淺談通用技術(shù)課程“系統(tǒng)的分析”教學(xué)重難點(diǎn)的突破

張文靜

摘 要：自2006年9月安徽省開設(shè)通用技術(shù)課程以來，通用技術(shù)教師從事教學(xué)已有7個(gè)年頭，由于絕大部分教師都是從其他學(xué)科轉(zhuǎn)來的，所以有太多的問題需要一線通用技術(shù)教師去思考和探索。在《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中“系統(tǒng)的分析”教學(xué)內(nèi)容屬于難點(diǎn)，如：系統(tǒng)分析的含義、系統(tǒng)分析的一般步驟、系統(tǒng)分析應(yīng)遵循的主要原則及系統(tǒng)的優(yōu)化都需要在教學(xué)中重點(diǎn)突破。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)分析；一般步驟；主要原則；優(yōu)化

在第三單元《系統(tǒng)與設(shè)計(jì)2》中，“系統(tǒng)的分析”可以說是一個(gè)承上啟下的中樞環(huán)節(jié)，它既是在“系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”基礎(chǔ)上加以展開，又為“系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”的講述做好了鋪墊。而“系統(tǒng)的分析”是將書本知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相連接的一個(gè)重要途徑，它提供了一種分析、解

決問題的思路。

通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)涵已經(jīng)有了初步的了

解，學(xué)生在生活中其實(shí)已經(jīng)初步掌握了系統(tǒng)分析的方法，但往往局限在問題的表面，不能很好地運(yùn)用系統(tǒng)的思想和方法去分析和解決問題，不能很好地理解系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件和影響因素，不

知道運(yùn)用定性、定量相結(jié)合的方法優(yōu)化系統(tǒng)。所以要及時(shí)對(duì)學(xué)生

進(jìn)行指導(dǎo)，幫助學(xué)生從宏觀上把握系統(tǒng)分析和系統(tǒng)優(yōu)化的全過

程，注重學(xué)生的體驗(yàn)和感悟。

一、系統(tǒng)分析的含義及其一般步驟的理解

在教學(xué)中我以智力游戲——分析過橋問題進(jìn)行導(dǎo)入：3456組合在17分鐘內(nèi)得趕到演唱會(huì)場，途中必須跨過一座橋，四個(gè)人從橋的同一端出發(fā)，天色很暗，而他們只有一只手電筒。一次同時(shí)最多可以有兩人一起過橋，而過橋的時(shí)候必須持有手電筒，所以就得有人把手電筒帶來帶去，來回橋兩端。四個(gè)人的步行速度各不同，若兩人同行則以較慢者的速度為準(zhǔn)。張三需花1分鐘過橋，李四需花兩分鐘過橋，王五需花5分鐘過橋，趙六需花10分鐘過

橋，他們要如何在17分鐘內(nèi)過橋呢？

問題一拋出，立刻引起學(xué)生注意，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生思考分析過程中體現(xiàn)出來什么思想，再給出系統(tǒng)分析的定義，讓學(xué)生從理性上理解什么是系統(tǒng)分析，為什么要進(jìn)行系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析的特點(diǎn)。通過討論游戲過程的步驟，師生總結(jié)出系統(tǒng)分析的一般步驟。系統(tǒng)分析的一般步驟：

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因?yàn)閷W(xué)生在做智力游戲時(shí)親身經(jīng)歷，所以很容易理解。

二、系統(tǒng)分析主要原則的識(shí)別

分別列舉三個(gè)案例丁渭修復(fù)皇宮、配送線路的選擇、太原市采取四項(xiàng)措施整治霧霾，再列舉其他案例讓學(xué)生分析討論。如：兩會(huì)提出的組建國家食品、藥品監(jiān)督管理總局，由原來四個(gè)機(jī)構(gòu)變?yōu)橐粋€(gè)，體現(xiàn)了整體性原則。在教學(xué)中，我采取先列舉案例——再分析案例體現(xiàn)出來的系統(tǒng)分析原則——再運(yùn)用系統(tǒng)的原則分析身邊的系統(tǒng)問題這種模式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親歷從具體到抽象再到具體的學(xué)習(xí)過程，學(xué)會(huì)能運(yùn)用系統(tǒng)分析的基本方法去分析具體的問題，突破了教學(xué)重點(diǎn)。

三、學(xué)會(huì)系統(tǒng)優(yōu)化的方法

1.系統(tǒng)優(yōu)化含義的理解

“針對(duì)合肥市交通上下班高峰期擁堵狀況合肥交警部門采用了交通智能化的管理手段，如：建立熱點(diǎn)警情快速反應(yīng)系統(tǒng)——這種措施就是對(duì)合肥交通系統(tǒng)的優(yōu)化”這個(gè)案例引入系統(tǒng)的優(yōu)化。在生活中，有很多產(chǎn)品在不斷更新，系統(tǒng)在不斷地升級(jí)。做任何事情都追求更好，希望投入盡可能少，回報(bào)越多越好。但是有很多復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不可能逐個(gè)比較權(quán)衡，或者漫無目的地瞎蒙。因此，我們有必要進(jìn)行定性定量的科學(xué)分析，尋找系統(tǒng)最優(yōu)值的這種做法就是系統(tǒng)的優(yōu)化，

