第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計 課件-2023-2024學(xué)年高中技術(shù)地質(zhì)版（2019）必修《技術(shù)與設(shè)計2》

系統(tǒng)及其設(shè)計第三章Thesystemanditsdesign系統(tǒng)及其設(shè)計系統(tǒng)實例系統(tǒng)的含義與分類系統(tǒng)的分析案例系統(tǒng)的基本特性系統(tǒng)分析的基本方法什么是系統(tǒng)優(yōu)化影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素與最優(yōu)方法簡單系統(tǒng)設(shè)計案例分析簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法系統(tǒng)設(shè)計的基本原則揭開系統(tǒng)面紗系統(tǒng)的基本特性分析系統(tǒng)優(yōu)化簡單系統(tǒng)設(shè)計的基本方法思考1.都江堰水利工程由哪些主體工程組成？都江堰魚嘴分水堤工程飛沙堰溢沙排洪工程寶瓶口引水工程揭開系統(tǒng)面紗思考2.幾個主體工程怎樣相互協(xié)調(diào)配合，共同完成都江堰的整體功能？都江堰魚嘴分水堤工程飛沙堰溢沙排洪工程寶瓶口引水工程分水分沙泄洪排沙引水限流揭開系統(tǒng)面紗思考3.都江堰水利工程整體有怎樣的功能？都江堰魚嘴分水堤工程飛沙堰溢沙排洪工程寶瓶口引水工程分水分沙泄洪排沙引水限流分洪減災(zāi)引水灌溉揭開系統(tǒng)面紗定義系統(tǒng)是由相互依存的若干個部分組成的、具有特定功能的有機整體。01由兩個以上的部分（要素）組成特征02相互依存、相互作用03整體具有局部沒有的特定功能揭開系統(tǒng)面紗系統(tǒng)子系統(tǒng)元素呼吸系統(tǒng)

運動系統(tǒng)消化系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)

生殖系統(tǒng)泌尿系統(tǒng)

感覺器鼻、咽、喉氣管、支氣管肺各具功能相互依賴、相互作用基本單元內(nèi)分泌系統(tǒng)揭開系統(tǒng)面紗整體功能揭開系統(tǒng)面紗在自然界：太陽系、森林、山脈、動植物、細(xì)胞等都是系統(tǒng)。生物鏈與食物鏈

太陽系細(xì)胞山脈揭開系統(tǒng)面紗家庭在社會生活方面：城市、學(xué)校、家庭、班級等，同樣都可以視為系統(tǒng)。家庭城市學(xué)校揭開系統(tǒng)面紗

在技術(shù)領(lǐng)域：宇宙飛船、航母，車床、汽車、風(fēng)扇、自行車等，都可以看做系統(tǒng)。系統(tǒng)的分類組成元素性質(zhì)自然系統(tǒng)由天然物質(zhì)自然形成人工系統(tǒng)為達(dá)到某種目的人為建立復(fù)合系統(tǒng)自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)相結(jié)合元素存在形態(tài)系統(tǒng)的運動狀態(tài)實體系統(tǒng)由物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)概念系統(tǒng)由概念、原則、原理、理論、方法等非物質(zhì)構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)與外部環(huán)境關(guān)系開放系統(tǒng)封閉系統(tǒng)揭開系統(tǒng)面紗系統(tǒng)的基本特性分析概述整體性也稱集合性，是系統(tǒng)最基本的特性。

系統(tǒng)不是一些元素和組成部分的簡單集合和簡單相加，而是一個有機的整體。系統(tǒng)的基本特性——整體性巴爾扎克和維納斯都少了點什么？法國雕塑家羅丹在塑造巴爾扎克塑像時，人們看了嘆服不止，特別為塑像的手塑造得細(xì)膩逼真而驚訝，都說這雙手太逼真、太生動了。羅丹知道后卻用斧子砍掉了那雙手。羅丹砍手這一行為給你怎樣的啟示?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。（棄卒保車）系統(tǒng)具有整體性系統(tǒng)的基本特性分析系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用系統(tǒng)的基本特性——相關(guān)性概述相關(guān)性是指構(gòu)成系統(tǒng)的各部分之間是相互依存、相互作用、相互支撐、相互影響的，是彼此相關(guān)的。中國古建筑的抬梁式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：室內(nèi)少柱或無柱，可獲得較大空間。當(dāng)柱與柱之間的梁的跨度增大時，則梁的厚度要相應(yīng)加大。系統(tǒng)的基本特性分析系統(tǒng)的基本特性——功能性概述

