系统的结构
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：系统的结构
章 节：第三单元 系统与设计 第一节 系统的结构
课 时：共2课时
一、教学目标：
1.知识与技能：
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。
2.过程与方法：
选取学生身边典型和容易理解的案例, 通过讨论，案例分析，使学生把握系统的特性和概念,掌握系统的基本特性，建构系统的基本思想，能对简单系统进行应用案例分析。
3.情感、态度与价值观:
初步认识系统，感受系统科学的魅力；激发学生对技术课的学习兴趣；培养学生敢于表现、勇于创新的个性品质及良好的合作交流态度；树立在设计中充分考虑系统的意识，提高学生的技术素养。
二、教学重点
1.系统的构成。
2.系统的基本特性。
三、教学难点
应用系统的基本特性分析身边的系统问题。
四、教学方法
讲授、演示、分组讨论。
五、设计思想
1.教材分析
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。本单元是本册教材的重要内容之一，在内容设计上紧紧抓住整体性、相关性、动态性等系统的基本特性进行详细阐述，这些特性体现了从整体出发看待和处理问题的系统的思想。系统的思想与方法高屋建瓴、综观全局、别开生面地为现代社会的人们提供了有效的思维方式。
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”。本节分成三个内容：什么是系统，系统的类型，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。从了解系统概念到知道系统的特性，是认识系统的一个重要的认识飞跃，也是给了学生分析问题的一个重要方法。
2.学情分析
学生虽然接触过系统，知道系统这个名词（如人体系统），但实际上并不知道什么是系统。因此，学习的过程中还是存在很大困难的。在教学中把概念含义的学习置于具体的问题情景之中，通过引导学生对案例的分析，再加上老师对贴近学生生活的案例的剖析，容易激发学生思考的热情，理解系统的概念与基本特性，这也是本节课取得实效的关键之一。
六、教学准备
多媒体、挂图、课件。
七、教学过程：
第1课时
导入：生活中经常会听到有关系统的说法，比如：汽车传动系统、太阳系、人体的呼吸系统等。从技术与设计的角度分析系统会有哪些收获呢？
新课:
1.什么是系统：
（投影）
什么是系统？如何理解系统？下面我们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）。
提问：自行车是同学们最常用的交通工具，自行车主要由哪些部件组成？
学生回答：车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、车闸等主要部件组成。
提问：这些部件是如何组合使其实现代步功能的？
学生回答：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。
教师：这说明自行车的主要部件间是相互作用、相互联系的。
提问：如果某些主要部件出现问题将会导致什么后果？
学生：
(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。）
教师：这说明自行车的主要部件间是相互依赖、相互制约的。
提问：什么是系统？构成系统的条件有哪些？
教师：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或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
要 素：指构成系统的最主要的元素。
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。
子系统：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。
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：
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。
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。
提问：
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：自然系统、社会系统和思维系统；
（5）按范围划分：宏观系统、微观系统；
（6）按状态划分：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。
提问：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。
小结：
（一）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。
（二）系统的类型
第2课时
导入：我们上节课学习了系统的含义，以及系统的分类，那么系统若干要素之间是否相对独立？
3.系统的基本特性：
系统的基本特性有：整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性。
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？
系统的思想：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。
提问：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？
学生回答：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。
系统的思想：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（中国有一句成语就表达了这个意思：“弃卒保车”）。
（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？
辩论：在一个系统中，各要素好，则整体性能是否好？
系统的思想：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。
提问：
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。
系统的名称
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)相关性：
教师：相关性是指组成系统的各个要素之间或整体之间相互作用、相互联系。系统的各组分或元素只要有一个变化都会影响其他元素和组分实现其功能。
