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(共49張PPT)
第三單元
系統(tǒng)與設(shè)計 System Design
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的分析
系統(tǒng)的設(shè)計
《單眼網(wǎng)捕鳥》
小故事：
某人在林中看到別人布了一張捕雀的大網(wǎng)，捕到的麻雀都是鉆進一個個網(wǎng)眼的。于是，他回家用一截截短繩結(jié)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(wǎng)雀用的。既然一只雀只鉆一個網(wǎng)眼，我這種繩圈豈不比一張大網(wǎng)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(wǎng)中的每個網(wǎng)眼是互相聯(lián)系而不是孤立存在的，因此，單個網(wǎng)眼就沒有整個網(wǎng)所有的捕雀功能。這個故事其中就蘊涵了系統(tǒng)的含義。
我們在日常工作和生活中,也經(jīng)常使用“系統(tǒng)”這個名詞。
例如 ，人體中的消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)；一個學(xué)校中的教學(xué)系統(tǒng)、德育系統(tǒng)、后勤系統(tǒng)；機器中的傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等等。
那么，究竟什么是系統(tǒng)呢？
一　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
１、系統(tǒng)
　　由兩個或兩個以上元素相互聯(lián)系、相互作用組成的,具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機整體。
系統(tǒng)構(gòu)成的三個條件：
至少要有兩個或兩個以上的要素（或部分） ；
各要素之間互相聯(lián)系互相作用，有一定的結(jié)構(gòu)；
系統(tǒng)的功能是組成的要素所不具備的。
注：
按照一定方式形成一個整體；
具有特定功能的有機整體；
系統(tǒng)有大有小，有簡單有復(fù)雜。大的和復(fù)雜的系統(tǒng)又可以劃分為若干子系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)的分類
按組成元素的性質(zhì)分
按組成元素的存在形態(tài)
按系統(tǒng)的運動狀態(tài)
從系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系來看
自然系統(tǒng)
人工系統(tǒng)
復(fù)合系統(tǒng)
實體系統(tǒng)
概念系統(tǒng)
動態(tài)系統(tǒng)
靜態(tài)系統(tǒng)
開放系統(tǒng)
封閉系統(tǒng)
３　系統(tǒng)的基本特性
整體性：最基本特性，是個體的有機結(jié)合
相關(guān)性：各要素之間相互作用相互聯(lián)系
目的性：實現(xiàn)一定的功能
層次性：系統(tǒng)處于一定的層次之中
環(huán)境適應(yīng)性：對環(huán)境變化的適應(yīng)能力
（全局）
（匹配）
（有用）
（層次）
（自適應(yīng)）
1.整體性
懸索橋
系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)所沒有的。
系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和，這就是我們常說的2﹥1+1.
但是是不是所用系統(tǒng)功能都大于各部分的功能之和呢？
馬上討論
日常生活中，常聽人說： “一個和尚挑水吃，二個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃
討論結(jié)果
其實三個和尚就構(gòu)成了一個系統(tǒng)，每個和尚都是這個系統(tǒng)的組成元素，由于沒有協(xié)調(diào)好他們之間的相互作用，導(dǎo)致他們之間的配合越來越差，最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)功能的崩潰。這就是我們所說的2﹤1+1
所以我們不能離開整體去分析系統(tǒng)中的任何一個組成部分。一個系統(tǒng)組織得好不好，就看它的整體功能即系統(tǒng)功能實現(xiàn)得怎樣。
例如，20世紀(jì)60年代末美國的“阿波羅”登月計劃把載人飛船送上了月球，飛船和運載火箭共有700多萬個零件，這些零件本身都很一般，沒有一個是新研制的，但正是這些一般的零件按照一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了能把人送上月球的性能優(yōu)異的登月飛船，從而體現(xiàn)了整體的功能。
練習(xí)：
法國著名雕塑家羅丹在為文學(xué)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》
要素與系統(tǒng)之間的關(guān)系以整體為主進行協(xié)調(diào)，局部服從整體，使整體效果為最佳。
日常生活中，常聽人說：
提問：請根據(jù)系統(tǒng)的整體性特征，分別解釋之。
1、 “三個臭皮匠等于一個諸葛亮”
2、“丟卒保車”
3、 “一著不慎，全盤皆輸”
4、“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”
2.相關(guān)性
系統(tǒng)的相關(guān)性是指構(gòu)成系統(tǒng)的各要素之間是相互聯(lián)系、相互作用的，是彼此相關(guān)的。
區(qū)別：
整體性：體現(xiàn)了要素與整體之間的關(guān)系。
相關(guān)性：體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部要素與要素之間的
關(guān)系。
吳瑾購置了一套新居室，裝修接近尾聲了。當(dāng)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(jù)廚房空間的大小，買了一套集櫥柜、抽油煙機、燃氣灶具、消毒柜、微波爐、電冰箱、各式掛件、水盆、各式抽屜等于一體的廚房整體用品。可是在安裝過程中，卻發(fā)現(xiàn)了不少讓她感到棘手的問題：