系統(tǒng)都是以實現(xiàn)某種功能為目的，每個系統(tǒng)都具有特殊的功能，這也是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。給人們提供一個舒適、方便的居住環(huán)境、辦公環(huán)境和娛樂環(huán)境。給蔬菜或水果提供適宜成長的環(huán)境

系統(tǒng)的目的一般通過更具體的目標(biāo)來體現(xiàn)，系統(tǒng)的多個目標(biāo)有時不完全一致甚至互相矛盾，這就需要協(xié)調(diào)，尋求平衡或折中的辦法，從而達(dá)到整體最佳的效果。組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用系統(tǒng)的基本特性分析系統(tǒng)的基本特性——環(huán)境適應(yīng)性概述

系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，并不斷的與外界環(huán)境進行物質(zhì)的、能量的和信息的交換。

系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。1）自然界，刺猬身上的刺，兔子跑的快；2）雨雪天氣，汽車輪胎安裝防滑鏈；3）“近朱者赤近墨者黑”；4）“春捂秋凍”；案例系統(tǒng)具有適應(yīng)環(huán)境的變化、保持原有功能的特性系統(tǒng)的基本特性分析系統(tǒng)的基本思想：系統(tǒng)都具有整體性、相關(guān)性、功能性和環(huán)境適應(yīng)性。系統(tǒng)的這些基本特性構(gòu)成了系統(tǒng)的基本思想。系統(tǒng)分析的基本方法：運用系統(tǒng)的基本思想和定性、定量相結(jié)合的方法對系統(tǒng)進行分析，就是系統(tǒng)分析的基本方法。系統(tǒng)分析的基本方法評價比較：系統(tǒng)性能、品質(zhì)評價，系統(tǒng)運行效果評價；同類系統(tǒng)間比較，找出優(yōu)劣。分析研究：系統(tǒng)內(nèi)部機理；系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的關(guān)系、配合；系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系；基本的定量分析。闡明問題：分析的對象（系統(tǒng)）、系統(tǒng)的整體功能和系統(tǒng)的組成。系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用高斯遇到的問題，從1加到100的和是多少？傳統(tǒng)方法1+2前面的結(jié)果+3……前面的結(jié)果+100系統(tǒng)方法將100個數(shù)字，當(dāng)做一個整體。發(fā)現(xiàn)數(shù)字之間的關(guān)聯(lián)。

分析系統(tǒng)的特征，100個數(shù)字組成的系統(tǒng)，具備整體性、功能性、相關(guān)性，從而找到高效的解決方案。任務(wù)一：高斯算法的系統(tǒng)分析系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用

丁謂命人在京城大街取土，將三街九衢挖成壕溝。取土完畢，將壕溝灌上黃河水，外地運來的樹木，全部通過壕溝水運入城中。房屋蓋好，過去那些灰土碎瓦廢磚，又倒入壕溝中，平整成街道：一舉三得。在皇宮前大街挖溝取土燒磚引汴河水進壕溝通過這條水路運輸建材建筑垃圾都填進溝里任務(wù)二：丁謂修復(fù)皇宮的系統(tǒng)分析系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用顯著特點

完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。在船只能坐一人且攜帶一樣物品的時候，農(nóng)夫該如何過河？任務(wù)三：農(nóng)夫過河的系統(tǒng)分析系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用系統(tǒng)分析農(nóng)夫帶著羊過河，農(nóng)夫回來；農(nóng)夫帶狼過河，農(nóng)夫與羊回來；農(nóng)夫帶白菜過河，農(nóng)夫回來；農(nóng)夫帶羊一起過河。思考：1）農(nóng)夫過河系統(tǒng)中要素是什么？