提问：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。
系统思想：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）。
提问：如何理解“一着不慎，满盘皆输”？
学生：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。
系统思想：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
思考：
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。
学生：略
教师：忽视系统的相关性，家庭装修是一项系统性很强的工程，各项工作之间、各种设施之间存在着必然的联系，它们互相影响互相制约，只有从它们的相关性出发，处理好各方面的关系，才能事半功倍。
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？
学生：略。
教师：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。
提问：（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。1801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。
教师：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。
提问：（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？
教师：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。
系统思想：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：实现能准时的体现时间的功能。
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：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？
教师：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：
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。另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。
提问：(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？
学生：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。
教师：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。
提问：（2）自行车为什么要不断地进行更新换代？
学生：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。
要不断完善系统，使系统能适应新的环境。
教师：
“春捂秋冻”，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。）
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：
下列的事例体现了系统的什么特性？
（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。（相关性）
（2）过度发展畜牧业，导致绿洲变成荒漠。（相关性）
（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。（整体性）
（5）要经常给机械手表上链，即拧发条。（目的性）
（6）春捂秋冻（环境适应性）
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。
练习：
1.木桶由若干块木板组合而成，若把木桶看成一个整体，每块木板就是部分，“木桶理论”实际上反映了系统的部分与整体的关系，部分影响整体。
2.用系统的观点分析，如果把和面看做一个系统，则干面粉和水是其组成要素，这两个要素间关系十分重要，只有两要素之间的比例适当时，和好的面团才软硬适中。
3.提示：
方案（1）：内存不变，更换一个大容量的硬盘，对提高系统的整体性能作用不大。
方案（2）：分别升级CPU、主板和内存，这一方案相对合理。
方案（3）：与方案（1）一
样，内存不变，只换一个大的显示器，同样不能提高系统的整体性能。
4.提示：
系统论是建立在现代科学技术基础上的综合性的理论和方法，它的哲学意义在于有力的证明了马克思主义哲学关于物质世界普遍联系的原理。贝塔朗菲承认马克思的辩证法对系统论的形成起到了巨大作用，并且认为系统论和辩证唯物主义是雷同的。系统论是一门跨学科的横断科学，它提供的综合性的理论和方法，并不是一般的世界观和方法论，因此，它不是哲学。但是，系统论为马克思主义哲学提供了新的思想材料。
小结：
（一）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。
（二）系统的类型
（三）系统的特性
整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性
八、教学反思
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。
本节课的教学内容看起来特别的枯燥、抽象，理解起来也显得比较困难。在教学中把概念含义的学习置于具体的问题情景当中，通过丰富的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。通过案例学习，了解系统的涵义和在生活生产中的作用及意义，体会系统在社会生产生活中的作用和意义，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。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。
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。
系统的结构
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：系统的结构
章 节：第三单元 系统与设计 第一节 系统的结构
课 时：共2课时
