資源簡介

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《申鑒 時事》
某人在林中看到別人布了一張捕雀的大網，捕到的麻雀都是鉆進一個個網眼的。于是，他回家用一截截短繩結成許多互不相連的小繩圈，也去捕雀，有人問：“這繩圈做什么用？”他說：“網雀用的。既然一只雀只鉆一個網眼，我這種繩圈豈不比一張大網省事？”
自然，此人是一只麻雀也不會捕到的。他的可笑之處在于沒有意識到網中的每個網眼是互相聯系而不是孤立存在的，因此，單個網眼就沒有整個網所具有的捕雀功能。
捕魚網
同樣，單個網眼能不能捕到魚？
任務一 認識系統及其構成
我們在日常工作和生活中,經常使用“系統”這個名詞。
例如 ，人體中的消化系統、神經系統；一個學校中的教學系統、德育系統、后勤系統；機器中的傳動系統、潤滑系統等等。
草原生態系統
人體的呼吸系統
使閥芯復位
密封阻水
無法施加壓力
施加壓力
水龍頭漏水
延時時間變長
按壓式延時水龍頭由閥體、壓蓋、閥座、圓柱形閥芯、彈簧等若干部件組成。這些部件相互聯系、相互作用，形成了按壓式延時水龍頭可以延時供水的功能。其中任何一個主要部件出現問題，都有可能導致按壓式延時水龍頭無法正常工作。
一、什么是系統
1、這種由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體稱為系統。
自行車系統分析
車把的作用：控制自行車的方向。
腳蹬的作用：將人腳踩的力傳遞到鏈輪、鏈條上。
鏈輪和鏈條的作用：將動力傳遞到后輪，驅動自行車行走。
前后輪的作用：車輪的滾動帶動自行車整體行進。
車閘的作用：控制自行車的速度。
討論
車閘的橡皮松了：車閘與車圈結合部位的橡皮松了，容易導致剎車失靈。
車把的固定螺釘松了：可能使自行車的方向控制失靈。
鏈條斷了：使自行車無法前進。
車輪的輻條斷了：斷了幾根，容易使車圈受力不均勻而變形。
討論
1、這種由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體稱為系統。
要素是指構成系統的最重要的元素，要素相對于系統的元素結構而言。
部分相對于系統的整體而言。
很多情況下，要素和部分又 可以通用。
舉例
一個企業就是一個系統，它是由人、財、物、事等要素組成的，同時也是由管理部門、生產部門、營銷部門、供應部門等部分組成的。在這個系統中，各要素（部分）都是不可缺少的，它們之間存在著一定的聯系。
多媒體教學系統
電腦、
投影機、
音響設備、
課桌椅、
照明設備
縫紉機的組成要素（部分）
機頭、
面板、
腳踏、
皮帶輪等
計算機系統
主機
顯示器
音箱
鍵盤
鼠標
討論：
在我們學校里，有沒有系統呢？嘗試舉例！
請你說出一個系統，并說出該系統由哪些要素（部分）組成。
學 校
練習思考：
人 物 事
男生、女生、老師、員工等
課程表、作息時間表、考試安排表……
等要素組成
學 校
練習思考：
學校辦公室
學校政教處
學校教務處
學校后勤處
學校教科室
學校工會
學校信息處
初一年級
初二年級
初三年級
高一年級
高二年級
高三年級
等部分組成
討論：
在我們班級里，有沒有系統呢？嘗試舉例！
請你說出一個系統，并說出該系統由哪些要素（部分）組成。
班 級
練習思考：
人 物 事…
男生、女生、老師、…….
……
班規、課程表、作息時間表…….
