第三单元《系统与设计》第三节---系统的设计.ppt
第三单元系统与设计
第三节系统的设计
一、教学内容分析：
系统设计是研究和认识系统的目的，本节教学内容应围绕系统设计展开。根据系统的目的和要求、各子系统之间的相互关系，对系统进行整体设计、评价和优化，就是系统设计。通过分析系统设计应考虑的主要问题，根据系统设计的一般步骤，应能进行简单的系统项目设计。可结合具体实例让学生分析系统设计应考虑哪些主要的问题，并组织讨论活动。
本节由“1.系统的设计”、“2.简单系统的设计的实现”等2小节组成。
本部分教材编写突出连个特点：首先，突出技术的思想方法。教学内容体现了科技发展的先进成果和先进文化，是当代技术思想和方法重要的基础组成部分，具有丰富的思想内涵和方法论意义，对所有学生的发展都具有教育价值，是技术的学习真正超越技能主义的局限，使技术成为“有思想的技术”，拓展学生对技术的认识，促使学生认识上的迁移和共通能力的发展。其次，强调运用理论和方法解决实际问题。这里更多的是注重学生从理论到实践的第二次认识飞跃，在编写安排上是从理论入手，最后回到设计的实践。
二、教学对象分析：
通过上节课的学习，学生对系统的优化已经有了初步的了解，通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。
三、目标：
1.知识与技能：
（1）通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。
（2）确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。
2.过程与方法：
通过案例进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.
通过手电筒进行系统设计,在设计中将系统的基本特性考虑到设计中去,考虑到系统各要素之间的作用和联系,进行系统分析和优化.
3.情感态度价值观：
（1）学会把系统思想和方法运用到自己的生活、工作和学习中去进行设计
（2）培养学生动手动脑实践能力。
四、教学重难点：
1.教学重点：
(1)系统设计中要考虑的主要问题；系统设计的一般过程及思想方法。
(2)系统设计中要考虑的主要问题分析。
2.教学难点：
简单系统的设计的实现。
五、教学概述：
在教学实践中让学生分成学习小组进行设计并给出设计方案，让学生在技术实践中学会系统设计的方法，教师引导学生进行总结和提升。通过案例简单系统进行设计，把系统的思想贯穿于整个设计当中，初步学会简单的系统设计的基本方法，学习如何进行系统设计。
2课时。
六、教学器材：
玩具电动机、灯泡、齿轮、手摇柄、导线等
七、教学过程：
一）引入：我们每个人都会在日常生活中遇到系统设计，系统设计运用的案例比比皆是。
例如：
家庭室内装修设计
假期旅游行程设计
个人形象设计
班级管理系统设计
学校田径运动会竞赛日程表设计等等
二）新课教学：
阅读课文第76到90页，思考以下三个问题：
1、什么是系统设计？
2、系统设计应考虑的主要问题有哪些？
3、系统设计的一般步骤是什么？
（一）系统的设计
抽学生回答，检查阅读结果。加深其他学生印象。
1.系统的设计的涵义：
系统设计：在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。
2.系统设计应考虑的主要问题：
（1）系统设计的目的与要求。
理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的
（2）系统各部分之间的相互联系与相互作用。
理解：运用系统的思想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。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。
（3）系统设计方案的优化。
理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。
马上行动：
思考：从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？
学生：路向选择——地质勘探——资金分配——人员调配——材料购置——施工进度
（1）要实现筑路工程的总体目标是：经济、快速、安全、方便地选择路向。
（2）进行地质勘探，哪些路段适合筑路，哪些路段不适合筑路，哪些地段适合架桥，哪些地段要避开耕地。
（3）选择筑路技术方案，不同的地段实施不同技术方案，如公路要越过两座山坡，是穿隧道还是绕道行。
（4）进行资金合理的分配
（5）考虑工期、人员、材料安排方案，合理安排人员，各段工程同时进行，实行并行施工，在不增加总资金的情况下，降低材料成本，减少材料的浪费，就近取材，就地取材，选择合理路线购置材料。在不增加过多人工的前提下，提高工程进度，提高劳动生产率。
3.系统设计的一般步骤：
（1）将系统分解为若干子系统；
（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；
（3）对子系统进行技术设计和评价；
（4）对系统进行总体设计和评价。
可以概括为“总——分——总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，然后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。
4.系统设计的基本方法要点：
1.遵守设计的一般过程、方法和原则（见《技术与设计1》p35～p39）
2.遵守系统设计中特有的两条原则：
（1）设计好系统中的每一个元素或子系统。
（2）设计好各元素或子系统之间的协调关系。
（二）简单系统的设计的实现：
系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面（讲解课本上两个案例）。
案例分析：手电筒照明供电部分的设计
讲解：王丹遇到了照明问题，想解决这个问题就要用到系统设计
（一）王丹的目的：用所学过的知识，设计并制作一只简易的手电筒。
（二）设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。
（三）设计分析：
1.手电筒的结构：
（1）可把手电筒看成一个整体
（2）再把手电筒照明供电部分分为两个子系统，一个是照明子系统；另一个是供电子系统。
（3）照明子系统的要素是灯泡、导线。
（4）供电子系统的要素是电源、开关。
2.手电筒的功能
（1）手电筒的功能就是照明，取决于各个组成要素
（2）供电装置电源是通过导线的连接驱动灯泡的发光，这些是基本要素，缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。
3.手电筒的组装
（1）将手电筒的各个要素按照一定的要求进行匹配，组装才能达到目的功能
（2）合理选择元器件
（四）设计方案：方案c
1.设计目标：设计一个自动发电手电筒，用发电机代替干电池进行供电。
2.手电筒系统的各要素：
3.工作原理：
用手摇动手柄，使齿轮转动，带动由磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，输出电流，使小灯泡发光。
（五）方案制作：
试验：测试玩具电动机能否改装为发电机
试验器材：玩具电动机、小灯泡、粗棉线、导线。
试验过程：
（1）在电动机的接头上连接小灯泡。
（2）在电动机的转轴上绕十几圈的棉线。
（3）用力快速抽动棉线，使电动机的转子迅速转动，观察小灯泡发光情况。
试验总结：
当外力使电动机转子迅速旋转时，转子线圈中产生感应电流，小灯泡发
光。玩具电动机经改装可以发电。
讲解：试验获得成功后，他们开始动手制作。
（1）设计简单电路，画出电路图。
（2）根据电路图，选择元器件，2.5v的灯泡、导线、发电机、大齿轮、小齿轮、发电机座子、手柄等。
（3）通过手摇柄控制灯泡发光。
工作原理：手柄的轴与大齿轮轴连接，利用轮轴原理，把手运动带动大齿轮转动，大齿轮与小齿轮啮合提高小齿轮的转速，带动发电机的转子高速旋转，快速切割磁感线引起磁通量的变化，产生感应电动势，有了感应电流，使小灯泡持续发光。
学生动手试验制作：
问：你们在设计和制作时遇到哪些问题？
学生：小玩具电动机选择，大小齿轮的匹配。
问：对手电筒的设计方案怎样进行优化的？
案例分析：“室内住宅电气系统设计”
随着住户各类家用电器的逐渐增多，特别是空调、电热水器等大功率电器的使用，住宅电气设计由原来的纯照明向多功能的方向发展。为避免住户使用过程中的电气线路过载等状况的发生，运用系统的思想整体地进行电气线路的设计是非常必要的。
下面我们就对杨辉购买的一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.
