近日小编精心整理了《优化设计论文范文(精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要：城镇燃气管网的建设关系到我国的社会发展和人民生活质量的提高，在国家实施城镇化建设的进程中具有重要的作用。本文主要研究的是在城镇燃气管网设计当中的优化设计，提出城镇燃气管网优化设计的发展趋势。
第一篇：优化设计论文范文
优化设计方法的说课设计
摘要：说课是提高教师教学水平的有效方式。本文从说目标、说内容、说对象以及教学设计等方面对《先进制造技术》课程中的“优化设计方法”进行说课设计，这为机械专业课程的说课设计和课堂实施提供了参考。
关键词：说课设计;先进制造技术;优化设计方法
说课是提高教师教学水平的有效方式。说课就是要讲清楚“教什么、怎么教、为什么这么教”。[1-2]通过说课可以有效的提高教师的备课质量和课堂教学能力。
《先进制造技术》[3]通常是机械工程专业高年级本科生或研究生开设的一门综合专业选修课，通过该课程的学习，学生能够对一些典型先进制造技术的基本概念、基本原理和关键技术有一个全面的了解和掌握。为此，本文节选了《先进制造技术》中“现代设计方法—优化设计方法”作为说课[4]课例，从说目标、说内容、说对象以及教学环节过程等方面进行了说课设计。
一、说目标
说目标主要围绕课程教学大纲，课程特点，学生实际来确定知识与技能、能力培养、素质养成等教学目标，具体如下：
教学大纲：根据机械专业人才培养目标，本课程的内容力求能够反应今年国内外先进制造技术的最新发展，旨在使学生对一些典型先进制造技术的基本概念、基本原理和关键技术有一个全面的了解和掌握，并配合工程实际案例，强化学生的先进制造技术应用能力和解决问题的能力。
课程特点：根据机械专业人才培养目标，本课程偏重内容的前沿性、交叉性和综合性;注重工程实际应用;力求知识体系的系统性和完整性。
学生实际：本课程的教学对象主要为机械工程专业高年级本科生或研究生。通过前期的专业基础学习，具备了一定的机械制造设计、机械自动化、计算机等相关知识基础，对典型机械和零部件的构造、尺寸、大小等具备一定的计算和分析能力。但部分学生因机械专业知识相对枯燥而导致积极性不足，同时其工程设计的实践经验有待进一步提升。
根据以上分析，本说课的教学目标可设定为：在知识与技能方面，使学生掌握优化设计数学模型的建模方法和规格化处理方法，掌握产品优化设计步骤及工程应用;在能力培养方面：培养学生的逻辑推理和分析能力、技术应用能力和创新能力;在素质养成方面，注重发展学生个性、团结协作精神和相互学习意识。
二、说内容
说内容主要从课例的选择、教学内容的处理、重点和难点等方面进行相关设计，具体如下：
(一)课例的选择
先进制造技术课程的知识结构主要为传统制造技术+电子、信息、材料、能源、管理等技术，其课程知识体系按章节脉络划分，依次分为：现代设计技术、先进制造工艺技术、加工自动化技术、现代生产管理技术、先进制造生产模式。其中现代设计技术是后续章节的基础，也是本课程的重点和难点，因此，本文将现代设计技术中的优化设计方法作为课例来进行说课设计。
通过优化设计方法课例的说课设计与实施，能够在学生初步了解机械产品设计过程的基础上，进一步学习机械产品设计的关键技术——优化设计方法，进而引导学生掌握优化设计数学模型的建模步骤和技术特点，使学生了解现代设计技术对产品设计的指导作用。
(二)教学内容的处理