等要素組成
1、至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統；
構成系統必須具備三個條件
2、要素（部分）之間相互聯系、相互作用、按照一定方式形成一個整體；
3、這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所不具備的。
筆桿、尖套（筆尖）、固定護芯管（活動阻尼）、卡頭（開花）、鎖緊箍、彈簧等
底座、燈泡、燈罩、支撐架、電線和開關等
脈動式機芯結構是活動鉛筆普遍采用的基本結構形式，主要由筆桿、尖套（筆尖）、固定護芯管（活動阻尼）、卡頭（開花）、鎖緊箍、彈簧等組成。當儲芯管受撳動壓力（手指壓力）作用時，克服彈簧的彈力向下移動，并使卡頭爪片張開，同時鉛芯離開在儲芯管內的原來位置，在制動元件阻尼圈的控制下沿著護芯管壁移動一定長度。撳動壓力釋放后，彈簧恢復原位，鉛芯被鎖緊箍和卡頭自動鎖緊定位，完成一次脈動出芯過程。依此往復即可連續脈動出芯。
燈罩罩在燈泡上，起到聚光的作用；支撐架承載燈泡、燈罩，調節光源的角度，也是電線的輸送管道；電線從支撐架穿過，通過燈座與燈泡連接，實現燈泡與電源的連接；開關控制燈泡的亮暗。
臺燈的組成要素（部分）
燈座 、燈泡 、燈罩、
電線 、開關等
2、子系統：系統有大有小，有復雜有簡單。對于較大型的和比較復雜的系統，根據一定的標準可劃分為若干子系統。
如：地球生態系統由海洋生態系統、森林生態系統、陸地生態系統等子系統構成
管理系統可分為生產管理系統、營銷管理系統、財務管理系統等子系統。
交通系統可分為航空運輸系統、鐵路運輸系統、公路運輸系統、水路運輸系統等子系統；
？
一個班級是一個系統,課桌椅也是一個系統，你覺得課桌椅系統和班級系統有什么關系呢？
系統 子系統
同樣，一個系統又是更大系統的子系統。
班級系統中有多媒體輔助教學系統等子系統，班級也可以看作是 的一個子系統。
學校
可以看作是 系統當中的一個子系統
學校
教育
傳動子系統 腳蹬、鏈輪、鏈條、
制動子系統 剎車柄、車閘、連接線
承重子系統車架、鞍座、后車座、前后輪
行駛子系統 前后輪
轉向子系統 車把、前叉上下軸承、前叉
附設子系統 前后擋泥板、車后架、車鈴
自行車能夠分成哪幾個子系統 ？
剎車柄、車閘、連接線等
車架、鞍座、車輪等
第2題：可能是承重子系統出現了問題，當車輪的輻條斷了，車圈會發生變形，，將導致有規律的顛簸。也有可能是傳動子系統出現了問題，當車軸里的鋼珠損壞時，也會導致這種顛簸的發生。
制動子系統
承重子系統
可分為樓房供水子系統、綠地供水子系統、觀賞水池供水子系統等。
大千世界,系統無處不在，無時不有；
系統是普遍存在的,也是多種多樣的，根據需要,可以對系統進行不同的分類
系統無處不在
系統是普遍存在的
人類生活系統
按人類干預的情況分：
按與環境的關系劃分：
按系統的狀態劃分：
按系統的抽象程度分：
……
自然系統、人造系統
開放系統、封閉系統
靜態系統、動態系統
實體系統、抽象系統
二、系統的類型
盲人摸象
盲人摸象現象
“盲人摸象”這個成語,現在通常用來形容什么現象
通常形容對事物觀察不全面,只了解一部分情況沒有從系統的整體性把握。
整體性
相關性
目的性
動態性
環境適應性
任務二 辨析系統的基本特性
彈性小的，延時時間要長些。
彈性大的，延時時間要短些。
影響按壓式延時水龍頭延時時間長短的要素有彈簧的彈力大小和自來水水壓的大小。彈簧彈性大的，延時時間要短些，彈簧彈性小的，延時時間要長些。水壓大的，延時時間要長些。水壓小的，延時時間要短些。