组织学生讨论并分析教材第89页案例:“室内住宅电气系统设计”明确室内住宅电气系统的设计从以下方面考虑。
（一）系统设计的目的与要求：
1.分析室内照明的功能需求，书房、卧室、客厅、厨房、卫生间和凉台的照明要求是如何的？
2.系统组成部分之间的相互联系和作用：针对不同的照明需求来选择怎样的灯具？
3.如何计算家居总用电量？
4.室内照明的电线敷设的安全标准？
5.系统设计方案及其优化：
（二）设计要求:
1.用电负荷:照明用电负荷800w，娱乐用电负荷1500w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率p=800w+1500w+1300w+3000w=11100w
2.照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。
（三）设计分析；
1.设计的目的方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。
2.室内配电系统由电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。
3.当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。
（四）设计方案：
1.电源配电箱
电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、
过电压和漏电保护功能。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动作电流30ma的漏电保护器，分路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10a，插座16a，柜式空调20a，进户40-60a。
2.电路的设计
杨挥家用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=21a,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。
3.导线与电器设备选择
（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有长城标志的“国标”塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，线材槽载面积一般是：照明用线选用1.5平方毫米，插座用线选用2.5平方毫米，空调用线不得小于4平方毫米，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。
（2）电器设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的长城标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。
（五）线路布置
2.照明回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。
3.功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。
4.线路布置图：在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写《电气线路设计说明书》草拟布线图。
（1）划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。
（2）开槽。
（3）电源线配线
（4）埋设暗盒及敷设pvc电线管。
（5）穿线。
（6）安装开关，面板，各种插座，强弱电箱和灯具。
（7）检查。
（8）完成电路布线图，并向住户反馈设计方案，根据住户的意见进行修正。提交设计单位备案。
5.布线要求原则：
（1）设计布线时，执行强电走上，弱电在下，横平竖直，避免交叉，美观实用的原则。
（2）开槽深度应一致，一般是pvc管直径+10mm。
（3）电源线配线时，所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。一般情况，照明1.5平方空调挂机及插座2.5平方，柜机4.0平方，进户线10.0平方。
（4）暗线敷设必须配阻燃pvc管。插座用sg20管，照明用sg16管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时，应增设拉线盒。天棚上的灯具设拉线盒固定。
（5）pvc管应用管卡固定。pvc管接头均用配套接头，用pvc胶水粘牢，弯头均用弹簧弯曲。
（6）pvc管安装好后，统一穿电线，同一回路电线应穿入同一根管内，但管内总根数不应超过8根，电线总截面积（包括绝缘外皮）不应超过管内截面积的40％。
（7）电源线与通讯线不得穿入同一根管内。
（8）电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。
（9）电线与暖气、热水、煤气管之间的平行距离不应小于300mm，交叉距离不应小于100mm。
（10）穿入配管导线的接头应设在接线盒内，线头要留有余量150mm，接头搭接应牢固，绝缘带包缠应均匀紧密。
（11）安装电源插座时，面向插座的左侧应接零线（n），右侧应接相线（l），中间上方应接保护地线（pe）。保护地线为2.5平方的双色软线。
（12）当吊灯自重在3kg及以上时，应先在顶板上安装后置埋件，然后将灯具固定在后置埋件上。严禁安装在木楔、木砖上。
（13）连接开关、螺口灯具导线时，相线应先接开关，开关引出的相线应接在灯中心的端子上，零线应接在螺纹的端于上。
（14）导线间和导线对地间电阻必须大于0.5mω。
（15）电源插座底边距地宜为300mm，平开关板底边距地宜为1300mm。挂壁空调插座的高度1900mm。脱排插座高2100mm，厨房插座高950mm，挂式消毒柜1900mm，洗衣机1000mm。电视机650mm。
（17）安装开关，面板，插座及灯具时应注意清洁，宜安排在最后一涂乳胶漆之前。
6.各房间的布线：
（1）卧室：
（2）走廊、过厅：
应为2支路线：包括电源线、照明线。电源终端接口欲留1—2个。灯光应根据走廊长度、面积而定、如果较宽可安装顶灯、壁灯；如果狭窄，只能安装顶灯或透光玻璃顶，在户外内侧安装开关。
（3）厨房：
应为2支路线：包括电源线、照明线。电源线部分尤为重要，最好选用4mm2线，因为随着厨房设备的更新，目前使用如微波炉、抽油烟机、洗碗机、消毒柜、食品加工机、电烤箱、电冰箱等设备增多，所以应根据客户要求在不同部位欲留电源接口，并稍有富余，以备日后所增添的厨房设备使用，电源接口距地不得低于50cm，避免因潮湿造成短路。照明灯光的开关，最好安装在厨房门的外侧。
（4）餐厅：
应为3支路线：包括电源线、照明线、空调线。电源线尽量欲留2至3个电源接线口。灯光照明最好选用暖色光源，开关选在门内侧。空调也需按专业人员要求欲留接口。
（5）卫生间：
（6）客厅：
客厅布线一般应为8支路线：包括电源线（2.5mm2铜线）照明线（2.5mm2铜线）、空调线（4mm2
（7）书房：
度应在写字台或电脑下方装电源插口1-2个，以备电脑配套设备电源用。照明灯光若为多头灯应增加分控器，开关可安装在书房门内侧。空调欲留口，应按专业安装人员要求欲留。报警线应在顶部欲留接线口。
（8）阳台：