首先，设计问题的导入。在教学内容上，增加将优化设计应用到工程设计中的成功应用案例，激发学生的学习积极性。
其次，优化设计的数学模型。在教学内容上，引入一个典型而简单的优化设计例子，穿插在内容讲解过程中，使学生对指导学生将抽象的问题具体化;加入系列提问，引入新问题、新悬念，由浅到深地、循序推进、培养学生的空间想象能力。
再次，优化方法的分类。在教学内容上，对部分内容进行迁移，将基于数学模型三要素的优化方法分类的内容穿插到上部分内容讲解中，使学生将抽象的分类具体化;对基于求解方法的优化方法分类的部分内容，利用直观的图表进行直观教学。
最后，优化设计的基本步骤。在教学内容上，引入典型机械产品优化问题的具体设计过程例子，结合优化设计的流程图，通过实际应用进行讲解说明。
(三)重点和难点
本说课的重点包括：数学模型三要素及确立，优化计算方法的选择和优化设计的基本步骤。其主要依据为：数学模型建立的关键是数学模型三要素的确立;优化计算方法的选择能够锻炼学生的逻辑推理和分析能力;优化设计的基本步骤能够培育学生的技术应用能力和创新能力。
本说课的难点包括：设计变量的选择;目标函数的确定;约束方程的建立。其主要依据为：所述難点内容涉及理论力学、材料力学、机械原理等相关基础知识，变化较为复杂、综合性较强，对学生的理论基础要求较高。
三、教学对象
说课的教学对象主要机械工程专业高年级本科生或研究生，其通过对本课程的前期学习，已对现代设计技术的内涵和体系具有了一定的认识;对生活、生产中的产品设计流程有较明确的认识。但学生对现代设计技术的实践过程应用仍不是很熟悉，要引用相关例子较为困难，同时机械专业知识相对枯燥，导致部分学生的学习积极性不够，缺乏产品设计实践经验。
为此，可在说课内容中增加一些基础知识的讲解，有重点地加入一些图表说明，同时采用课堂讨论、问题提问等多种教学方法进行说课。
四、教学环节
本课程的教学方法主要包括讲授法、案例教学法、讨论法、总结归纳法等，具体运用(结合教学环节过程来说明)如下：
第一阶段：组织教学，引入课题(时间：5分钟)。
设计思路：复习前期课程内容：产品设计的流程;结合图片，介绍优化设计的成功应用案例，分析这些产品的设计流程和关键问题，引出优化设计问题。
运用的方法：案例教学法。
第二阶段：新课教学(时间：25分钟)。设计思路：
(一)优化设计的数学模型
1.优化设计变量
案例①柴油机变速箱的优化设计例子(机械图例)
讲解：优化设计变量的选择及维度。
问：三个设计变量可以建立多少方程?
解答：三个。
讲解：说明变量的维度的影响及在优化设计变量基础上的优化方法分类
选择依据机械图例进行。
回归案例①，提出思考：变量与设计目标怎样联系的呢?引出第(2)个内容。
2.目标函数
问：案例①要进行优化，有哪些可以优化?
讲解：优化目标的评价函数的建立;
问：目标函数的极大值问题与极小值问题是否可以转化?
思考：转化的条件是什么?
讲解：比较单目标和多目标优化方法的联系与特点，并讲解在目标函数基础上的优化方法分类。
3.约束条件
回归案例①，介绍设计约束的定义，表现形式，引出设计空间的范围划分。
4.数学模型的规格化
回归案例①，课堂讨论：案例中涉及的量和单位有多少?
讲解：规格化的常用方法及作用。
(二)优化方法的分类
给出“常用优化计算方法及特点”的图表。
讲解：优化计算方法的各自特点及选择。
提问：案例①选择什么算法较为合适?
