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通用技术(必修)
技术与设计
山东省烟台第一中学
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第七模块 系统与设计
一.系统的结构
二.系统的分析
三.系统的设计
日常生活中，人们常提及“某某系统”，如神州六号载人航天飞船系统、2008北京奥运会组织系统、长江三峡水电站系统；学校教学管理系统、城市公交系统、邮电通讯系统等。其实系统就在我们身边。
高考考点及内容标准
1、从应用的角度理解系统的涵义。
2、通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本
特性，初步掌握系统分析的基本方法。
3、理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系
统优化的因素。
4、通过简单的系统设计案例的分析，初步学会简
单系统设计的基本方法。
5、确定一个生活或生产中的简单现象，根据设计
要求完成系统的方案设计。
计算机系统
主机 显示器 音箱 键盘 鼠标等
1、什么是系统
系统：是由相互联系、相互作用、相互依赖、相互
制约的若干要素构成并有特定功能的统一体
大到浩瀚的银河系，小到原子，它们都是系统。
人体就是复杂而优化组合的系统。
子系统：较大型或复杂的系统，根据一定的标准可
划分为若干子系统。
地球生态系统由海洋生态系统、森林生态系统、
陆地生态系统等子系统组成。
一.系统的结构
自行车
传动子系统：脚蹬、链轮、链条
制动子系统：刹车柄、车闸、连线
承重子系统：车架、鞍座、货架
转向子系统：车把、前叉、前轮
案例分析
2、系统的类型
自然系统和人造系统 如太阳系、人体系统等和房屋、
铁路系统等
实体系统和抽象系统 如汽车、机器的传动系统和我们
制定的培养规划系统、计算机程
序软件系统等
静态系统和动态系统 绝大多数系统属于动态系统，如
城市系统、生态系统等。静态系
统是相对的、有条件的和暂时的
开放系统和封闭系统 绝大多数系统属于开放系统，如
人体系统，要与环境相互联系、进
行物质、能量、信息交换
系统可按不同标准和需要分类
3、系统的基本特征
整体性 这是系统最基本的特性，也是观察和分析系统的最基本思
想和方法。
相关性 指组成系统的各要素之间或整体与部分之间的相互作用、
相互联系。
目的性 任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这也是
区分不同系统的标志。
动态性 根据物质运动的普遍规律，决定了系统的结构和状态具有
产生、变化和发展、消亡的过程。
环境适应性 系统都存在于一定的环境中并不断地与外界进行物
质、能量、信息的交换，系统必须适应外界环境的变化。
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宇宙飞船由几百万个零件组成，把这些零件散放在一起没有什么意义，但是把它们按一定的结构组装起来，就可以把人送上太空，从而体现整体的功能。而若某个部件出现故障，就会影响整个飞船的安全。
系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和。例如字、词、句子、段落构成了文章；而文章的内容和思想却是一个段落、句子、单个词不能表达的。
整体性
1.木桶的盛水量取决于桶壁上最短的那块木板
一个由若干木板构成的木桶，其容量取决于最短的那块木板；
对一个系统而言，构成系统的各个要素类似于一个木桶的若干木板，而系统的能力又如木桶的容量，取决于系统中最弱的要素。劣势决定优势，劣势决定生死。
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★
洗衣机主要组成部分之间关系示意图
进水、排水
驱动运动
洗涤程序
桶、机箱
水流的洗涤与漂洗
水流的洗涤与漂洗是洗衣机的核心；洗衣机作为一个整体，各组成部分即各子系统之间有机关联。少了哪个都不行，哪部分坏了，洗衣机也不能正常工作
相关性
目的性
系统的目的性一般通过更具体的目标来实现。
为了达到提高加工精度，适用于加工改型频繁、型面复杂的工件，人们发明了数控机床。
衡量一个企业的经营业绩，不仅要考虑产量，更需要考核其利润、成本和质量指标的完成情况等。这些指标构成评价企业的指标体系。
[练习] 人们将发条、游丝、齿轮、表壳等零部件组装成钟表，其目的是什么？
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任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
[例].任何一个机械传动系统的零件之间都会磨损，为了保持系统的性能，必须定期添加润滑剂或更换零件。
运用系统的动态观点，有助于我们不仅看到系统的现状，而且看到系统的变化和发展，从而预测系统的未来，掌握其规律。
[例].太阳系中，海王星和冥王星的发现过程 (冥王星被开除)。
动态性
系统必须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] 工厂里的机器运行时散发出大量的热量，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。计算机的CPU上安装风扇就是这个原因。
马上行动
谈谈“春捂秋冻”的道理
系统不能适应外部环境的变化，就没有生命力
环境适应性
1、系统分析及其一般步骤
系统分析：
为了发挥系统的功能，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，在此基础上拟定出有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。
系统分析的一般步骤：
二、系统的分析
明确问题，设立目标
收集资料，制定方案
检验核实，作出决策
分析计算，评价比较
系统分析的主要原则
整体性原则 系统分析首先要着眼于系统整体。要先分析
整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前
科学性原则 系统分析既要有严格的工作步骤，又应尽可
能运用科学方法和数学工具进行定量分析。