应为2支线路：包括电源线、照明线。电源线终端欲留1—2个接口。照明灯光应设在不影响晾衣物的墙壁上或暗装在挡板下方，开关应装在与阳台门相联的室内，不应安装在阳台内。
7.方案实施：
布线的时候的特别要求：
强电和弱电的管槽之间距离30厘米以上，因为并排走线强电和弱电之间会有干扰。
（1）插座多装，宁滥勿缺。楼梯间一定要有插座。炉灶旁边不要设插座，有安全隐患。
（2）开关不要放在门背后等距离狭小的地方。
（3）走道里最好设计一个双控灯，这头打开，那头关闭。
（5）餐厅灯要考虑餐桌摆放的位置，否则灯不在餐桌正中。
（6）小的射灯一定要装变压器，没有变压器，灯就像随时会爆炸的小炸弹，最后的结果是永远不
（7）多买2眼的插座，3眼的电器少。
（8）有线插座要买宽频的。
（9）原有的下水管、地漏的位置最好别改变。改不好的话，最容易泛水。
（10）电工管线铺完没封槽之前，画出走线图。
（11）为了省电，请精确规划平时微弱耗电电器(如电视、dvd机、微波炉、空调，dvd机等)的插座。不拔插头都处于待机状态的dvd最好装有开关的插座面板，因为待机所耗的电在普通电表里读不出来，但分时电表会读出来。
（12）穿好线管后要把线槽里的管道封闭起来，用水泥砂浆把线盒等封装牢固，其合口要略低于墙面
0.5cm左右，并保持端正。走暗线时通信线不仅不能和电源线的管路一起走，并且还要保持50厘米
以上的间距，否则会产生电磁干扰。
小结与练习：
1、课堂小结
3.系统设计的一般步骤
（二）简单系统的设计的实现
（三）系统设计的主要过程
2、练习
(1)
评价项目
方案1
方案2
方案3
成本投入状况
少
多
实施的速度
快
慢
管理的可行性
可行
较可行
有经费可行
技术的先进性
一般
先进
技术实现的可行性
可能产生的负效应
职工人数增多
投入较慢
整体效果
(2)关键是运用系统的思想，设计分选设备中各个部分，使它们之间构成特定的关系，才能实现分选并达到的可调孔径的目的。
(3)运用系统的思想解决，方案如下：
①应增加管道和集水设备；
②实现定时排水浇洒；
③当集水设备装满时，通过下水道排水。
一、系统的结构：
1、系统的含义：
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，称为系统。
案例分析：自行车：自行车由车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、链条、车轮（轮胎、辐条、车圈、气门）、车闸、等主要部件组成。
2、构成系统，必须具备三个条件：
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，按照一定方式形成一个整体；
第三，这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
3、系统的类型：
（1）自然系统和人造系统；（2）实体系统和抽象系统：
人造系统、生态系统是自然系统；城市系统、计算机硬件系统和机械传动系统是人造系统
生物系统、机械系统是实体系统；哲学系统、计算机的操作系统是抽象系统
4、系统的基本特性
（1）整体性：是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障时，都会影响其他要素（部分）或整体的功能的发挥。系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
（请掌握巴尔扎克的塑像分析、木桶理论）
（3）目的性：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。
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。
钟表系统的目的性1999年我国开始的农业生产结构调整
（4）动态性：任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
（5）环境适应性：系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。
春捂秋冻电冰箱放合适的位置飞机在空中适应环境的飞行
二、系统的分析：
1、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、实验，并在此基础上拟订一套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。
系统分析的显著特点是完整而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。系统分析可以减少决策的失误。目的：寻求解决问题的最佳决策。
2、系统分析的一般步骤：
①明确问题，设立目标；②收集资料，制定方案；③分析计算，评价比较；④检验核实，作出决策。（田忌赛马案例）
3、系统分析的主要原则：
整体性原则（丁谓修复皇宫）、科学性原则（三三进九不如二五一十）、综合性（孝襄高速公路）原则。
4.系统优化的目的：
系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
最小的成本——最大的利润；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的产品；单位面积土地——更高的农业产量。（案例：农业间作套种，家具利润问题等）
5、影响系统优化的因素：指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。
优化目标；目标函数；约束条件（不能人为调节）；影响因素（可以人为调节）。
6、系统最优化方法：使系统达到最优的目标而提出的求解方法。
数学模型——最优解；科学估算、试验——满意解。结合案例，分析系统优化的实现。
三、系统的设计：
1、系统设计的目的、方法与过程：
①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。不同行业的系统设计有着不同的技术要求。
②系统各部分之间的相互联系与相互作用：
运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题。注重各部分的纵向、横向联系；依据系统的动态性、环境适应性，考虑当前和长远。
③系统设计方案的优化：首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
2、系统设计的一般步骤：
将系统分解为若干子系统
确定各子系统的目标、功能及其相互关系
对子系统进行技术设计和评价
对系统进行总体技术设计和评价等
3、简单系统的设计：
了解系统设计应解决的主要问题和基本的设计过程，写出系统设计或系统优化设计的书面方案，包括必要的设计草图以及量化数据。（案例：手电筒照明供电部分的设计）。
四、简单系统的设计的实现
第二节系统的分析
《系统的分析》是选自普通高中课程标准实验教科书《通用技术——技术与设计2》。本书主要学习系统分析的基本特征、基本方法，并对系统进行优化，本节课是课标的重点要求，是系统设计的基础，以系统分析的基本方法指导简单的系统设计，提高系统的有序性和整体运行效果，这样才能使系统设计获得整体的最佳效益，通过本节课的学习，学生会了解技术设计的一些文化内涵，能归纳技术设计中的一些思想和方法，并把它们迁移到日常的生活中解决问题，这样有助于减少处理问题过程中的盲目性，并能学会对事件的理性分析和科学决策。
