第一篇：Unity中簡單的優化物理系統

這個篇文章的主要目標是給予你一個關于在Unity中簡單的優化物理系統

我的游戲物理系統有什么錯誤嗎？

怎么去處理游戲物理系統？

Unity 物理系統有什么缺陷嗎？

Unity 是怎樣處理物理系統的？

我在 Unity 物理系統上做了什么控制？

在我開始使用游戲物理系統之前我應該關心什么事情？

我應該在時候避免使用物理系統？

我看到了幀速率在下降，這是否是物理系統導致的？

當涉及到物理系統時，便會有以上這些問題，或許你會有更多像上面類似的問題。

是的，是的，我知道！我們全怪那個平果，它為什么要在那一天降臨到牛頓的頭上？為什么呢，上帝？ 物理學也許不是每個人最愛的科目，但是物理學在游戲開發行業中真的是一個非常重要的角色。

想象一種情況，在緊要關頭你最終決定提出做一個大事情。一個讓人矚目的，一個使用逼真的物理和圖像的大游戲。

設計已經創建出來，架構已經完成，一切看上去似乎已經準備就緒。但是你最終坐了下來，開始在最棘手的部分上工作，“物理系統”！

此時，似乎所以東西都崩潰了；你無意中看到了很低的FPS，奇怪的移動，碰撞器/觸發器 出現了問題，高CPU使用率等等。

不恰當或者不正確的使用物理系統可能會把一些游戲玩家嚇跑。這不只是關于不恰當的使用物理系統的問題了；這是關于一個游戲可玩性高不高的問題了。

這些都是不容易解決的問題。物理系統是游戲開發過程中最困難，也是最重要的一部份，這是無法避免的！

人們可能會說：“好的物理系統需要一個超快的CPU！”。但是，請相信我，這句話不一定都是對的。多數情況下，可以通過由淺入深進入Unity的海洋中學習Unity 的物理系統是怎樣工作的，以便我們實現更好的物理系統。

在我還是一個程序小鮮肉的時候，我便要處理100多個與物理相關的事情。這讓我花了近一年的時間記錄下了處理物理相關的關鍵點。

因此，我決定寫這篇文章。幫助大家跳躍這個學習階段的痛苦，成為一個專業的物理系統開發者。

我不打算講關于物理系統在Unity中是如何工作的，然而我將會在怎么優化你的物理系統中列出技巧和要點。所以，如果你是一個新手，我建議你先去大概了解一下Unity 物理系統。

物理學是一個非常非常龐大的、廣泛的概念，我決定分成不同的部分，盡可能做到簡單。

接下來，這是一個漫長有趣的過程，請你趕緊系好你的安全帶，讓我們開始吧！

降低固定時間步（Fixed Timestep）在Unity文檔的說明如下： “一個不受幀速率影響的時間間隔，用于指定在 FixedUpdate()函數中執行物理計算每一幀的時間間隔”

默認值為 0.02（每秒），這顯示了每 20ms（毫秒）物理更新將會被執行一次。所有 FixedUpdate()也會每20ms調用一次。

你需要不停的改變這個值，以獲得理想的效果。

例如：

“如果你打算做一個簡單的卡牌游戲，這不需要使用太多的物理系統。然而最好減少調用物理引擎的次數。但是這操作要很細心一點；如果你減少過多的物理引擎調用的次數，你也許不會得到你想要的物理效果。”

讓我們通過下面的案例更好的理解 Fixed Timestep 吧！

步驟 1）創建 3-4 個 球體。讓他們保持一些距離：

步驟 2）創建物理材質（通過在Assest文件夾中按下右鍵->Create->Phycics Material），并且設置摩擦系數（Friction Amount）的數值為 0，然后設置彈力系數（Bounciness）為 1，再設置彈力混合（Bounce combine）為最大值：

步驟 3）將該物理材質添加到球體碰撞器的物理材質卡槽中去：

步驟 4）為球體添加剛體組件（這將意味著此物體時物理對象）：

步驟 5）創建一個平面，并且為其創建一個物理材質（先使用默認值），添加到平面上：

步驟 6）讓創建的球體位于平面的上方，并且設置球體的重力選項盒為勾選狀態。

步驟 7）點擊 Play 按鈕，并且查看一下結果。

這個球在做一下一上的動作。（不好意思，污了一下下。）

那么，這與固定時間步（Fixed Time Step）有什么關系呢？

上面只是一個簡單的設置，現在我讓我們開始玩耍 Fixed Time Step 的值吧！

找到 Edit>>Project Settings >> Time，在那里，你能找到 Fixed Time Step，它的默認值為 0.02（正如我之前提到的那樣）。

現在讓我們設置它為 0.1，然后按下 Play 按鈕開始游戲。

你有發現有什么不同嗎？

首先你會注意到，這些球的運動非常的慢。

然后，你會看到球體穿過了平面而不是反彈回來。

你會問為什么？（不需要彈跳如此的快呀！啊哈哈）

好的，如果你設置 Fixed Time Step 為 0.1，這就意味著物理更新將在每100ms（毫秒）執行一次，這很快就會注意到，將無法檢測到碰撞。

這表明，過多的降低 Fixed Time Step 的也是不恰當的。現在讓我們改變 Fixed Time Step 的值為一個更為實際可行的值 0.03-0.04。（具體根據球體的需要來定）現在，如果你開始游戲，你不會看到任何改變。只要看上去還行，那就OK。如果你細心的檢查一番，物理碰撞檢測會有一點點不同的。

看看下面的圖片：

提示

如果你不能跟上步驟來，那么請你參考一下Unity的官方文檔。適當的理解 Unity 物理引擎是必須的。

物理碰撞檢測會有點延遲，只會在當前幀結束之后才反彈回去。這在你游戲處于正常FPS下可能觀察不到，但是這可能會影響到物理效果。但只要你的需要滿足了，這也是沒什么關系的。

