高中通用技术精品学案系列(-必修2-第三章-《系统与设计》学案)

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必修2 第三章《系统与设计》学习资料

学习目标：

⒈掌握系统的概念、系统的特性。

⒉能用系统分析的方法解决实际问题。

⒊知道系统优化的意义，掌握系统优化的一般性步骤。

⒋知道系统设计的基本原则，学会简单系统设计的基本方法。

⒌学做简单系统的方案设计。

学习材料：

同学们都知道，神舟六号飞船已经把聂海胜费俊龙送上太空，载人航天工程是一个很大的系统。它包括七大子系统：航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统。

人体是高级、精密的系统，主要有八大子系统：消化系统、呼吸系统、循环系统、运动系统、内分泌系统、泌尿系统和生殖系统。

一、系统概述

（一）系统的含义与分类

1.什么是系统

系统是由相互依存的若干个部分组成的，具有特定功能的有机整体。或者说，此贴视由相互依存、相互作用的若干元素构成的，并完成特定功能的统一体。

例：课本中的塑料大棚是系统，智能大楼是系统，一本书是系统，大到浩瀚的银河系，小到原子它们都是系统。

2.系统的分类

（1）自然系统和人造系统：人体系统是自然系统；人造地球卫星，桥梁（不包括天生桥）房舍等，属于人造系统。

由自然系统与人造系统复合的系统称为复合系统。如：城市系统、村落系统。

（2）实体系统和抽象系统。

（3）静态系统和动态系统：相对的

（4）开放系统和封闭系统

（5）系统的其他分类：简单系统与复杂系统黑色系统与白色系

统。

由此可知构成系统的三要素：

（1）至少要有两个或两个以上的要素（或部分）；

（2）各要素之间互相联系、互相作用有一定的结构。

（3）系统的功能是组成要素所不具备的。

（二）系统的基本特性

1.整体性:系统的整体性也称为集合性，是系统的最基本属性。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。系统不是各元素的简单集合，也不是简单的数量相加。

系统要求它的局部服从整体，强调整体观点，整体目标和整体利益。

2.相关性：系统的相关性也称为关联性。构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。

3.目的性：系统的目的性也称为功能性，每个系统都具有特殊的功能。这是区别不同系统的主要标志。

4.系统适应性：

系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。

5.动态性：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。

（三）典型系统的认识

1.棚室环境系统 5.载人航天系统

2.智能化大楼系统 6.教室系统

3.人体系统 7.洗衣机系统

4.龙赛艇系统

二、系统的分析

⒈系统的思想

作为系统，它们都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性。系统的这些基本特性就构成了系统的基本思想。

在前面典型系统中，就体现了运用系统的思想来分析处理问题。

⒉系统分析及其一般步骤

⑴什么是系统分析

⑵系统分析的基本方法

运用系统的思想和定性定量相结合的方法，对系统进行分析就是系统分析的基本方法。该方法包括以下三个阶段：

①阐明问题：分析的对象（系统）、系统的整体功能、系统的组成

②分析研究：系统内部机理，如洗衣机采用波轮方法旋转激起水流；

系统内部各子系统的关联、配合；系统与其外部环境的关系；基本的定量分析。

③评价比较：系统性能、品质评价、系统运行效果评价、同类系统间比较。找出优劣。

⑶系统分析的一般步骤

⑷系统分析的主要原则

①整体性原则系统分析首先要着眼于子系统整体，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。

②科学性原则：系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具用说服力。

③综合性原则：

系统分析时还要注重总和性原则，要总和分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。

⒊学写简单的系统分析报告

简单的系统分析报告的内容包括：系统的分析过程，如功能、构成、特性的定性、定量分析说明；依据，如系统的内部关系，系统与外部环境关系的挖掘；结论和建议。如评价与小结。报告的形式不拘一格。

三、系统的优化

1.影响系统优化的因素：

首先，优化追求的目标适度。目标选得低，达不到优化。目标选得太高，脱离实际，实现不了，等于没优化。如修筑致富路，路的级别不能定的太高。

其次，实施系统优化，总要有付出，或称投入。希望取得效果（如经济效益）达到最大，而投入（如经费）最小。二看三比，称为效/耗（即效率/耗费）比。显然，效/耗比越大，就越接近或达到最优化。以修路实例而言，如效/耗比趋于最大，那么，修路就达到最优化。对此，在不同场合有不同提法，如性/耗（即性能/耗费）比、性/价（即性能/价格）比等。

再次，系统优化是离不开条件的。比如，修筑致富路，实测中心必须要勘测，调查，准备数据资料，使修出的路符合技术规范；要预算，校验，是为了准备修路所需要的人力、物力、财力等资源条件，条件欠缺的，要创造条件。条件是否具备直接影响优化。

最后，还应注意的是，某些不确定性的或不可预见的因素也会影响系统优化。因此在优化实施过程中，要及时调整计划与方法，回到优化之路。

2、最优化原则和步骤

⑴最优化原则：

①要定性和定量分析相结合的方法使系统最优化。这就是说，不仅要对系统进行科学的定性分析和决策，还要对系统进行准确的定量分析，并且将二者结合起来交替进行，使系统最优化。例如：在修筑致富路实例中，预算、校验都需要进行定量计算和分析。

②坚持系统整体的最优化。这就是说在处理优化过程中，在做优化决策时，要用好权衡的理念，权衡得与失，权衡当前与长远，权衡局