系统与设计
一、课程标准
1、从应用的角度理解系统的含义。
2、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
二、知识分析
知识一：系统的结构
1、系统：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，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。
4、系统是普遍存在的，也是多种多样的。根据需要，可以对系统进行不同的分类。如，可把系统分为 自然系统 和 人造系统 ，自然系统是自然形成的系统（如生态系统），人造系统是由人工制造加工而成的系统（如计算机系统和机械传动系统）；也可把系统分为实体系统和抽象系统，实体系统是实物形态的（如生物系统、机械系统），抽象系统是非实物形态的（如哲学系统）。
5、系统的基本特性主要有 整体性 、 相关性、 目的性 、动态性和环境适应性等，这些特性都体现了一定的思想与方法。
知识二：系统的分析
1、系统分析是指：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。
2、系统分析应遵循
整体性原则：系统分析首先要着眼于系统整体，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。
科学性原则：一方面要有严格的步骤，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有说服力。
综合性原则：系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。
3、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（最小化） 。
知识三：系统的设计
1、 系统的设计 是对各种各样的系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等，直到完成一个能协调工作的实际系统的过程。
2、系统设计要考虑的问题：系统设计的目的与要求、系统各部分之间的相互联系与相互作用、对系统设计方案进行优化等问题。
3、系统设计的步骤包括：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。
三、课堂检测
一、选择题
1、一棵大树是一个系统，它属于（ B ）
A、抽象系统 B、开放系统 C、静态系统 D、人造系统
2、我们使用计算机离不开Windows操作系统，他属于（ B ）
A、自然系统 B、人造系统 C、实体系统 D、抽象系统
3.水（H2O）是由氢和氧两种元素构成，但当你口喝需要喝水时，分别吸入氢气和氧气并不能为你解渴，这说明（ C ）
A、至少要有两个或两个以上的要素才能构成系统
B、各要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定的方式形成整体
C、系统整体所具有的功能是各个要素（部分）的功能中没有的
D、系统包含子系统，它又是更大系统的子系统
4、系统的基本特性包括（ C ）
A、整体性、先进性、相关性、目的性 B、整体性、可靠性、目的性、环境适应性
C、整体性、相关性、目的性、环境适应性 D、整体性、开放性、实用性、可靠性
5．在大自然中鹿、兔奔跑速度快，能逃避猛兽追捕；刺猬身上长尖刺,使猛兽无从下口；黄鼬遇敌时突放臭气．扰乱猛兽神志，影响其情绪，在其迟疑间跑掉。这是生态系统基本特性中的( D )
A．整体性 B．相关性 C．动态性 D．环境适应性
6、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（ B ）
A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性
7、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。这个现象说明了系统的什么基本特性？（ C ）
A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性
8、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：（ C ）
A、目的性 B、动态性 C、整体性 D、适应性
9、汽车的耗油性能是用每公里的耗油量来衡量的，用最低档速行驶虽然油门很小，但因燃烧不完全，每公里耗油量不是最小，同样，用最大档速行驶，因为偏离了最佳状态，也不会获得理想的省油效果。只有使用“经济速度”（介于最大速度和最低档速度之间的某一速度）才能使每公里耗油量最小，这个现象说明了系统具有（ C ）
A．整体性 B. 相关性 C.目的性 D.环境适应性
10、“春捂秋冻”是北方天气变化，人们穿衣变化的一种写照，它能够体现系统的哪一种性质（ D ）
A．整体性 B. 相关性 C. 目的性 D.环境适应性
11、2003年10月我国自行研制的载人飞船“神舟五号”飞入太空。飞船和运载火箭共有几百万个零部位，这些零部件本身都很一般，但是它们按照一定的结构组合在一起就构成了性能优异的航天飞船，从而体现了系统的（ B ）
A、动态性 B、目的性 C、整体性 D、相关性
12、合金钢材料中，碳含量的高低影响着钢的强度、硬度和韧性，从而影响钢的耐磨性。碳含量高，则硬度高、韧性差；碳的含量低、则硬度低、耐磨性差。这反应了系统的什么基本特性（ A ）
A、相关性 B、环境适应性 C、动态性 D、整体性
13、系统分析的目的是：（ D ）
A、为了减少实验的失败 B、为了减少系统内子系统的要素