通过上节课的学习，学生对系统的内涵已经有了初步的了解，再加上以前所学内容和生活经验，涉入本节课的难度不是很大
1）通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法。
2）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。
能运用系统分析的基本方法对生活、学习、工作中遇到的问题进行科学合理的分析，并提出优化的方案。
树立系统分析问题的观念，培养系统分析的观点。提高学生的技术素养，增强面对技术世界的信心以及个人、社会、环境的责任心。
理解系统基本特性及系统优化的意义，能结合案例分析影响系统优化的因素。
系统分析的基本方法和系统优化，能迁移到日常生活中，并灵活的运用。
为了充分的体现教师的主导地位和学生的主体地位，在教学中把知识点的学习置于具体的情景中，通过丰富的案例分析把平日的认识从日常生活中提升到理性分析的思维上。在教学中要根据学生的认知规律，由浅到深，由易到难，以回想——分析——归纳——迁移为主线，组织教学。
鼓励学生进行自主探究式的学习方法，交流讨论、归纳，要有团结合作的意识。明确技术离不开生活。要想真正的把技术这一学科掌握好，必须把学到的知识迁移到生活实际中去，要带着问题走进课堂，再从课堂中走进社会、走进生活的环境中。
多媒体
一）引入
复习：
系统的基本特性有那些？
过渡：在日常生活中，每个人都会面临选择、面临决策，那么决策方法有那些呢？
决策方法有经验决策和科学决策；系统分析是一种科学决策的方法。
1.什么是系统分析：
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，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
系统分析的显著特点：
是完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决完问题。
案例分析：汉字激光照排系统系统
思考：在汉字照排方案的决策中，系统的整体目标是什么？你认为王选进行决策的依据主要有哪些？
（1）一是汉字字型信息量大，要解决字型信息量压缩的问题；二是汉字的字型信息压缩后存入计算机，需要将其快速还原和输出。
（2）采取跨越式发展的技术路线，跨过第二代和第三代照排系统，直接研制第四代激光照排系统。
讲解本案例主要是让学生明白到汉字激光照排对我国印刷、出版、传媒等众多部门的重要性，同时也让学生知道本项技术是我国的技术水平已经达到国际先进水平。
2.系统分析的一般步骤：
系统分析的出发点为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。
系统分析的一般步骤可以描述为：
明确问题，设立目标→收集资料，制定方案→分析计算，评价比较→检验核实，作出决策
明确问题，设立目标：明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。
分析计算，评价比较：对资料和数据做必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案。
检验核实，作出决策：如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。
案例分析：田忌赛马
思考：
1）田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？
2）孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？
田忌赛马
战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。一日，田忌的宾客、对军事颇有研究的孙膑给田忌出了一个主意，结果以二比一赢了齐王。
在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以3：0赢的，也有以2：1赢的，但只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案（3）。
教师：作为一个系统，通常就会有这样或那样的问题。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、财力不是最小；或是某种性能不理想等等。因此系统需要改善，需要优化。
田忌赛马能转败为胜的主要原因：
田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐威王这四个因素有关，他们是缺一不可的。
但主要是由于孙膑的原因。
1：明确问题，设立目标
问题：跑马比赛，
目标：取得比赛胜利，
约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。
2：收集资料，制定方案
田忌的赛马共有6种方案:
田忌齐王
（1）
上马：上马
中马：中马
下马：下马
（2）
中马：下马
下马：中马
（3）
上马：中马
下马：上马
（4）
中马：上马
（5）
上马：下马
（6）
3：检验核实，作出决策
各种方案的比赛结果：
4：分析计算，评价比较
选择合适的马的出场顺序。
过渡：运用系统分析的方法处理具体问题时要遵循系统分析的主要原则。
3.系统分析的主要原则
整体性原则、科学性原则、综合性原则三个主要原则。
1）整体性原则
系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，在分析部分；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。
案例分析：丁谓修复皇宫
想一想丁谓修复皇宫的方案为什么会成为我国古代运用系统思想和方法的著名范例？
马上行动：p079
请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？
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说服力。
阅读：优选法
华罗庚院士
他是中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者。
优选法是快速寻找最佳方案的科学方法。具体的优选法有很多，如黄金分割法、分数法、对分法等。黄金分割法也称0.618法。
“黄金分割”具有很高的使用价值，其中最著名的例子就是优选学中的“0.618”法，该方法于70年代在我国得以推广，并取得了很大的成就。在社会主义市场经济中，科学严谨的方法往往能有事半功倍。在经济、金融中已得到广泛应用，形成“用科学的方法指导实践，在实践中验证科学”的良性循环。我国著名数学家华罗庚在应用优选法应用做出杰出贡献。
（1）“两面针”牙膏：采用优选法科学生产大幅度降低铝材消耗，每年节约铝材几吨；结果打了3年漂亮仗…….
（2）著名数学家华罗庚教授在他晚年时，在全国讲学，介绍他的优选法。当时广东有5个水泥厂，经过优选法的改良，生产出6个水泥厂的产量，少建1个水泥厂，这个贡献就很大。这就是说知识、健康带来的财富，可以估算的和不可估算的都是很巨大的。
（3）优选法使得新西兰培育出世界上最好的肉牛和奶牛。为了发展羊毛和肉类生产，新西兰采用先进的培育技术，改进当地羊只的品种，使其具有国外引进种群的特殊优点.