一、教学目标
知识与技能
1．从应用的角度理解系统的含义，了解系统的分类。
2．理解子系统的概念与划分，知道系统的几个重要特性。
过程与方法
1、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方法。
2、通过讨论和实践，理解系统的整体性、相关性等在实际中的应用。
情感态度与价值观
1．初步认识系统，感受系统科学的魅力。
2．提高学生应用系统思想与方法分析问题的能力。
二、教学重点
1．系统的构成。
2．系统的基本特性。
三、教学难点
系统的特性以及系统特性在实际中的应用。
四、教学方法
讲授、讨论、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本节课是“系统与设计”单元的第一节课，主要包括三部分内容：系统含义，系统类型，系统的特性。系统的结构是基础知识，是后面两节内容系统分析、系统设计的知识铺垫，如果没有透彻理解系统本质含义与特性，将无法进行系统分析和设计。本节以自行车的组成部分之间的相互联系和它们的功能为例，引导学生认识系统的含义和系统的一般分类，引导学生理解系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等重要特性，强化学生对系统的理解。
第一部分 什么是系统
教材首先以自行车这个系统为载体，通过图片的方式展示了它的主要组成部件，目的是让学生通过观察和讨论自行车各个主要组成部件的作用，从而理解系统的含义。教材给出了构成系统的三个条件后给出子系统的概念，教材安排了“自行车的子系统”这样的马上行动旨在提高学生对子系统的理解。
第二部分 系统的类型
这一部分教材主要讲了两个问题：系统无处不在与系统的分类。这两个内容都是对系统的概念、功能的认识。教材列举了许多系统，即为说明系统的无处不在，也为系统的分类作了充分的准备，可以把这里列举的许多系统让学生进行分类，同时也是对系统的含义的复习巩固。例如森林中的小动物是一个系统，但在研究森林这个系统时，并不需要研究这个小动物的系统，它知识森林系统中的一个元素，而不是子系统。在这里要明确告诉学生，系统不是可以无限分下去的，这为后面学习系统的特性做好准备。学习系统分类的目的主要是让学生知道我们研究的是技术系统，系统的思想方法同样可以应用到其他领域的系统，使学生进一步理解系统知识和方法。
第三部分 系统的基本特性
这一部分主要讲了系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等系统的基本特性，同时也是系统思想的重要组成部分。整体性是系统最基本的特性。其中的主要观点是：系统是个整体，它不是各要素的简单相加，而是形成了各元素原来没有的功能。接着教材讲述了系统中的任何元素（部分）发生变化或出现故障，都会影响其他元素（部分）或整体功能的发挥，然后又讲述了整体的功能大大超过了各元素之和。最后教材总结一个系统组织得好不好，就要看它的整体功能实现得怎么样。分析一个系统的优劣，整体性是最重要的指标。不能离开整体去分析任何一个组成部分，离开整体分析部分是毫无意义的。相关性是要素之间或整体与部分之间的关系。处理好这些关系才能事半功倍。在进行系统的设计与优化时，处理好这些关系是至关重要的，它关系到系统实现功能的优劣。目的性是区别不同系统的标志，每个系统都具有某种目的，这是在进行系统设计时要时刻关注的。动态性是说任何系统都在运动变化和发展之中，这就是说，在分析认识系统时，不仅要看到它的现在，还要看它的未来，掌握系统的发展规律。这一点对于学生的理解和应用是有一定的难度的。环境适应性是系统在外部环境发生变化时保持与恢复原有功能的特性，要使学生注意，一个系统不是孤立存在的，它必然要受到外部因素的影响。在进行系统设计、分析系统的优劣时是一个重要的指标。系统的特性是系统分析与系统设计的基础，表面上看来好理解，但要真正理解并不容易。
2. 教学策略设计
（1）展示汽车、太阳系和人体呼吸系统等常见系统的图片引出课题。
（2）分析自行车各个组成部件以及各部件作用的简单分析和讨论，形成对系统的初步认识。
（3）通过“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？”这样的讨论和分析使学生理解系统的各组成部分之间的相互关系。
（4）由学生总结出系统的含义，并强调部分、要素之间的区别与联系，以加深学生对系统概念的理解。并强调构成系统的三个条件。
（5）给出子系统的概念，并通过对“自行车的子系统”的分析与讨论加深对子系统的理解。
（6）通过“制作小风车”的实践活动加深学生对系统的相关概念的理解和应用，并培养学生的技术实践能力和积极的科学态度。
（7）过渡：展示一些高科技系统的案例，拓展学生对系统知识和系统应用的认知，从而提高对系统知识的学习热情。
（8）请学生举出生活中常见的系统实例（在黑板上写出），以强调系统的无处不在。
（9）请同学对举出的诸多系统实例中进行基本的区分，引出系统的类型。
（10）系统的分类总结。
（11）阅读教材“系统的基本特性”，知道系统的几个基本特性。
（12）系统的“整体性”的讲解，请学生举出生活中重点体现系统的“整体性”实例并进行简单的分析，通过案例分析和“自行车辐条的调整”的试验加深学生理解。
（13）系统的“相关性”的讲解，请学生举出生活中重点体现系统的“相关性”实例并进行简单的分析，加深学生理解。
（14）结合生活实例进行系统的“目的性”的讲解。
（15）结合生活实例进行系统的“动态性”的讲解。
（16）结合生活实例进行系统的“环境适应性”的讲解。
（17）系统的基本特性的总结和提升，是学生对系统的几个基本特性有更加全面的理解。
（18）课堂小结。
（19）布置作业。
3. 学情分析
学生的日常生活中，每天接触到许多系统，因此有生活基础。但是学生对系统的知识没有整体的认识和理解，对系统的几个基本特性只是简单的知道，并不能够应用在具体的技术系统分析中来。对于系统的概念和类型的理解也都只是建立在生活经验的基础上。通过《结构与设计》和《流程与设计》两个单元的学习，学生对于《技术与设计2》的专题性已经有了较为清楚的认识，在对本单元知识的学习时，学生会更有热情和探究技术设计的兴趣。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、通用技术专用教室、各类相关图片、小风车制作的材料和工具、自行车辐条的调整材料和工具等。
2. 教学课件的准备
教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点，突出中心。
七、教学过程
第1课时
引入
展示展示汽车、太阳系和人体呼吸系统等常见系统的图片，图片上的物体都是由许多部分组成的，而且能够实现具体的功能，这就是我没今天要学习的——系统的结构。
新课
第一部分 什么是系统
生活和生产中常见的事物都是由若干部分组成的，这些事物的部分与部分之间相互联系，并且服务与一个整体的目标。
