优化设计22课答案

初中化学课堂的优化设计

新乡市第二中学 李晓凤

各位领导、老师大家好：

今天我受河师大的委托，和大家谈一下有关《初中化学课堂的优化设计》的问题，我深感荣幸。我是一名普通的中学化学教师，在教育一线工作了近二十年，一直从事初中化学的教学。从老教材到新教材，教改前到教改后。面对教学改革的深化，我颇有感受。但要我谈出太深的道理，我也没有这个能力。利用这个机会，我想把我在教学工作中的一些感触和大家交流一下。谈的不妥的地方，请大家指出，以便我们共同学习。

新一轮基础教育化学课程改革实验工作从2001年9月开始，河南省初中化学改革全面铺开自2005年开始，至今已经五六年了。

随着新课改向纵深方面的推进，深化课堂教学改革，建立一种适应素质教育要求的新型教学模式，提高课堂教学的有效性，是我们教育工作者不断探索和追求的目标。有效的课堂教学是指教学过程的最优化，教学方法的科学化和教学效果的最大化，旨在提高课堂教学效益。Ppt2有效教学理论认为：教学的有效性=教学内容总量*学生接受内容的百分数（学生接受率）。由此可知，有效性的教学取决于两个方面，一是教学内容，二是教学对象。大量实践证明，教学效率高低的决定因素，主要是教学对象---学生，为此教师必须要有“对象”意

第一题

考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显著性水平为0.05。 1. SSE的公式

2. SSA的公式

3. 将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面

P=0.001799，远小于0.05，所以是显著的 4. 打开Minitab，复制表格，“统计”“方差分析”“选单因素未重叠”“响应C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果: 工作表 3

单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度

来源 自由度 SS MS F P 因子 3 84.15 28.05 7.96 0.002 误差 16 56.40 3.52 合计 19 140.55

S = 1.877 R-Sq = 59.87% R-Sq（调整） = 52.35%

平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间 水平 N 平均值 标准差 ------+---------+---------+--------

第一章习题答案

1-1 某厂每日（8h制）产量不低于1800件。计划聘请两种不同的检验员，一级检验员的标准为：速度为25件／h，正确率为98％，计时工资为4元／h；二级检验员标准为：速度为15件／h，正确率为95％，计时工资3元／h。检验员每错检一件，工厂损失2元。现有可供聘请检验人数为：一级8人和二级10人。为使总检验费用最省，该厂应聘请一级、二级检验员各多少人？ 解：（1）确定设计变量；

根据该优化问题给定的条件与要求，取设计变量为X = ???x1??一级检验员???； ??x2??二级检验员?（2）建立数学模型的目标函数；

取检验费用为目标函数，即：

f(X) = 8*4*x1+ 8*3*x2 + 2（8*25*0.02x1 +8*15*0.05x2 ） =40x1+ 36x2

（3）本问题的最优化设计数学模型：

min f (X) = 40x1+ 36x2 X∈R s.t. g1(X) =1800-8*25x1+8*15x2≤0

3·

g2(X) =x1 -8≤0 g3(X) =x2-10≤0

g4(X) = -x1 ≤0 g5(X) = -x2 ≤0

优化设计：就是在规定的设计限制条件下，运用最优化原理和方法将实际工程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为工具进行 寻优计算，在全部可行设计方案中，寻求满足预定设计目标的最佳设计方案。

优化设计的方法：首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型；然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上进行寻优运算求解，得到一组最佳的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。

优化设计的步骤：（1）设计课题分析（2）建立数学模型（3）选择优化设计方法（4）上机计算求优解

上述优化设计过程的四步其核心是进行如下两项工作：

一是分析设计任务，将实际问题转化为一个最优化问题，即建立优化问题的数学模型； 二是选用适用的优化方法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计方案。

数学模型三要素：设计变量（独立）：目标函数的极小化minf(x)：约束条件：g(x)<0 等值线有以下几个特点：

(1) 不同值的等值线不相交；

(2) 除极值点外，在设计空间内，等值线不会中断； (3) 等值线充满整个设计空间；

(4) 等值线分布的疏或密，反应出函数值变化的慢或快；

(5) 一般来说，在极值点附近，等值线近似是同心椭圆族，极值点就是椭圆的中心点。 在设计空间内，目标函数值相等

现代设计方法参考书目:

1、陈继平. 现代设计方法， 华中科技大学出版社。 2、高健. 机械设计优化基础， 科学出版社，2007，9

3、刘惟信. 机械最优化设计，第二版，清华大学出版社。 第一章习题

例2 某工厂生产甲乙两种产品。生产每种产品所需的材料、工时、电力和可获得的利润，以及能够提供的材料、工时和电力见表。试确定两种产品每天的产量，以使每天可能获得的利润最大。

设每天生产甲产品x1件，乙x2件，利润为f(x1,x2) f(x1,x2)=60x1+120x2

每天实际消耗的材料、工时和电力分别用函数g1(x1,x2)、g2(x1,x2)、g3(x1,x2)表示： g1(x1,x2)=9x1+4x2 g2(x1,x2)=3x1+10x2 g3(x1,x2)=4x1+5x2 于是上述问题可归结为： 求变量 x1,x2

使函数 f(x1,x2)= 60x1+120x2极大化 满足条件 g1(x1,x2)=9x1+4x2≤36

优化设计

什么是优化设计?

