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第三单元
系统与设计 System Design
系统的结构
系统的分析
系统的设计
《单眼网捕鸟》
小故事：
某人在林中看到别人布了一张捕雀的大网，捕到的麻雀都是钻进一个个网眼的。于是，他回家用一截截短绳结成许多互不相连的小绳圈，也去捕雀，有人问：“这绳圈做什么用？”他说：“网雀用的。既然一只雀只钻一个网眼，我这种绳圈岂不比一张大网省事？”
自然，此人是一只麻雀也不会捕到的。他的可笑之处在于没有意识到网中的每个网眼是互相联系而不是孤立存在的，因此，单个网眼就没有整个网所有的捕雀功能。这个故事其中就蕴涵了系统的含义。
我们在日常工作和生活中,也经常使用“系统”这个名词。
例如 ，人体中的消化系统、神经系统；一个学校中的教学系统、德育系统、后勤系统；机器中的传动系统、润滑系统等等。
那么，究竟什么是系统呢？
一　系统的结构
１、系统
　　由两个或两个以上元素相互联系、相互作用组成的,具有一定结构和功能的有机整体。
系统构成的三个条件：
至少要有两个或两个以上的要素（或部分） ；
各要素之间互相联系互相作用，有一定的结构；
系统的功能是组成的要素所不具备的。
注：
按照一定方式形成一个整体；
具有特定功能的有机整体；
系统有大有小，有简单有复杂。大的和复杂的系统又可以划分为若干子系统。
2、系统的分类
按组成元素的性质分
按组成元素的存在形态
按系统的运动状态
从系统与外部环境的关系来看
自然系统
人工系统
复合系统
实体系统
概念系统
动态系统
静态系统
开放系统
封闭系统
３　系统的基本特性
整体性：最基本特性，是个体的有机结合
相关性：各要素之间相互作用相互联系
目的性：实现一定的功能
层次性：系统处于一定的层次之中
环境适应性：对环境变化的适应能力
（全局）
（匹配）
（有用）
（层次）
（自适应）
1.整体性
悬索桥
系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态所没有的。
系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和，这就是我们常说的2﹥1+1.
但是是不是所用系统功能都大于各部分的功能之和呢？
马上讨论
日常生活中，常听人说： “一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃
讨论结果
其实三个和尚就构成了一个系统，每个和尚都是这个系统的组成元素，由于没有协调好他们之间的相互作用，导致他们之间的配合越来越差，最终导致整个系统功能的崩溃。这就是我们所说的2﹤1+1
所以我们不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。一个系统组织得好不好，就看它的整体功能即系统功能实现得怎样。
例如，20世纪60年代末美国的“阿波罗”登月计划把载人飞船送上了月球，飞船和运载火箭共有700多万个零件，这些零件本身都很一般，没有一个是新研制的，但正是这些一般的零件按照一定的结构构成了能把人送上月球的性能优异的登月飞船，从而体现了整体的功能。
练习：
法国著名雕塑家罗丹在为文学家巴尔扎克做雕塑时大受人们的称赞，特别是对巴尔扎克的一双手更是赞不绝口，罗丹听到人们的议论后，毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。这个故事给我们怎样的启示？
罗丹的作品《巴尔扎克》
要素与系统之间的关系以整体为主进行协调，局部服从整体，使整体效果为最佳。
日常生活中，常听人说：
提问：请根据系统的整体性特征，分别解释之。
1、 “三个臭皮匠等于一个诸葛亮”
2、“丢卒保车”
3、 “一着不慎，全盘皆输”
4、“头痛医头脚痛医脚”
2.相关性
系统的相关性是指构成系统的各要素之间是相互联系、相互作用的，是彼此相关的。
区别：
整体性：体现了要素与整体之间的关系。
相关性：体现了系统内部要素与要素之间的
关系。
吴瑾购置了一套新居室，装修接近尾声了。当厨房的地砖和墙砖铺好，水管和电线等也安装完毕后，她根据厨房空间的大小，买了一套集橱柜、抽油烟机、燃气灶具、消毒柜、微波炉、电冰箱、各式挂件、水盆、各式抽屉等于一体的厨房整体用品。可是在安装过程中，却发现了不少让她感到棘手的问题：
1、抽油烟机的出风口与预留的位置相距较远；
2、水盆的位置离水源远，又与下水道不在同一侧；
3、微波炉和电冰箱的放置处没有电源插座；
4、燃气灶具与热水器的位置较远；
5、线路的安装不合理，可能造成安全隐患。
练习1：
李丽购置了一套新居室，装修已经接近尾声。当厨房的地砖和墙砖铺好，水管和电线等也安装完毕后，她根据厨房空间大小买了一套集橱柜、抽油烟机、消毒柜、各式挂件、水盆等于一体的整体厨房设备。可是在安装过程中却发现了以下问题：①抽油烟机的出风口与预备的位置相距较远 ②水盆位置离水源远，又与下水道不在同一侧。这些问题主要体现了系统的基本特性的_______
A.整体性 B. 相关性
练习2：
“一招不慎，全盘皆输”是我们日常生活中的常用语言，它们主要反映了系统基本特性中的_______
A.整体性 B. 相关性
3.目的性
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这也正是区别不同系统的标志。
设计和分析一个系统时，必须先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。
设计这个钟表的目的是为了满足人们对计时功能的需要
1、人们将显示器、显卡、光驱、软驱、硬盘等零件组装成钟表，其目的是：_____________________________
2、经营管理系统通过优化和配置企业的人力资源和物力资源而形成，其目的是：_______________________
1999年，我国开始全面着手进行农业生产结构调整。几年来，各地在农业结构调整方面初见成效。
2001年与1998年相比，全国共调减粮田面积1.3亿亩，增加经济作物和饲料作物面积9000多万亩，经济作物和饲料作物种植面积占农作物总播种面积的比重达到30.6%，增加了3.7个百分点。种植业开始形成粮食作物、经济作物和饲料作物协调发展的基本格局，尤其是蔬菜、水果、花卉等发展迅速，成为农民收入新的增长点。