1、抽油煙機的出風(fēng)口與預(yù)留的位置相距較遠；
2、水盆的位置離水源遠，又與下水道不在同一側(cè)；
3、微波爐和電冰箱的放置處沒有電源插座；
4、燃氣灶具與熱水器的位置較遠；
5、線路的安裝不合理，可能造成安全隱患。
練習(xí)1：
李麗購置了一套新居室，裝修已經(jīng)接近尾聲。當(dāng)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(jù)廚房空間大小買了一套集櫥柜、抽油煙機、消毒柜、各式掛件、水盆等于一體的整體廚房設(shè)備。可是在安裝過程中卻發(fā)現(xiàn)了以下問題：①抽油煙機的出風(fēng)口與預(yù)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(cè)。這些問題主要體現(xiàn)了系統(tǒng)的基本特性的_______
A.整體性 B. 相關(guān)性
練習(xí)2：
“一招不慎，全盤皆輸”是我們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｓ谜Z言，它們主要反映了系統(tǒng)基本特性中的_______
A.整體性 B. 相關(guān)性
3.目的性
任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現(xiàn)一定的功能，這也正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。
設(shè)計和分析一個系統(tǒng)時，必須先弄清其目的，否則就無法構(gòu)成一個良好、有序的現(xiàn)實系統(tǒng)。
設(shè)計這個鐘表的目的是為了滿足人們對計時功能的需要
1、人們將顯示器、顯卡、光驅(qū)、軟驅(qū)、硬盤等零件組裝成鐘表，其目的是：_____________________________
2、經(jīng)營管理系統(tǒng)通過優(yōu)化和配置企業(yè)的人力資源和物力資源而形成，其目的是：_______________________
1999年，我國開始全面著手進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整。幾年來，各地在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面初見成效。
2001年與1998年相比，全國共調(diào)減糧田面積1.3億畝，增加經(jīng)濟作物和飼料作物面積9000多萬畝，經(jīng)濟作物和飼料作物種植面積占農(nóng)作物總播種面積的比重達到30.6%，增加了3.7個百分點。種植業(yè)開始形成糧食作物、經(jīng)濟作物和飼料作物協(xié)調(diào)發(fā)展的基本格局，尤其是蔬菜、水果、花卉等發(fā)展迅速，成為農(nóng)民收入新的增長點。
請結(jié)合以上材料分析：作為一個系統(tǒng)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的是什么，是通過哪些途徑進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的？
4.層次性
任何系統(tǒng)都是組成更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)。只有各個層次發(fā)揮好自己的作用，才能實現(xiàn)系統(tǒng)整體功能的優(yōu)越性。
例如 把整個中國看著是一個系統(tǒng)，中央和地方就是處于不同層次的子系統(tǒng)，中央領(lǐng)導(dǎo)地方，地方在遵循中央統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的同時，要根據(jù)地方實際情況開展工作，只有這樣才能把構(gòu)建一個穩(wěn)定繁榮的社會經(jīng)濟政治格局。
5.環(huán)境適應(yīng)性
外界環(huán)境的變化會引起系統(tǒng)特性的改變，并相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)部各部分相互關(guān)系的變化。
一個系統(tǒng)與其所處的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會引起系統(tǒng)特性的改變，并相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)各部分相互關(guān)系的變化。系統(tǒng)只有具有對環(huán)境的適應(yīng)能力，才能保持和恢復(fù)系統(tǒng)原有的特性。
例如，工廠里的機器運行時散發(fā)出大量的熱量，在炎熱的夏天就需要對機器的局部設(shè)施采用風(fēng)冷、水冷、油冷等措施，以保持其良好的工作狀態(tài)。又如，在寒冷的冬天，拖拉機的發(fā)動機常常因低溫啟動不好，需要對它進行加熱、保暖，以適應(yīng)外界天氣。
1、談?wù)劇按何媲飪觥钡牡览怼?br/>2、家用電冰箱為什么不能緊貼著墻放置，而應(yīng)該與墻保持一定的間距？
3、飛機在空中飛行時，時常受到大氣對流的影響
而產(chǎn)生顛簸，當(dāng)飛機的檢測裝置接收到這一信號后，經(jīng)過控制器的調(diào)節(jié)，能在很短的時間內(nèi)調(diào)整好飛行狀態(tài)，克服大氣對流對飛機飛行的影響，保持平穩(wěn)飛行。
二　系統(tǒng)的分析　
（１）系統(tǒng)分析：
　　　為了發(fā)揮系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾臁⒎治觥⒈容^、試驗，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案，從而使使系統(tǒng)整體達到理想的目的的過程。
顯著特點：完整地、全面地思考和解決問題。
目　　標(biāo)：從可行性出發(fā)，尋求合理的解決方案。
１　系統(tǒng)分析及其一般步驟
【案例1】：田忌賽馬
1、田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案
2、孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏了齊王？
3、按系統(tǒng)分析的一般步驟對田紀(jì)賽馬進行分析.