优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等）最小。也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。

设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自然频率，材料特性等。实际上，所有可以参数化的ANSYS选项都可以作优化设计。（关于ANSYS参数，请参看ANSYS Modeling and Meshing Guide 第十四章。）

ANSYS程序提供了两种优化的方法，这两种方法可以处理绝大多数的优化问题。零阶方法是一个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数的工程问题。一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。

对于这两种方法，ANSYS程序提供了一系列的分析——评估——修正的循环过程。就是对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正设计。这一循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。

除了这两种优化方法，ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率。例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。随机

现代设计方法参考书目:

1、陈继平. 现代设计方法， 华中科技大学出版社。 2、高健. 机械设计优化基础， 科学出版社，2007，9

3、刘惟信. 机械最优化设计，第二版，清华大学出版社。 第一章习题

例2 某工厂生产甲乙两种产品。生产每种产品所需的材料、工时、电力和可获得的利润，以及能够提供的材料、工时和电力见表。试确定两种产品每天的产量，以使每天可能获得的利润最大。

设每天生产甲产品x1件，乙x2件，利润为f(x1,x2) f(x1,x2)=60x1+120x2

每天实际消耗的材料、工时和电力分别用函数g1(x1,x2)、g2(x1,x2)、g3(x1,x2)表示： g1(x1,x2)=9x1+4x2 g2(x1,x2)=3x1+10x2 g3(x1,x2)=4x1+5x2 于是上述问题可归结为： 求变量 x1,x2

使函数 f(x1,x2)= 60x1+120x2极大化 满足条件 g1(x1,x2)=9x1+4x2≤36

22 龙卷风

教 材：冀教版小学语文四年级上册 单 元：神奇的大千世界 板 块：教学设计

教材分析：

龙卷风长期以来一直是个谜，本篇课文围绕着龙卷风“特异的形态”和“狂暴威猛的气势”重点介绍了“陆龙卷”和“海龙卷”。文章运用列举数字、举例、比较、比喻等多种说明方法，使人如临其境，如见其景。

教学目标：

知识与技能：

1. 正确认读本课要求会认的生字，掌握十个要求会写的生字。了解“谈虎 色变、特异、面目全非”等词语的意思。

2. 正确有感情地朗读课文。

3. 引导学生体会文章中运用的列数字、举例、比较等说明方法。 过程与方法：

1. 继续进行自主识字，提高学生随文解词的能力，同时提高学生的阅读能力。 2. 体会文中运用多种说明方法来介绍龙卷风。

3. 通过语言文字想象画面，继续培养学生的想象能力。

4. 根据对文章的理解尝试用自己的话复述，培养学生的口语表达能力。 情感、态度与价值观：

了解自然现象对人类生存的利与弊，培养学生探索自然科学的兴趣。

重难点分析：

●文章中运用的列数字、举例、比较等说明方法，使人如临其境，如见其景。引导学生联系课文自主感悟，体会龙卷风的形态和气势。

●正确的认读生字，理解词语的意思。主要以学生自学为主，教师利用多种方式反馈学生的掌握情

王良小学集体备课、说课、评课

汇报材料

教学工作是学校的中心工作，课堂教学又是教学工作的核心。集体备课、说课、评课活动，是教师之间互相交流教改信息，分析教材内容，探讨教学方法，切磋教学艺术的一项重要措施；是发挥集体智慧，提高课堂教学效率，确保教学质量的有效保障；在过去的一个阶段中，我校从自身出发，为使这一教学制度长态化，主要做了以下工作。

一、加强领导，明确职责

我们认识集体备课、说课、评课活动对提高教师教学基本素质，改善课堂教学效率的积极意义。成立了由校长负总责，学校教导处组织管理，各教研组具体实施的管理流程。

二、强化质量意识，明确规范和要求

为了使集体备课、说课、评课活动切实产生应有的效果，各教研组在集体备课时应做到“三备”、“四定”、“六明确”。

1、“三备”即：备课程标准、备学生、备教法学法； a备课程标准。要在认真学习《新课程标准》理念的前提下，提出符合新课标理念的教学方案；

b备学生。要了解学生学习的全面情况，讨论学生学习的掌握情况，对症下药地讨论现阶段教学方案；

c备教法学法。在认真研读教材的基础上，结合全程教学计划，注重落实基点、突出重点、突破难点、激发异点、体现特点。

2、“四定”即：定时间、定地点、定课题、定主讲人；

a各教研组除平时的教学交

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

摘 要

单级圆柱齿轮减速器是原动机和工作机之间的减速传动装置，它广泛应用于日常生活和生产中，但传统设计中仍存在着体积过大、效率过低的问题，因此有必要对齿轮减速器进行优化设计。针对一级齿轮减速器，选取合理的设计变量，以减速器体积最小为目标建立优化设计的数学模型，用MATLBAB并且根据齿宽系数、模数、齿轮的应力和轴的弯曲强度等约束条件来确定约束函数。对机械校核得出优化出的参数是满足约束条件，实现了齿轮减速器体积最小的优化目标。

关键词：单级圆柱齿轮减速器；MATLAB优化工具箱；优化设计

I

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

目 录

摘 要 ..................................... 错误！未定义书签。 1设计任务 .................................... 错误！未定义书签。 2优化设计的数学模型 ........................................... 2

2.1建立数学模型 ...........................................................