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1、第三单元 系统与设计一一 系统及其特性系统及其特性1.1.什么是系统？什么是系统？汽车的传动系统汽车的传动系统呼吸系统呼吸系统太阳系太阳系自行车的结构分析：自行车的结构分析：自行车由哪些构件组成自行车由哪些构件组成?车架、车把、鞍座、车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、前叉、脚蹬、链轮、车闸等主要部件组车闸等主要部件组成。成。车把的作用：车把的作用：脚蹬的作用：脚蹬的作用：链轮和链条的作用：链轮和链条的作用：前后车轮的作用：前后车轮的作用：车闸的作用：车闸的作用：控制车的方向将人脚踩的力传递到链轮链条上将动力传递到后轮，驱动自行车前进车轮的滚动带动自行车整体前进控制自行车的速度 结合生活经验和
2、案例，分析当自行车出结合生活经验和案例，分析当自行车出现下列情况时会导致什么情况现下列情况时会导致什么情况？1.1.车闸的橡皮松了车闸的橡皮松了 2.2.车把固定螺钉松了车把固定螺钉松了 3.3.链条断了链条断了 4.4.车轮的辐条断了车轮的辐条断了刹车不灵方向失灵无法行进受力不均容易引起车圈变形 系统系统：是由相互联系、相互作用、相是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干互依赖和相互制约的若干要素要素或或部分部分组成的具组成的具有特定功能的有特定功能的有机整体有机整体。要素要素：指构成系统的最主要的元素。：指构成系统的最主要的元素。部分部分是相对于系统的整体而言，是相对于系统的整体而
3、言，要素要素相相对于系统的元素结构而言。很多情况下要素对于系统的元素结构而言。很多情况下要素和部分可以通用。和部分可以通用。第一，至少要有两个或两个以上的要素（部第一，至少要有两个或两个以上的要素（部分）才能组成系统；分）才能组成系统；第二，要素（部分）之间相互联系、相互作第二，要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；用，按照一定方式形成一个整体；第三，整体的功能是各个要素（部分）的功第三，整体的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。能中所没有的。构成系统，必须具备三个条件：构成系统，必须具备三个条件：请指出下列系统分别由哪些要素（部分）组请指出下列系统分别由哪些要素（
4、部分）组成，并说出相互之间有怎样的联系。成，并说出相互之间有怎样的联系。系统的名称系统的名称系统的名称系统的名称组成要素组成要素组成要素组成要素(部分部分部分部分)台灯台灯台灯台灯学校多媒体学校多媒体学校多媒体学校多媒体教室教室教室教室手表手表手表手表缝纫机缝纫机缝纫机缝纫机底座、底座、灯泡、灯泡、灯罩、灯罩、支撑架、电线、支撑架、电线、开关等开关等电脑、投影设备、课桌椅、照明设电脑、投影设备、课桌椅、照明设备、音响设备等备、音响设备等表壳、表带、表芯等表壳、表带、表芯等机头、台板、机架等机头、台板、机架等地球生态系统：地球生态系统：海洋生态系统、森林生态系统、陆地生态系统等子系统。交通系统：
5、交通系统：航空运输系统、铁路运输系统、公路运输系统等子系统。管理系统管理系统：生产管理系统、营销管理系统、财务管理系统等子系统。系统子系统的界定与划分根据研究的需要而确定。系统子系统的界定与划分根据研究的需要而确定。任何系统又是更大系统的子系统。任何系统又是更大系统的子系统。系统有大有小，有复杂有简单。对于较大型的系统有大有小，有复杂有简单。对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统：若干子系统：子系统子系统：是相对于大系统而言的，它是大系统中：是相对于大系统而言的，它是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。相对独立且具有