這將有什么幫助呢？

任何時候你從物理計算中節省下來的計算資源，都可以讓給渲染和其他計算密集的處理，所以就可以讓你的游戲更加出眾。

通過設置 Maximum Allowed Timestep 在物理系統中保持檢查！

在Unity文檔中的定義如下：

“一個不受幀速率影響的時間間隔，當幀率為最低峰值的時候，物理計算和 FixedUpdate()事件將不會被執行”

那么，這意味著什么呢？

讓我們先在正常的游戲下，去理解它（Maximum Allowed Timestep）。

如果你的游戲在運行的時候能保持在 60 FPS，這就意味著每一幀會執行 0.01666秒。意味著每一幀需要花費 16.7ms（毫秒）。現在，讓我們把 Fixed TimeStep 設置為 0.01，這表明物理更新將每 10ms 執行一次。

這表明，在每一幀中至少會調用一次物理更新，因為 10ms<16.7ms.現在讓我們假設由于某種原因幀率降低到了 30 FPS。

那么，每一幀將會執行 0.0333秒（也就是33.3ms）。也就意味著在每一幀中會調用3次物理更新（因為一次物理更新花費10ms）。這意味著如果幀率繼續下降，每幀內的物理調用還會更多。

這將會導致程序崩潰。為了解決這個問題，下面引入 Maximum Allowed TimeStep。

它的默認值為 33ms（可能是作者搞錯了，明明就是0.33333秒 = 333。33ms啊）。正如 Maximum Allowed TimeStep 定義：每當物理更新超過指定的時間，物理更新將會停止。因此，這便為其他進程節約了資源。

在我們的案例中，如果每一幀執行時間增加到 40ms，這將會調用更多的物理更新。但是現在我們設置 Maximum Allowed TimeStep 為 0.033，也就是33ms，物理更新將會在 33ms 后停止調用，也就是執行3次物理更新后，便會停止調用，盡管每幀的執行時間超過 50ms 也會如此。

因此為其他沉重的進程節省下一些資源。

這聽起來非常的棒，不是嗎？

但還是有會一些限制的負面影響。每當發生性能故障，動畫和物理便會放慢（意味著畫面卡頓，延遲）。

因此，要牢記Maximum Allowed TimeStep 同樣是一個重要的因素,如果使用得當，將會得到非常好的效果。

總是有 1-1-1 的比例

放大一個沒有物理的對象是沒有問題的（就是沒有與物理相關組件的物體對象），但是當一個物體時一個物理對象時，我建議你不要對該物體進行縮放。縮放會導致奇怪的碰撞檢測，也會影響到物體的下落方式。

例如： “一塊大石頭在沒有任何空氣阻力的情況下會很快的落到地面上（如從塔上或其他地方掉下來）。但是如果它周圍的物體都放大了，那會讓下落看起來速度很慢”。

還有一個選項是調整重力加速度的值讓他看起來變得正常，但是這不是最正確的做法。正確的做法應該是保持使用1-1-1的縮放比例，因為Unity的物理引擎在這種情況下工作的最佳。

給你的對象設置恰當的質量

和縮放一樣，質量也需要保持精確。

讓一架飛機的質量為 1kg 正確嗎？

如果你考慮到度量系統準則，Unity的 1 個單位等于 1 kg 質量。同樣的，Unity的 物理系統是無量綱的。但是，如果你假定 Unity 的一個單位的長度為米，那么，一個質量的單位為 kg。

你可以得到更完美的結果。并且，Unity在努力解決高浮點數問題，所以盡量削減取值范圍是比較理想的解決方案。

這意味著，如果假設你的飛機重 1kg，那么你的輪子必然不會超過 1/1000 kg。

盡可能避免使用網格碰撞器（Mesh Collider）

對任何物理引擎來說，基于網格的碰撞檢測都比原始的碰撞檢測需要更多的計算量，這是一個事實。Unity在內部使用了 Nvidia 的 PhysX，因此這是沒有什么不同的。

一般來說，“對于不同碰撞檢測的相對成本從高到低的排序為：三角形網格、凸包（具體可以百度百科）、膠囊體、球體、盒子（六面體）、平面、點”

通常，網格碰撞器（Mesh Collider）被標記為凸包（也建議大家這么標記），它將被限制到255個三角形。只有在兩個網格碰撞器被標記為凸面（Covex）時才能相互發生碰撞檢測。

在 Unity 文檔中的說明： ”使用網格碰撞器時會有一些限制。沒有標記為凸面（Convex）的網格碰撞器只支持在一個沒有剛體組件的游戲對象（GameObjecet）上發生碰撞，如果你想要在一個剛體上使用一個網格碰撞器，這必須要標記為凸面“

理想情況下，應該盡量避免使用網格碰撞體，因為他們會比傳統的碰撞器（球體，立方體，膠囊體）帶來更多的計算負載，所以最好還是少用。

替代方案是什么呢？

一個簡單的替代方法就是讓對象的子物體使用原始（傳統）碰撞器把它們組合起來(如上圖所示)。這樣會減少一定的計算量,因為原始（傳統的）碰撞器計算速度比較快。

對于復雜的網格，你通常可以使用 Blender（小巧的建模軟件）或者其他工具來將它們分解成一些小部分。然后可以用傳統碰撞器直接替換掉這些小部分的網格。

我希望我已經給你一個確切的優化描述，但是不幸的是，每個網格都是不一樣的，對于我給出一個確切的描述是非常困難的。

后續很快就會來到

這個列表會很長，而且看上去會沒有盡頭，所以讓我們先休息一下，后續的博客會繼續介紹其他的提示。

同時我也不希望你一下看太多關于物理的東西而產生不適。

請繼續保持關注，然后先從上面幾個點開始優化。如果你有更好的替代方案，請也和我們分享一下。如果對上面討論的內容有任何問題，或者有任何疑問，請在評論區留言，我會很高興能提供任何幫助。總結：該篇文章大體講了一下幾個關鍵字：Fixed TimeStep、Maximum Allowed TimeStep、Mesh Collider、Convex。