如在炼钢时需加入某种元素来增加钢材强度，若将试验点取在这一元素用量区间的0.618处，获得理想用量的试验次数将大大减少。实验证明，对一个因素的问题，用优选法做16次试验，就可达到“对分法”做xx余次试验的效果。
3）综合性原则
注重研究系统各部分之间的相互联系和相互作用，既注重研究各部分间的横向联系，也注重研究各部分间的纵向关系。
系统分析总是为实现系统目标服务的，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一目标的前提下完成下一个目标，这就需要综合分析、统筹兼顾、不可顾此失彼。
系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。（例建厂后带来的环境污染、生态平衡破坏、水土流失）
某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。（例中西医结合治疗了许多疑难杂症）
案例分析：p080
1）当地的生态多样性。
2）减少投资。
过渡：我们做任何事情都希望达到最优化的效果。如希望以最小的成本获得最大的利润，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生产更多的产品，在单位上面积上尽可能提高农业产量。那么如何进行系统的优化？
4.系统的优化
1）系统优化的涵义：
系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。不同的目标，对应着不同的优化结果。
案例分析：p081
你认为在你所在地区，可采取那些提高农作物产量的措施？
农作物种植系统的优化——农业间作套种。
l目的：实现增产、增收、提高土地的利用率。
l条件：农作物的生长特性、天气、气候。
l约束条件：农作物的生长特征、天气、气候等因素对农作物套种起着限制作用，是不能人为调节的。
l套种的技术水平田间管理病虫害防治对产量有直接影响，并可以人为调节。可优化。
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砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。
飞机制造中大量使用复合材料来减轻重量，提高了飞机的结构强度、飞行性能、节省燃油等。
上例中，优化的目标是增产增收和提高土地的利用率，这一目标与土地的单位面积农作物收益总和之间的关系就称为目标函数。农作物的生长特性、天气、气候等因素对作物套种起到限制作用，并且是不能人为调节的，称为约束条件。套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等对套种的产量产值有直接影响，这些是增产增收的影响因素。
影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。
进行系统优化应考虑的三个要素：
目标与目标函数：目标与收益总和之间的关系
约束条件：对目标函数起限制作用，不能人为调节
影响因素：产生影响，可人为调节。
对于比较复杂的系统，人们对其特征了解不够，所以需要运用一定的数学的手段描述它，进而找到合适的解决方案。
2）数学建模
用数学公式或图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。
利润问题
三个要素
l目标：家具销售获取最大利润
l影响因素：椅子数量x1、桌子数量x2。（决策变量）
建立关系：
l目标函数：smax=50x1+60x2
l约束条件：4x1+6x2≤600（材料）
20x1+18x2≤400（工时）
x1≥8，x2≥5（合同）
l最优方案：
课堂探究：码头位置的选择
在江边一侧有a、b两个厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？
分析：
根据要求可画出上图，在江边de上求一点c，使c到a、b两厂的距离之和为最短。
数学模型为：smin=ac+bc
最佳方案：
码头建在与a厂到江边垂直距离位置相距1.4km处，运输路线最短。
3）最优化方法
（1）运用数学模型求解。
能够通过优化建立数学模型的，得到的解就是最优解
（2）通过科学的估算、试验实现不能够确切描述目标函数的，通过推算或推断得到满意解
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。
4）系统优化的意义
实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的经济效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。
5）系统优化的实现：
案例分析：p083装修施工的组织优化
目标：对资源的利用是最为合理
约束条件：水电、木工、油漆依次序装修
你还能想到什么方案？
综合分析各种方案，你认为最合理的方案是哪一种？
【案例】：阿拉斯加原油输送方案
（1）明确问题，设立目标
任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。
（2）收集资料，制定方案
环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达-50c。当前采用的一般方案：
方案1由海路用油船运输
方案2用带加温系统的油管输送
（3）分析计算，评价比较
处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。
提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。
提出方案4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近60亿美金。
综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第4种方案为最终方案。
（4）检验核实，作出决策
反思：如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何都得不到方案4的巨大效益。分析人员运用其专业知识，将石油中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析，获得了成功，体现了系统分析的实际价值。
小结：
1.什么是系统分析
整体性原则
科学性原则
综合性原则。
1)系统优化的意义
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第一节系统的结构
本单元以系统为研究对象，既是前两个单元内容的延伸和一定程度上的综合，又是最后一单元的基础。本单元集中了很多核心概念和重要的思想和方法，学好本单元可以使学生运用系统的思想与方法，学好本单元可以使学生运用系统的思想与方法处理和研究问题，使学生掌握分析、设计系统的基本方法和步骤。本单元是本册教材的重要内容之一。这单元的内容分别是“一、系统的结构”、“二、系统的分析”、“系统的设计”。第一节“系统的结构”包括什么是系统、系统的类型和系统的基本特性三个部分；第二节“系统的分析”包括系统分析及其一般步骤和系统的优化两部分；第三节“系统的设计”主要是从系统设计应考虑的问题和一般步骤出发，对简单系统进行设计的内容。
本节课的内容主要是理解什么是系统，系统的类型以及系统的基本特性。这些概念抽象，学生理解起来有些困难，因此应从系统的应用角度来理解系统的含义。通过看得见，摸得着的简单案例来进行分析，理解系统的概念与基本特性。
学生在学习了系统后，很想继续了解系统的特性。课本的理论知识学生可通过阅读、讨论等方法理解，而对于学生来说较难的是运用理论进行具体的案例分析。因此，如何用系统的基本特性解决有关问题是本节的难点。在教学过程中应多列举学生身边的事例，并加以说明。有条件时可让学生通过讨论（或辩论）的方法解决有关问题。让学生充分参与到教学中来，做学习的主人。
1）从应用的角度理解系统的含义。
2）通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性。
通过讨论，案例分析，掌握系统的基本特性，构成系统的基本思想。
初步认识系统，感受系统科学的魅力。
1）系统的构成。
2）系统的基本特性。
应用系统的基本特性分析问题。
本章的教学结合具体的教学内容采用“生活体验—问题提出―教学内容—案例分析―练习巩固―总结提升”的模式展开。
通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和分析具体的生活案例，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。
鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。
多媒体、挂图
一）引入新课：
过渡：在日常的生活中，系统存在于我们的周围，下面请同学们，观察以下几幅图片，通过观察，初步总结系统的含义。
多媒体展示：选取汽车、太阳系、人体的呼吸系统等多个案例，让学生充分感受系统的表象，进而总结出系统的含义。