综合性原则 当系统存在多个目标时，应将目标排除优先
次序，首先选取最优先的目标，然后在尽可能不损害第一个目标的前提下，完成下一个目标。要综合分析，统筹兼顾。
◆
案例分析
阅读“田忌赛马”（P78），思考：
1.田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？
方案 田忌 齐王
4
下马 上马
中马 中马
上马 下马
5
中马 上马
上马 中马
下马 下马
6
上马 上马
下马 中马
中马 下马
方案 田忌 齐王
1
上马 上马
中马 中马
下马 下马
2
下马 上马
上马 中马
中马 下马
3
中马 上马
下马 中马
上马 下马
2.孙膑所出的主意为什么能使田忌赢了齐王？
2：1
0：3
1：2
1：2
1：2
1：2
马上行动
我们经常能看到，烟台的街道在一年内进行几次施工，有电信部门铺设通讯线路、市政部门维修下水管道、供暖部门埋设暖气管道等等。重复施工，造成人力和财力资源的浪费，同时也给市民出行带来极大的不便。
分析这种现象的问题所在，你认为怎样处理更为合适？
◆
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，
根据系统优化目标，采取一定的手段和方法，
使系统目标值达到最大化（或最小化）。
最优化方法：为使系统达到最优的目标而提出的求解
方法称为最优化方法，系统优化的方法是多样的，
但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完
善和验证，才能得出最优解或满意解。
以最小的投入获取最佳效益
[案例] 在蔬菜、西瓜的种植中，要使蔬菜优化品质、防病和提高产量，要提高西瓜抗御低温的能力，都可采用嫁接技术。这是一项增产增收的栽培技术，嫁接的西瓜比自根西瓜增产1倍以上
[案例] 建筑材料的改进也是一项优化技术。以往建筑物的墙体多采用实心粘土砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热、隔音效果的同时，减轻了重量，节省了材料。
○
三.系统的设计
1.系统的设计方法
系统设计的目的与要求
系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的
系统各部分之间的相互联系与相互作用。
要综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部 分的横向、纵向联系，即考虑当前，又考虑长远
系统设计方案的优化
先从系统整体考虑优化 ，统筹兼顾，在此基础上完善各部分设计
2.简单系统设计举例
手电筒照明供电部分的设计（P87）
你能想出其他的设计方案，或对上述三个设计方案中的一个进行改进吗？
设计要求：携带方便，使用安全
设计分析：照明子系统由灯泡和导线组成，供电子系统由电源和开关组成
设计方案：A 用干电池给小灯泡供电
B 用干电池给发光二极管供电
C 自发电给小灯泡供电
制作：经过筛选，决定采用方案C制作手电筒。画出系统框图如下：
手柄
齿轮组
发电机
小电珠
为了验正电动机能否改装为发电机，需要进行试验。试验成功后可进行实际制作了。
第三课 小结
系统的整体性、相关性，动态性和环境适应性等既是系统的基本特征，又是系统所具有的基本思想观点。
系统分析是对原有系统提出改进方案的过程，应遵循整体性原则、科学性原则和综合性原则。
系统的优化是根据优化目标，采用一定方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
系统设计要考虑其目的和要求，各部分之间的关联，对设计方案进行优化等问题。
一、选择题：
1、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
2、系统的基本特性包括（ ）
A、整体性、先进性、相关性、目的性、层次性、
动态性
B、整体性、可靠性、目的性、环境适应性、层次性、动态性
C、整体性、相关性、目的性、环境适应性、层次性、动态性
D、整体性、开放性、实用性、可靠性、层次性、
动态性
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。这个现象说明了系统的什么基本特性？
A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性
4、在下列关于系统相关性的理解中，你认为正确的是
A．一个系统往往存在多个目标，这些目标还常常不一致，需要进行协调
B．系统通常都是由若干部分组成的
C．系统各组成元素之间、部分和整体之间不仅相互关联，相互作用，而且任何一个组成部分发生变化，都会影响其它部分和整体任务的完成。
D．系统包含子系统，它又是更大系统的子系统。
5、台式计算机的CPU上安装的小风扇有时转的快，有时转的慢，
这个现象说明了系统的什么基本特性： 　 A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性
6、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散放在一起没什么意义，但是
如果将它们按照一定的结构形式造成一座桥梁，就具有了交通
的功能，这个案例说明系统最基本的特性是： 　 A、目的性 B、动态性 C、整体性 D、适应性
7、下面那一种做法可能使学习系统优化
A、学习目标定的高出实际水平很多
B、以一种学习方法为主，且根据不同科目动态调整
C、课本是最接近大纲的，也包括了所有最典型的例题跟练习题，所以只用课本学习即可，不用任何的参考资料
D、学习成绩一般基础不牢，购买大量价格昂贵的学习资料用于提高自己的学习
8、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
9、在比较水稻一年种两季还是三季产量才会高时，有人说三
三进九不如二五一十，这体现了系统的（ ）分析方法。
A 目标分析 B 任务分析 C 定性分析 D 定量分析
10、原来，冬天的时候为了保暖，我们经常在窗子上贴一层
薄膜，而在夏天时我们就换上纱窗，这体现了系统设计的（ ）原则
A、整体性原则 B、动态性原则
C、综合处理的原则 D、人性化设计的原则

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