這些東西都能在官網組件手冊中找到一些詳細的說明，如果看不懂該文章所說的內容，還請大家自行去看一看官網的組件手冊（還記得我給你說的 Unity 圣典嗎）

第二篇：系統優化教學設計

系統優化教學設計

組員：2014級4班 羅世淋201409140428 羅智 201409140429

一、教材內容分析

1．教材的地位和作用

系統優化是系統分析的深入，也是系統的結構和系統分析的綜合，又是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節，它是是本書的重要內容之一。本內容是讓學生“理解系統優化的意義，能結合實例分析影響系統優化的因素”。2．教學重點：系統優化的方法和一般步驟。

二、學情分析

進入系統的內容，學生的興趣明顯比前期活躍，顯然系統分析的深入符合高二學生的智力發展需求。但是，學生在對某個系統的分析容易陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應用系統的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統優化的約束條件和影響系統優化的因素。因此，系統優化的約束條件和影響系統優化的因素成了本節教學內容上的難點。

三、教學目標

能結合生產生活中的實例，理解系統優化的意義，并能結合實例分析影響系統優化的因素。

四、教學資源準備

“技術與設計2”配套教具旋轉木馬30套（江蘇南京寶高公司提供）、多媒體

五、教學流程

六、教學過程：

（一）引入新課（系統分析，承上啟下）

情景設置：有一個農夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。如果沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農夫帶一樣東西過河。請你幫農夫解決難題？

學生 ：

1、農夫帶著羊首先過河，農夫回來；

2、農夫與狼過河，農夫與羊回來；

3、農夫搬白菜過河，農夫回來；

4、農夫與羊一起過河。

教師提問：說說你們對該系統分析的過程？

學生：問題的突破口在——狼與白菜能夠共存！農夫、狼、羊、白菜和船組成了這個系統。系統中各要素是一個整體，都依賴農夫過河；最大的問題是“船很小，只夠農夫帶一樣東西過河”和“沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜”的沖突。我們聯系已知條件，做了一系列的分析實驗，但是比較其他方案不能實現所有要素都安全過河。最后得出以上方案。

教師：你們的思維過程很有價值，很清晰。而且在系統分析的過程中抓住了系統分析的三大原則——整體性、科學性、綜合性。

現實生活中，有很多產品在不斷更新，系統在不斷的升級。做任何事情我們都追求更好，希望投入盡可能少，回報越多越好。為了使系統達到最優的目標所提出的各種解決方法，稱為最優方法。但是有很多復雜系統，實施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不可能的逐個比較權衡，或者漫無目的瞎蒙。因此我們有必要進行定性定量的科學分析，尋找系統最優值。

（二）新課教學

1．案例分析：

案例一 ：“農作物種植系統的優化——農作物間作套種”

檳榔林套種香草蘭收益高

香草蘭——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀緣，并要求適度的蔭蔽。測定結果表明50%的蔭蔽度有利于香草蘭的生長發育。蔭蔽有兩種，一種是死蔭蔽，通過修建人工蔭棚的辦法(用遮光網）達到控制蔭蔽度的目的。這種方式需要水泥柱或石柱作為香草蘭棚架或攀緣的支柱。另一種是活蔭蔽：可選擇天然樹木或人工種植的椰子、檳榔等作物為活支柱，以控制活支柱樹冠來調節種植園的蔭蔽度。園地的選擇要選擇近水源且排水良好、有機質含量高、比較肥沃疏松的微酸性土壤；臺風主風方向有良好屏障比較靜風的向陽緩坡地或平地。

2002年，符良接受了中國熱帶農業科學院香料飲料研究所專家的建議，在檳榔林下套種了20畝香草蘭種苗，通過對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高15-20%。經過精心培育，現在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預計20畝香草蘭到11月份總收入可達285000元。現場一位管理人員給記者算了一筆帳，40畝檳榔園年收入72萬元左右，間種可使檳榔增收8萬，再加上香草蘭的收入，每畝土地較單純種檳榔增收約9000元！經發酵生香的商品香草蘭豆莢含有250多種發揮性芳香族成分及有機酸、糖、樹脂、礦物質等豐富成分，香氣獨特，留香時間長達2～3年，被廣泛用于高檔食品和飲料的配香原料，在發酵業、化妝及醫藥等領域均有應用，具有用途廣、經濟價值高的特點。目前國內售價為1000～1200元人民幣/千克。

教師提問：符良為什么選擇活蔭蔽種植，而不采納傳統的死隱蔽種植？

學生A：一塊地種檳榔又種香草蘭，提高了土地利用率；

學生B：對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高；

學生C：檳榔可作為活支柱供香草蘭攀爬，節省了石柱的費用；

學生D：檳榔葉子還可以遮光，節省遮光網的費用；

??

教師總結：活蔭蔽的改良不僅增產、增收還提高了土地利用率，可見活蔭蔽系統比死蔭蔽系統，功能更強大，效果更優。

教師提問：香草蘭套種的收益如此誘人，我們為何不把香草蘭套種到稻田里、麥田里，甚至套種到沙漠中與楊樹為友呢？

討論交流，小組匯報??

X組：香草蘭與水稻的生長土壤環境不同，不能套種；小麥的生長氣候要求又有差異也不能套種；沙漠風沙大且土壤也不適合香草蘭生長。香草蘭種植受生長特性、地理環境、氣候和天氣等條件的約束，并不適宜隨處種植，而且與矮個植物種植也沒有體現出遮陽的優勢或者節約石柱費用等優勢，另外由于營養需求的差異，即使能共存在一塊地如果沒有實現增產目的，套種的系統優化沒也就沒有太大的意義??

教師總結：系統優化的效果是理想的，但是不同情況的系統優化會遇到不同的約束條件，應該采取不同的手段和方法應對，使系統的目標在一定的條件中達到最大值。系統的優化都是為了發掘有限資源的無限潛能，使資源獲得充分的利用，體現更高的價值，實現投入最小，效果最佳的目的。

又例如：云南一些山區農民的甘蔗生長緩慢,減產已成定局.為了減少旱災損失,乘雨水來臨之際,在甘蔗田套種玉米。

例如：建筑材料的改進也是一項優化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。

??