请结合以上材料分析：作为一个系统，我国农业生产结构调整的目的是什么，是通过哪些途径进行农业生产结构调整的？
4.层次性
任何系统都是组成更大系统的子系统。只有各个层次发挥好自己的作用，才能实现系统整体功能的优越性。
例如 把整个中国看着是一个系统，中央和地方就是处于不同层次的子系统，中央领导地方，地方在遵循中央统一领导的同时，要根据地方实际情况开展工作，只有这样才能把构建一个稳定繁荣的社会经济政治格局。
5.环境适应性
外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内部各部分相互关系的变化。
一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。
例如，工厂里的机器运行时散发出大量的热量，在炎热的夏天就需要对机器的局部设施采用风冷、水冷、油冷等措施，以保持其良好的工作状态。又如，在寒冷的冬天，拖拉机的发动机常常因低温启动不好，需要对它进行加热、保暖，以适应外界天气。
1、谈谈“春捂秋冻”的道理。
2、家用电冰箱为什么不能紧贴着墙放置，而应该与墙保持一定的间距？
3、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响
而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。
二　系统的分析　
（１）系统分析：
　　　为了发挥系统的性能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案，从而使使系统整体达到理想的目的的过程。
显著特点：完整地、全面地思考和解决问题。
目　　标：从可行性出发，寻求合理的解决方案。
１　系统分析及其一般步骤
【案例1】：田忌赛马
1、田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案
2、孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？
3、按系统分析的一般步骤对田纪赛马进行分析.
教学设计
（２）系统分析的一般步骤
明确问题，设立目标
收集资料，指定方案
分析计算，评价比较
检验核实，作出决策
教学设计
（３）系统分析的主要原则
运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：
整体性原则
最优化原则
综合性原则
案例：丁谓修复皇宫
案例：人行道施工问题
案例：中西医结合
２　系统的优化
　　　系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
三个典型案例：
（１）农作物种植系统的优化——农业间作套种；
（2）家具生产中的板材的优化用料；
（３）智能交通管理信息系统的交通流量控制。
四、随堂练习
一、填空
1、 系统是由______的若干元素构成的，并完成______的统一体。
2、 与环境之间相互发生联系交换的系统是________________系统。
3、 复合系统是由____________ 和 _______________复合而成的系统。
4、 系统的基本特性包括整体性、相关性和____________、______________。
二、判断题
1 一个人一天不吃饭，也不喝水，在这段时间内，我们可以把人体系统看作一个封闭系统（ ）
2、制定的优化目标是否适度，是影响系统优化的一个重要因素（ ）
3、坚持系统的整体最优化，是系统优化的原则之一（ ）
4系统是一个整体，他是各个要素简单相加（ ）
5、系统可大可小，大到宇宙、小到原子都可以看作系统（ ）
1. 下面关于系统的叙述，错误的是（ ）
A．系统是一个整体，即具有整体的特性功能、目标和作用的有机整体
B．系统的目的性是指每个系统都具有特殊的功能
C．系统必须适应外部环境的变化
D．在一个系统中，有时各子系统之间往往是互不相干的，甚至是相互对立的。
三、 选择题
2. 我们使用计算机离不开Windows操作系统，它属于（ ）
A．自然系统 B．人造系统
C．实体系统 D．抽象系统
3.在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃避猛兽追捕；刺猬身上长尖刺，使猛兽无从下口；黄鼬遇敌时突放臭气，扰乱猛兽神智，影响其情绪，在其迟疑间跑掉。这是生态系统基本特性中的（ ）
A.整体性 B.目的性
C.动态性 D.环境适应性
4.“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”这句俗语反映了系统具有（ ）
A.整体性 B.目的性
C.动态性 D.环境适应性
5下列各项中，属于自然系统的是（ ）
A、塑料大棚 B、一片森林
C、智能大楼 D、一架飞机
6、一棵大树是一个系统，它属于（ ）
A、抽象系统 B、开放系统
C、静态系统 D、人造系统
7、现代医学采用中西医结合的方法攻克了许多难题，他采用系统中的原则是（ ）
A、整体性原则 B、科学性原则
C、综合性原则
8、系统的基本特性包括（ ）
A、整体性、先进性、相关性、目的性
B、整体性、可靠性、目的性、环境适应性
C、整体性、相关性、目的性、环境适应
D、整体性、开放性、实用性、可靠性
9、系统优化的意义（ ）
A、获取系统的最佳效益或最佳功能
B、改善系统的环境
C、调整系统的结构
D、改变系统的特征
10、“泰坦尼克”号油轮，在当时该油轮各项技术性能是世界最先进的。但是为什么触冰后会沉没？请从系统的角度理解，他主要反映了系统对（ ）的基本特性
A、整体性 B、相关性
C、目的性 D、环境适应性
11、“三个臭皮匠顶个诸葛亮”的现象说明了系统的（ ）特性
A、整体性 B、相关性
C、目的性 D、环境适应性
四、分析题：右图所示是某所学校的设计效果图，请对其进行设计评价，并提出改进意见？
小 结
一、系统的含义：
要素、相互、整体功能
二、系统的类型：
三、系统的特性：
整体性、相关性、目的性、动态性、
环境适应性

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