　整體性是系統最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
系統論創始人貝塔朗菲說過“系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的”
1、整體性
具有相對獨立功能的系統要素以及各要素之間的相互關聯，根據系統功能依存性和邏輯統一性的要求，協調存在于系統整體之中。系統的構成要素和要素的機能、要素的相互聯系和作用要服從于系統整體的目的和功能，在整體功能的基礎上展開各要素及相互之間的活動，這種活動的總和形成了系統整體的有機行為。
系統是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態所沒有的。
1、整體性
（1）任何一個要素不能離開整體去研究，要素間的聯系和作用也不能脫離整體的協調去考慮。
例如，按壓式延時水龍頭，其閥體、壓蓋、閥座、圓柱形閥芯、閥腔、彈簧等要素在孤立狀態下或簡單地相加都不可能具有延時自動關閉水流的功能。
例如，一堆沙子、鋼材、水泥和繩索散放在一起不能發揮整體功能。
懸索橋
如造成一座懸索橋就具有了交通的功能。
例如，一架C919飛機總共有幾百萬個零件，這些零件都不可能獨立實現飛行的功能，但正是這些“不會獨立飛行’’的零件按照一定的結構進行組合后，就構成了能把人送上藍天的龐大的飛機，從而實現了飛機的飛行功能。
(2)不能離開整體去分析系統中的任何一個組成部分。一個系統組織得好不好，就看它的整體功能即系統功能實現得好不好。
(3)系統的任何一個要素（部分）發生變化或出現故障時，都會影響其他要素（部分）或整體功能的發揮。
木桶理論
07年8月17日無錫市區，一輛汽車由于剎車片零件質量有問題，使剎車遲緩而造成重大車禍。
消防員趕到時，車上四人,已經直接被火化了...
C
練習：
法國著名雕塑家羅丹在為文學家巴爾扎克做雕塑時大受人們的稱贊，特別是對巴爾扎克的一雙手更是贊不絕口，羅丹聽到人們的議論后，毫不猶豫地從塑像上砍去了這雙手。這個故事給我們怎樣的啟示？
羅丹的作品《巴爾扎克》
羅丹砍去雕塑雙手的目的在于使人們注意雕像的整體,而不會再去只關注這雙手。這給我們一個啟示，做任何事情都要重視整體效應，必要的時候，要舍得拋棄部分而保存整體。
要素與系統之間的關系以整體為主進行協調，局部服從整體，使整體效果為最佳。
系統是一個整體，是具有總體的特定功能、目標和作用的有機整體，要求局部服從整體，要有整體觀點和效益，要有整體目標。
這種情況的發生一般是由于彈簧的彈力變弱及密封圈老化造成的。
從按壓式延時水龍頭的各要素在孤立狀態下無法完成延時自動關閉水流能夠看出，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的，它不是各個要素的簡單相加。如果按壓式延時水龍頭系統中的各要素不是有序組合，也無法起到延時關閉水流的作用。
舉例：廚具安裝
練習1：
李麗購置了一套新居室，裝修已經接近尾聲。當廚房的地磚和墻磚鋪好，水管和電線等也安裝完畢后，她根據廚房空間大小買了一套集櫥柜、抽油煙機、消毒柜、各式掛件、水盆等于一體的廚房整體設備。可是在安裝過程中卻發現了以下問題：①抽油煙機的出風口與預備的位置相距較遠 ②水盆位置離水源遠，又與下水道不在同一側。這些問題主要體現了系統的基本特性的_______