教師：案例中，目標與土地的單位面積農作物收益和之間的關系在技術中我們稱為——目標函數；農作物的生長特性、條件、氣候等因素對作物套種起著限制作用，并且是不能人為解決的，稱為——約束條件；套種的技術水平、田間管理、病蟲防治等對產量產值有直接影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調節的。最優方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。

教師：在生活中，我們經常會遇到一些復雜的數字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數學手段定量與定性結合的分析比較，尋求最優方案。這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。它是真實系統的一種抽象。

案例二：利潤問題

某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每周擁有木材板料600平方，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產品都能銷售，那么該每周生產桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？

教師提問：這里，系統需要進行最優化的目標是什么？

學生：獲得利潤最大值。

教師提問：利潤受到哪些人為可調節的因素影響？

學生：每周生產桌子和椅子的數目。

教師提問：在這個利潤問題的系統中，又存在哪些不能人為解決的約束條件呢？

學生：制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。

教師：若把利潤最大值用 表示，變量每周生產桌子數用 表示,每周生產椅子數用 表示，請你根據已知條件，列出求解最優化問題的有關數學式子。

其中(1)式體現了目標與產量、利潤總和之間的關系,也就是目標函數。（2）（3）（4）（5）式則體現了約束條件。

教師：數學思維很清晰！下面就請大家算一算 的解，找出最大利潤值。

??

學生：算不出來！

教師引導：仔細觀察這四個約束條件的式子，找出數據中體現出受限最大的約束條件是哪個？

學生：工時！

教師：好，請你將最主要的約束條件（3）與目標函數式（1）聯系起來，看看你能不能發現影響因素 與最優值 的關系。

學生：生產椅子所需工時少利潤大，生產桌子所需工時多利潤反而小！生產的椅子越多利潤越大。

教師：那我們干脆不生產桌子了，專門生產椅子，可不可以？

學生：不行，至少要生產8張桌子！

教師：哦，原來還有約束條件（3）的限制。那好我們就生產8張桌子，算一算意義子最多可以生產多少張？

學生：13張！

教師：8張桌子，13張椅子。把你們經過一番分析計算選擇的這兩個變量的解代入約束條件看看是否超出了約束條件的限制范圍。

學生：都在約束條件范圍內。

教師：再利用這兩個變量的解，算一算利潤最大值是多少？

學生：1180元。

教師：我們再隨意找幾對滿足約束條件的 的解帶入目標函數檢驗一下，1180是不是利潤最大值。如：（每個小組分別用一對計算）

學生交流：

教師總結：以上計算表明，我們找到經過數學方法求出的就是最優值！回憶我們求解的過程，最優化方法解決問題的一般步驟：

（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；

（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；

（3）選擇合適的最優化方法；

（4）求解方程；

（5）最優解的驗證和實施。

這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。數學模型是研究和掌握系統運動規律的有力工具，它是分析、設計、預報或預測、控制實際系統的基礎。是我們在解決問題時，常用的一種方法。

2．應用：學生探究（2人一個小組）

要求學生分組利用提供的大、中、小三個大小不同的齒輪將上節課完成的旋轉木馬進行系統優化，看誰的木馬轉的又快又穩。

學生進行探究??

A組：將傳送帶傳送改為大齒輪帶動，三個齒輪傳送；

B組：將傳送帶傳送改為中齒輪帶動，三個齒輪傳送；

C組：將傳送帶傳送改為小齒輪傳送，三個齒輪傳送；

D組：齒輪與傳送帶一起贊成傳送系統??

小組比賽交流。

學生體會：皮帶傳送系統在木馬旋轉時，皮帶容易出軌，同時因為速度太大使系統容易散架。針對這個問題，利用有限的資源，將皮帶傳送換成齒輪傳送后，發現齒輪傳送比皮帶傳送速度更快更牢固；再更換三種齒輪的帶動比較，又發現大齒輪帶動時，動力更足速度加大了穩固性能也增強了。

（三）小結

最優方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。

最優化方法解決問題的一般步驟：

（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；

（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；

（3）選擇合適的最優化方法；

（4）求解方程；

（5）最優解的驗證和實施。

（四）課后探究

假如學校有2個學生食堂，正常情況下每個食堂能容納500人就餐，近兩年，學校規模擴大，就餐人數增加，每個食堂就餐人數達670人，每到就餐高峰期，學生就排著長隊等待就餐。

如何減少學生就餐排隊時間？提出解決這一問題的幾種途徑，并選擇最經濟、最有效可行、最容易實現的方案。運用系統分析方法，分步驟說明你的思考過程。

七、教學反思

蘇教版教材的案例選擇切題，但是有部分案例離我們所處的實際甚遠。在教學的過程中我選用了教材中技術類的案例，拓展了我們對技術的視野；但是生活案例我傾向于改用我們身邊的例子，大家熟悉，分析起來有親切感、簡單易懂又激發了學生自主參與的樂趣，剛好我校種有香草蘭。故在本案例中將“麥、棉、瓜、玉米套種”案例換成“檳榔與香草蘭套種”，實踐證明效果很好，學生很感興趣。本節課內容較多，學生探究活動時間就比較緊

第三篇：系統的優化教案

3.2.2 系統的優化

授課教師：連云港外國語學校 楊麗麗

一、教材內容分析 1．教材的地位和作用

系統優化是系統分析的深入，也是系統的結構和系統分析的綜合，又是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節，它是是本書的重要內容之一。

二、學情分析 進入系統的內容，學生的興趣明顯比前期活躍，顯然系統分析的深入符合高二學生的智力發展需求。但是，學生在對某個系統的分析容易陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應用系統的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統優化的約束條件和影響系統優化的因素，并能運用系統的方法分析問題，能對當前的系統提出優化的方案。