(三)优化设计的基本步骤
给出“常用优化计算方法及特点”的流程图。
讲解：结合案例①，说明优化设计的基本步骤。
运用的方法：讲授法、讨论法和案例教学法。
第三阶段：实践运用((时间：10分钟))。
设计思路：学生掌握新知识后，再设计一个具体的优化问题，以小组为单位，制定比赛规则后，自行将优化设计应用的实例中，让学生体验团结协作的力量，以比赛的方式，使同学们的高兴点再次掀起高潮，不知不觉中得到了知识的巩固。
运用的方法：讨论法
第四个阶段：归纳总结((时间：5分钟)
设计思路：在这个环节中，可请同学们对这节课谈谈自己的收获，其目的在于让同学们回顾教学过程，对知识进行系统化的梳理，加深对本课重难点的理解。同时给学生制造学习的期待心理，激发他们下阶段的学习热情。
运用的方法：总结归纳法。
五、结语
说课是将教案转化为实践教学活动的重要演练环节。积极开展说课设计能够有效的提升教师的课堂教学能力，这对进一步推动高校大学生人才培养事业的发展具有重要的实践意义。
參考文献：
[1]陈宏伟，沈群书，高飞.说课及说课方法浅析[J].科技资讯，2016，14(34)：163+165.
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[3]王隆太.先进制造技术[M].机械工业出版社，2003.
[4]秦建华，陈静，黄婷婷.机械专业网络课程建设的问题及对策[J].高教学刊，2017(06)：60-61+63.
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[6]岳勇，谢建华，马卫彬.“机械设计”课程说课内容设计与实践——以新疆农业大学机械设计制造及其自动化专业为例[J].创新与创业教育，2016，7(03)：119-121.
[7]罗春晓.浅析说课设计—以《管道的转动焊接》为例[J].科技经济导刊，2019，27(02)：162.
基金项目：2018年度广西高等教育本科教学改革工程项目“基于适时教学的机械专业课程混合式教学模式改革与实践”(2018JGA183);2019年广西学位与研究生教育改革课题“人工智能课程案例库建设与应用实践研究”(JGY2019092);2018年度桂林理工大学创新创业教育理论与实践专项研究项目“大学生机器人创新实践能力提升研究”(GUT2018CY04);2017年度桂林理工大学高等教育本科教学改革工程项目“基于JITT的机电专业课程教学模式改革研究与实践”(2017B20)
作者简介：秦建华(1979-)，男，广西桂林人，博士，副教授，主要从事机械电子工程、信息检测及处理等方向的教学科研工作。
作者：秦建华 张烈平 李海侠 易怀安
第二篇：浅谈城镇燃气管网设计中优化设计
摘 要：城镇燃气管网的建设关系到我国的社会发展和人民生活质量的提高，在国家实施城镇化建设的进程中具有重要的作用。本文主要研究的是在城镇燃气管网设计当中的优化设计，提出城镇燃气管网优化设计的发展趋势。
关键词：城镇燃气;燃气管网;优化设计
一、城镇燃气管网优化设计应考虑的因素
1.合理选择压力调节装置
城镇燃气管网优化设计与实现的关键环节之一是合理选择压力调节装置，主要是选用调压柜之类的带有主副调压器和超压切断器的压力调节装置。调压的特点如下：(1)通过压力调节箱，可以找到压力调节装置的准确安全地点，这样即便出现了较为紧急的安全事故，也能够在最短时间内调节压力。(2)压力调节装置要满足大型企业用户和工业锅炉用气量的需要，燃气流量的压力标准应当在调压器和压力调节装置的承受范围之内，(3)使用主副调压器的最大好处在于，如果主调压器出现故障，副调压器就可以自动投入到供气的运行中，不会影响用户的使用。(4)压力调节箱的合理使用可以大大节约工程建设费用和调压站的占地面积，不需要像原来那样以楼栋为单位进行压力调节，这就大幅度降低了调压设备管理的费用和日常维护费用的支出，也使得调压箱的数量大大减少。(5)采用超压紧急切断阀后，即使是调压器管道出现压力不稳或调节器出现故障，紧急切断阀会自动关闭，这样既能保障燃气供应，又可保障供气安全。
