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第三單元 系統(tǒng)與設(shè)計
第一節(jié) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1. 什么是系統(tǒng)？
汽車的傳動系統(tǒng)
太陽系
呼吸系統(tǒng)
系統(tǒng)到底是什么？如何更深入理解系統(tǒng)？下面我樣以對“自行車”的結(jié)構(gòu)分析，來更深理解系統(tǒng)和子系統(tǒng)的概念。
1)自行車是同學(xué)們最常用的交通工具，提問學(xué)生，自行車由哪些構(gòu)件組成。
車架、車把、鞍座、前叉、腳蹬、鏈輪、車閘等主要部件組成。
車把的作用：
腳蹬的作用：
鏈輪和鏈條的作用：
前后車輪的作用：
車閘的作用：
控制車的方向。
將人腳踩的力傳遞到鏈輪鏈條上。
將動力機的運動和動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。
當(dāng)腳踩腳蹬時,帶動中軸,使大鏈輪轉(zhuǎn)動起來經(jīng)鏈條傳動傳給小鏈輪,再傳到后輪,使其轉(zhuǎn)動起來與地面產(chǎn)生摩擦,從而實現(xiàn)前進,而前輪在這時還起到導(dǎo)向作用, 還可以起到防振,及地面對輪子的直接影響,又提高了舒適度。
利用摩擦力使得自行車減速或停止。
2)結(jié)合生活經(jīng)驗和案例，分析當(dāng)自行車出現(xiàn)下列情況時會導(dǎo)致什么情況？
1.車閘的橡皮松了
2.車把固定螺釘松了
3.鏈條斷了
4.車輪的輻條斷了
剎車不靈
方向把不準(zhǔn)
無法行進
受力不均容易引起車圈變形
系統(tǒng)（system）是由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素（element）或部分組成的具有特定功能的有機整體。 系統(tǒng)根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為若干個子系統(tǒng)（subsystem）
子系統(tǒng)（subsystem）：是相對于大系統(tǒng)而言的，它是大系統(tǒng)中相對獨立且具有一定功能的組成部分。
要 素：指構(gòu)成系統(tǒng)的最主要的元素。
馬上行動：自行車的子系統(tǒng)。
傳動（動力）子系統(tǒng)：由腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪等組成。
制動子系統(tǒng)：由剎車柄、車閘、連接線等部件組成。
承重子系統(tǒng)：由車架、鞍座、車輪等組成。
方向控制子系統(tǒng)：車把、前叉上下軸承、前叉等組成。
行駛子系統(tǒng)：由前后車輪組成。
附設(shè)子系統(tǒng)：由前后擋泥板、車后架、車筐、車鈴等。
地球生態(tài)系統(tǒng)：海洋生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。
交通系統(tǒng)：航空運輸系統(tǒng)、鐵路運輸系統(tǒng)、公路運輸系統(tǒng)等子系統(tǒng)。
管理系統(tǒng)：生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)。
任何系統(tǒng)又是更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)。
系統(tǒng)有大有小，有復(fù)雜有簡單。對于較大型的系統(tǒng)和比較復(fù)雜的系統(tǒng)，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為若干子系統(tǒng)（subsystem）：
第一、至少要有兩個或兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；
第二、要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；
第三、這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個條件：
請指出下列系統(tǒng)分別由哪些要素（部分）組成，并說出相互之間有怎樣的聯(lián)系。
系統(tǒng)的名稱 組成要素（部分）
臺燈
學(xué)校多媒體教室
手表
縫紉機
馬上行動：
燈座、 燈泡、 燈罩、 電線、 開關(guān)等
實物展示臺、投影機、電動屏幕、錄像機、攝像機、VCD機、展臺、音響設(shè)備等多種現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備組成。
表殼、表帶、表芯等。
機頭、機座、傳動和附件
2、系統(tǒng)的類型
小型系統(tǒng)、中型系統(tǒng)、大型系統(tǒng)和巨型系統(tǒng).