6、一定功能的组成部分。2.系统的类型系统的类型小型系统、中型系统、大型系统和巨型系统。小型系统、中型系统、大型系统和巨型系统。1)按系统的规模分：按系统的规模分：系统无处不在，无时不有。系统是普遍存系统无处不在，无时不有。系统是普遍存在的，也是多种多样的在的，也是多种多样的 。系统的划分是根据。系统的划分是根据研究对象的不同和研究的需要来划分。研究对象的不同和研究的需要来划分。2)按组成要素的性质（按人类干预的情况）分：按组成要素的性质（按人类干预的情况）分：复合系统复合系统既包含人造系统又包含自然系统。既包含人造系统又包含自然系统。自然系统、人造系统和复合系统。自然系统、人造系统和复合系统。自
7、然系统自然系统原始的系统都是自然系统，如天体、海原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。又如呼吸系统、消化系统、循环系统、洋、生态系统等。又如呼吸系统、消化系统、循环系统、免疫系统等。免疫系统等。人造系统人造系统如人造卫星、海运船只、机械设备等。又如人造卫星、海运船只、机械设备等。又如：交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、农业系统、如：交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、农业系统、教育系统、经济系统、文艺系统、军事系统、社会系统等等。教育系统、经济系统、文艺系统、军事系统、社会系统等等。3)按系统与环境的关系分按系统与环境的关系分：开放系统、封闭系统和孤立系统。开放系统、封闭
8、系统和孤立系统。开放系统开放系统是指在系统边界上与环境有信息、是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统。此，开放系统常是自调整或自适应的系统。封闭系统封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，是一个与外界无明显
9、联系的系统，环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。性。如：密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，如：密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，不同反应物在罐中经化学反应达到一个平衡态。注不同反应物在罐中经化学反应达到一个平衡态。注意物理上讲，还有严格划分，往往仅把没有物质来意物理上讲，还有严格划分，往往仅把没有物质来往的系统称封闭系统；而把没有物质、能量和信息往的系统称封闭系统；而把没有物质、能量和信息来往的称为来往的称为孤立系统孤立系统。4 4）按学科领域
10、就可分成：）按学科领域就可分成：自然系统、社会系统和思维系统自然系统、社会系统和思维系统；5)5)按范围划分则有宏观系统、微观系统；按范围划分则有宏观系统、微观系统；6 6）按状态划分：）按状态划分：有静态系统和动态系统；稳态系统和非稳有静态系统和动态系统；稳态系统和非稳态系统；平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、态系统；平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。远平衡系统等等。请分别列举以下系统的请分别列举以下系统的2 23 3个实例。个实例。工业生产方面的系统：工业生产方面的系统：工业控制网络系统、工业电视监控系统、光纤工业控制网络系统、工业电视监控系统、光纤工业电视系统、工业除尘系
11、统、工业排风系统、影工业电视系统、工业除尘系统、工业排风系统、影子系统、清除系统垃圾。子系统、清除系统垃圾。农业生态系统、农业银行系统、生产管理系农业生态系统、农业银行系统、生产管理系统、生产率系统。统、生产率系统。农业生产方面的系统：农业生产方面的系统：军事方面的系统：军事方面的系统：导弹跟踪系统、防卫系统。导弹跟踪系统、防卫系统。教育方面的系统：教育方面的系统：远程教育系统、教育评价指标系统、教育远程教育系统、教育评价指标系统、教育电声系统、教育培训系统、教育管理系统、教电声系统、教育培训系统、教育管理系统、教育信息系统、教育指标系统、教育资源管理系育信息系统、教育指标系统、教育资源管理系