2）要素之間有什么樣的聯(lián)系？

3）通過什么樣的演算方法得到答案？系統(tǒng)的基本特性分析組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用問題：安全運送貨物過河目標(biāo)：①貨物一個不少②最少的次數(shù)過河PA：①<<人羊②人空>>③<<人狼④人羊>>⑤<<菜人⑥人空>>⑦<<人羊PB：①<<人羊②人空>>③<<菜人④人羊>>⑤<<人狼⑥人空>>⑦<<人羊PlanA和PlanB哪個更合理？PlanA和PlanB都合適。隨堂練習(xí)系統(tǒng)的基本特性分析1.春秋戰(zhàn)國時期李冰設(shè)計建造的都江堰，具有分流、排沙、泄洪、灌溉等多種功能的綜合性水利工程。該系統(tǒng)屬于（

）A實體系統(tǒng)人造系統(tǒng)B抽象系統(tǒng)人造系統(tǒng)C實體系統(tǒng)自然系統(tǒng)D抽象系統(tǒng)自然系統(tǒng)

A隨堂練習(xí)系統(tǒng)的基本特性分析2.如圖所示是一款新型智能體感代步車，能根據(jù)人體姿勢的變化自動實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)彎等操作，起到代步的作用。這主要體現(xiàn)了系統(tǒng)的（

）A功能性B相關(guān)性C整體性D環(huán)境適應(yīng)性A隨堂練習(xí)3.水（H2O）由氫和氧兩種要素構(gòu)成，但當(dāng)你口渴時，需要喝水，分別吸入氫氣和氧氣，并不能為你解渴，這說明（

）A.至少要有兩個或兩個以上的要素才能構(gòu)成系統(tǒng)B.系統(tǒng)的組成部分（要素）之間按照一定的結(jié)構(gòu)形成整體C.系統(tǒng)整體功能是各組成部分（要素）的功能所沒有的D.系統(tǒng)包括子系統(tǒng)，它又是更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)C系統(tǒng)的基本特性分析隨堂練習(xí)4.如圖所示是一款太陽能草坪燈，根據(jù)系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系分類，它屬于（）。

A.概念系統(tǒng)B.封閉系統(tǒng)

C.自然系統(tǒng)D.人造系統(tǒng)D系統(tǒng)的基本特性分析隨堂練習(xí)系統(tǒng)的基本特性分析5.人造衛(wèi)星在運行過程中，隨著空間環(huán)境的變化，需要不斷調(diào)整太陽能節(jié)帆板的姿態(tài)，使帆板與太陽光線垂直，最大效率獲取太陽能，從而保持系統(tǒng)功能的穩(wěn)定。這說明人造衛(wèi)星的設(shè)計充分考慮了系統(tǒng)的(

)。A環(huán)境適應(yīng)性B整體性C相關(guān)性D層次性A隨堂練習(xí)系統(tǒng)的基本特性分析6.石墨鉛筆的鉛筆芯以石墨與黏土按一定比例配制。石墨比例越大則筆芯越黑，而硬度越小;黏土的比例較大則顏色淺而硬度大。該事例主要體現(xiàn)了系統(tǒng)的。（

）A動態(tài)性B目的性C環(huán)境適應(yīng)性D相關(guān)性D組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用

2.構(gòu)成系統(tǒng)的條件:多個要素（部分）才能組成系統(tǒng)。要素（部分）之間相互關(guān)聯(lián)形成一個整體。系統(tǒng)具有整體的功能。

1.系統(tǒng)的定義:整體性：要素出現(xiàn)問題，影響整體的功能相關(guān)性：要素與要素之間相關(guān)功能性：系統(tǒng)都是以實現(xiàn)某種功能為目的環(huán)境適應(yīng)性：外部原因?qū)е孪到y(tǒng)發(fā)生變化3.系統(tǒng)的基本特性：知識回顧