1.什么是系统？
教师：系统到底是什么？如何更深入理解系统？下面我样以对“自行车”的结构分析，来更深理解系统和子系统的概念。
屏幕上展示自行车。
1)自行车是同学们最常用的交通工具，提问学生，自行车由哪些构件组成。
车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、车闸等主要部件组成。
2)它们的作用：
车把的作用：控制车的方向。
脚蹬的作用：将人脚踩的力传递到链轮链条上。
链轮和链条的作用：将动力机的运动和动力传递给执行系统的中间装置。
前后车轮的作用：当脚踩脚蹬时,带动中轴,使大链轮转动起来经链条传动传给小链轮,再传到后轮,使其转动起来与地面产生摩擦,从而实现前进,而前轮在这时还起到导向作用,还可以起到防振,及地面对轮子的直接影响,又提高了舒适度。
车闸的作用：利用摩擦力使得自行车减速或停止。
3)结合生活经验和案例，分析当自行车出现下列情况时会导致什么情况？
(1)车闸的橡皮松了刹车不灵（自行车将不能减速，更不容易停止，容易发生交通事故。）
(2)车把固定螺钉松了方向把不准（车的行使方向不容易控制。）
(3)链条断了无法行进（动力将不能传递给执行系统，车子就不能行使。）
(4)车轮的辐条断了受力不均容易引起车圈变形（车轮容易变形。）
过渡：经过了上面的练习，我们知道，组成系统的某部分出现了问题会影响到系统的整体功能，同时也会引起其他部分的无法正常工作。那这样我们对系统的含义可以总结为：
这种由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素（element）或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统（system）。
系统根据一定的标准可划分为若干个子系统（subsystem）。
子系统（subsystem）：子系统是相对于大系统而言的，它是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。
要素：指构成系统的最主要的元素。
马上行动：自行车的子系统。
传动（动力）子系统：由脚蹬、曲柄、链轮、中轴、链条、飞轮等组成。
制动子系统：由刹车柄、车闸、连接线等部件组成。
承重子系统：由车架、鞍座、车轮等组成。
方向控制子系统：车把、前叉上下轴承、前叉等组成。
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、车铃等。
系统有大有小，有复杂有简单。对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统（subsystem）：
地球生态系统：海洋生态系统、森林生态系统、陆地生态系统等子系统。
交通系统：航空运输系统、铁路运输系统、公路运输系统等子系统。
管理系统：生产管理系统、营销管理系统、财务管理系统等子系统。
任何系统又是更大系统的子系统。
教师：教师根据部分同学的分析进行总结同时强调，对系统正确分析的重要性，我们要改进产品、提高产品的质量就必须正确分析系统的结构及其在整个系统中的作用。然后，提出组成系统必备的三个条件：（见课件）
构成系统，必须具备三个条件：
第一、至少要有两个或两个以上的要素（部分）才能组成系统；
第二、要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
第三、这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
请指出下列系统分别由哪些要素（部分）组成，并说出相互之间有怎样的联系。
系统的名称
组成要素（部分）
台灯
灯座、灯泡、灯罩、电线、开关等
学校多媒体教室
实物展示台、投影机、电动屏幕、录像机、摄像机、vcd机、展台、音响设备等多种现代教学设备组成。
手表
表壳、表带、表芯等。
缝纫机
机头、机座、传动和附件
2.系统的类型：
1)按系统的规模分：小型系统、中型系统、大型系统和巨型系统
2)按组成要素的性质（按人类干预的情况）分：自然系统、人造系统和复合系统。
自然系统——原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。又如呼唤系统、消化系统、循环系统、免疫系统等。
人造系统——如人造卫星、海运船只、机械设备等。又如：交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、农业系统、教育系统、经济系统、文艺系统、军事系统、社会系统等等。
复合系统——既包含人造系统又包含自然系统。
3)按系统与环境的关系分：开放系统、封闭系统和孤立系统。
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——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。封闭系统——的一个实例就是密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，不同反应物在罐中经化学反应达到一个平衡态。注意物理上讲，还有严格划分，往往仅把没有物质来往的系统称封闭系统；而把没有物质、能量和信息来往的称为孤立系统。
4)按学科领域就可分成自然系统、社会系统和思维系统；
5)按范围划分则有宏观系统、微观系统；
6）按状态划分就有静态系统和动态系统；稳态系统和非稳态系统；平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。
请分别列举以下系统的2~3个实例。
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、光纤工业电视系统、工业除尘系统、工业排风系统、影子系统、清除系统垃圾。
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、生产率系统。
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。
阅读：系统论
教师进一步提问：若干要素之间是否相对独立？请同学们阅读课文后回答。
3.系统的基本特性：
1)整体性：
系统是一个整体，他不是各个要素（部分）简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。整体性是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
例如：自行车条辐的调整，动一条整个车轮都发生改变。
（1）美国“阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由700多万个零件组成。这些零件都很普通，甚至没有一个是新研制的，为什么能实现把人送上太空的功能？
各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能。
（2）巴尔扎克的塑像：
传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。
请解释，罗丹这样做的目的何在，雕塑家的这一行为给你以怎样的启示？
学生阅读后讨论：让人们看到其它的美所在。不能离开整体去分析任何一个组分，一个系统组织的好不好，就看它的整体功能实现的怎样。罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体，而不仅仅是注意这双手。
【系统思路】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留整体。
（3）三个和尚的故事说明了什么？“三个臭皮匠顶个诸葛亮”又说明了什么？
【系统思路】系统不是各个元素（组分）的简单相加。如果将它们之间的相互联系和相互作用协调好，就能得到“1+1>2”的效果。反之亦然。
辩论：在一个系统中，各要素好，则整体性能是否好？
①某球队有的是球星，但他们各打各的，最终这个球队打不赢一支普通的球队。说明了什么？
1.请举例说明“系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和”这一论点。
系统的整体功能
各部分的功能
呼吸系统
完成呼吸，为人体提供氧气
传送空气：向肺内运送空气，不能执行气体的交换
教育系统
能有序的完成整个教育教学工作。
学校：直接教育学生，向学生传授知识，但不能形成公平公正的教育机制。
水利灌溉系统
由水库蓄水、分水闸分配水量、引水渠输水等配合工作，起到灌溉农田的作用。
分水闸；按需求分配水量，否则，分配不合理，造成水源的浪费。
2.根据系统的整体性特征，解释右表中所列的现象：
现象
原因
“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。”
不符合整体性的原则、各组分之间，组分与整体之间协调的不好，不能形成良好的功能。
三个臭皮匠顶个诸葛亮
各组分之间，组分与整体之间协调的好，形成良好的功能。
一着不慎、全盘皆输
各组分之间相互联系、相互作用，任何一个元素或组分的变化都会影响其他元素和组分实现其功能。
