高二信息技术系统与设计学案.doc

山东省济宁市梁山一中高二信息技术《系统与设计》学案
知识框架

系统与设计
系统的含义
系统的含义
系统的基本特性
系统的分析
系统分析的基本方法
系统分析的一般步骤
系统的设计
系统分析的主要原则
简单系统方案设计
系统的优化
系统优化的意义
影响系统优化的因素

复习要点
1．理解要素、部分、结构、功能之间的区别与联系，了解构成系统具备的三个条件。
2．了解系统由哪些要素构成，有没有子系统，其内在的关系如何，系统的功能是什么。
3．通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性。区别系统的动态性与环境适应性的区别。
4．了解系统分析的一般步骤，了解系统分析的主要原则。
5．通过简单的系统设计分析，了解系统设计应考虑的主要问题、了解系统设计的一般步骤。
6．了解简单系统的方案设计所包含的几个环节。
7．了解影响系统优化的因素。

重点提示
v 1．系统的观点一般包含下列几个方面：
(1)系统是一个整体，不是各个要素的简单相加。
(2)系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
(3)任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响整体功能的发挥。
(4)系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和，即通常所说的：1+1>2。
(5)不能离开整体去分析系统的任何一个组成部分。
(6)系统的各要素之间或系统与部分之间的相互作用、相互联系。
(7)任何系统都具有特定的功能。
(8)任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(9)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各部分相互关系的变化。
v 2.系统的类型：①自然系统、②人造系统、③实体系统、④抽象系统、⑤动态系统、⑥静态系统、⑦封闭系统、⑧开放系统
v 3.系统的基本特性：
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。
（如：三个小皮匠顶个诸葛亮；一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃；巴尔扎克的塑像。）
② ______________ （如：家庭装修中各项工作，各种设施之间的联系。）
③ ______________ （如：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。）
④ ______________ （如：农民对植物的病虫害的预防和管理）
⑤ ______________ （如：春捂秋冻）
v 4.系统的基本特性：
动态性是系统本身的运动特性，强调自身运动变化，系统本身是引起系统变化的主要原因，动态性是系统中体现运动变化的永恒的规律；环境适应性强调的是外部环境对系统的影响，是外在因素促使内部变化，或者说由于外部的物质能量发生变化，系统被动地适应着周围环境的变化。从这两个方面可以看出，系统本身是运动的，同时也可以随环境的变化而运动。动态性与环境适应性实际上是系统运动变化的两种不同的方式。