2.城镇燃气管网的优化
随着城镇燃气管网优化设计深入开展，对于管网的结构优化也在不断进步。城镇燃气管网的管径大小一定要满足市场需要，同时还要保证材料成本和架设费用达到最佳的性价比。选择管材的不再根据以往的施工实践经验进行判定，而应当按照优化设计方案的需求进行考虑。
3.城镇燃气管网的管材选择
城镇燃气管网传统设计大都采用钢管，由于这些燃气管道长年埋设在地下，钢管很容易发生腐蚀，为避免或延缓腐蚀对管道的影响，必然要对管道进行有效的防腐蚀处理，处理难度大，费用较高。由于PE管具有使用寿命长、易于维修、安装简单、成本低等优点，在城镇燃气管网中开始被大量应用，特别是在中压管道中
二、燃气管网管径的选择
1.管段初始流量的确定
管段初始流量是在连枝流量一定的条件下，通过调用基本关联矩阵求解而得到的。所谓连枝，是针对环状管网而言的。如果把一个环状管网去掉某些管段后，该管网变成枝状管网，那么去掉的这些管段就称为连枝。连枝流量采用按照管段长度比例分摊原则确定
2.管径的初选
根据管段的计算流量和管段的单位压力降，可以计算机软件调用中的“初选管径”菜单进行管径的初选。单位压力降由从气源点到零速点的允许压力降与管路长度的比值确定，零速点的确定按照燃气总是从气源点流向最远点的原则确定。
3.经济管径的选择
根据初始的规格化管径和管段的计算流量求解管段的压力降，并由气源点的压力求各个节点的压力，调用修正各节点压力，计算得出经济压降。根据此压降和计算流量，调用软件中的“管径优选”菜单进行管径优选
4.城市管道耐久性原则选择
城市燃气管道耐久性作为一项功能，也存在着耐久性极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。对城市燃气管道耐久性寿命准则的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提
4.1 城市燃气管道反腐蚀性选择。因城市燃气管道属于半永久性设施，投产后维修或维护较难进行，故要求耐久性要好。在城市燃气管道表面涂敷防腐层就是为了隔绝腐蚀介质、切断腐蚀电池的外部电路，是城市燃气管道防腐蚀的第一道防线。
4.2 管道承载力。承载力寿命理论是考虑城市燃气管道腐蚀引起的抗力退化，当城市燃气管道的承压能力下降到不足以抵抗城市燃气管道压力的荷载作用时， 城市燃气管道就达到了承载力失效的状态，这一界限值作为城市燃气管道的耐久性极限状态
4.3 城市燃气管道裂纹尺寸与锈蚀量限值。在腐蚀和内压载荷波动等因素的共同作用下，城市燃气管道的裂纹将会加速扩展。裂纹尺寸与锈蚀量限值理论是以管壁裂纹尺寸或锈蚀量达到某一控制界限值所需时间作为城市燃气管道的使用寿命。裂纹尺寸限值通常指行业或企业等相关部门规定的临界值;腐蚀量限值通常用城市燃气管道截面的损失率来表示。该寿命准则仍然偏严，限值的确定依赖实际工程和专家经验，因而存在很大的人为主观性。当城市燃气管道发生腐蚀、疲劳开裂后还允许城市燃气管道有一定的工作能力，还不至于影响城市燃气管道的安全运行。
三、城镇燃气管网优化设计的发展趋势
1.多目标化