三、教學目標 知識與技能：

1．理解系統優化的意義

2．能分析影響系統優化的因素 3．初步掌握系統最優化的方法

4．能夠對一個簡單系統運用最優化的方法進行分析 過程與方法：

1．模仿非常6+1節目，采用小組競賽的方法，課前制作了計分牌，用來累分。2．通過討論、案例分析，完成學生知識的自主構建。情感態度與價值觀：

1．體驗系統優化的意義，指導學生把系統優化的思想延伸到整個生活和學習當中。2．培養學生解決問題的方法，以用合作精神 3．培養節約能源的意識 教學重點與難點：

重點：系統最優化方法和一般性步驟 難點：系統優化的過程分析

能結合生產生活中的實例，理解系統優化的意義，并能結合實例分析影響系統優化的因素。

四、教學資源準備 多媒體課件

教學課時：1課時

本節教材中分三個部分： 第一部分：案例分析 通過“小鬧鐘”案例、“鳥巢”和劉翔訓練方案的優化調整案例，目的是讓學生感受系統優化的意義。從實例分析入手，在分析過程中體驗系統優化的意義。

第二部分：第一個案例“風力發電”采用定性的分析方法，根據案例分析總結闡述系統優化方法和一般性步驟。第二案例“利潤問題”采用定性的分析方法，第三案例“貨物派送”采用定性和定量相結合的方法，要求學生運用系統的思想和定性、定量相結合的方法，確定研究課題、進行分析研究、評價比較、優化方案。總結歸納出系統最優化方法的含義。

第三部分：提供學生一個探究任務，優化一所小學門前的交通問題，讓學生親自完成一個系統優化的過程，用系統分析的方法分析問題進一步得到實踐和提高。

五、教學流程(一)情景創設引入新知

師：作為一個系統，通常會有這樣或那樣的問題，比如隨著私家車的數量迅速增多，出現了越來越多的城市道路交通擁擠，車位不夠停放等問題，那么就需要我們要對交通系統進行改善、優化，我們進行優化的意義是什么？我們來看幾個實例是，然后再來回答這個問題。案例：小鬧鐘

師：大家猜猜看，懸掛上面的這個白色的物體是什么？ 學：燈、鬧鐘??

師：是鬧鐘，當到了我們設定的時間響了以后，我們第一反應是什么？ 學：關掉鬧鐘，再睡一會

師：等你醒來的時候，時間往往超了很多，這種情況影響我們正常的學習和工作。師：大家遇到個問題時，我們班同學有沒有想到去改進鬧鐘的設計？ 生：發表自己的看法

師：這個鬧鐘就解決這個問題，它叫拼圖鬧鐘，當鬧鈴響后，你要把它底部的圖拼好，它的鈴聲才能停止。

師：這個鬧鐘和普通的鬧鐘相比較，在哪方面進行了改進？ 生：性能

師：這個鬧鐘和普通的鬧鐘價格上會不會有提高很多？ 生：不會，因為拼圖的材料成本很低。案例：鳥巢的優化調整

師：我們再來看2008奧運會的主會場“鳥巢”，“鳥巢”采用是什么結構？ 生：框架結構

師：使用的主要材料是？ 生：鋼

師：它采用是大跨度重型鋼結構體系，它在設計過程中也在不斷的優化調整，其中有一項調整是取消了可開啟屋蓋、擴大了屋頂開孔，優化后方案，減少用鋼量1.2萬噸，造價減少了約4億元。

師：鳥巢去蓋后，在哪方面得到改善？ 生:成本降低

師：雖然去掉了蓋子，但鳥巢的外觀、設計理念都不會改

設計意圖：精選生活中系統優化的案例來導入新課，激發學生學習欲望，同時通過案例，讓學生感覺到系統優化的意義。案例：飛人劉翔

師：提到奧運會的主會館，就想到飛人劉翔在08年奧運會因為腳腱受傷遺憾退出賽場的情景，今年的全運會劉翔再次天證明了自己，劉翔在這次全運會中以多少秒奪冠？ 生：13秒34 師：劉翔創造了亞洲田徑的的奇跡，除了和他本身的身體條件和天賦外，還和孫海平教練的訓練方法是分不開的，孫海平對劉翔的訓練方法在不斷的優化調整，孫海平教練說“思索出劉翔訓練的新思路，這比什么都有意義”，你認為孫海平教練思索出訓練的新思路的意義是什么？

生：發揮劉翔的最大潛能

師：那么我們優化的意義是什么？ 生:低成本、高效益??

師：以最小的投入，獲取系統的最佳效益或最佳功能。師：對于城市道路擁擠的問題，大家會想到什么解決方案？ 生：擴建道路？

師：但這種方法不僅造價昂貴、破壞城市環境，失去了我們優化的意義，我們可以通過優化交通信號的控制。

(二)系統優化的基本方法 1.案例：風力發電

師：風力發電正逐漸成為大規模“綠色發電”的先鋒，2003年美國就安裝了約16億美元的風力發電場，并還在逐漸加大投入，來了解一下風力發電系統。生：看風力發電的視頻

師：大家能想出解決妙方嗎？ 小組討論

生：方案1：殺蟲劑、方案2：種植殺蟲的植物???

師：我們首先要對這個系統進行分析，系統分析的第一個環節就是明確問題設定目標，風力發電系統現在遇到什么問題？

生:葉片上的蟲子，使渦輪發電機的發電量由750千瓦降低到450千瓦。師：問題明確了，我們要設定優化目標，我們優化的目標是什么？ 生：消滅渦輪發電機上的蟲子，師：我們明確目標后，開始制定方案，我們來看一下我們班同學制定的方案，我們這些方案有沒有條件的約束呢？

方案1：噴灑殺蟲劑，人工噴灑嗎？有沒有考慮到渦輪發電機的高度 師：我們還要充分考慮到這個系統的約束條件 1．氣候：全美風力最強的地方 2．地勢：發電場位于沙漠的邊緣

師：制定這些方案后，我們現在就開始實施這些方案嗎？ 生：不行

師：我們還不知道哪一種是最優方案呢？我們應該如何做？ 學生：試驗，先用幾臺渦輪機進行試驗

師：試驗后，我們可以得到最滿意方案，我們就可以進行實施階段，每臺渦輪機實施最優方案。這就是我們優化的基本過程是：

師：我們來看一下，工程師們采用了哪種方案 師：播放視頻 生：觀看視頻

師：工程師發電機上添加了清洗設備

設計意圖：通過分析“風力發電”的案例，引導學生理解了系統優化的一般過程，同時也理解的系統優化的含義，掌握用定性的分析方法優化系統。通過視頻的方式，激發學生探知欲望(如何用風力發電？)，了解了風力發電的原理，同時也培養了他們節約能源的意識。2.案例：利潤問題