A.整體性 B. 相關性
2、相關性
系統的相關性是指組成系統的各要素之間或系統整體與部分之間的相互作用、相互聯系。
相關性：體現了系統內部要素與要素之間的關系。
例如，古代建筑抬梁式結構又稱疊梁式結構，是一種梁架結構體系。抬梁式結構的特點是在柱頂上沿房屋進深方向架數層疊架的梁，梁逐層縮短，層間墊短柱或木塊，最上層梁中間立小柱或三角撐，形成三角形屋架。房屋的屋面質量通過椽、檁、梁、柱傳到基礎。
抬梁式木結構建筑
檁(lǐn)
椽(chuán)
這種結構在我國應用很廣，官式和民間建筑中都很流行，特別在北方更是如此。它的優點是室內少柱或無柱，可獲得較大的空間。當柱與柱之間的梁的跨度增大時，則梁的厚度要相應地加大，否則就不足以承受設計所需的重力，梁的跨度與梁的厚度之間的關系就反映了這一系統內部要素與要素之間的相關性。
合金鋼材料中，碳含量的高低影響著鋼的強度、硬度和韌性，從而影響鋼的耐磨性。碳含量高，則硬度高、韌性差；碳的含量低、則硬度低、耐磨性差。這反應了系統的什么基本特性（ ）
A、相關性 B、環境適應性
C、動態性 D、整體性
A
3.目的性
任何系統都服務于某種目的，都要實現一定的功能，這也正是區別不同系統的標志。
系統的目的一般通過更具體的目標來體現。
例如，按壓式延時水龍頭通過彈簧使閥芯復位，實現了水龍頭打開和“延時關閉”的目的。
對于復雜的系統，目標可能有多個，往往需要使用一個指標體系來描述。
例如，衡量一個企業的經營業績，不僅要考慮產量，更要考慮其利潤、成本和質量指標的完成情況等，這些指標構成了評價一個企業的指標體系。
設計和分析一個系統時，必須先弄清其目的，否則就無法構成一個良好、有序的現實系統。
當系統存在多個目標時，要從整體協調的角度出發尋求平衡，以獲得整體上的最佳效果。
實現滑行
支撐身體和實現滑行、轉彎等動作。
用于滑動時剎車
不能太長或太短，注意
材料的耐磨性
舉例：人們將發條,游絲,齒輪,外殼等零件組裝成鐘表,目的是：
為了滿足人們對計時功能的需要。
經營管理系統通過優化和配置企業的人力資源和物力資源,其目的是:
討論
實現企業利潤的最大化、成本和能源使用的最小化等。
4、動態性
這說明任何事物都是不斷變化的。系統都是動態的，處在運動變化和發展之中。
“太陽每天都是新的”
例如，一般情況下，任何機械傳動系統的零件之間都會有磨損，為了保持系統的性能，必須定期給零件添加潤滑劑或更換零件。
例如，電力系統運行中，發電、輸電、用電這一過程是同時完成的。由于目前電能不能大規模儲存，因此，電力系統在任何時刻均需維持電力平衡，即任何時刻系統中發電廠發電的功率必須等于或相當于該時刻用電設備消耗的和輸配電過程中損耗的功率之和。但是，由于用電負荷時刻都在發生著變化，所以，發電廠的發電功率也需要不斷地進行調整來適應這種變化。
第1題：生活中運用系統的動態性思想對事物發展進行預測并取得成效的事例很多，例如，農民對植物病蟲害的預防和治理，工業控制系統中的前饋控制方式等，都是跟蹤系統的發展變化，及時做出響應。
1、前饋控制：
（1）定義：前饋控制也稱預先控制或提前控制。指的是在活動開展前就認真分析研究進行預測并采取防范措施，使可能出現的偏差在事先就可以籌劃解決的控制方法，叫做前饋控制。
（2）舉例：如術前與患者和醫師進行前饋式溝通，
①與患者進行溝通的過程中需要掌握患者的基本情況,如各項生命體征、患病史、藥敏史、應用狀態、生活背景及接受手術的態度和程度等；
②詳細認真地向患者及其家屬進行手術注意事項，手術流程及手術風險的介紹，緩解患者術前焦慮及恐懼心理；