“弃卒保车”
系统有很多的子系统，各子系统之间有一定的层次性，首先要保证主要组分，再考虑次要的。
(1)为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？
狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从而起到保护植被的作用。
【系统思路】系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、组分起影响。]
相同的道理，为了使野生动物园的羚羊更有活力、生命力更强，可以引进狼或豹子等肉食动物。
(2)如何理解“一着不慎，满盘皆输”？
不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉整盘棋。
【系统思路】要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变化，甚至会对全局产生决定性的影响。
案例分析：厨具的安装
1.请分析吴瑾家的厨房装修与厨具安装出现问题的原因所在：
2.如果让你设计，你将如何处理，才不至于出现这类管线打架和有安全隐患现象的问题？
在预埋厨房水管和电线时，就要考虑好哪里是烹饪区，哪里是储藏区等，再决定水电的管道和线路实际；在购买厨具时，要依照厨房的个性化要求来选购，具体裁衣，协调安排好风、水、火、电的接口，还要考虑造型、色彩以及人机关系和工程材料等方面的方面的因素。
3)目的性：
系统都是以实现某种功能为目的的，这是区别这一系统与那一个系统的标志。设计和分析一个系统时，必须先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。系统的多个目标有时不完全一致，甚至矛盾，这就需要协调，寻求平衡或折衷的办法，从而更好地实现其目的。
（1）人们为什么要发明自行车？
自行车的由来：世界上第一辆自行车出现于1790年，由法国人希布拉克用木材制成，没有脚蹬，靠双脚交替踏地前进。18xx年，俄国人阿尔塔莫诺夫发明了一辆轮子前后挂着的小车。这些发明家把它作为礼物献给了俄国沙皇。1831年，德国人德列斯发明了车把，可以方便地转弯。1839年，英国人麦克米伦发明了脚踏，装于前轮上。1880年，法国人基尔梅发明了链条，用它带动后轮旋转。1888年，英国人邓勒普发明了充气车胎。
结合自行车演变，让学生理解：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。
（2）自行车为什么要有刹车功能？自行车的作用是提高速度，使人们可以更快地到达目的地，而刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要刹车呢？
在某些情况下（如下陡坡），行车速度和安全要求这两个具体目标产生了矛盾，就得通过刹车来减速，进行协调，从而保证自行车更好地到达目的地。
【系统思路】系统的具体目标之间有矛盾时，要从系统的目的出发，进行协调。
填写：
1.人们将发条、游丝、齿轮、表壳等零部件组装成钟表，其目的是：
2.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而形成，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。
讨论p071：作为一个系统，我国农业生产结构调整的目地是什么，是通过哪些途径进行农业生产结构调整的？
使产业结构更加合理，以增加农民的收入。
调减粮田面积，增加经济作物和饲料作物。种植业开始形成粮食作物，经济作物和饲料作物协调发展的基本格局。
4）动态性：事物都是不断变化，因此系统是一个动态的系统。在分析认识系统时，不仅要看到它的现在，还要看到它的未来，掌握系统的发展规律，从而预测系统的将来。
讨论p72：
1.某学校一位教师肩膀疼痛，一位医生用各种药物和方法治疗肩膀，都收不到良好的治疗效果。令一位资深的医生认为：人体是一个复杂的系统，“头痛医头，脚痛医脚”是不能解决问题的，他对该病人进行了全面身体检查，最后发现病人患肺癌，右肩膀疼是癌细胞扩散的结果。后经系统诊断和综合治疗，病人的病情得到控制。
2.根据产热的多少进行散热。
3.没有。任何事物都是不断变化的。任何系统都是一个动态的系统，处于运动和发展之中。
5）环境的适应性：
一个系统与其所处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，并相应地引起系统功能和系统内部各部分相互关系的变化，系统要适应环境的变化而变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。
(1)家用电冰箱不能紧贴墙壁放置，汽车在雪地行走轮胎要加链条，这是都为什么？
冰箱放置与墙保持距离，目的是有一个适当的散热空间，从而保持正常工作。
一般汽车在雪地上会因为打滑而无法正常行走，因此在轮胎上加链条是起防滑作用。
结论：系统只有在一定的环境条件下才能保持（或恢复）其原有的特性。
（2）自行车为什么要不断地进行更新换代？
当外部环境条件变化时（路况改变－跋山涉水，市场需求变化－舒适休闲），自行车就必须更新换代（如增加新的功能，提高性能、舒适度），才能继续存在和发展下去。
【系统思路】要不断完善系统，使系统能适应新的环境。
马上行动
1.谈谈“春捂秋冻”的含义：
这是环境适应性的体现:由于人自身就是一个系统，春天多穿一些是对冬天的一种适应和衔接，秋天穿少一些是对夏天气候的衔接和向冬天过渡的一种准备。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。（随着外界气候的变化，人们必须能适应周围的环境，借助物质资料，才能保持和恢复人的活动。）
2.家用电冰箱不能紧贴墙壁放置。
冰箱放置与墙保持距离，目的是有一个适当的散热空间，从而保持正常工作。即：系统只有在一定的环境条件下才能保持（或恢复）其原有的特性。
3.工程技术中，这类通过系统调节以适应外界环境变化的事例很多，请列举几例，填入下表：
事例
外界环境的变化
系统通过调节，适应环境的变化
汽车的雨刷
雨天，挡风玻璃模糊
利用雨刷及时的擦拭挡风玻璃
导弹跟踪系统
当被跟踪无方向改变时
跟踪系统及时的改变方向，继续跟踪
系统必须适应外部环境的变化。只有能够适应外部环境的变化并保持最优适应状态的系统，才能发挥自身作用，实现可持续的发展，否则是没有生命力的。
讨论：p073
思考：下列的事例体现了系统的什么特性？
（3）一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。（整体性）
（4）三个臭皮匠顶个诸葛亮。
（5）要经常给机械手表上链，即拧发条。
（6）春捂秋冻（参考解答：环境适应性。
由于人自身就是一个系统，春天多穿一些是对冬天的一种适应和衔接，秋天穿少一些是对夏天气候的衔接和向冬天过渡的一种准备。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。）
补充：
木桶理论：
一只沿口不齐的木桶，其存水量的多少？不取决于最长的那块木板，而取决于最短的那块木板。
管理学中的“木桶理论”是指：
人的能力大小是由他身上最劣质的素养决定的，一个企业成功的概率大小也是由这个企业的最薄弱的环节决定的，就像木桶的容水多少是由木桶最短的一块木板决定的一样。
木桶理论的外延还可以扩大到：
1）木桶容水的多少还要由木桶的直径决定。对于个人，如果你的能力只有那么大，你必须学习，不断地增加自己的知识直径。企业亦然，要不断的进行改造、革新，以便更好的发展。
2）木桶容水的多少还要由木桶之间的木板是否箍的紧密有关，否则，你无论多大的木桶，都把水会漏光的，“木桶打水一场空”。对于个人，也就是说：你要把自己的知识进行融会贯通，才能成就一番事业。对于企业，一定要进行多种文化的融解包容，同时要建造一个齐心协力的团队，只有这样，才能在万众一心的基础上，将企业搞好。
4.小结：
一、系统的含义
元素、相互、整体功能
二、系统的类型
三、系统的特性
在教学过程中，以基本特性作为教学主线，并进一步展开。以案例为载体完成教学任务，达到教学目的。
“系统”一词是一个经常使用的词汇，各大搜索引擎对“系统”一词的搜索统计，可是我们仔细想想，好多系统我们似乎看不清，摸不透，有些神秘感！那么，什么是系统？它有什么特性？
【学习目标】
1、从应用的角度理解系统的含义。
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对象，根据设计要求完成系统的方案设计。
【知识整理】
一、从应用的角度理解系统的含义。
先思考两个故事：
我国古代《申鉴时事》中记载的有关用网眼捕鸟的故事。
法国雕塑家罗丹关于《巴尔扎克的雕像》的传说。
【讨论】这两个故事说明了什么？分别造成了什么后果？再来看，下列实例那些是系统那些不是系统：
塑料大棚、一支球队、一个原子、一辆自行车、一片湖泊、一只小熊、手表、缝纫机、一片森林、智能大楼、一架飞机、手机
总结：
那么现在大家根据以上的例子跟故事来总结系统的含义：