例题解析
【例1】下列关于系统要素与系统功能的叙述，正确的是( )
A．要素的功能决定系统的功能 B．系统的功能决定要素的功能
Ｃ．要素的变化引起系统的功能变化 D．系统功能发生变化，要素必然变化
（分析）本题考查要素与系统的关系。系统是由要素构成的，要素是构成系统的最主要的元素。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。系统的任何一个要素发生变化时，都会影响其他要素的发挥，同时影响系统的整体功能。 答案：C
【例2】机器零件的胡乱堆积构不成机器系统，只有当它们按照一定的装配关系组合起来时，才能构成机器系统。这表明了系统的( )
A．整体性 B．动态性 Ｃ．结构性 D．相关性
（分析）本题考查“系统的基本特性”。系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，而是按照一定的关系组合成的一个整体．系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。而相关性是强调各要素之间及系统和要素之间的相互作用、相互联系。 答案：A
【例3】小张发现自己骑车特别费力。于是，他对自行车系统的各组成部分进行分析与研究，从车圈到轮胎，从链轮到脚蹬，最后排除了故障。下列选项与上面的案例无关的是( )
A．小张考虑到系统的整体性 B．小张对系统进行了整体性分析
Ｃ．小张对自行车系统进行了优化 D．小张进行了系统设计
摇手
（分析）本题考查系统的特性、系统分析的主要原则及系统的优化等内容。系统的整体性表示系统的最基本特性，它不是各个要素之和系统的整体性是各要素所没有的。由于系统存在着整体性，于是就出现了系统的整体分析方法。对系统的优化是指在给定的条件下，根据系统的优化的目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化。本案例应该说与系统设计无关。 答案：D
【例4】 赵伟在家里看见母亲在阳台上晒衣服很不方便，就决定用自己学过的知识设计一个升降式晾衣架。他查阅资料，又对商店里的成品进行分析研究，最后采用图所示的设计图。请你用系统分析的方法来分析此晾衣架，指出不足之处，提出优化的方法．
[提示]图示的升降式晾衣架是一个系统，主要由三个部分组成：动力部分(摇手)、传动部分(绳索与滑轮)、目标部分(两根晒衣杆)这三个部分组成一个晾衣架是有欠缺的，至少还缺少另外一个部分：制动部分。如果没有制动部分，那么，晾衣架就根本无法悬在空中。另外，当摇手一摇时，两根晒衣杆同时升降，这在操作上存在严重缺陷的。因此，还必须考虑两根晒衣杆分开控制。要在整体上实现功能的优化，在设计的时候必须充分考虑其科学性与实用性，可以进行以下几个方面的优化处理：
(1)制动部分应该与摇手连在一起．采用一种既操作方便、灵活，又容易实现控制的结构。而摇手应该是折叠式的，而且是内置式的结构。(如图所示)
(2)采用两杆分别控制，所以用两个摇手来分别控制。
(分析)本题主要考查学生是否能用系统分析的方法来进行具体的分析，让学生了解系统分析法是怎样进行分析，同时，还必须有理论联系实际的能力，实现具体的优化。系统分析的方法，其实就是用整体的联系的观点分析系统，发挥系统功能，实现系统目标的分析方法。如果要分析某个系统，就必须了解该系统的整个工作过程，了解实现其功能过程中可能会产生什么情况。
自主练习
一、基本题
1．台灯是一个系统．它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座等五个部分组成。其中灯泡不能被称为系统的( )
A．环节 　 B．子系统 　　 Ｃ．部分 　 D．要素
2．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之问都有相关性。下列对系统相关性的理解．正确的是( )
A．各要素在系统的地位平等 　 B．各要素在系统的作系统的作用相同
C．各要素对系统整体功能的影响相似 　 D．各要素对系统的作用不同，但相互影响
3．阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于( )
A．自然系统和人造系统 　　　　　 B．实体系统和抽象系统
C．自然系统和社会系统 　　　　　 D．人造系统和实体系统
4．下列成语其含义与整体性无关的是( )
A．盲人摸象 　　　　　 B．只见树木，不见森林
C．头痛医脚，脚痛医头 　　　　　 D．见风使舵
5．认为“系统要素好，整体性能一定好，以局部说明整体”的机械论观点违反了系统的( )
A．整体性原则 B．目的性原则 C．相关性原则 D．功能性原则
6．水分子也可以看成一个系统，而水分子的性质与H、O的性质不同。这说明( )
A．系统要素之间相互影响 　　　 B．要素的性质影响系统整体
Ｃ．整体的性质不是要素所具备的 　　　 D．要素的性质可以分析出整体的性质
7．系统是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素组成的具有特定功能的有机整体，它与系统外环境的关系是( )
A．环境适应系统的变化 　　 B．环境决定系统的变化
Ｃ．系统决定环境的变化 　　 D．系统适应环境的变化
8．计算机鼠标是一个完整的系统。下列叙述中，不作为鼠标构成系统的条件的是( )
A．内部由电路及光电感应传感器等要素构成 B．有具体鼠标的功能
Ｃ．鼠标内部的要素都是相互关联的 D．鼠标的外形设计符合人机关系
9．进行系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能，目的是( )
A．了解系统结构 　　　　　 B．明白系统的原理
Ｃ．熟悉系统的运行过程 　　　　　 D．寻求最佳决策
10．一般来说，进行系统分析的初始环节是( )
A．收集资料，制订方案 　　　 B．分析计算．评价比较
Ｃ．明确问题，设立目标 　　　 D．检验核实．作出决策
11．某包装公司为某一个产品设计纸箱，在决定纸箱的大小、厚度、材质时．需研究各个方面的因素：产品的自重与外形特征，产品的湿度及抗压性要求，产品的存放、搬运要求．集装箱空间的适配，产品的制造特点，成本及国家的一些技术规范，等等。如果我们把设计纸箱作为一个系统工程，那么这个研究过程称为( )
A．系统的认识 　　 B．系统的优化 　 C．系统的分析 　 D．系统的设计
12．下列针对汽车发动机起动系统的说法，错误的是( )
A．起动系统具有系统的所有特性 　　 B．整体性是起动系统的重要特性
C．组成起动系统的各部分是相关的 　　 D．起动系统的环境适应性就是动态性
13．分析题 笛卡儿方法论的主要观点是把复杂的问题分割成若干个简单的问题进行分析处理。他的理论对西方近代科学的飞速发展起到了巨大的促进作用。但直到阿波罗号登月工程的实施，科学家才发现，有的复杂问题无法分解，必须以复杂的方法来对待，因此导致系统工程的创生。请你用系统的观点分析，笛卡儿的方法论主要违背了系统理论中的什么原则。