從生活實(shí)例入手，十分自然地在分析過程中讓學(xué)生理解系統(tǒng)優(yōu)化的含義。

2.分析系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)考慮的四個(gè)要素

學(xué)生分組討論：“影響合肥市交通擁堵的因素有哪些？這些影響因素中哪些是可人為調(diào)節(jié)的因素？哪些又是人為不可調(diào)節(jié)的因素？”教師再分析總結(jié)闡述進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)考慮的四個(gè)要素：優(yōu)化目標(biāo)、目標(biāo)函數(shù)、約束條件、影響因素的含義。然后讓學(xué)生試著分析“對(duì)合肥市城市交通系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)考慮的四個(gè)要素是什么？”

優(yōu)化目標(biāo)：解決合肥城市交通擁堵狀況。

目標(biāo)函數(shù)：這一目標(biāo)與合肥市道路建設(shè)狀況、人員的素質(zhì)、交警部門的管理等關(guān)系。

約束條件：老城區(qū)的道路路面狹窄；道路建設(shè)增長速度不適應(yīng)于車輛擁有量的增長速度；大中城市人口過多密集、平面道路交叉（即十字路口）處過多等。

影響因素：司機(jī)隨意變道，任意搶行，行人亂過馬路，隨意跨越護(hù)欄，還有一些車主遇到小摩擦互相扯皮等。

再通過第二個(gè)案例“稻田養(yǎng)魚”采用定性的分析方法，分析該系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)、目標(biāo)函數(shù)、約束條件和影響因素分別是什么？加深對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的理解。

3.學(xué)會(huì)對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的過程進(jìn)行分析

明確了系統(tǒng)優(yōu)化的含義之后，教學(xué)轉(zhuǎn)入到本節(jié)課的難點(diǎn)：系

統(tǒng)優(yōu)化的過程分析，借助數(shù)學(xué)手段定量與定性結(jié)合的分析比較，

尋求最優(yōu)方案。教材中所舉案例淺顯易懂，但求解過程需使用線性規(guī)劃的知識(shí)，教材中沒有給出求解過程和答案，學(xué)生也不會(huì)求解。因而，選擇了第三個(gè)案例“最大毛利問題”：

某商場購進(jìn)一批單價(jià)為16元的日用品。若按每件20元的價(jià)格銷售，每月能賣出360件，若按每件25元的價(jià)格銷售，每月能賣出210件。假定每月銷售件數(shù)y（件）與價(jià)格x（元/件）之間滿足一次函數(shù)。

（1）試求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式。

（2）在商品不積壓且不考慮其他因素的條件下，銷售價(jià)格定為多少時(shí)，才能使每月的毛利潤W最大？每月的最大毛利潤是多少？

解：（1）y=-30x+960

（2）設(shè)每月的毛利潤為W元，則

W=（x-16）（-30x+960）

=-30x2+1440x-960×16

=-30（x-24）2+1920

∴當(dāng)x=24時(shí)，W有最大值，W最大值=1920

答：將售價(jià)定為24元時(shí)，每月的最大毛利潤為1920元。

采用定性和定量相結(jié)合的分析方法，拓寬了學(xué)生的思維，培

養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了與數(shù)學(xué)學(xué)科的課程整合。在完成此案例之后，講解數(shù)學(xué)模型的概念。引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型，通過優(yōu)化建立數(shù)學(xué)模型得到的解就是最優(yōu)解，總

結(jié)歸納出系統(tǒng)最優(yōu)化方法的含義，了解系統(tǒng)優(yōu)化的意義。

四、布置課后作業(yè)，學(xué)會(huì)實(shí)際運(yùn)用

課后布置學(xué)生針對(duì)合肥市停車現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，指出存在的停車問題，并結(jié)合實(shí)際情況提出相應(yīng)的改善措施。讓學(xué)生親自完成一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化的過程，用系統(tǒng)分析的方法分析解決問題，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)得到進(jìn)一步實(shí)踐和提高。學(xué)生的興趣被充分地調(diào)動(dòng)起來，參與十分積極，所學(xué)知識(shí)也在活動(dòng)中得到鞏固、提高、加深和升華。

我在教學(xué)中以智力游戲?qū)?，采取案例分析、討論、探究思考、師生互?dòng)交流等多種教學(xué)形式，所設(shè)計(jì)的案例均來源于日常生活，與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷接近，十分典型生動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，降低了知識(shí)難度。學(xué)生在自主、合作、探究的學(xué)習(xí)過程中很好地理解掌握了系統(tǒng)優(yōu)化的基本方法。增強(qiáng)了社會(huì)參與意識(shí)，突破了教學(xué)重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了三維目標(biāo)。對(duì)于合肥城市交通擁堵狀況實(shí)例，如果可以指導(dǎo)學(xué)生對(duì)確定的研究問題進(jìn)行實(shí)地參觀、調(diào)查和向?qū)＜易稍?，得到第一手材料后，再讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，學(xué)生在相互評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)過程中會(huì)獲得更多學(xué)習(xí)的

樂趣。

（作者單位 安徽省合肥市第六中學(xué)）