山東省濟(jì)寧市梁山一中高二信息技術(shù)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)學(xué)案知識框架系統(tǒng)與設(shè)計(jì)系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的基本特性系統(tǒng)的分析系統(tǒng)分析的基本方法系統(tǒng)分析的一般步驟系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析的主要原則簡單系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的意義影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素復(fù)習(xí)要點(diǎn) 1理解要素、部分、結(jié)構(gòu)、功能之間的區(qū)別與聯(lián)系，了解構(gòu)成系統(tǒng)具備的三個條件。 2了解系統(tǒng)由哪些要素構(gòu)成，有沒有子系統(tǒng)，其內(nèi)在的關(guān)系如何，系統(tǒng)的功能是什么。 3通過簡單的系統(tǒng)案例分析，理解系統(tǒng)的基本特性。區(qū)別系統(tǒng)的動態(tài)性與環(huán)境適應(yīng)性的區(qū)別。 4了解系統(tǒng)分析的一般步驟，了解系統(tǒng)分析的主要原則。 5通過簡單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要問題、了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟。 6了解簡單系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)所包含的幾個環(huán)節(jié)。 7了解影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。重點(diǎn)提示v 1系統(tǒng)的觀點(diǎn)一般包含下列幾個方面：(1)系統(tǒng)是一個整體，不是各個要素的簡單相加。(2)系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。(3)任何一個要素發(fā)生變化或出現(xiàn)故障，都會影響整體功能的發(fā)揮。 (4)系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分功能之和，即通常所說的：1+1>2。 (5)不能離開整體去分析系統(tǒng)的任何一個組成部分。 (6)系統(tǒng)的各要素之間或系統(tǒng)與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。 (7)任何系統(tǒng)都具有特定的功能。 (8)任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處在運(yùn)動變化和發(fā)展之中。 (9)一個系統(tǒng)與其所處的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會引起系統(tǒng)特性的改變，并相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)各部分相互關(guān)系的變化。v 2.系統(tǒng)的類型：自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)、實(shí)體系統(tǒng)、抽象系統(tǒng)、動態(tài)系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)v 3.系統(tǒng)的基本特性： _是系統(tǒng)的最基本特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。（如：三個小皮匠頂個諸葛亮；一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃；巴爾扎克的塑像。） _ （如：家庭裝修中各項(xiàng)工作，各種設(shè)施之間的聯(lián)系。） _ （如：經(jīng)營管理系統(tǒng)通過優(yōu)化和配置企業(yè)的人力資源和物力資源而形成。） _ （如：農(nóng)民對植物的病蟲害的預(yù)防和管理） _ （如：春捂秋凍）v 4.系統(tǒng)的基本特性： 動態(tài)性是系統(tǒng)本身的運(yùn)動特性，強(qiáng)調(diào)自身運(yùn)動變化，系統(tǒng)本身是引起系統(tǒng)變化的主要原因，動態(tài)性是系統(tǒng)中體現(xiàn)運(yùn)動變化的永恒的規(guī)律；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)調(diào)的是外部環(huán)境對系統(tǒng)的影響，是外在因素促使內(nèi)部變化，或者說由于外部的物質(zhì)能量發(fā)生變化，系統(tǒng)被動地適應(yīng)著周圍環(huán)境的變化。從這兩個方面可以看出，系統(tǒng)本身是運(yùn)動的，同時也可以隨環(huán)境的變化而運(yùn)動。