C、为了减少设计决策的风险 D、为了减少设计过程的不确定因素。
14、某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果．现代医学采用中西医结合的方法攻克了许多疑难杂症．上述例子利用了系统分析中的（ C ）．
Ａ．整体性原则 Ｂ．科学性原则 Ｃ．综合性原则 Ｄ．定量分析方法
15、下列不属于系统分析方法的步骤是（ A ）
A、推理归纳 B、阐明问题 C、分析研究 D、评价比较
16、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（ C ）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
17、丁谓修复皇宫，把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看成一个整体中的相关部分，加以协调处理，从而找到获得最佳效果的方案，节省了大量劳力、费用和时间,一举三得。丁谓实际上是运用了：（ B ）
A、系统分析的基本方法 B、系统设计的基本方法C、收集资料的方法 D、调查研究的方法
18．系统优化的意义（ A）
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
19、在比较水稻一年种两季还是三季产量会高时，有人说三三进九不如二五一十，这体现了系统的（ A ）分析方法
A、 目标分析 B、任务分析 C、定性分析 D、定量分析
20、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：（ C ）
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、判断题
1、医院里的育婴室要求保持比较恒定的温度，因此他可以看作一个静态系统 （× ）
2、计算机的硬件属于实体系统，软件属于抽象系统 （× ）
3 一个人一天不吃饭，也不喝水，在这段时间内，我们可以把人体系统看作一个封闭系统 （×）
4、洗衣机的总体功能是洗净衣物，他需要给水、驱动、操作控制等子系统的支撑才能实现其功能 （ √ ）
5、在龙舟赛艇系统中，运动员组成了运动子系统，主要是划桨产生动力，使船向前运动 （ √ ）
6、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 （ √ ）
7、坚持系统的整体最优化，是系统优化的原则之一 （ √ ）
8、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 （× ）
9系统是一个整体，他是各个要素简单相加 （× ）
10、系统可大可小，大到宇宙、小到原子都可以看作系统 （ √ ）
三、简答题
1、构成系统必须具备哪三个条件？
1. ①要有两个或两个以上的要素; ②要素之间相互联系; ③要素之间的联系必须是相干性联系即能产生整体功能。
2．“阿波罗登月计划”总负责人韦伯博士认为，我们没有使用一项别人没有的技术。阿波罗登月飞船的每件东西都是原来已有的科学技术短程的物化，都有其特殊的功能，但就其单项技术来说，它的任何一个部件都不具有上天的功能，然而登月飞船却具有了宇宙飞行的功能。请你根据所学的系统知识，谈谈你对这段话的理解。
系统的整体性
3、陈鸣同学家进行家居装修时，他根据所学的系统设计知识，对家用电路的设计提出了几点要求，请将这些要求和各自体现的系统基本特性连接起来。
四、分析题
1、 有一段时间内我们常走的街道由于被连续挖开了几次，造成了人力物力资源浪费，同时也给我们的生活造成了极大的不便，究其原因是几个不同的部门在这段时间里分别进行了各自的工程施工。
（1）问题产生的原因是什么？
（2）从系统分析的角度来看，如何安排更合理？
⑴缺乏统筹安排施工
街道的工程施工没有以系统分析和安排工作
2、A地区有山有水有湖泊，就是耕地面积少。20世纪50年代以来，他们的做法是毁林开荒，开湖放水，围湖造田，并在湖水的源头兴建水库，扩大水浇地面积，一时间，粮食生产上去了，但却带来了一系列灾难，由于毁林开荒，乱砍滥伐，造成水土流失严重，每年有大量的泥沙流入湖中，由于围湖造田，开湖放水，使得湖面缩小，湖水减少，而这些变化又引起这个地区气候恶化，近30年发生了三次大旱灾，每次都造成大批庄稼旱死、粮食大幅减产，近些年，这一地区才又开始退耕还田，保湖蓄水。
B地区农村的人均耕地也比较少，他们通过调整农业结构，开发低丘缓坡，在那里建立各种经济林基地，如在山坡上种植青枣、板粟等，有的还实行林粮间作，使荒山野岭变成了绿色园林，这样，不仅农业生产上去了，而且还绿化了山区、改善了环境。请同学们用系统的方法分析以上两个案例中做法的优缺点以及用到了系统的那些特性。
⑵A提高了产量，但损坏了环境，忽略了他们之间的影响，最后也损坏了整个环境，破坏了整个系统
B既考虑了土地的经济价值的利用，也改善了环境，更好地保护了整个系统
五、设计题
【材料】天河路等路段塞车状况
随着天河的发展和汽车普及率的提高，城市交通拥挤日益加剧，交通环境逐渐恶化。相信每位同学都遇到过塞车，在路上焦急等待的感觉，真是无故郁闷，特别是上下班、 放学的高峰期，天河路必然处于极度的繁忙和拥塞中。其中天河城对出路段等更已成为人人头疼的塞车黑点。
阅读以上材料，请同学们运用系统设计的方法，回答以下问题：
1、造成塞车的相关因素；
2、设计如何改善天河路等路段交通状况的方案；
3、评估方案实施的可行性，提出改进意见。
评价标准 分值 得分
说出相关因素 2
方案设计的创意 2
方案对因素的分析是否全面 2
方案实施的整体效果 2
方案实施的可行性 2
方案实施的成本 2
方案实施后可能产生的负效应 2 |