城镇燃气管网的优化实质上属于多目标优化问题。在进行结构设计时，要充分考虑城镇燃气管网运营、建设费用及结构可靠度等多个因素，而不能像传统设计那样进行余量设计时不计成本。优化设计已经变为“综合优选”，而不再是传统设计的“校对和分析”。城镇燃气管网优化设计的目标在于利用现有资源来满足可靠性约束和常规约束，使管网的热力能耗指标、管网的动力能耗指标、管网投资成本指标等项达到最佳状态，同时，还应该充分考虑管道结构的稳定性、刚度、强度，降低输送成本，提高管道输送系统的可靠性，降低管道建设的投资。以武汉市天然气有限公司铸铁管改造工程为例，该段天然气中压铸铁管道从汉口青年路至新华路，是最早敷设的城市燃气管网之一，建设于上世纪90年代中期，在人工煤气时代起着重要作用。隨着城市发展，沿线工商企业用户及居民用户日益增多，特别是青年路商圈迅速发展，形成了现有的金融一条街，天然气用户涵盖了武汉广电、顶好酒店、新世界餐饮、西园商业街、武商集团等39家大中型商业企业，沿线居民小区有22个，居民用户达1.2万户。该铸铁管改造工程2012年4月启动，首期改造燃气中压铸铁管200m，将原有铸铁管网进行改造，全部更换为更为耐用的钢管，提高了管道的耐受力，还为后期提升天然气供应能力奠定了基础。
2.自动化
在城镇燃气管网的运营中，目前已广泛应用自动化控制，下一控制单元的操作由上一控制单元的运行情况直接影响，这就形成了城镇燃气管网优化设计条件苛刻、操作参数繁多、技术含量高的外部条件。
3.快速化
城镇燃气管网一旦发生泄漏、火灾、爆炸等安全事故，将给社会和人民生命财产带来重大损失，造成严重的社会影响。因此，燃气公司必须建立快速反应和处理安全事故的机制和能力，因此除了工程技术措施外，在设计中，应当具备快速可靠的优化算法。城镇燃气管网的设计者也在不断探索和完善快速优化模型的过程中
四、结语
每一名城镇燃气管网的设计者，在具体的城镇燃气管网优化设计中，应因地制宜，结合各地的实际情况，通过慎重严密的科学论证，对输配系统功能和输配系统的参数进行合理选择和确定，对具体方案的设计从技术和经济的多重角度进行分析比较，综合考虑整个城镇燃气管网系统的建设工程造价、日常运行、维护维修等费用，选择最优的城镇燃气管网设计方案。
参考文献
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[5] 黄红祥，姜东琪，段常贵. 城市燃气管网的优化设计[J].煤气与热力，2010，(10)：160-163
作者：黎以健
第三篇：优化设计初中数学作业
更新观念改变传统的单纯接受式、封闭、枯燥的教学方式，随着教育教学改革的深入，各种各样的教学模式进入课堂，人们潜心研究课堂教学，提倡高效课堂，人们更关注的是课堂教学、学生在学校的学习。当然课堂是学生获得知识的主要途径，是学生学习的重要组成部分。然而数学作业也是学生学习获得知识的不可缺少的组成部分，是课堂教学的延伸和继续。是学生在课堂获得知识的巩固，是学生获得基本技能和能力的重要途径，所以数学作业也必须伴随着课堂教学的改革而相应的进行改革，改变过去那种一刀切的数学作业，改变那种“一多”“二难”的数学作业，好像数学作业不多就达不到训练的目的;不多，学生就不能巩固当天学生所学的知识;不多，学生就不能形成能力。而实际我们的作业是什么情况呢，学生迫于教师的压力，为了完成作业，不顾作业的质量，盲目的凑结论，做题不完整，只有头尾，没有推理过程，进而被大量的作业所累，深陷题海当中，不能自拔，日复一日，学生厌烦数学，失去了学习数学的兴趣。好像数学作业不难，学生就学不好数学;不难，学生就不能有数学能力;不难，学生就不会分析问题、解决问题。而实际上学生面对这些偏难题，心生畏惧，学生无法独立解决，有的学生找人替做，抄作业换来一个完成作业的假象，实际收获甚微，没有什么效果。
出现这些现象的原因很大程度上源于教师的教育理念跟不上教学的改革，跟不上课堂教学的改革，思想上旧的教学方法还没有彻底根除。源于教师布置作业的随意性，布置作业没有明确的目标，目的性不强，缺乏思考，而把搜集到的资料、练习册发给学生，随意印一些片子，课上到哪就发到哪，对片子的内容不清，甚至反复做。同一内容的反复训练，源于教师布置的作业单调，缺乏趣味，对作业的不设计，把着单调的数学题不放，源于教师对学生不了解，不顾什么样的学生都一律留一样的作业，对学生怎么完成，作业面前“人人平等”。天天如此，学生心生畏惧，心生反感，没有效果，从而失去学习数学的兴趣。