12、统。统。系统的基本特性有：系统的基本特性有：3.系统的特性系统的特性整体性整体性相关性相关性目标性目标性动态性动态性环境适应性环境适应性1 1）整体性）整体性 系统是一个整体，他不是各个要素（部分）系统是一个整体，他不是各个要素（部分）简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。在孤立状态下所没有的。整体性是系统整体性是系统最基本的特性最基本的特性，也是观，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。察和分析系统最基本的思想和方法。系统的任何一个要素系统的任何一个要素(部分部分)发生发生变化或出现故障时变化或出现故障时,都会影响其它要都会影响
13、其它要素素(部分部分)或或整体整体的功能的发挥。的功能的发挥。例如：自行车条辐的调整，动一条整个车轮例如：自行车条辐的调整，动一条整个车轮都发生改变。都发生改变。牵一发而动全身牵一发而动全身!一般来说，系统的整体功能大一般来说，系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。于组成系统的各部分的功能之和。如：人的双眼视觉功能大大超过两只单眼视觉功能简单相加的总和。1+12（1 1）美国）美国“阿波罗阿波罗”计划中的飞船和运计划中的飞船和运载火箭是由载火箭是由700700多万个零件组成。这些零件都多万个零件组成。这些零件都很普通，甚至没有一个是新研制的，为什么能很普通，甚至没有一个是新研制的，为什
14、么能实现把人送上太空的功能？实现把人送上太空的功能？各部分按照一定的结构组成了各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能。系统，从而实现了整体的功能。奥古斯特奥古斯特罗丹罗丹【法国】【法国】的作品的作品（2 2）巴尔扎克的塑像）巴尔扎克的塑像 一位学生布尔岱指着雕像一位学生布尔岱指着雕像的手，激动地说：的手，激动地说：“老师，您老师，您雕的这只手简直太传神了，简雕的这只手简直太传神了，简直跟真的一样直跟真的一样!”大师的眉头立即蹙紧了，大师的眉头立即蹙紧了，脸上显出了一种深深的失望表脸上显出了一种深深的失望表情。忽然，他拿起了一把斧子，情。忽然，他拿起了一把斧子，对准巴尔扎克的手臂，
15、狠狠地对准巴尔扎克的手臂，狠狠地砍了两刀砍了两刀!罗丹说：罗丹说：“这双手这双手这样完美，它就不再属于这座这样完美，它就不再属于这座雕像的整体了。那么就让它独雕像的整体了。那么就让它独立出来吧立出来吧!你们千万要记住，你们千万要记住，作为一件真正的艺术品，作为一件真正的艺术品，不可不可能任何一部分都可以比它的整能任何一部分都可以比它的整体更加重要体更加重要!”罗丹这样做的目的何在，雕塑家的这一行罗丹这样做的目的何在，雕塑家的这一行为给你以怎样的启示？为给你以怎样的启示？【系统思路系统思路】做任何事情都要重视整体效应，必要的做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。时候要舍
16、得抛弃部分而保留整体。不能离开整体去分析系统中的任何一部分。不能离开整体去分析系统中的任何一部分。一个系统组织得好不好，就看它整体功能即系统一个系统组织得好不好，就看它整体功能即系统功能实现得怎样。功能实现得怎样。现象现象现象现象原因原因原因原因一个和尚挑水吃一个和尚挑水吃一个和尚挑水吃一个和尚挑水吃,两个和尚抬水两个和尚抬水两个和尚抬水两个和尚抬水吃吃吃吃,三个和尚没三个和尚没三个和尚没三个和尚没水吃水吃水吃水吃三个小皮匠顶个三个小皮匠顶个三个小皮匠顶个三个小皮匠顶个诸葛亮诸葛亮诸葛亮诸葛亮一着不慎一着不慎一着不慎一着不慎,全盘全盘全盘全盘皆输皆输皆输皆输丢卒保车丢卒保车丢卒保车丢卒保车根据
17、系统的整体性特征，解释表中所列的现象。根据系统的整体性特征，解释表中所列的现象。三个人共同构成了一个系统三个人共同构成了一个系统三个人共同构成了一个系统三个人共同构成了一个系统,每个人都是每个人都是每个人都是每个人都是其组成要素之一其组成要素之一其组成要素之一其组成要素之一,如果三个人之间的协作如果三个人之间的协作如果三个人之间的协作如果三个人之间的协作关系处理得不好关系处理得不好关系处理得不好关系处理得不好,反而办不好事情。反而办不好事情。反而办不好事情。反而办不好事情。三个皮匠构成一个整体三个皮匠构成一个整体三个皮匠构成一个整体三个皮匠构成一个整体,整体的功能大于整体的功能大于整体的功能大
