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(共25张PPT)
第14课
复杂系统可分解
任小希
学
习
目
标
知道复杂的控制系统可以分解为多个子系统。
能结合实例划分控制系统中的各个子系统。
初步具备把大任务分解为小任务的意识，提高问题解决的能力。
生活中的系统
01
情境导入
　　我们每个人是一个相对独立的系统，同时人体系统里又有很多系统，你知道这些系统都是什么吗？人体系统和这些系统又是什么关系呢？
这些系统称为人体系统中的子系统。同样的，很多复杂的控制系统，也会包含子系统。下面就一起去学习了解吧。
停电了会怎样？
这些设备看似独立，但在停电时的表现说明它们共同构成一个家庭用电系统。
思考：
若家里突然停电，这些设备会怎样？
什么是系统与子系统？
系统的定义
系统是由多个相互关联的部分组成，能完成单个部分无法单独实现的功能的整体，如家庭用电系统。
子系统的定义
子系统是系统中相对独立、有特定功能的部分，在家庭用电系统中，灯光控制、空调控制等就是子系统。
系统与子系统的关系
一个功能比较复杂的控制系统，往往可以划分出多个系统，这些系统被称为子系统。系统与子系统是“整体与部分”的关系，子系统相互协作，共同维持系统的正常运行。
系统中的子系统本身也是一个系统，只要是系统，都具备过程与控制的三个基本环节：输入、计算、输出；都具备系统的基本特点：整体性、相关性、功能性。
分解复杂系统
02
找找子系统
01
人体器官协作
人体中，心脏负责供血，肺负责呼吸，它们就像子系统一样相互协作。若心脏停止供血，肺无法获得氧气运输所需的动力，人体就会面临生命危险，体现了子系统协作对整体功能实现的重要性。
02
城市交通系统协作
城市交通系统里，红绿灯、道路、车辆导航是子系统。红绿灯控制交通流量，道路提供通行空间，车辆导航引导车辆行驶。若红绿灯故障，交通秩序会混乱，影响整个交通系统的正常运行。
03
子系统协作的重要性总结
无论是人体还是城市交通系统，子系统之间相互协作、缺一不可，共同保障整体系统的正常运转。
手机中的子系统
子系统名称 子系统功能
手机里有很多功能，可以从功能上去找它的子系统。
相机系统
拍照、录像
触摸屏系统
语音交流、文字交流等
通话系统
即时语音交流
客厅的子系统
请打开桌面上的“客厅的系统”，找一找客厅里有哪些系统？
描述子系统
　　描述子系统时，都会说是某个系统中的子系统。例如，我们会说人体系统中的呼吸系统、学校管理系统中的考评系统、微波炉系统中的定时系统。
由子系统构成的系统，又可能成为另一个系统的子系统。例如：人体系统可以成为生物系统中的子系统；学校管理系统可以成为教育管理系统中的子系统；微波炉系统可以成为厨房电气系统中的子系统，而厨房电气系统又可以是智能家居系统中的子系统。
这是不是也体现了系统的相关性？
是的，控制系统中的各个子系统彼此相关，控制系统又与其他控制系统相关……
系统与子系统的关系
　　一些功能比较复杂的控制系统，可以把它分解为多个子系统，分解的目的是能更加深入地了解它。而且通过逐层分解，设计人员最终能明确最底层是什么，然后再由小到大、有序设计和生产，最终获得一个完整的控制系统。
所以，如果要分解一个控制系统，就可以一层层往下列举，一个个子系统就像一棵树上的枝叶。
系统与子系统的关系
2．选择题：客厅照明系统中，（ ）不可能是它的子系统。
A. 开关系统 B. 电源系统 C. 家庭电气系统 D. 线路系统
　　1．判断题：子系统与系统不可分割。（对 ，错）

C
系统与子系统的关系
我是系统设计师
03
任务发布：设计你的系统
分组与场景选择
同学们将进行分组，每组可从超市、校园等生活场景中选择一个作为系统设计的基础。例如有的小组可以选择超市场景，有的小组选择校园场景。
明确设计目标
每个小组要明确所设计系统的目标，如设计超市系统的目标可能是提高收银效率、优化库存管理等；设计校园系统的目标可能是提升校园安全、方便师生教学与生活等。
遵循设计规则
在设计过程中，要遵循一定规则，比如系统要具备可操作性、子系统之间需有合理的关联等，以确保设计的系统具有实际意义。
动手实践：思维导图分解
选择工具
使用XMind工具来进行思维导图的绘制，该工具能清晰地展示系统结构和各部分关系。
拆解子系统
将选定场景的系统逐步拆解为多个子系统，如超市系统可拆解为扫码、支付、库存更新等子系统；校园系统可拆解为门禁监控、消防预警、访客登记等子系统。
标注功能与关联
在思维导图中详细标注每个子系统的功能，以及子系统之间的关联路径，例如超市系统中扫码子系统与支付子系统的关联等。
这个思维导图供参考。把第一层其他几个子系统再分解，每个能分出2~3个子系统就可以。
我的智能家居
第一层
门禁系统
照明系统
烹饪系统
清洁系统
娱乐系统
顶层
第二层
抽油烟机
燃气灶
电煮锅
……