動態(tài)性與環(huán)境適應(yīng)性實(shí)際上是系統(tǒng)運(yùn)動變化的兩種不同的方式。 例題解析 【例1】下列關(guān)于系統(tǒng)要素與系統(tǒng)功能的敘述，正確的是( ) A要素的功能決定系統(tǒng)的功能 B系統(tǒng)的功能決定要素的功能 要素的變化引起系統(tǒng)的功能變化 D系統(tǒng)功能發(fā)生變化，要素必然變化 （分析）本題考查要素與系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)是由要素構(gòu)成的，要素是構(gòu)成系統(tǒng)的最主要的元素。系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。系統(tǒng)的任何一個要素發(fā)生變化時，都會影響其他要素的發(fā)揮，同時影響系統(tǒng)的整體功能。 答案：C 【例2】機(jī)器零件的胡亂堆積構(gòu)不成機(jī)器系統(tǒng)，只有當(dāng)它們按照一定的裝配關(guān)系組合起來時，才能構(gòu)成機(jī)器系統(tǒng)。這表明了系統(tǒng)的( ) A整體性 B動態(tài)性 結(jié)構(gòu)性 D相關(guān)性 （分析）本題考查“系統(tǒng)的基本特性”。系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，而是按照一定的關(guān)系組合成的一個整體系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。而相關(guān)性是強(qiáng)調(diào)各要素之間及系統(tǒng)和要素之間的相互作用、相互聯(lián)系。 答案：A 【例3】小張發(fā)現(xiàn)自己騎車特別費(fèi)力。于是，他對自行車系統(tǒng)的各組成部分進(jìn)行分析與研究，從車圈到輪胎，從鏈輪到腳蹬，最后排除了故障。下列選項(xiàng)與上面的案例無關(guān)的是( ) A小張考慮到系統(tǒng)的整體性 B小張對系統(tǒng)進(jìn)行了整體性分析 小張對自行車系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化 D小張進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)搖手 （分析）本題考查系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)分析的主要原則及系統(tǒng)的優(yōu)化等內(nèi)容。系統(tǒng)的整體性表示系統(tǒng)的最基本特性，它不是各個要素之和，系統(tǒng)的整體性是各要素所沒有的。由于系統(tǒng)存在著整體性，于是就出現(xiàn)了系統(tǒng)的整體分析方法。對系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化的目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化。本案例應(yīng)該說與系統(tǒng)設(shè)計(jì)無關(guān)。 答案：D 【例4】 趙偉在家里看見母親在陽臺上曬衣服很不方便，就決定用自己學(xué)過的知識設(shè)計(jì)一個升降式晾衣架。他查閱資料，又對商店里的成品進(jìn)行分析研究，最后采用圖所示的設(shè)計(jì)圖。請你用系統(tǒng)分析的方法來分析此晾衣架，指出不足之處，提出優(yōu)化的方法提示圖示的升降式晾衣架是一個系統(tǒng)，主要由三個部分組成：動力部分(搖手)、傳動部分(繩索與滑輪)、目標(biāo)部分(兩根曬衣桿)。這三個部分組成一個晾衣架是有欠缺的，至少還缺少另外一個部分：制動部分。如果沒有制動部分，那么，晾衣架就根本無法懸在空中。另外，當(dāng)搖手一搖時，兩根曬衣桿同時升降，這在操作上存在嚴(yán)重缺陷的。因此，還必須考慮兩根曬衣桿分開控制。要在整體上實(shí)現(xiàn)功能的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)的時候必須充分考慮其科學(xué)性與實(shí)用性，可以進(jìn)行以下幾個方面的優(yōu)化處理：(1)制動部分應(yīng)該與搖手連在一起采用一種既操作方便、靈活，又容易實(shí)現(xiàn)控制的結(jié)構(gòu)。而搖手應(yīng)該是折疊式的，而且是內(nèi)置式的結(jié)構(gòu)。(如圖所示)(2)采用兩桿分別控制，所以用兩個搖手來分別控制。 (分析)本題主要考查學(xué)生是否能用系統(tǒng)分析的方法來進(jìn)行具體的分析，讓學(xué)生了解系統(tǒng)分析法是怎樣進(jìn)行分析，同時，還必須有理論聯(lián)系實(shí)際的能力，實(shí)現(xiàn)具體的優(yōu)化。系統(tǒng)分析的方法，其實(shí)就是用整體的聯(lián)系的觀點(diǎn)分析系統(tǒng)，發(fā)揮系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的分析方法。如果要分析某個系統(tǒng)，就必須了解該系統(tǒng)的整個工作過程，了解實(shí)現(xiàn)其功能過程中可能會產(chǎn)生什么情況。自主練習(xí) 一、基本題1臺燈是一個系統(tǒng)它由燈泡、支撐架、燈罩、開關(guān)、底座等五個部分組成。