第三单元系统与设计第一节系统的结构.ppt
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1、第三单元 系统与设计 第一节 系统的结构,长安一中 蒋建波 ,1. 什么是系统?,汽车的传动系统,太阳系,呼吸系统,系统到底是什么?如何更深入理解系统?下面我样以对“自行车”的结构分析,来更深理解系统和子系统的概念。,1)自行车是同学们最常用的交通工具,提问学生,自行车由哪些构件组成。,车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、车闸等主要部件组成。,车把的作用: 脚蹬的作用: 链轮和链条的作用: 前后车轮的作用: 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。,将动力机的运动和动力传递给执行系统的中间装置。,当脚踩脚蹬时,带动中轴,使大链轮转动起来经链条传动传给小链轮,再传到后轮,使其
2、转动起来与地面产生摩擦,从而实现前进,而前轮在这时还起到导向作用, 还可以起到防振,及地面对轮子的直接影响,又提高了舒适度。,利用摩擦力使得自行车减速或停止。,2)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? 1.车闸的橡皮松了 2.车把固定螺钉松了 3.链条断了 4.车轮的辐条断了,刹车不灵,方向把不准,无法行进,受力不均容易引起车圈变形,系统(system)是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素(element)或部分组成的具有特定功能的有机整体。 系统根据一定的标准可划分为若干个子系统(subsystem),子系统(subsystem):是相对于大系统而言
3、的,它是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。,要 素:指构成系统的最主要的元素。,马上行动:自行车的子系统。,传动(动力)子系统:由脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等组成。 制动子系统:由刹车柄、车闸、连接线等部件组成。 承重子系统:由车架、鞍座、车轮等组成。 方向控制子系统:车把、前叉上下轴承、前叉等组成。 行驶子系统:由前后车轮组成。 附设子系统:由前后挡泥板、车后架、车筐、车铃等。,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: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:生产管理系统、营销管理系统、财务管理系统等子系统。,任何系统又
4、是更大系统的子系统。,系统有大有小,有复杂有简单。对于较大型的系统和比较复杂的系统,根据一定的标准可划分为若干子系统(subsystem):,第一、至少要有两个或两个以上的要素(部分)才能组成系统; 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; 第三、这个整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。,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)组成,并说出相互之间有怎样的联系。,马上行动:,灯座、 灯泡、 灯罩、 电线、 开关等,实物展示台、投影机、电动屏幕、录像机、摄像机、VCD机、展台、音响设备等多种现代教学设备组成。,表壳、表带、表芯等
5、。,机头、机座、传动和附件,2、系统的类型,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:,2)按组成要素的性质(按人类干预的情况)分:,复合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、免疫系统等。,人造系统如人造卫星、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、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:开放系统、封闭系统和孤立系统。,开放系统是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用
6、的系统。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。因此,开放系统常是自调整或自适应的系统。,封闭系统是一个与外界无明显联系的系统,环境仅仅为系统提供了一个边界,不管外部环境有什么变化,封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。封闭系统的一个实例就是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、能量和信息来往的称为孤立系统。,4)按学科领域就可分成:,自然系统、社会系统和思
7、维系统;,5)按范围划分则有宏观系统、微观系统;,6)按状态划分:,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、远平衡系统等等。,马上行动:,请分别列举以下系统的23个实例。,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。,农业生态系统、农业银行系统、生产管理系统、生产率系统。,农业生产方面的系统:,军事方面的系统:,导弹跟踪系统、防卫系统。,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、教育资源管理系统。
8、,若干要素之间是否相对独立?,阅读:系统论,系统的基本特性有:,3.系统的特性,整体性 相关性 目标性 动态性 环境适应性,1)整体性 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)在孤立状态下所没有的。 整体性是系统最基本的特性,也是观察和分析系统最基本的思想和方法。,例如:自行车条辐的调整,动一条整个车轮都发生改变。,(1)美国“阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由700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,为什么能实现把人送上太空的功能?,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。,(2)巴尔扎克的塑像:p069,罗丹的作品巴
9、尔扎克,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?,让人们看到其它的美所在。不能离开整体去分析任何一个组分,一个系统组织的好不好,就看它的整体功能实现的怎样。罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体,而不仅仅是注意这双手。,【系统思路】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。,(3)三个和尚的故事说明了什么? “三个臭皮匠顶个诸葛亮”又说明了什么?,【系统思路】系统不是各个元素(组分)的简单相加。如果将它们之间的相互联系和相互作用协调好,就能得到“1+12” 的效果。反之亦然。,辩论:在一个系统中,各要素好,则整体性能是否好?,某球队有的是球星,但他
10、们各打各的,最终这个球队打不赢一支普通的球队。说明了什么?,某校毕业班学生学习很紧张,有一位教师为了提高自己所教学科的成绩,他充分利用自习、晚修等时间给学生补课。请你谈谈他的做法是否正确?为什么?,马上行动:,1.请举例说明“系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和”这一论点。,完成呼吸,为人体提供氧气,传送空气:向肺内运送空气,不能执行气体的交换,能有序的完成整个教育教学工作。,学校:直接教育学生,向学生传授知识,但不能形成公平公正的教育机制。,由水库蓄水、分水闸分配水量、引水渠输水等配合工作,起到灌溉农田的作用。,分水闸;按需求分配水量,否则,分配不合理,造成水源的浪费。,2.根据系统
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