18、于整体的功能大于单独的个体功能之和。单独的个体功能之和。单独的个体功能之和。单独的个体功能之和。说明在一个系统中局部对整体的制约，部说明在一个系统中局部对整体的制约，部说明在一个系统中局部对整体的制约，部说明在一个系统中局部对整体的制约，部分的变化会影响整体的变化，甚至还会对分的变化会影响整体的变化，甚至还会对分的变化会影响整体的变化，甚至还会对分的变化会影响整体的变化，甚至还会对全局产生决定性的影响。全局产生决定性的影响。全局产生决定性的影响。全局产生决定性的影响。系统是一个整体，是具有总体的特定功系统是一个整体，是具有总体的特定功系统是一个整体，是具有总体的特定功系统是一个整体，是具有总体
19、的特定功能、目标和作用的有机整体，它要求局能、目标和作用的有机整体，它要求局能、目标和作用的有机整体，它要求局能、目标和作用的有机整体，它要求局部要服从整体，要有整体观点和整体效部要服从整体，要有整体观点和整体效部要服从整体，要有整体观点和整体效部要服从整体，要有整体观点和整体效益，要有整体目标。益，要有整体目标。益，要有整体目标。益，要有整体目标。相关性是指组成系统的各个要素之间或相关性是指组成系统的各个要素之间或系统整体之间的相互作用、相互联系。系统整体之间的相互作用、相互联系。2)2)相关性相关性 系统的各组分或元素只要有一个变化都会影响系统的各组分或元素只要有一个变化都会影响其他元素和
20、组分其他元素和组分实现其功能。实现其功能。整体性整体性和和相关性相关性的区别的区别整体性整体性要素要素整体整体相关性相关性要素要素要素要素影响影响影响影响 为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从而起到保护植被的作用。少，从而起到保护植被的作用。【系统思路系统思路】系统的各个元素、组分的变系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、部分起影响。化会对其他的元素、部分起影响。案例分析：厨具的安装案例分析：厨具的安装 忽
21、视系统的相关性，家庭装修是一项系统性忽视系统的相关性，家庭装修是一项系统性很强的工程，各项工作之间、各种设施之间存在很强的工程，各项工作之间、各种设施之间存在着必然的联系，它们相互影响相互制约，只有从着必然的联系，它们相互影响相互制约，只有从它们的相关性出发，处理好各方面的关系，才能它们的相关性出发，处理好各方面的关系，才能事半功倍事半功倍,高质高效。高质高效。思考：请分析吴瑾家的厨房装修与厨具安装出现问思考：请分析吴瑾家的厨房装修与厨具安装出现问题的原因所在。题的原因所在。在预埋厨房水管和电线时，就要考虑好哪里是在预埋厨房水管和电线时，就要考虑好哪里是烹饪区，哪里是储藏区等，再决定水电的管道
22、和线烹饪区，哪里是储藏区等，再决定水电的管道和线路设计；在购买厨具时，要依照厨房的个性化要求路设计；在购买厨具时，要依照厨房的个性化要求来选购，量体裁衣，协调安排好风、水、火、电的来选购，量体裁衣，协调安排好风、水、火、电的接口，还要考虑造型、色彩以及人机关系和工程材接口，还要考虑造型、色彩以及人机关系和工程材料等方面的因素。料等方面的因素。如果让你设计，你将如何处理，才不至于出现如果让你设计，你将如何处理，才不至于出现这类管线打架和有安全隐患现象的问题？这类管线打架和有安全隐患现象的问题？系统都是系统都是以实现某种功能为目的以实现某种功能为目的的，这的，这是区别这一系统与另一个系统的标志。是
23、区别这一系统与另一个系统的标志。3 3）目的性）目的性 系统的目的一般通过更具体的系统的目的一般通过更具体的目标目标来实来实现。对于复杂的系统，目标有多个，往往用现。对于复杂的系统，目标有多个，往往用一个一个指标体系指标体系来描述系统的目标。来描述系统的目标。设计和分析一个系统时，必须先弄清其设计和分析一个系统时，必须先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。系统的多个目标有时不完全一致，实系统。系统的多个目标有时不完全一致，甚至矛盾，这就需要协调，寻求平衡或折衷甚至矛盾，这就需要协调，寻求平衡或折衷的办法，从而更好地实现其目的。的办法，从而更