其中燈泡不能被稱為系統(tǒng)的( ) A環(huán)節(jié) B子系統(tǒng) 部分 D要素2每個系統(tǒng)都由兩個或兩個以上的要素構(gòu)成，而每個要素之問都有相關(guān)性。下列對系統(tǒng)相關(guān)性的理解正確的是( ) A各要素在系統(tǒng)的地位平等 B各要素在系統(tǒng)的作系統(tǒng)的作用相同 C各要素對系統(tǒng)整體功能的影響相似 D各要素對系統(tǒng)的作用不同，但相互影響3阿基米德式螺旋抽水機(jī)是古希臘科學(xué)家阿基米德在公元前3世紀(jì)為了將水從大船的船艙中排出而發(fā)明的。這個系統(tǒng)屬于( ) A自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng) B實(shí)體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng) C自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng) D人造系統(tǒng)和實(shí)體系統(tǒng)4下列成語其含義與整體性無關(guān)的是( ) A盲人摸象 B只見樹木，不見森林 C頭痛醫(yī)腳，腳痛醫(yī)頭 D見風(fēng)使舵5認(rèn)為“系統(tǒng)要素好，整體性能一定好，以局部說明整體”的機(jī)械論觀點(diǎn)違反了系統(tǒng)的( ) A整體性原則 B目的性原則 C相關(guān)性原則 D功能性原則6水分子也可以看成一個系統(tǒng)，而水分子的性質(zhì)與H、O的性質(zhì)不同。這說明( ) A系統(tǒng)要素之間相互影響 B要素的性質(zhì)影響系統(tǒng)整體 整體的性質(zhì)不是要素所具備的 D要素的性質(zhì)可以分析出整體的性質(zhì)7系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素組成的具有特定功能的有機(jī)整體，它與系統(tǒng)外環(huán)境的關(guān)系是( ) A環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)的變化 B環(huán)境決定系統(tǒng)的變化 系統(tǒng)決定環(huán)境的變化 D系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的變化8計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)是一個完整的系統(tǒng)。下列敘述中，不作為鼠標(biāo)構(gòu)成系統(tǒng)的條件的是( ) A內(nèi)部由電路及光電感應(yīng)傳感器等要素構(gòu)成 B有具體鼠標(biāo)的功能 鼠標(biāo)內(nèi)部的要素都是相互關(guān)聯(lián)的 D鼠標(biāo)的外形設(shè)計(jì)符合人機(jī)關(guān)系9進(jìn)行系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)是為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是( ) A了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu) B明白系統(tǒng)的原理 熟悉系統(tǒng)的運(yùn)行過程 D尋求最佳決策10一般來說，進(jìn)行系統(tǒng)分析的初始環(huán)節(jié)是( ) A收集資料，制訂方案 B分析計(jì)算評價比較 明確問題，設(shè)立目標(biāo) D檢驗(yàn)核實(shí)作出決策11某包裝公司為某一個產(chǎn)品設(shè)計(jì)紙箱，在決定紙箱的大小、厚度、材質(zhì)時需研究各個方面的因素：產(chǎn)品的自重與外形特征，產(chǎn)品的濕度及抗壓性要求，產(chǎn)品的存放、搬運(yùn)要求集裝箱空間的適配，產(chǎn)品的制造特點(diǎn)，成本及國家的一些技術(shù)規(guī)范，等等。如果我們把設(shè)計(jì)紙箱作為一個系統(tǒng)工程，那么這個研究過程稱為( ) A系統(tǒng)的認(rèn)識 B系統(tǒng)的優(yōu)化 C系統(tǒng)的分析 D系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12下列針對汽車發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)的說法，錯誤的是( ) A起動系統(tǒng)具有系統(tǒng)的所有特性 B整體性是起動系統(tǒng)的重要特性 C組成起動系統(tǒng)的各部分是相關(guān)的 D起動系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性就是動態(tài)性13分析題 笛卡兒方法論的主要觀點(diǎn)是把復(fù)雜的問題分割成若干個簡單的問題進(jìn)行分析處理。他的理論對西方近代科學(xué)的飛速發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用。