合理的作业应该以学生为本，适合学生的发展，能够起到巩固，促进学生能力的生成。数学作业的布置应该科学的设计，有目的、有目标、有趣味。不论在作业的形式、內容、数量、难度方面，作业的时间方面，都应合理、合适，与新课程理念相适应，与课堂改革相适应，就合理布置数学作业谈几点设想：
一、布置学校作业体现合作学习
新课标要求：以人为本，自主学习小组合作交流学习、作业，也可以小组合作完成布置家庭作业。由于学生居住的分散，很难做到小组合作，学生只能单独面对家庭作业，得不到小组互助。如果布置的家庭作业在学校完成，每天安排作业课，学生可以在教师的指导下进行小组合作完成，这样减轻了学生的作业负担，遇到小问题还可以互相探讨、研究，也可以得到教师的帮助、指导，学生完成作业就轻松，真实有效，能真正达到训练的目的，巩固知识，获得能力，同时学生互动能够全员参与，都有机会提出自己的解决方法，探讨不同方法的优缺点，共同享受成功的体验，有助于培养学生思维，培养学生创新意识。
二、布置家庭作业也要精心备课
作业既然是课堂教学的延续，那么作业也要在备课时体现出来，根据新课程标准和本节课的教学目标设定出作业目标、作业重点、作业难点，根据学生知识与能力的实际水平布置作业，把作业真正的看成教学的一部分。达到备课背作业，使课堂教学为作业，奠定基础。作业能为课堂教学提供真正的反馈作用。把课堂教学与家庭作业统一起来。备完的作业也不能直接布置给学生，还要根绝课堂上学生对知识的掌握情况进行必要修正，明确哪些作业题是巩固基础，哪些作业题能使学生获得基本技能，哪些作业能够形成能力，才能布置给学生。这样的作业才能更有效果，才能使学生得到发展。
三、作业布置要增加趣味性
现在的学生为什么会对数学作业厌烦，就是因为教师布置的作业随意性太大了，太枯燥了。你要问学生最喜欢什么，会同声回答：游戏。那游戏为什么对学生有这么大的吸引力，那就是游戏有趣，学生能在游戏中获得快乐，如果数学作业能够设计成像游戏一样，学生会很乐意接受的，百做不厌，所以我们要对作业精心设计。例如：
解一元一次方程：
(1)x+6=4
(2)3x-5=2x
(3)1/2(x+6)+3=2x
(4)(3x+4)/2+(5x-3)/3=6
(5)1/3x-1/2(x-5)=(5x+3)/6
把这些题编在一个简单的游戏之中，作对一个攻破一关，看谁能收关。这样使学生快乐中学习，在学习中快乐，或能收到奇效。
四、布置作业要贴近生活
学生对生活性的问题感兴趣，所以我给数学作业创设一定的情景，调动学生完成作业的积极性，促进学生自觉主动完成作业。
例如：测量你家楼房的高度。
要求：1.自己选择测量器材。
2.记录测量数据据。
3.编好题意，画出图形，写出计算过程。
看谁的方法多。
这样设计作业，开放性强，贴近生活，培养学生解决实际问题的能力。
五、布置作业要有层次
新课程标准要求：在课堂上教师要面向全体学生，使不同的学生都获得知识，都有发展，所以我们布置作业也要面向全体学生，使不同的学生都能得到巩固和训练。布置作业要进行分层，教学时根据获得知识的情况设计出不同层次的作业，对不同层次的学生要求完成不同层次的作业。如果有学生超额完成，给予及时鼓励与表扬，增强学生的进取心，达到布置作用的目的。
六、布置小片作业
选择有代表性几道习题发给学生，让学生利用课余时间完成，可以单独完成也可以合作完成。教师及时批改，这样可以提高学生时间利用率，也可以及时获得教师点拨，对完成快的学生给予表扬，可以充分调动学生完成作业的积极性。
总之在我们积极研究课堂教学的同时，还要关注课下学生的学习，探索学生的作业，为数学教学而努力。
作者：李文学