1)按系統(tǒng)的規(guī)模分：
2)按組成要素的性質(zhì)（按人類干預(yù)的情況）分：
復(fù)合系統(tǒng)——既包含人造系統(tǒng)又包含自然系統(tǒng)。
自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)。
自然系統(tǒng)——原始的系統(tǒng)都是自然系統(tǒng)，如天體、海洋、生態(tài)系統(tǒng)等。又如呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等。
人造系統(tǒng)——如人造衛(wèi)星、海運船只、機械設(shè)備等。又如：交通系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、文藝系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等等。
3)按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分：開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。
開放系統(tǒng)——是指在系統(tǒng)邊界上與環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用的系統(tǒng)。例如商業(yè)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)，這些都是開放系統(tǒng)。在環(huán)境發(fā)生變化時，開放系統(tǒng)通過系統(tǒng)中要 素與環(huán)境的交互作用以及系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)作用，使系統(tǒng)達到某一穩(wěn)定狀態(tài)。因此，開放系統(tǒng)常是自調(diào)整或自適應(yīng)的系統(tǒng)。
封閉系統(tǒng)——是一個與外界無明顯聯(lián)系的系統(tǒng)，環(huán)境僅僅為系統(tǒng)提供了一個邊界，不管外部環(huán)境有什么變化，封閉系統(tǒng)仍表現(xiàn)為其內(nèi)部穩(wěn)定的均衡特性。封閉系統(tǒng)——的一個實例就是密閉罐中的化學(xué)反應(yīng)，在一定初始條件下，不同反應(yīng)物在罐中經(jīng)化學(xué)反應(yīng)達到一個平衡態(tài)。注意物理上講，還有嚴格劃分，往往僅把沒有物質(zhì)來往的系統(tǒng)稱封閉系統(tǒng)；而把沒有物質(zhì)、能量和信息來往的稱為孤立系統(tǒng)。
4）按學(xué)科領(lǐng)域就可分成：
自然系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和思維系統(tǒng)；
5)按范圍劃分則有宏觀系統(tǒng)、微觀系統(tǒng)；
6）按狀態(tài)劃分：
有靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)；穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)和非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)；平衡系統(tǒng)、非平衡系統(tǒng)衡系統(tǒng)、遠平衡系統(tǒng)等等。
馬上行動：
請分別列舉以下系統(tǒng)的2~3個實例。
工業(yè)生產(chǎn)方面的系統(tǒng)：
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、光纖工業(yè)電視系統(tǒng)、工業(yè)除塵系統(tǒng)、工業(yè)排風(fēng)系統(tǒng)、影子系統(tǒng)、清除系統(tǒng)垃圾。
農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)銀行系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)率系統(tǒng)。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的系統(tǒng)：
軍事方面的系統(tǒng)：
導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)、防衛(wèi)系統(tǒng)。
教育方面的系統(tǒng)：
遠程教育系統(tǒng)、教育評價指標(biāo)系統(tǒng)、教育電聲系統(tǒng)、教育培訓(xùn)系統(tǒng)、教育管理系統(tǒng)、教育信息系統(tǒng)、教育指標(biāo)系統(tǒng)、教育資源管理系統(tǒng)。