二、拓展题
14．时钟由于运行时间久，内部齿轮磨损，动力不足，就会产生报时的偏差。这说明系统是（ )
A．动态的 B．综合的 Ｃ．适应环境 D．稳定的
15．时钟结构中的任何一个齿轮的损坏都会影响时钟的正常功能，这说明( )
A．要素决定系统 B．要素发生变化．影响整体功能
C．系统是各要素之和 D．整体功能大于各要素功能之和
16．某公司为了节约能源，计划设计一个在冬天能够供热而在夏天能降温的地热泵技术系统，如图。该系统主要由地热泵、地下管道、冷热输出器及控制器组成。该公司在设计中不需要首先考虑的是( )
A．查阅国外地热泵技术系统的相关资料
B．实现热泵技术的可行性
C．系统的科学性
D．系统装置进行技术试验
17．新研制的汽车下线后，必须用检测系统进行完整的检测。该检测系统是指( )
A．管理部 B．技术部门 Ｃ．检测设备 D．检测流程
18．“二战”期间，美军的运输船要通过日军控制的海域，有被日本空军击沉的危险。如果在运输船上时装高射炮，可以使日军的飞机不敢低空飞行，从而有效降低被击沉的可能性，但由于加装高炮后会使每艘船的运输量减少，客观上运输船通过该海域的频次不得不增多，这义将增加被击沉的可能性。这个事例可以说明，系统优化的实现需要( )
A．减少约束条件 B．降低目标函数 C．降低影响因素 D．综合各种因素

19．评价题 某中学生对自己家里的分离式水龙头(注：此水龙头主要用在公共场所，水龙头的旋扭部分与阀门部分可以随意分开，如图)进行仔细的观察、分析、研究后．结合挂锁与钥匙的结构特点(锁开时不能取出钥匙，锁合时才能取出钥匙)，发明了“锁式活动水龙头”。这种水龙头突出的优点是：当拔出旋钮时水龙头必然关闭水阀，如果正常使用时，则旋钮无法与龙头分离。这种设计有效地解决了因为停水时不知道阀门是否关闭(旋扭已经被取下)而造成大量水的浪费。
请结合系统的“整体性、相关性和目的性’’三个特性对该“锁式活动水龙头”系统进行评价。

(参考答案)1 A 2 D 3 D 4 D 5A 6 C 7 D 8 D 9 D l0C l1C 12D
13.笛卡尔的方法论主要观点是把复杂的问题分割成若干简单的问题进行分析处理，他这种理论主要违背系统论中的：(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，再分析部分。把组成系统的各要素分析，也就无视系统的最大性质：整体性的存在、 (2)相关性原则：系统的各要素是相互联系，相互影响．相互制约的，如果抛开系统的相关性，那么也就无法得到系统的统一性．笛卡儿把复杂问题分割成若干简单问题，就无视这种相关性的存在。 (3)科学性原则：把-一个整体分成若干个简单部分，这种貌似简单实质是机械的方法完全没有科学性。系统论认为，要素之和大于整体；系统的功能是各要素所没有的。
14. A 15. B 16. D 17．C 18. D
19．锁式活动水龙头是一个系统。对一个系统的评价。必然需要从系统实现的功能情况，系统本身的运行情况来分析。根据题意，该中学生对原来的分离式水龙头进行了优化设计，使功能更适合实际的需要。应该说，该系统已经解决了“因为停水时不知道阀门是否关闭(旋扭已经被取下)而造成大量水浪费”的系统优化目标，而且操作简单，切实可行，想法新颖，制作方便，易把设计转变为产品。