師：剛才“風力發電”的案例我們是采用推理、實驗的方法，是屬于定性的分析方法。在生活中，純定性分析是不夠的，我們來看第二個案例“利潤問題”。生：閱讀書上的案例

師：同學們看到這個問題，馬上想到用什么方法來解決 生：用數學上的函數(線性規化)師：我們還是用我們剛剛的優化的一般步驟

師：系統優化的因素是指對優化目標產生顯著影響？可以人為調節的因素。生：X1、X2 教師：好，請你將最主要的約束條件與目標函數式聯系起來，看看你能不能發現影響因素X1、X2與最優值Smax的關系。

學生：生產椅子所需工時少利潤大，生產桌子所需工時多利潤反而小！生產的椅子越多利潤越大。

教師：那我們干脆不生產桌子了，專門生產椅子，可不可以？ 學生：不行，至少要生產8張桌子！

教師：哦，原來還有約束條件的限制。那好我們就生產8張桌子，算一算椅子最多可以生產多少張？

學生：13張！

教師：8張桌子，13張椅子。把你們經過一番分析計算選擇的這兩個變量的解代入約束條件看看是否超出了約束條件的限制范圍。學生：都在約束條件范圍內。設計意圖：“利潤問題”是非常典型的用數學方法解決的案例，高二的學生在數學課上已學會用線性規劃的方法來解決這個問題，所以在這個案例主要讓學生要用系統的分析方法分析問題，能夠分析影響系統優化的影響因素。案例3：最優配送路線

師：在生活中，我們經常是定性和定理分析相結合的方法，我們看這個案例

某配送中心位于A點，現在將一批電視機等家用電器配送到B、C、D處的3家商場，運貨車從A點出發，送完貨后返回，配送路線如圖，圖中帶箭頭的線分別表示兩地往返的方向，無箭頭的線表示可以往返的線路。師：說說你的解決思路 生：學生討論 方案

路線

路程(km)

ABCDA 51

ABDCA 46

ACBDA 59

ACDBA 47

ADCBA 51

ADBCA 58

師：這個案例，我們制定好方案后，再用數學的方法計算，就是定性和定量相結合的方法。設計意圖：這是流程優化中的一案例，這個案例是通過優化流程來優化案例，通過這個案例，讓學生了解生活系統的優化通常是定性和定量相結合的方法。(三)應用，學生探究

問題：隨著汽車普通率的提高，我們周圍的交通逐級逐漸惡化，一所小學門前的交通經常出現塞車的現象

師：展示這所小學的地圖，說明這所小學的特殊位置，播放一段小學放學時的一段片段。生：分組對系統進行分析，并且討論可行的方案 生：展示方案，教師精講點撥

師：對其他組的方案進行推理、判斷，選出可行的方案 生：對其他的組的方案進行推理

師：展示現在正實施的方案，現在的方案偶爾還會出現堵車的現象，所以大家提供的方案也是非常有價值的，回到連云港后我一定將大家的方案推薦給有關部門。(四)總結

最優化方法是系統學中的一個重要方法，它通常是指在一定的人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果(如生產產值、利潤、效益等)達到最大，而投入(如能源、資金、人力、時間等)達到最小的一種方法。①要用定性和定量分析相結合的方法是系統最優化。

②堅持系統整體的最優化。運用好權衡理念，舍卒保車，棄車保帥，這是為了保證對弈的最終勝利。

第四篇：系統優化軟件基礎知識[范文模版]

我們每次安裝完系統，或者拿到一臺新的電腦后，我們都要對系統選項進行一些設置，好讓電腦更適合我們的使用習慣，同時發揮其最佳性能，提高我們的生產力。下面就讓小編帶你去看看那些系統優化軟件神器，希望能幫助到大家!

Windows10系統優化工具軟件 Windows 10 Manager

相信很多人已經在使用Win10系統。Windows 10 Manager由Yamicsoft開發。它著重于Windows10系統的優化，具有很多功能。

Windows 10 Manager是專用于Microsoft Windows10的實用程序。它包括40多種不同的實用程序，用于優化，調整，清理，加速和修復Windows 10，使系統能夠更快地執行，消除系統故障，提高穩定性和安全性，個性化Windows 10，可以滿足你的需求。

軟件功能

信息：獲得系統和系統上的所有硬件的詳細信息;

優化：調整你的系統以提高windows的啟動及關機速度，調整你的硬件以提高系統速度和性能;

清理：智能卸載程序能完全卸載程序而無殘留的文件和注冊表項目;

自定義：調整資源管理器的外觀，桌面，開始菜單，任務欄和通知區域來自定義您的系統;

安全：調整系統，組件，UAC，登錄設置，調整各種設置和限制訪問驅動器和方案，提高系統的安全性;

網絡：優化和調整你的互聯網連接和網絡設置;

多種實用程序：創建計劃任務或觸發任務的監控;顯示和運行內置的Windows的有用的集合工具;

一款非常棒的系統優化、隱私保護和清理工具CCleaner

軟件簡介

CCleaner Pro是一款來自國外Piriformteam開發的的系統優化和隱私保護工具，世界上最流行的PC清理與優化工具。CCleaner的主要用來清除Windows系統不再使用的垃圾文件，以騰出更多硬盤空間。它的另一大功能是清除使用者的上網記錄，體積小，運行速度極快，可以對文件夾、歷史記錄、回收站等進行垃圾清理，并可對注冊表進行垃圾項掃描、清理。附帶軟件卸載功能。