若干要素之間是否相對獨立？
閱讀：系統(tǒng)論
系統(tǒng)的基本特性有：
3.系統(tǒng)的特性
整體性
相關(guān)性
目標(biāo)性
動態(tài)性
環(huán)境適應(yīng)性
1）整體性
系統(tǒng)是一個整體，他不是各個要素（部分）簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)下所沒有的。
整體性是系統(tǒng)最基本的特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。
例如：自行車條輻的調(diào)整，動一條整個車輪都發(fā)生改變。
（1）美國“阿波羅”計劃中的飛船和運載火箭是由700多萬個零件組成。這些零件都很普通，甚至沒有一個是新研制的，為什么能實現(xiàn)把人送上太空的功能？
各部分按照一定的結(jié)構(gòu)組成了系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了整體的功能。
（2）巴爾扎克的塑像：p069
羅丹的作品《巴爾扎克》
羅丹這樣做的目的何在，雕塑家的這一行為給你以怎樣的啟示？
讓人們看到其它的美所在。不能離開整體去分析任何一個組分，一個系統(tǒng)組織的好不好，就看它的整體功能實現(xiàn)的怎樣。羅丹砍去雕塑雙手的目的在于使人們注意雕像的整體，而不僅僅是注意這雙手。
【系統(tǒng)思路】做任何事情都要重視整體效應(yīng)，必要的時候要舍得拋棄部分而保留整體。
（3）三個和尚的故事說明了什么？ “三個臭皮匠頂個諸葛亮”又說明了什么？
【系統(tǒng)思路】系統(tǒng)不是各個元素（組分）的簡單相加。如果將它們之間的相互聯(lián)系和相互作用協(xié)調(diào)好，就能得到“1+1>2” 的效果。反之亦然。
辯論：在一個系統(tǒng)中，各要素好，則整體性能是否好？
①某球隊有的是球星，但他們各打各的，最終這個球隊打不贏一支普通的球隊。說明了什么？
②某校畢業(yè)班學(xué)生學(xué)習(xí)很緊張，有一位教師為了提高自己所教學(xué)科的成績，他充分利用自習(xí)、晚修等時間給學(xué)生補課。請你談?wù)勊淖龇ㄊ欠裾_？為什么？
馬上行動：
1.請舉例說明“系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和”這一論點。
系統(tǒng)的名稱 系統(tǒng)的整體功能 各部分的功能
呼吸系統(tǒng)
教育系統(tǒng)
水利灌溉系統(tǒng)
完成呼吸，為人體提供氧氣
傳送空氣：向肺內(nèi)運送空氣，不能執(zhí)行氣體的交換
能有序的完成整個教育教學(xué)工作。
學(xué)校：直接教育學(xué)生，向?qū)W生傳授知識，但不能形成公平公正的教育機制。
由水庫蓄水、分水閘分配水量、引水渠輸水等配合工作，起到灌溉農(nóng)田的作用。
分水閘；按需求分配水量，否則，分配不合理，造成水源的浪費。
2.根據(jù)系統(tǒng)的整體性特征，解釋右表中所列的現(xiàn)象：
現(xiàn) 象 原 因
“一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃。 ”
三個臭皮匠頂個諸葛亮
一著不慎、全盤皆輸
“棄卒保車”
不符合整體性的原則、各組分之間，組分與整體之間協(xié)調(diào)的不好，不能形成良好的功能。
各組分之間，組分與整體之間協(xié)調(diào)的好，形成良好的功能。
各組分之間相互聯(lián)系、相互作用，任何一個元素或組分的變化都會影響其他元素和組分實現(xiàn)其功能。
系統(tǒng)有很多的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間有一定的層次性，首先要保證主要組分，再考慮次要的。
相關(guān)性是指組成系統(tǒng)的各個要素之間或整體之間相互作用、相互聯(lián)系。
2)相關(guān)性
系統(tǒng)的各組分或元素只要有一個變化都會影響其他元素和組分實現(xiàn)其功能。
(1)為了保護草原植被，當(dāng)?shù)卣C布了禁止大量捕殺野狼的法令，這是什么道理？
狼捕殺羊、野兔等食草性動物，使其數(shù)量減少，從而起到保護植被的作用。
相同的道理，為了使野生動物園的羚羊更有活力、生命力更強，可以引進狼或豹子等肉食動物。
【系統(tǒng)思路】系統(tǒng)的各個元素、組分的變化會對其他的元素、組分起影響。
(2)如何理解“一著不慎，滿盤皆輸”？
不管什么棋類比賽，關(guān)鍵的一著下錯，都很有可能輸?shù)粽P棋。
【系統(tǒng)思路】要重視關(guān)鍵因素。在一個系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的變化，甚至?xí)θ之a(chǎn)生決定性的影響。
案例分析：廚具的安裝