系統(tǒng)是由相互依存的若干個部分組成的、具有特定功能的有機整體。知識回顧系統(tǒng)的分類組成元素性質(zhì)自然系統(tǒng)由天然物質(zhì)自然形成人工系統(tǒng)為達(dá)到某種目的人為建立復(fù)合系統(tǒng)自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)相結(jié)合元素存在形態(tài)系統(tǒng)的運動狀態(tài)實體系統(tǒng)由物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)概念系統(tǒng)由概念、原則、原理、理論、方法等非物質(zhì)構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)與外部環(huán)境關(guān)系開放系統(tǒng)封閉系統(tǒng)系統(tǒng)的優(yōu)化組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義系統(tǒng)優(yōu)化就是在給定的條件下，通過一定的手段和方法，使系統(tǒng)達(dá)到更佳的功能或更佳效益的過程。實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財力達(dá)到最小。定義01系統(tǒng)優(yōu)化是在一定的條件下進行的。02系統(tǒng)最優(yōu)化要達(dá)到最佳效果，使投入達(dá)到最小。03系統(tǒng)優(yōu)化強調(diào)整體的優(yōu)化。特征系統(tǒng)的優(yōu)化二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素校園周邊環(huán)境治理案例一校園外道路交通條件差，人多、車多、路窄，過往車輛素質(zhì)低，人車混行，十分危險校外超市、快遞購買垃圾食品學(xué)校老師分散租住在農(nóng)戶家里，存在安全隱患

。。。。。。討論：你覺得校園周邊環(huán)境最需要改善的有哪些？提出你的改善建議？系統(tǒng)的優(yōu)化二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素按照系統(tǒng)優(yōu)化的步驟進行優(yōu)化需要進行優(yōu)化的問題選擇合適的優(yōu)化方案評價與比較問題分析：交通復(fù)雜校園外道路交通條件差，人多、車多、路窄，過往車輛素質(zhì)低，人車混行，十分危險。解決方案：要致富

先修路城投集團協(xié)調(diào)都江堰市政府，對校外路面進行改造提升；各學(xué)部分時段放假、周末節(jié)假日開通校車；放假時段協(xié)調(diào)交警指揮疏導(dǎo)、平日交警進行酒駕、危險駕駛檢查、每學(xué)期交警到校進行交通安全講座；學(xué)校出資安裝監(jiān)控、路燈、安全標(biāo)牌、爆閃等物防設(shè)施。條件校驗：校驗人力、物力、財力是否具備。合理分配，節(jié)約資源，促使優(yōu)化指標(biāo)和約束條件得以滿足。實施與調(diào)整：及時調(diào)整，計劃與施工，再進入優(yōu)化進程系統(tǒng)的優(yōu)化一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義案例二車道附近噪聲污染嚴(yán)重

城市交通越來越發(fā)達(dá)，交通噪聲污染影響附近人群健康，消除或減輕噪音污染成為優(yōu)化城市等大環(huán)境系統(tǒng)的重要課題。討論：怎樣改善噪音的污染，優(yōu)化人們所處環(huán)境？系統(tǒng)的優(yōu)化二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素減小噪音原則：一、聲源處減弱二、傳播過程中減弱三、接收處減弱1、密閉聲源，在聲源處建造隔聲墻，防止噪聲直接向外傳播。2、給機器上足潤滑油，即防止產(chǎn)生噪音，又能保護機器。3、加強綠化，在繁雜的公路兩旁植樹造林，形成屏障。4、添置隔音設(shè)施。5、在耳朵處加塞隔音裝置，如好的耳塞。

選擇合適的優(yōu)化方案：系統(tǒng)的優(yōu)化二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素系統(tǒng)的優(yōu)化組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素優(yōu)化追求的目標(biāo)要適度。希望投入最小，而取得的效益最大。系統(tǒng)優(yōu)化離不開條件，條件是否具備直接影響優(yōu)化。某些不確定的或不可預(yù)見的因素也會影響系統(tǒng)的優(yōu)化。（干擾因素）

系統(tǒng)優(yōu)化不僅要注意系統(tǒng)中組成部分（要素）的優(yōu)化，還要注重組成部分（要素）之間、組成部分（要素）與整體之間的協(xié)調(diào)和連接的有序性。系統(tǒng)優(yōu)化是一個不斷驗證、完善的過程。系統(tǒng)的優(yōu)化組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素案例三碼頭選址問題

在江邊一側(cè)有A、B兩個工廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設(shè)兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現(xiàn)在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭應(yīng)該建在什么位置，才能使運輸路線最短？系統(tǒng)的優(yōu)化組成部分要在整體中才能發(fā)各自的作用二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

最優(yōu)化方法是系統(tǒng)學(xué)中的一個重要方法。它通常是指在一定人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果（如生產(chǎn)產(chǎn)值、利潤、效益等）達(dá)到最大，而投入（如能源、