安裝步驟：

?首先下載壓縮包，解壓，點擊安裝包。

?自定義安裝。

?更多。

?更改路徑到非系統盤，然后安裝。

?開始運行。

?斷開網絡連接，點擊現在激活。

?輸入下面任意一行注冊碼，名稱隨意。

C2YW-SMM9-I2F9-JD3E-AZPC

C2YW-RYJS-J2FH-B__R4-2ZPC

C2YW-F3CV-M7H9-9TQC-2ZPC

?激活成功。

?垃圾清理界面。

?注冊表清理界面。

?軟件卸載，啟動項管理，瀏覽器插件，系統還原等工具。

?軟件基礎設置以及高級規則。

神器丨超級強大的系統清理優化工具

工欲善其事必先利其器

最近給其他電腦做優化，辦公室的電腦，你們懂的，配置不高，運行起來或多或少有點卡頓，又不能給它重裝系統，只好做一個較為全面的清理。然后給自己的筆記本電腦也幾次安裝了win10系統，用的方法就是之前發的推文：系統安裝丨純凈Win10系統專業版安裝教程。此文發布后，有不少朋友遇到了困難，可以添加文末小編的聯系方式。

電腦使用一段時間會變慢，這個主要是因為系統中駐留了大量的垃圾信息。還有，軟件有時候會安裝失敗，有一部分原因是軟件之前的版本沒有卸載干凈導致。今天小編推薦一款工具可以解決上面兩個問題。

01)神器介紹

CCleaner是一款來自國外的超級強大的系統清理優化工具，能夠清除所有的垃圾文件，全面保護系統隱私，CCleaner清除垃圾文件的能力遠超國內的主流系統安全輔助軟件,強力推薦軟件!

功能一：清潔器

清潔器可以讓系統重新煥發一新，清除系統多余的垃圾，讓系統變的更快。其中還包括一個應用程序，它可以解決系統中的程序錯誤問題，還可以讓軟件新如初。

功能二：注冊表

注冊表的掃描和清除一些無效的軟件信息，不但可以解決軟件再次安裝時的報錯問題，還可以讓系統變的更快!

功能三：工具

工具里面可以卸載一些無法卸載的頑固軟件，清除系統自動啟動項，清除多余的瀏覽器插件，分析磁盤中的各種文件類型占比大小、查找重復的文件、管理系統還遠點等。對于一些頑固的軟件，系統的控制面板中無法卸載時，可以用這里的刪除。

使用建議

1、CCleaner 默認會清理所有瀏覽器的 Cookies，建議清理時取消勾選避免網站需要重復登錄;

2、CCleaner 默認會開機自啟動并常駐后臺來掃描緩存文件，如無必要建議關閉之;

3、緩存文件可以幫助你更快的打開某個網頁或者是軟件等，因此定期清理緩存文件即可;

4、不建議清理系統還原點和回收站內容防止內容丟失，你可以手動清理更放心;

5、對于經常安裝和卸載軟件的用戶建議清理注冊表，但清理前注意點個備份注冊表;

對了，之前也有向大家推薦三款專門用于軟件卸載的軟件，很多朋友在安裝失敗的時候，我都推薦他們用其中第三款軟件進行卸載。很多朋友都會疑惑，明明有360軟件安裝管家等，甚至可以直接電腦內部卸載軟件不就好了嗎?干嘛非得那么麻煩?

第五篇：論DISLab 系統在物理教學中作用

論DISLab系統在物理教學中作用

作者：周世平文章來源：上海師范大學教育技術系 200234 上海 點擊數：360 更新時間：2008-9-24 摘要:正在進行的上海市二期課改試點中，高中物理教材首次引入了DISLab系統作為實驗平臺，本文主要從教育技術學和教學實踐兩個方面，論述了DISLab系統在高中物理教學中的作用，為中學物理構建信息化實驗環境提出一些自己的設想。關鍵字:DISLab系統物理教學信息化實驗環境學習方式教學模式

DISLab是Digital Information System三個詞的縮寫，是“數字化信息系統實驗室”的簡稱，它是一種用于實時采集數據的智能化系統，由傳感器、數據采集器、計算機系統及配套軟件構成。DISLab配備的各種傳感器可以實時采集各類被測量的數據，幾乎涵蓋了高中物理教材中所有實驗的被測量，并可以同時測量多個物理量，通過A/D轉換輸入計算機，并通過相應的軟件對被測信息進行各種數據處理，從而構建了一個現代化的數據測量和處理平臺。DISLab作為一種現代教育技術被引入上海市二期課程改革的試驗教材中，已經在高中物理新教材中試驗了將近一年半，隨著OISLab技術的不斷成熟，已經初步顯示出獨特的優勢。這是現代信息技術和學科教學整合的一個有益嘗試，是上海物理教育現代化的標志之一。本文從教育技術學和中學物理教學實踐出發簡要論述DISLab系統在物理教學中的作用。

一、創建“信息化實驗環境”，有利于提高學生的實驗素質和信息素養

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗的重要地位及教學功能無可置疑。但是，目前不少學校的實驗教學往往是一塊相對薄弱的地方，導致學生對動手實驗的興趣也不高，為了應付考試往往沉湎于紙上談兵，實驗教學的信息化水平更低。教育部和上海市教委領導多次指出，教育改革必須基于現代信息技術發展的需要，《二十一世紀物理學科改革行動綱領》也突出了“現代教育技術對物理教育的支撐作用”，《上海市中學物理課程標準(征求意見稿)》更強調了“現代信息技術和物理課程的整合”。由此可見，傳統的實驗手段和方法已經跟不上信息時代發展的需求了，急需更新和發展。學生未來的工作環境離不開以計算機為核心的信息化環境，培養學生的信息素養也迫在眉睫。

由此可見，創建“信息化實驗環境”勢在必行。所謂“信息化實驗環境”，指的是將現代實驗技術和以計算機為核心的信息技術融為一體的實驗平臺或環境。信息技術具有強大的信息處理能力，可以實時、高效處理各種數據，可以實現連網互通，具有便捷的交互功能。傳統的實驗手段存在著誤差大、數據采集慢(無法在很快的時間內采集很多組數據)、有的物理量無法直接測量、讀數不方便等問題，更為重要的是數據處理手工完成，效率低，誤差大。DISLab技術的應用，初步實現了運用