③評估患者手術過程中可能出現的問題，制定個性化的護理方案。
第2題：臺式計算機的CPU上安裝的小風扇，是給CPU散熱用的。當計算機處于開機狀態，主機的溫度會升高。小風扇的轉速時快時慢，是因為在CPU下方有一個溫度傳感裝置，當溫度高時控制小風扇的轉速加快，當溫度低時控制小風扇的轉速變慢，從而達到動態控制CPU溫度的目的。
第3題：靜止是相對的，絕對靜止的系統是不存在的。任何系統都在不斷與外界進行著物質和能量的交換，只是有的系統與外界的物質、能量交換表現得不那么明顯而已。例如，一塊石頭看起來是靜止的，但卻處于緩慢的風化中，短時間內表現不明顯，時間長了，其表現就很明顯。
運用系統的動態觀點，不僅有助于我們了解系統的現狀，而且能跟蹤系統的變化和發展，從而掌握系統的發展規律，預測系統的未來。
5、環境適應性
一個系統與其所處的環境之間通常有物質,能量和信息的交換，外界的變化會引起系統特性的改變，并相應的引起系統功能和系統內各個部分相互關系的變化。
系統只有具有對環境的適應能力,才能保持和恢復系統原有的特征。
舉例：月球探測機器人的設計就要考慮到月球表面復雜的地面或地形、不同的氣壓變化、巨大的溫度變化、不同的輻射強度、不同的重力條件等情況，要求機器人的機構設計和控制方法必須具有針對性、環境適應性的設計。
北方城市供水系統
季節導致的溫度變化
將主管道埋入地下，露天管道做好保溫措施以保證在冬天能正常工作
汽車在雨雪天氣行駛
雨雪導致的路面較滑
汽車裝好防滑鏈條或采取其他防滑措施，以使汽車能正常行駛
系統必須適應外部環境的變化。只有能夠適應外部環境的變化并保持最優適應狀態的系統，才能發揮自身作用，實現可持續的發展，否則系統是沒有生命力的。
自然中，鹿、兔子奔跑速度快，能逃避猛獸攻擊。
刺猬身上長刺，使猛獸無從下口。
黃鼠狼放臭氣，章魚噴墨。
環境適應性案例
家用冰箱為什么不能緊貼著墻放置，而應該與墻保持一定的間距。
目的是為了有一個適當的散熱空間，以保持它能正常工作。
人自身就是一個系統，春天穿多一些是對冬天的一種適應和銜接
，秋天穿少一點是對夏天的銜接和向冬天過渡的一種準備。
兩者都是為了使人的身體逐漸適應外界氣溫的變化而不至于生病。
談談“春捂秋凍”的道理
某種高檔轎車的底盤能根據道路的情況自動升降，當行駛在平坦的公路上時，能夠降到最低，以降低重心，提高高速行駛時的穩定性，當行駛到路況較差的路面時，底盤能自動升高，以保證汽車底盤不與路面碰撞。這種特性表明該轎車具有良好的（ ）
A、整體性 B、相關性
C、環境適應性 D、動態性
C
2008年初我國南方遭遇百年一遇的雪災，由于高壓輸電線和鐵塔上積了大量冰凍，部分強度不大的鐵塔被壓垮，從而導致大批鐵塔相繼倒塌，造成大面積停電。從系統的角度理解，下列說法中不恰當的是（ ）
A.部分鐵塔的倒塌影響了輸電系統的整體功能
B.該輸電系統的相關性是造成這種損失的原因之一
C.該輸電系統的目的性不明確
D.該輸電系統的環境適應性不好
C
系統的邊界，既是區分系統與其環境之間的一定界限，又是系統與其環境相互作用的重要中介環節。只有在系統與其環境不斷相互作用的條件下，系統才可能形成其一定的自組織演化過程，進而調整其結構，發揮其功能，因此，系統的邊界也突出地體現著系統的復雜性，以及系統與環境間關系的復雜性。