动手实践：思维导图分解
展示挑战：漏洞在哪里？
小组展示
各小组代表上台展示本小组设计的系统思维导图，介绍设计思路和子系统功能。
提问环节
其他小组进行提问，通过提出如“门禁故障如何应急”等问题，来暴露设计中的漏洞。
总结与改进
针对提出的问题，展示小组进行总结，思考改进方案，以完善系统设计。
总结与拓展
04
1．复杂控制系统可以分解为多个系统，这些系统称为子系统。
2．子系统本身也是一个系统，它具备输入、计算、输出三个基本环节，具备相对独立的功能。
3．子系统都是相对于某个控制系统而言的，可以说是大系统中的小系统。
4．生活中存在各种各样的控制系统，对于这些控制系统我们要以系统的观点去看待它，所以我们要用系统观分析事物。
5．系统观在学习中的应用，要求我们能逐层分解问题、逐个解决问题，培养把大化小、化繁为简的能力。
智能家电探秘
扫地机器人导航子系统
导航子系统是扫地机器人的“眼睛”和“大脑”，它利用激光雷达、摄像头等传感器，绘制房间地图，规划清洁路径，确保高效全面地覆盖清洁区域，这与系统分解中识别功能、规划模块的思路一致。
扫地机器人清洁子系统
清洁子系统负责实际的清扫工作，包括滚刷、边刷、吸尘装置等。它根据导航子系统规划的路径，对地面进行清扫、吸尘，将灰尘垃圾收集到尘盒中，是实现扫地机器人清洁功能的关键子系统。
扫地机器人充电子系统
充电子系统保障扫地机器人持续工作。当电量低时，它能自动返回充电座充电。这一子系统体现了子系统间的协作，导航子系统引导机器人回到充电座，充电装置完成充电过程。
课后任务：
家庭观察员
报告内容要求
撰写智能家居分析报告，需详细观察家庭中的智能家居设备，如智能音箱、智能门锁等。用照片记录设备外观，并在照片上标注出各个子系统。
子系统协作说明
在报告中要说明各子系统的协作方式，例如智能音箱与智能灯光系统的协作，通过语音指令实现灯光的开关、调节亮度等功能，体现系统与子系统、子系统与子系统间的相互配合。
THE END
谢谢《复杂系统可分解》教案设计
一、教学目标
知识目标
理解系统与子系统的定义及相互关系。
掌握复杂系统分解的基本方法，能通过实例划分子系统。
能力目标
初步具备将复杂任务分解为子任务的意识。
能够用思维导图工具（如XMind）设计系统结构。
情感与态度目标
培养团队协作意识，增强系统化解决问题的思维习惯。
二、教学重点与难点
重点：系统与子系统的概念、分解复杂系统的逻辑。
难点：子系统间的协作关系分析及实际应用。
三、教学方法
案例分析法：通过人体系统、城市交通系统等案例理解子系统协作。
项目式学习：分组设计场景化系统（如超市、校园），实践分解任务。
合作探究法：小组讨论、展示与提问，完善系统设计。
四、教学过程
1. 导入（10分钟）
情境提问：
“人体中有哪些子系统？如果心脏停止供血，其他子系统会怎样？”
→ 引出整体与部分的关系，强调子系统协作的重要性。
生活案例：展示停电对家庭用电系统的影响，分析灯光、空调等子系统的依赖关系。
2. 新知讲解（20分钟）
系统与子系统的定义（结合课件内容）：
系统：由相互关联的部分组成，实现整体功能（如家庭用电系统）。
子系统：系统中相对独立、有特定功能的部分（如灯光控制、空调控制）。
分解方法：
逐层分解：从顶层系统到子系统的树状结构（如智能家居系统→门禁、照明子系统）。
功能划分：根据任务目标划分子系统（如手机系统→相机、通话、触摸屏子系统）。
3. 案例分析（15分钟）
人体系统：心脏（供血）、肺（呼吸）的协作，说明缺一不可。
城市交通系统：红绿灯、道路、导航的故障影响整体运行。
讨论：分小组列举校园或超市中的子系统，并标注功能关联。
4. 实践任务（30分钟）
任务发布：
分组选择场景（超市、校园、智能家居等），设计系统思维导图。
要求：分解2~3层子系统，标注功能及协作关系（参考课件中“智能家居”示例）。
工具指导：
使用XMind绘制思维导图，展示层级结构与关联路径。
5. 展示与评价（20分钟）
小组展示：每组展示设计图，说明子系统功能（如超市系统中的扫码、支付、库存子系统）。
提问挑战：其他组提问（如“支付故障如何应急？”），暴露设计漏洞。
总结改进：针对问题优化系统设计，强调子系统的容错与协作。
五、课后作业
家庭观察员报告：
观察家庭智能设备（如扫地机器人、智能音箱），拍摄照片并标注子系统。
撰写报告，分析子系统协作（如导航→清洁→充电的协作路径）。
六、板书设计
复杂系统分解
1. 定义：系统（整体） 子系统（部分）
2. 分解方法：功能划分、逐层拆解
3. 协作案例：人体、交通、智能家居
4. 设计工具：思维导图（XMind）
七、教学反思
通过生活化案例降低抽象概念的理解难度。
注重实践与展示环节，提升学生系统化思维能力。

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