忽視系統(tǒng)的相關(guān)性，家庭裝修是一項系統(tǒng)性很強的工程，各項工作之間、各種設(shè)施之間存在著必然的聯(lián)系，它們互相影響互相制約，只有從它們的相關(guān)性出發(fā)，處理好各方面的關(guān)系，才能事半功倍。
思考：請分析吳瑾家的廚房裝修與廚具安裝出現(xiàn)問題的原因所在。
在預(yù)埋廚房水管和電線時，就要考慮好哪里是烹飪區(qū)，哪里是儲藏區(qū)等，再決定水電的管道和線路實際；在購買廚具時，要依照廚房的個性化要求來選購，具體裁衣，協(xié)調(diào)安排好風(fēng)、水、火、電的接口，還要考慮造型、色彩以及人機關(guān)系和工程材料等方面的方面的因素。
如果讓你設(shè)計，你將如何處理，才不至于出現(xiàn)這類管線打架和有安全隱患現(xiàn)象的問題？
系統(tǒng)都是以實現(xiàn)某種功能為目的的，這是區(qū)別這一系統(tǒng)與那一個系統(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)。系統(tǒng)的多個目標(biāo)有時不完全一致，甚至矛盾，這就需要協(xié)調(diào)，尋求平衡或折衷的辦法，從而更好地實現(xiàn)其目的。
3）目的性
（1）人們?yōu)槭裁匆l(fā)明自行車？
自行車的由來：世界上第一輛自行車出現(xiàn)于1790年，由法國人希布拉克用木材制成，沒有腳蹬，靠雙腳交替踏地前進。1801年，俄國人阿爾塔莫諾夫發(fā)明了一輛輪子前后掛著的小車。這些發(fā)明家把它作為禮物獻給了俄國沙皇。1831年，德國人德列斯發(fā)明了車把，可以方便地轉(zhuǎn)彎。 1839年，英國人麥克米倫發(fā)明了腳踏，裝于前輪上。 1880年，法國人基爾梅發(fā)明了鏈條，用它帶動后輪旋轉(zhuǎn)。 1888年，英國人鄧勒普發(fā)明了充氣車胎。
任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現(xiàn)一定的功能。
（2）自行車為什么要有剎車功能？自行車的作用是提高速度，使人們可以更快地到達目的地，而剎車的作用卻是減速，兩者相矛盾。為什么還要剎車呢？
在某些情況下（如下陡坡），行車速度和安全要求這兩個具體目標(biāo)產(chǎn)生了矛盾，就得通過剎車來減速，進行協(xié)調(diào)，從而保證自行車更好地到達目的地。
【系統(tǒng)思路】系統(tǒng)的具體目標(biāo)之間有矛盾時，要從系統(tǒng)的目的出發(fā)，進行協(xié)調(diào)。
任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處于運動變化和發(fā)展之中。
在分析認識系統(tǒng)時，不僅要看到它的現(xiàn)在，還要看到它的未來，掌握系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，從而預(yù)測系統(tǒng)的將來。
4.動態(tài)性
馬上行動：p071
填寫：
1.人們將發(fā)條、游絲、齒輪、表殼等零部件組裝成鐘表，其目的是：
實現(xiàn)能準(zhǔn)時的體現(xiàn)時間的功能。
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：
實現(xiàn)合理的經(jīng)營管理功能，但系統(tǒng)存在多個目標(biāo)時，要從整體協(xié)調(diào)的角度出發(fā)尋求平衡，以獲得整體上的最佳效果。
討論p071：作為一個系統(tǒng)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的目地是什么，是通過哪些途徑進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的？
1）使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更加合理，以增加農(nóng)民的收入。
2）調(diào)減糧田面積，增加經(jīng)濟作物和飼料作物。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。
4）動態(tài)性：
事物都是不斷變化，因此系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)。
討論p72：
（1） 某學(xué)校一位教師肩膀疼痛，一位醫(yī)生用各種藥物和方法治療肩膀，都收不到良好的治療效果。令一位資深的醫(yī)生認為：人體是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”是不能解決問題的，他對該病人進行了全面身體檢查，最后發(fā)現(xiàn)病人患肺癌，右肩膀疼是癌細胞擴散的結(jié)果。后經(jīng)系統(tǒng)診斷和綜合治療，病人的病情得到控制。