現代技術改造傳統的實驗手段和方法，而且為信息技術的融合創造了條件。它不但能替代許多傳統儀表，如打點計時器、彈簧秤、溫度計、壓強計等，而且還能直接測量瞬時速度(光電門)、磁感應強度(霍爾傳感器)、微電流計(微電流傳感器)等傳統儀表無法測量的物理量。即使替代也不是簡單的功能重復，而是大大提高了測量范圍、精度、反應時間。因此，DISLab的應用使中學物理的教學內容發生了很多改變(必需和二期課改的新教材配套使用)，許多原來不能做的實驗可以做了，許多原來只能定性的實驗可以定量分析了，許多“瞬時”的過程(如碰撞)我們能通過高速掃描記錄下來 仔細分析了，因此學生利用DISLab可以探究的問題范圍和深度都大大拓展，這對提高學生的探究能力很有益處。計算機及配套軟件的使用使我們“數據挖掘”的本領大大增強，更容易、更深刻的揭示客觀世界隱藏的各種規律：同時我們也更容易交流演示實驗的過程和結果，繼續發展下去可借助網絡平臺開展學生或師生之間的異地合作討論或觀摩實驗過程。

由此可見，“信息化實驗環境”有助于促進學生的實驗素質發展。實驗素質是科學素質的重要組成部分，包括實驗過程中的科學精神、情感態度，如懷疑、求真、批判、探究、實踐、創新等基本要素以及認真、踏實、謙虛、合作等情感因素；還包括熟練的實驗技能、運用實驗完成觀察、測量、驗證、探究等任務的能力。顯然，只有建筑在高技術平臺上的實踐經驗，才會帶來高層次的實驗素質、思維能力和創新發現，而這些素質和能力的培養為學生將來從事科學研究、工作的環境接軌創造了條件。

信息技術的融入，使學生在利用DISLab技術開展實驗的過程中同時提升信息素養。學生在“信息化實驗環境”中采集數據，將獲得更多更精確的信息，通過網絡合作與交流還可以得到大量他人的數據、經驗體會，必然要思考如何處理這些數據，如何做出判斷而選擇有價值的信息，如何評價自己和別人的實驗過程及結果等等。這些信息獲取和處理的過程，對學生信息素養的提高有幫助。

最后的表格（見文末附表）中舉了一個實際例子比較了傳統實驗和DISLab系統實驗的優缺點。非常

湊巧，我在指導學生做完表格中實驗后，去上海市進才中學和第六十中學各聽了一節課，內容也是“測定電動機效率的學生實驗”，三個學校的實驗方案各有千秋、都有一些別人意想不到的閃光點，如自己學校選用的電動機是瑞士制造的直流電動機(帶減速功能)比較穩定、進才中學的所用的細線效果比較好、第六十中學對電動機的軸進行了特別加工效果比較好、每個學校的學生在實驗設計和操作能力方面存在差異，如果讓三個學校的同學借助廣域網一起邊做實驗邊交流和展示，我相信學生肯定會取長補短、更有興趣、更有收獲的。

戴爾的“經驗之塔”理論指出，“教育應從具體經驗人手，逐步進入抽象，有效的學習之路必需是鋪滿著具體經驗”。DISLab技術為學生開拓了“具體經驗”的范圍和深度，為概念、規律的揭示創設了更好的條件。有利于提高學生的實驗素質和信息素養。

二、促進課堂教學模式和學生學習方式的轉變是改變學生的學習方式

“從單一的接受性學習方式轉變為有效的接受與體驗、研究、發現相結合的學習方式：改變單一的個體學習方式，倡導獨立自主與合作交流相結合的學習方式”，這是二期課改的要點之一。

DISLab為學生學習方式的轉變創造了條件。豐富的傳感器可以增強學生的實踐體驗：信息化的實驗手段可以拓展學生探究日常生活中物理現象的能力，從而能激發學生探究的欲望，強大的數據處理能力和開放的平臺有利于學生通過努力發現問題尋找規律，有利于學生將信息科技所學知識(如EXCEL處理數據方法)引入物理實驗。

如果將 DISLab和多媒體網絡教室結合起來，有助于改變以往單一的個體學習方式，實現獨立自主與合作交流相結合的學習方式。

學習方式的改變需要相應的教學模式的改變為基礎，DISLab的引入使基于建構主義學習理論的教學模式更容易實現。首先，“信息化實驗環境”有利于形成建構主義所要求的理想學習環境，容易創設各種教學情境；其次，借助于電腦及網絡較易實現“協作”、“會話”，依托豐富的情景、經過充分的會話和協商就能比較容易實現“意義建構”了。

DISLab系統的引入也為開展基于物理實驗的研究性學習創造了更好的條件，為對物理實驗感興趣的同學提供了進一步研究和探索的平臺，有利于滿足不同學生對物理學習的不同需求，為實現物理教育的個性化創造了很好的條件。

當然，目前的DISLab技術還存在不少缺點，有不少改進的地方。但是，我們欣喜地發現，它的出現為我們開辟了一條走向“信息技術和實驗教學整合”的新路，為物理實驗的“數字化學習”指出了方向，為創建“信息化實驗環境”創設了條件。因此，上海市教委還專門成立了“上海市中小學數字化實驗系統研發中心”，負責DISLab系統的研究開發。我相信，經過廣大教師的努力實踐，DISLab系統必將在物理教學的現代化方面發揮越來越大的作用。主要參考文獻： [1] 《DISLab實驗培訓資料》上海市物理教材編寫組、上海市中小學數字化實驗系統研發中心2003年9月

[2] 《上海市中學物理課程標準(征求討論稿)》上海市中小學課程教材改革委員會辦公室上海教育出版社2002年11月第一版

[3] 《物理高中二年級第一學期(試驗本)》 上海科學技術出版社2003年8月第一版 [4] 《物理教育展望》 朱主編華東師范大學出版社2002年2月第一版 [5] 《物理實驗論》 陶烘著 廣西教育出版社1996年12月第一版