第三单元 系统与设计 第一节 系统的结构 讲 授：高 彩 梅

2. 第三单元　系统与设计 第一节　系统的结构 讲 授：高 彩 梅

3. 第一节 系统的结构 一、什么是系统 二、系统的类型 三、系统的基本特征

4. 1790年 法国 木马轮 1793年 法国

5. 1817 德国 方向舵 1839年 苏格兰

6. 1861 法国 1869年 法国

7. 1869年 法国 1870年 法国

8. 1885年 英国 变速自行车（1902）

9. 宝马自行车

10. 【认识自行车】

11. 讨论：自行车系统分析 车把： 控制自行车的方向 脚蹬： 将人脚踩的力传递到链轮链条上 将动力传递到后轮，驱动自行车行走 链轮链条： 车轮的滚动带动自行车整体行进 前后轮： 车闸： 控制自行车的速度

12. 车闸的橡皮松了：车闸与车圈结合部位的橡皮松了，车闸的橡皮松了：车闸与车圈结合部位的橡皮松了， 容易导致刹车不灵； 车把的固定螺钉松了：可能使自行车方向把不准； 链条断了：使自行车无法行进； 车轮的辐条断了：容易使车圈受力不均匀而变形。 讨论：自行车系统分析

13. 马上行动 台灯的组成要素（部分） 灯座 灯泡 灯罩 电线 开关等

14. 多媒体教学系统

15. 手表的组成要素（部分） 表壳、 表带、 表芯 （表芯细分为： 发条、 游丝、 钻石、 齿轮等）

16. 缝纫机 机头 面板 脚踏 皮带轮等

17. 讨论：关于系统 系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。 （1）“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合” （2）“系统是有组织的和被组织化的全体” （3）“系统是有联系的物质和过程的集合” （4）“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行 动的东西”

18. 结构 要素 功能 一、什么是系统 1、系统的概念： 由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。（两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体。） 2、构成系统的条件： 第一、至少要有两个或者两个以上的要素（部分）才能组成系统； 第二、要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定的方式形成一个整体； 第三、这个整体具有的功能是各个（部分）的功能中所没有的。

19. 3、系统概念的理解： （1）系统是由若干要素（部分）组成的。这些要素可能是一些个体、元件、零件，也可能其本身就是一个系统（或称之为子系统）。如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。 （2）系统有一定的结构。一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。例如人体由各个器官组成，单个各器官简单拼凑在一起不能成其为一个有行为能力的人。 （3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。 系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。

20. 4、子系统： 系统有大有小，有复杂有简单。对于较大型的和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统。 马上行动：自行车的子系统 传动子系统：脚蹬、链轮、链条、曲柄、中轴、飞轮 制动子系统：刹车柄、车闸、连接线 承重子系统：车架 、鞍座、后车座 导向子系统：车把、前轴、前叉、前轮 安全子系统：车灯、车铃 变速子系统：外套、手挡、芯子、千斤簧 行驶子系统：由前后车轮组成 附设子系统：由前后挡泥板、车后架、车筐

22. 二、系统的类型： （1）按人类干预的情况：自然系统、人造系统、复合系统 • 自然系统：地球上的生态系统和生物系统，是 由大自然演化而成的自然系统。 • 社会系统：包括生产、消费和积累过程的社会经济系统， 是最重要的社会系统。 • 复合系统：既包含人造系统又包含自然系统。

23. （2）按内容和要素的性质：实体系统、抽象系统（2）按内容和要素的性质：实体系统、抽象系统 （3）按运动状态：静态系统、动态系统 （4）按与环境的关系：开放系统、封闭系统

24. 开放系统：是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统。开放系统：是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统。 • 封闭系统：与外界环境之间不存在物质、能量或信息的交换。封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。如完全封闭的宇宙舱系统、人工水族生态箱（包含生态瓶）、密闭罐中的化学反应 。

25. （5）系统结构关系：简单系统、复杂系统 （9）按学科领域：自然系统、社会系统、思维系统 （6）按系统的规模：小型系统、中型系统、 大型系统、巨型系统 （7）按系统的稳定性：稳态系统、非稳态系统 （8）按系统的平衡性：平衡系统、非平衡系统、 近平衡系统、远平衡系统 （10）按照能量来源：太阳供能生态系统、 燃料供能生态系统

26. 太阳供能生态系统：这类生态系统的能量主要是由太阳能供给的。如果系统完全依赖于太阳的辐射，没有或者只有极少辅助或补加能量的，就称为无补加太阳供能生态系统，如大洋、大片天然森林、大片草原和深湖等就属于此类；如果补加的能量由自然补加的，称为自然补加的太阳供能生态系统，如河口湾生态系统（由潮汐、海浪和河水额外补加能量）、湖泊（风、河流流入带入有机物质等）；如果补加的能量由人类补加的，称为人类补加的太阳供能生态系统，如农田、水产养殖等生态系统。太阳供能生态系统：这类生态系统的能量主要是由太阳能供给的。如果系统完全依赖于太阳的辐射，没有或者只有极少辅助或补加能量的，就称为无补加太阳供能生态系统，如大洋、大片天然森林、大片草原和深湖等就属于此类；如果补加的能量由自然补加的，称为自然补加的太阳供能生态系统，如河口湾生态系统（由潮汐、海浪和河水额外补加能量）、湖泊（风、河流流入带入有机物质等）；如果补加的能量由人类补加的，称为人类补加的太阳供能生态系统，如农田、水产养殖等生态系统。 • 燃料供能生态系统：以高度浓缩的化石燃料能量替代太阳供能，如城市工业系统（不能独立存在，必须依赖周围的农业和自然生态系统的高度开放的生态系统）。