教學(xué)設(shè)計
（２）系統(tǒng)分析的一般步驟
明確問題，設(shè)立目標(biāo)
收集資料，指定方案
分析計算，評價比較
檢驗核實，作出決策
教學(xué)設(shè)計
（３）系統(tǒng)分析的主要原則
運用系統(tǒng)分析的方法處理具體問題時，主要要遵循三大原則：
整體性原則
最優(yōu)化原則
綜合性原則
案例：丁謂修復(fù)皇宮
案例：人行道施工問題
案例：中西醫(yī)結(jié)合
２　系統(tǒng)的優(yōu)化
　　　系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達到最大化（或最小化）。
三個典型案例：
（１）農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種；
（2）家具生產(chǎn)中的板材的優(yōu)化用料；
（３）智能交通管理信息系統(tǒng)的交通流量控制。
四、隨堂練習(xí)
一、填空
1、 系統(tǒng)是由______的若干元素構(gòu)成的，并完成______的統(tǒng)一體。
2、 與環(huán)境之間相互發(fā)生聯(lián)系交換的系統(tǒng)是________________系統(tǒng)。
3、 復(fù)合系統(tǒng)是由____________ 和 _______________復(fù)合而成的系統(tǒng)。
4、 系統(tǒng)的基本特性包括整體性、相關(guān)性和____________、______________。
二、判斷題
1 一個人一天不吃飯，也不喝水，在這段時間內(nèi)，我們可以把人體系統(tǒng)看作一個封閉系統(tǒng)（ ）
2、制定的優(yōu)化目標(biāo)是否適度，是影響系統(tǒng)優(yōu)化的一個重要因素（ ）
3、堅持系統(tǒng)的整體最優(yōu)化，是系統(tǒng)優(yōu)化的原則之一（ ）
4系統(tǒng)是一個整體，他是各個要素簡單相加（ ）
5、系統(tǒng)可大可小，大到宇宙、小到原子都可以看作系統(tǒng)（ ）
1. 下面關(guān)于系統(tǒng)的敘述，錯誤的是（ ）
A．系統(tǒng)是一個整體，即具有整體的特性功能、目標(biāo)和作用的有機整體
B．系統(tǒng)的目的性是指每個系統(tǒng)都具有特殊的功能
C．系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化
D．在一個系統(tǒng)中，有時各子系統(tǒng)之間往往是互不相干的，甚至是相互對立的。
三、 選擇題
2. 我們使用計算機離不開Windows操作系統(tǒng)，它屬于（ ）
A．自然系統(tǒng) B．人造系統(tǒng)
C．實體系統(tǒng) D．抽象系統(tǒng)
3.在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃避猛獸追捕；刺猬身上長尖刺，使猛獸無從下口；黃鼬遇敵時突放臭氣，擾亂猛獸神智，影響其情緒，在其遲疑間跑掉。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的（ ）
A.整體性 B.目的性
C.動態(tài)性 D.環(huán)境適應(yīng)性
4.“一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃”這句俗語反映了系統(tǒng)具有（ ）
A.整體性 B.目的性
C.動態(tài)性 D.環(huán)境適應(yīng)性
5下列各項中，屬于自然系統(tǒng)的是（ ）
A、塑料大棚 B、一片森林
C、智能大樓 D、一架飛機
6、一棵大樹是一個系統(tǒng)，它屬于（ ）
A、抽象系統(tǒng) B、開放系統(tǒng)
C、靜態(tài)系統(tǒng) D、人造系統(tǒng)
7、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)采用中西醫(yī)結(jié)合的方法攻克了許多難題，他采用系統(tǒng)中的原則是（ ）
A、整體性原則 B、科學(xué)性原則
C、綜合性原則
8、系統(tǒng)的基本特性包括（ ）
A、整體性、先進性、相關(guān)性、目的性
B、整體性、可靠性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性
C、整體性、相關(guān)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)
D、整體性、開放性、實用性、可靠性
9、系統(tǒng)優(yōu)化的意義（ ）
A、獲取系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能
B、改善系統(tǒng)的環(huán)境
C、調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
D、改變系統(tǒng)的特征
10、“泰坦尼克”號油輪，在當(dāng)時該油輪各項技術(shù)性能是世界最先進的。但是為什么觸冰后會沉沒？請從系統(tǒng)的角度理解，他主要反映了系統(tǒng)對（ ）的基本特性
A、整體性 B、相關(guān)性
C、目的性 D、環(huán)境適應(yīng)性
11、“三個臭皮匠頂個諸葛亮”的現(xiàn)象說明了系統(tǒng)的（ ）特性
A、整體性 B、相關(guān)性
C、目的性 D、環(huán)境適應(yīng)性
四、分析題：右圖所示是某所學(xué)校的設(shè)計效果圖，請對其進行設(shè)計評價，并提出改進意見？
小 結(jié)
一、系統(tǒng)的含義：
要素、相互、整體功能
二、系統(tǒng)的類型：
三、系統(tǒng)的特性：
整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、
環(huán)境適應(yīng)性

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