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。
2、构成系统的三要素：
台灯：由那些部分组成？它的功能是什么？它的组成部分是否具有台灯整体的功能？
自行车：由那些部分组成？它的功能是什么？它的组成部分是否具有台灯整体的功能？
3、自行车由传动系统；制动系统；承重系统；方向控制系统等等组成，这说明一个系统内部可以有组成，而传动系统又有脚蹬、链轮、链条等组成
4、系统的分类系统可按不同的标准和需要来分类：
（1）人体系统系统；城市系统系统
（2）自行车的传动系统系统；计算机的操作系统系统
（3）氨气的合成系统是，生态系统是系统。
（4）简单系统
复杂系统
（5）黑色系统
白色系统
二、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。
请同学们说出下列谚语或实例中所蕴涵的科学道理
（1）人们往往希望汽车跑得又快又省油，但车速过快会格外耗油，有个折中的最适当的速度叫经济速度，最省油。
（2）过度发展畜牧业，导致绿洲变成荒漠。
（3）一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。
（6）春捂秋冻、舍卒保车、弃车保帅、三个臭皮匠顶个诸葛亮、人心齐，泰山移、唇亡齿寒、皮之不存，毛将焉附、水能载舟，亦能覆舟、上行下效、多米诺效应、用进废退、蝴蝶效应
系统的基本性质
（1）是系统的最基本特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
（2）系统的任何一个要素或部分发生变化或出现故障时，都会影响到其他要素（部分）或整体的功能的发挥，这是系统的特性。
（4）目的性指这是区别不同系统的标志。
（5）环境适应性指
（6）动态性指
（7）层次性
系统的思想：
系统分析的基本方法：
系统分析的步骤：
（1）任何一个机械传动系统的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
（2）竹子开花，大量熊猫死亡
（3）地球包含于太阳系，太阳系又包含于银河系。
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。
三、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。
系统优化
系统优化的意义
系统优化的一般性步骤
系统优化的影响因素：
1、
2
3
4
最优化方法：
最优化的原则：1、
2、
3、
最优化的一般步骤：
系统设计的基本原则：
知识练习检测
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（）
b、整体性、可靠性、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
c、环境适应性d、动态性
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：
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
11、赵明同学家所在街道的人行道路在一年内进行了铺设通讯线路、煤气管道、下水管道修理三次施工，给市民带来了生活的不便，这说明对于道路的改造不符合系统设计的原则
12、在我们的生活中，人们经常需要对很多技术产品不断进行改进，以满足不同人群的需要，那么空调器从普通的定频空调发展到节能和制冷快的变频空调，属于下列优化原因的什么优化：（）
a专业化带来的优化、
b联合、协作产生的优化、
c创新、革新产生的优化、
d新的投入产生优化
二、非选择题：
2、制定的优化目标是否适度，是影响系统优化的一个重要因素（）
3、坚持系统的整体最优化，是系统优化的原则之一（）
4、对一个系统进行优化，往往只需要改进或完善系统中某一结构即可（）
5、系统是一个整体，他是各个要素简单相加（）
6、“木桶理论”认为，木桶的盛水量取决于最短的那一块木板的长度。请用系统的观点解释。
7、“泰坦尼克”号油轮，在当时该油轮各项技术性能是世界最先进的。但是为什么触冰后会沉没？这说明系统具有（）性，轮船撞上冰山，山给予轮船的是一种（）力，轮船之所以沉没说明所用材料的（）性能不好，在制作轮船的过程当中我们可以通过（）来预测它的这种性能，在实验过程中我们将用到（）系统分析方法，这种实验属于（）实验，还属于（）实验，轮船属于（）结构，轮船稳定性的主要原因（）。
错题整理及反思：
一、系统的结构
1、系统的含义：b
概念：系统是由相互联系、相互作用、相互以来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。
构成系统必须具备的三个条件：
（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）；
（2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体；
（3）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
例：自行车的结构
2、系统的分类：a
（1）自然系统和人造系统。例：生态系统属于自然系统；飞船、房舍等属于人造系统。
（2）实体系统和抽象系统。例：计算机硬件属于实体系统；软件属于抽象系统。
3、系统的基本特性：b
(1)整体性（全局、集合）：——侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
1系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。
2系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件
例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程
(3)目的性（功能）：
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)动态性（更新）：
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。
(5)环境适应性（自适应）：
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。
例：“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置
二、系统的分析
1、系统分析及其一般步骤：c
（1）什么是系统分析？
系统分析一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。
1系统分析的目标：发挥系统的功能，实现系统的目标。
2系统分析采用的方法：运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。
3系统分析产生的结果：拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案。
例：王选汉字激光照排系统
明确问题,
设立目标
收集资料,
制定方案
分析计算,
评价比较
检验核实,
作出决策
（2）系统分析的一般步骤？
2、系统分析的主要原则：a
（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。
例：田忌赛马、丁谓修复皇宫、街道各部门施工
（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。
例：种稻“三三进九不如二五一十”
（3）综合性原则
系统分析时还要注重综合性原则，要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝
3、系统的优化：c
——在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
约束条件：对系统起限制作用的，并且是不可人为调节的。
影响因素：是指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
例：农作物种植系统的优化——农业间作套种、利润问题
三、系统的设计
——系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。它包含对某个系统进行技术设计，同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
（一）系统设计应考虑的主要问题：c
1、系统设计的目的与要求
要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
2、系统各部分之间的相互联系与相互作用
运用系统的思想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。
3、系统设计方案的优化
先从整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。