27. 系统举例： 工业生产方面的系统： 工业控制网络系统、工业电视监控系统、 工业除尘系统、工业排风系统 农业生产方面的系统： 农业生态系统、农业银行系统、 生产管理系统、生产育种系统 军事方面的系统： 导弹跟踪系统、防卫系统 教育方面的系统： 远程教育系统、教育评价指标系统、 教育电声系统、教育培训系统、 教育管理系统、教育信息系统、 教育指标系统、教育资源管理系统

28. 请分析我的系统类型

29. 请欣赏视屏《 powers of ten 》

30. 三、系统的特性 ①系统的任何一个要素(部分)发 变化或出现故障时,都会影响其 他要素(部分)或整体的功能的 发挥； ②系统的整体功能大于组成系统的 各部分的功能之和； ③不能离开整体去分析系统中的任 何一个组成部分。 1、系统的整体性：

31. 分别解释以下说法： ① “一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃” ② “功亏一篑” ③ “丢卒保车” ④ “一着不慎，全盘皆输”

32. 根据系统的整体性特征，解释表中所列的现象。根据系统的整体性特征，解释表中所列的现象。 三个人共同构成一个系统，每个人都是其组成要素之一，如果三人之间的协作关系处理得不好，反而办不好事情。 三个小皮匠构成一个整体，整体的功能大于单独个体功能之和。 在一个系统中,局部对整体的制约，部分的变化会影响整体的变化，甚至还会对全局产生决定性的影响。 为了整体的利益，要敢于舍弃局部利益

33. 罗丹雕塑——手

34. 案例分析： “我考虑的是他的热情工作，他的 艰难生活，他的不息的战斗，他的 伟大的胆略和精神，我企图表现所 有这一切”。 罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体,而不会再去只关注这双手。这给我们一个启示，做任何事情都要重视整体效应，必要的时候，要舍得抛弃部分而保存整体。 非同寻常的巴尔扎克像

35. 2、系统的相关性： 相关性：是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。

36. 3、系统的目的性： （1）任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能， 这正是区别不同系统的标志。 （2）系统的目的性一般通过更具体的目标来体现。 （3）对于复杂的系统，目标有多个，往往用一个指 标体系来描述系统的目标。

37. 人们将发条,游丝,齿轮,外壳等零件组装成钟表：人们将发条,游丝,齿轮,外壳等零件组装成钟表： 马上行动 目的是为了满足人们对计时功能的需要。

38. 马上行动 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, 要按最佳经济效益来优化配置各种资源。其目的是: 实现企业利润的最大化、成本和能源使用的最小化。

39. 任何一个系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发任何一个系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发 展之中。 例如：任何一个机械传动系统,零件之间都会有磨损，为了保 持系统的性能，必须定期给零件添加润滑剂或更换零件。 4、系统的动态性：

40. 动态性案例 医生根据病人的症状确诊病症，对症下药，进行治疗。当病人的病症一时难以确定时，医生就要动态地跟踪病人病情的发展，预测并及时判断病因，进行治疗。

41. 动态性案例 电脑CPU上安装的风扇 什么有时转的快有时转的 慢CPU下方有一个温度传 感装置，当温度高时控制 小风扇转速加快。当温度 低时控制小风扇转速变 慢，从而达到动态控制 CPU温度的目的。

42. 5、系统环境适应性： 一个系统和包围该系统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，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保特和恢复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自学习系统等。

43. 自然界环境适应性案例 练练眼力：

44. 自然界环境适应性案例 • 猫头鹰纹蝶，翅膀上带有酷似树木纹理的颜色，并且带有一对恐吓天敌的假眼。

45. 比目鱼的伪装超级震撼，谁能分辨出这有条鱼呢？比目鱼的伪装超级震撼，谁能分辨出这有条鱼呢？

46. 你见过这种在沙滩上的螃蟹吗？

47. 马来西亚的兰花螳螂，白色的身体，躲在兰花上，既可以麻痹猎物，又可以躲过天敌的眼睛。

48. 叶虫恐怕是昆虫拟态的大师级角色了，你看它的身体似乎就是为模仿叶子而生的。

49. 生活中环境适应性案例： 人自身就是一个系统，春天穿多一些是对冬天的一种适 应和衔接，秋天穿少一点是对夏天的衔接和向冬天过渡 到一种准备。 两者都是为了使人的身体逐渐适应外界气温的变化而不 至于生病。 谈谈： “春捂秋冻”的道理：

50. 家用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? 目的是为了有一个适当的散热空间，以保持它 能正常工作。