但直到阿波羅號登月工程的實(shí)施，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)，有的復(fù)雜問題無法分解，必須以復(fù)雜的方法來對待，因此導(dǎo)致系統(tǒng)工程的創(chuàng)生。請你用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析，笛卡兒的方法論主要違背了系統(tǒng)理論中的什么原則。 二、拓展題14時鐘由于運(yùn)行時間久，內(nèi)部齒輪磨損，動力不足，就會產(chǎn)生報時的偏差。這說明系統(tǒng)是（ ) A動態(tài)的 B綜合的 適應(yīng)環(huán)境 D穩(wěn)定的15時鐘結(jié)構(gòu)中的任何一個齒輪的損壞都會影響時鐘的正常功能，這說明( ) A要素決定系統(tǒng) B要素發(fā)生變化影響整體功能 C系統(tǒng)是各要素之和 D整體功能大于各要素功能之和16某公司為了節(jié)約能源，計(jì)劃設(shè)計(jì)一個在冬天能夠供熱而在夏天能降溫的地?zé)岜眉夹g(shù)系統(tǒng)，如圖。該系統(tǒng)主要由地?zé)岜?、地下管道、冷熱輸出器及控制器組成。該公司在設(shè)計(jì)中不需要首先考慮的是( ) A查閱國外地?zé)岜眉夹g(shù)系統(tǒng)的相關(guān)資料B實(shí)現(xiàn)熱泵技術(shù)的可行性C系統(tǒng)的科學(xué)性D系統(tǒng)裝置進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)17新研制的汽車下線后，必須用檢測系統(tǒng)進(jìn)行完整的檢測。該檢測系統(tǒng)是指( ) A管理部 B技術(shù)部門 檢測設(shè)備 D檢測流程18“二戰(zhàn)”期間，美軍的運(yùn)輸船要通過日軍控制的海域，有被日本空軍擊沉的危險。如果在運(yùn)輸船上時裝高射炮，可以使日軍的飛機(jī)不敢低空飛行，從而有效降低被擊沉的可能性，但由于加裝高炮后會使每艘船的運(yùn)輸量減少，客觀上運(yùn)輸船通過該海域的頻次不得不增多，這義將增加被擊沉的可能性。這個事例可以說明，系統(tǒng)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)需要( ) A減少約束條件 B降低目標(biāo)函數(shù) C降低影響因素 D綜合各種因素19評價題 某中學(xué)生對自己家里的分離式水龍頭(注：此水龍頭主要用在公共場所，水龍頭的旋扭部分與閥門部分可以隨意分開，如圖)進(jìn)行仔細(xì)的觀察、分析、研究后結(jié)合掛鎖與鑰匙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(鎖開時不能取出鑰匙，鎖合時才能取出鑰匙)，發(fā)明了“鎖式活動水龍頭”。這種水龍頭突出的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)拔出旋鈕時水龍頭必然關(guān)閉水閥，如果正常使用時，則旋鈕無法與龍頭分離。這種設(shè)計(jì)有效地解決了因?yàn)橥Ｋ畷r不知道閥門是否關(guān)閉(旋扭已經(jīng)被取下)而造成大量水的浪費(fèi)。請結(jié)合系統(tǒng)的“整體性、相關(guān)性和目的性三個特性對該“鎖式活動水龍頭”系統(tǒng)進(jìn)行評價。(參考答案)1 A 2 D 3 D 4 D 5A 6 C 7 D 8 D 9 D l0C l1C 12D13.笛卡爾的方法論主要觀點(diǎn)是把復(fù)雜的問題分割成若干簡單的問題進(jìn)行分析處理，他這種理論主要違背系統(tǒng)論中的：(1)整體性原則：系統(tǒng)分析首先著眼于系統(tǒng)整體要先分析整體，再分析部分。把組成系統(tǒng)的各要素分析，也就無視系統(tǒng)的最大性質(zhì)：整體性的存在、 (2)相關(guān)性原則：系統(tǒng)的各要素是相互聯(lián)系，相互影響相互制約的，如果拋開系統(tǒng)的相關(guān)性，那么也就無法得到系統(tǒng)的統(tǒng)一性笛卡兒把復(fù)雜問題分割成若干簡單問題，就無視這種相關(guān)性的存在。 (3)科學(xué)性原則：把-一個整體分成若干個簡單部分，這種貌似簡單實(shí)質(zhì)是機(jī)械的方法完全沒有科學(xué)性。系統(tǒng)論認(rèn)為，要素之和大于整體；系統(tǒng)的功能是各要素所沒有的。 14. A 15. B 16. D 17C 18. D19鎖式活動水龍頭是一個系統(tǒng)。對一個系統(tǒng)的評價。必然需要從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能情況，系統(tǒng)本身的運(yùn)行情況來分析。根據(jù)題意，該中學(xué)生對原來的分離式水龍頭進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使功能更適合實(shí)際的需要。應(yīng)該說，該系統(tǒng)已經(jīng)解決了“因?yàn)橥Ｋ畷r不知道閥門是否關(guān)閉(旋扭已經(jīng)被取下)而造成大量水浪費(fèi)”的系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)，而且操作簡單，切實(shí)可行，想法新穎，制作方便，易把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品。5