注重联系实际、合理安排实验、精心创设情境、着力营造和谐，使学生看得有门道、听得有兴趣、做得有条理，练得有成效，真正体现了教师为主导、学生为主体、训练为主线、能力为核心。

科技中学的王延群老师在《探究金属的化学性质》复习课中，他别出心裁、与众不同的一招一式，无不引起学生的共鸣；他自由自在、不拘一格的言谈举止，无不激发学生的探究激情。因此，课堂上学生主动学习、快乐探究，自然成为水到渠成的事情。八中王绍凯老师在《由多种物质组成的空气》教学中，她相信学生、敢于放手；她以人为本、面向全体。所以，学生自始至终全神贯注、独立思考、适时交流，真正培养了学生的独立性，发挥了学生的主体性。

七、结束语 总之，没有预设的课是不负责任的课，没有生成的课不是精彩的课。我们要精心去“磨课”——磨出细腻、磨出光芒，要反复去“洗课”——洗去沙石、洗出精华，从而使课堂教学上出精彩、露出新意、生出实效。