24、好地实现其目的。（1）人们为什么要发明自行车？）人们为什么要发明自行车？自行车的由来：自行车的由来：世界上第一辆自行车出现于1790年，由法国人希布拉克用木材制成，没有脚蹬，靠双脚交替踏地前进。1801年，俄国人阿尔塔莫诺夫发明了一辆轮子前后挂着的小车。这些发明家把它作为礼物献给了俄国沙皇。1831年，德国人德列斯发明了车把，可以方便地转弯。1839年，英国人麦克米伦发明了脚踏，装于前轮上。1880年，法国人基尔梅发明了链条，用它带动后轮旋转。1888年，英国人邓勒普发明了充气车胎。任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。（2）自行车为什么要有刹
25、车功能？自行车的作）自行车为什么要有刹车功能？自行车的作用是提高速度，使人们可以更快地到达目的地，而用是提高速度，使人们可以更快地到达目的地，而刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要刹刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要刹车呢？车呢？在某些情况下（如下陡坡），行车速度和安全要求这两个具体目标产生了矛盾，就得通过刹车来减速，进行协调，从而保证自行车更好地到达目的地。【系统思路系统思路】系统的具体目标之间有矛盾时，系统的具体目标之间有矛盾时，要从系统的目的出发，进行协调。要从系统的目的出发，进行协调。作为一个系统，我国农业生产结构调整的目地是作为一个系统，我国农业生产结构调整的目地是什么
26、，是通过哪些途径进行农业生产结构调整的？什么，是通过哪些途径进行农业生产结构调整的？1）使产业结构更加合理，以增加农民的收入。）使产业结构更加合理，以增加农民的收入。2）调减粮田面积，增加经济作物和饲料作物。）调减粮田面积，增加经济作物和饲料作物。种植业开始形成粮食作物，经济作物和饲料作物协调种植业开始形成粮食作物，经济作物和饲料作物协调发展的基本格局。发展的基本格局。讨论讨论 任何系统都是一个动态的系统，处于运任何系统都是一个动态的系统，处于运动变化和发展之中。动变化和发展之中。在分析认识系统时，不仅要看到系统的现状，在分析认识系统时，不仅要看到系统的现状，还要看到系统的变化和发展，从而预测
27、系统的将来，还要看到系统的变化和发展，从而预测系统的将来，掌握系统的发展规律。掌握系统的发展规律。4 4）动态性）动态性“太阳每天太阳每天都是新的都是新的”一个系统与其所处的环境之间通常都一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内部各部分相互关系的起系统功能和系统内部各部分相互关系的变化。变化。5 5）环境适应性）环境适应性 系统只有具有对环境的适应能力，系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。才能保持和恢复系统原有的特性。
28、动态性动态性和和环境适应性环境适应性的区别的区别动态性动态性强调系统强调系统自身自身的运动变化的运动变化,系统本身系统本身是引起系统变化是引起系统变化的主要原因。的主要原因。环境适应性环境适应性强调强调外部环境外部环境对系统的对系统的影响，系统影响，系统被动地被动地适应适应着环境的变化而变化。着环境的变化而变化。家用电冰箱不能紧贴墙壁放置，汽车在雪地行家用电冰箱不能紧贴墙壁放置，汽车在雪地行走轮胎要加链条，这是都为什么？走轮胎要加链条，这是都为什么？冰箱放置与墙保持距离，目的是有一个适当的散热空间，从而保持正常工作。一般汽车在雪地上会因为打滑而无法正常行走，因此在轮胎上加链条是起防滑作用。【系
29、统思路系统思路】系统只有在一定的环境条件下才能系统只有在一定的环境条件下才能保持（或恢复）其原有的特性。保持（或恢复）其原有的特性。工程技术中，这类通过系统调节以适应外界环工程技术中，这类通过系统调节以适应外界环境变化的事例很多，请列举几例，填入下表：境变化的事例很多，请列举几例，填入下表：事例事例外界环境的变化外界环境的变化 系统通过调节，适应环系统通过调节，适应环境的变化境的变化汽车的雨刷雨天，挡风玻璃模糊利用雨刷及时的擦拭挡风玻璃导弹跟踪系统当被跟踪物方向改变时跟踪系统及时的改变方向，继续跟踪 系统必须适应外部环境的变化。系统必须适应外部环境的变化。只有能够适应外部环境的变化并保只有能够适应外部环境的变化并保持最优适应状态的系统，才能发挥持最优适应状态的系统，才能发挥自身作用，实现可持续的发展，否自身作用，实现可持续的发展，否则是没有生命力的。则是没有生命力的。