在分析認識系統(tǒng)時，不僅要看到它的現(xiàn)在，還要看到它的未來，掌握系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，從而預(yù)測系統(tǒng)的將來。
（3） 沒有。任何事物都是不斷變化的。任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處于運動和發(fā)展之中。
（2） 根據(jù)產(chǎn)熱的多少進行散熱。
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)部各部分相互關(guān)系的變化，系統(tǒng)要適應(yīng)環(huán)境的變化而變化。
5）環(huán)境適應(yīng)性
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。
(1)家用電冰箱不能緊貼墻壁放置，汽車在雪地行走輪胎要加鏈條，這是都為什么？
冰箱放置與墻保持距離，目的是有一個適當(dāng)?shù)纳峥臻g，從而保持正常工作。
一般汽車在雪地上會因為打滑而無法正常行走，因此在輪胎上加鏈條是起防滑作用。
【系統(tǒng)思路】系統(tǒng)只有在一定的環(huán)境條件下才能保持（或恢復(fù)）其原有的特性。
【系統(tǒng)思路】要不斷完善系統(tǒng)，使系統(tǒng)能適應(yīng)新的環(huán)境。
（2）自行車為什么要不斷地進行更新?lián)Q代？
當(dāng)外部環(huán)境條件變化時（路況改變－跋山涉水，市場需求變化－舒適休閑），自行車就必須更新?lián)Q代（如增加新的功能，提高性能、舒適度），才能繼續(xù)存在和發(fā)展下去。
馬上行動
1.談?wù)劇按何媲飪觥?的含義：
這是環(huán)境適應(yīng)性的體現(xiàn):由于人自身就是一個系統(tǒng)，春天多穿一些是對冬天的一種適應(yīng)和銜接，秋天穿少一些是對夏天氣候的銜接和向冬天過渡的一種準(zhǔn)備。兩者都是為了使人的身體逐漸適應(yīng)外界氣溫的變化而不至于生病。（隨著外界氣候的變化，人們必須能適應(yīng)周圍的環(huán)境，借助物質(zhì)資料，才能保持和恢復(fù)人的活動。）
工程技術(shù)中，這類通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)外界環(huán)境變化的事例很多，請列舉幾例，填入下表：
事例 外界環(huán)境的變化 系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)，適應(yīng)環(huán)境的變化
汽車的雨刷 雨天，擋風(fēng)玻璃模糊 利用雨刷及時的擦拭擋風(fēng)玻璃
導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng) 當(dāng)被跟蹤無方向改變時 跟蹤系統(tǒng)及時的改變方向，繼續(xù)跟蹤
系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。只有能夠適應(yīng)外部環(huán)境的變化并保持最優(yōu)適應(yīng)狀態(tài)的系統(tǒng)，才能發(fā)揮自身作用，實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，否則是沒有生命力的。
一只沿口不齊的木桶，其存水量的多少？不取決于最長的那塊木板，而取決于最短的那塊木板。
管理學(xué)中的“木桶理論”是指：
人的能力大小是由他身上最劣質(zhì)的素養(yǎng)決定的，一個企業(yè)成功的概率大小也是由這個企業(yè)的最薄弱的環(huán)節(jié)決定的，就像木桶的容水多少是由木桶最短的一塊木板決定的一樣。
木桶理論的外延還可以擴大到：
1）木桶容水的多少還要由木桶的直徑?jīng)Q定。
對于個人，如果你的能力只有那么大，你必須學(xué)習(xí)，不斷地增加自己的知識直徑。企業(yè)亦然，要不斷的進行改造、革新，以便更好的發(fā)展。
2）木桶容水的多少還要由木桶之間的木板是否箍的緊密有關(guān)，否則，你無論多大的木桶，都把水會漏光的，“木桶打水一場空”。
對于個人，也就是說：你要把自己的知識進行融會貫通，才能成就一番事業(yè)。對于企業(yè)，一定要進行多種文化的融解包容，同時要建造一個齊心協(xié)力的團隊，只有這樣，才能在萬眾一心的基礎(chǔ)上，將企業(yè)搞好。
整體性、相關(guān)性、目的性、動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性
小結(jié)：
一、系統(tǒng)的含義
元素、相互、整體功能
二、系統(tǒng)的類型
三、系統(tǒng)的特性

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