邊界的確定在人們的認識過程中，往往在宏觀上是相對確定的，而在微觀上是相對不確定的，這既體現著構成系統邊界的機制的復雜性，又造成了人們認識系統邊界的困難。系統能夠在一定時空范圍內輸入什么、輸出什么，關鍵取決于系統與其外界環境之間在不同調整、控制范圍內各自在調整、控制能力等方面的對比關系，這種滲透在物質、能量與信息相互作用過程中不斷變化著的對比關系，實際上決定著系統的整體調控作用范圍的一定限度的變化，即決定著系統邊界的變化。而系統邊界及其變化，則真實地標志著上述兩者作用范圍的相對界限及其變化，成為上述兩者相互作用過程的直接中介環節。
由于系統整體處于不斷調控變化過程之中，其環境也處于不斷調控變化過程之中，它們之間的關系必然具有復雜的相互作用機制，這一切正是導致人們對于系統邊界認識的模糊性或相對不確定性的內在原因。
第1題：這款臺燈實現了聲控和照明的功能，但在系統的環境適應性方面不夠理想，如果是在安靜的圖書館、公共學習室或夜深人靜的夜晚，跺腳或拍手將嚴重影響他人。也就是說這種控制開關的設計并不實用。
第2題：系統具有整體性的特征，構成要素之間的相互聯系和作用要服從于系統整體的目的和功能?！叭齻€臭皮匠賽過一個諸葛亮”,“兩個和尚抬水吃”，說明構成要素之間相互聯系和作用服從了系統整體的目的和功能，實現了系統的有機行為“1+1>2”的功能?！叭齻€和尚沒水吃”，說明構成要素之間相互聯系和作用沒有服從系統整體的目的和功能。
第3題：(1)“月宮一號”包括植物栽培子系統、動物培養子系統、廢物處理子系統、微生物控制子系統、微量氣體控制子系統等。在“月宮一號”的生物再生生命保障系統設計中，考慮到該保障系統的狀態時刻發生變化，每個子系統之間不是相互獨立的，各子系統之間相互聯系和作用，都有物質、能量和信息的交換，各子系統之間形成了系統整體的有機行為，于是形成了物質閉合循環系統。
(2)遮窗實驗和設置人為斷電實驗，主要研究在系統環境的變化下，人的生物鐘產生的變化是否會導致人的心理變化、生理變化和腸道微生物變化以及不同種類的植物對人的情緒調控作用等，用以測試該系統的環境適應性，以及在此動態影響下的系統整體穩定性。
2、實時控制：
（1）定義：實時控制也稱追蹤控制。指通過一個跟蹤變量來調節控制信息輸入。跟蹤變量隨先行變量而變化。
（2）舉例：在現實生活中，實時控制就是現場監督。如通過“計時”的辦法，制定、修改和完善各種定額、標準，使之先進合理，起到鼓勵先進，鞭策后進的作用。
3、反饋控制：
（1）定義：反饋控制是指在某一行動和任務完成之后，將實際結果進行比較，從而對下一步行動的進行產生影響，起到控制的作用。
（2）舉例：如自動調溫空調，當環境溫度高于設定溫度時，空調制冷系統自動開啟，調定室溫到設定值。
前饋控制與反饋控制的區別：
反饋控制的方法是測量被調參數，將測量出來的值與給定值加以比較，得出偏差值，再利用此差值去操縱調節手段，以消除這個偏差。
前饋控制的方法則是測量對象的擾動，當被測出的擾動進入過程的時候，它已提前操縱調節手段， 在擾動尚未影響到被調參數時就進行補償，以使被調參數保持在給定值。
比較一下,可看出二者的明顯區別:
①反饋控制是基于測量被調參數, 前饋控制是基于測量擾動。
②反饋控制使用調節手段是在被調參數已偏離給定值之后, 前饋控制使用調節手段是在被調參數偏離給定值之前。
③反饋控制是靠偏差來工作的,偏差是引起調節的原因。所以,它不能將被調參數始 終保持在給定值。 前饋控制是補償擾動的,因此在理論上它可以實現最完美的控制。

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