1. 分析自行车各个组成部件。
自行车是大家熟悉的交通工具，它由车架、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。
讨论：各部件作用。
车把的作用： 。
脚蹬的作用： 。
链轮和链条的作用： 。
前后车轮的作用： 。
车闸的作用： 。
2.老师提问：“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？”
车闸的橡皮松了： 。
车把的固定螺钉松了： 。
链条断了： 。
车轮的辐条断了： 。
由此可见，自行车中的各个组成部件之间是相互关联、相互作用、相互制约的。任何一个部件出现问题，自行车就不能实现代步的功能。
3.系统的含义：（学生总结）
（板书）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或部分组成的具有特定功能的有机整体。
要素是指构成系统的最主要的元素。一般地，部分相对于系统的整体而言，要素相对于系统的元素结构而言。很多情况下，要素和部分又可以通用。
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。
完成教材65页的“马上行动”。
4. 子系统
在自然界和社会中，经常会碰到较大、较复杂的系统，为了研究的方便，我们应该怎么办呢？
较大的、复杂的系统在表现出某些整体功能时，是由系统内各要素（部分）协同作用的结果，按照系统内各要素（部分）所起的作用的不同，又可划分出若干相对小的系统，这就是子系统。
比如，教育系统可划分为小学教育系统、中学教育系统、大学教育系统、职业教育系统等。
学生完成教材P66“马上行动”。
（学生是否会划分出子系统，对后面第二、第三节内容的学习还是相当重要的。这里就是让学生通过这个栏目进一步领会划分子系统的方法。）
子系统的划分要根据一定的标准进行划分，如：自行车的子系统就可以从功能的角度来进行划分。
5. 实践活动
活动名称：制作风车。
活动目的：理解系统的含义。
材料：一张纸、一根铁丝和两张小的贴片
制作过程：（教师要知道学生完成风车的制作）
活动总结：同学都是心灵手巧的，在短短的几分钟间，就制作一个属于自己的风车。一张纸片，一根铁丝，两张贴片，零零散散的放着，似乎看起来一点作用都没有。突然之间能够变成一个会转动、又漂亮、又生动活泼的风车，这就是因为它们组成了系统。大家刚才设计制作的就是一个小小的风车系统。
第二部分 系统的类型
6.生活生产中的高科技系统举例。
实际上生活生产中的系统就很复杂。当人类社会进步发展，社会生产力提高，科学技术进步，所面对的新事物越来越多，事物变得越来越复杂，一辆汽车上有3万个零件，一架航天飞机上有250万个零件，阿波罗号宇宙飞船上700万个零件，美国尼米兹号核动力航空母舰上的零件竟然超过了1亿个。同学们，这1亿个零件哪怕是不吃不喝不睡数一数也要很多时间，更不用说还要把它们一个一个生产出来，再一个一个组装成一个整体，能够出海航行、携带弹药、搭载飞机。这时如果还是用传统的方法早已经不能适用处理这些复杂的事物。这时需要一个新的科学方法对我们的生活生产进行科学指导、统筹安排。1948年，科学家贝塔朗菲提出了系统论的思想，考察部分的属性、功能，在变动中调节整体和部分的关系，选取各个部分最佳结合方式，以到达最佳效果，这也是我们学习系统的目的所在。
7.请同学们举出生活中常见的系统实例，并写在黑板上。
从同学们列举的诸多实例中不难看出，系统是无处不在的。
讨论：这些系统分别属于哪些方面的？
工业生产方面的系统： 。
农业生产方面的系统： 。
军事方面的系统： 。
教育方面的系统： 。
总结：系统的分类总是根据研究对象的不同和研究的需要来划分的。例如，可把系统分为自然系统和人造系统，也可把系统分为实体系统和抽象系统，静态系统和动态系统，开放系统和封闭系统等等。
8.课堂小结：
系统含义：
构成系统的条件：
A.两个或两个以上的要素
B.要素之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体；
C. 具有的各要素没有的特定功能
系统的类型：
人造系统和自然系统
实体系统和抽象系统
第2课时
第三部分 系统的特性
前面已经比较深入地讨论了系统的概念及构成，也了解了各种系统的广泛存在。那么，系统本身具有怎样的特性呢？本节课我们就来研究系统的基本特性。
1. 阅读教材“系统的基本特性”，整理出系统的几个基本特性。
系统的基本特性有：整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等。
2．系统的整体性
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，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。
例如：一堆沙子，钢材，水泥和绳索散放在一起没有什么意义，但如果将它们按照一定的结构形成一个整体，如迁成一座悬索桥，就具有了交通的功能，而若蒜根绳索出现故障，就可能影响整座桥正常使用
系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和，这就是我们常说的1+1﹥2。
例如：一个企业是由管理部门、生产部门、营销部门、供诮部门各部门组成的整体，任何一个部门都不可能单独实现企业的目标。
人的双眼视觉功能大大超过两只眼视觉功能简单的相加之和。
3．“自行车辐条的调整”的试验活动
活动项目：车轮辐条调整
活动目的：理解系统的整体性。
活动步骤：
(1) 先转动车轮模型，你发现有什么问题？
(2) 分析问题产生的原因。
(3) 试着去调整车轮，看谁在最短时间内把问题解决。
记录分析：
(1)车轮转动中为什么左右摇摆？
(2)解决过程中发现的问题和解决的方法？
(3)在解决问题的过程中发现了什么问题？
（在这个小组介绍时，教师可及时进行一些补充或提问，介绍完毕，教师归纳总结。）
4. 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。
例如：建筑物通过结构来承受重力，古代建筑多采用“梁柱结构”，当柱与柱之间的梁的跨度增大时，则梁的厚度要相应地加大，否则就不足以承受设计所需的重力，梁的跨度与梁的厚度之间的关系就反映了这一系统内部要素之间的相关性。
举例：厨具安装，各个厨具之间的关系，与整体之间的关系。
5.系统的目的性
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这也正是区别不同系统的标志。
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。
系统的目的一般是通过更具体的目标来实现。比如，自行车系统，不仅要代步行走，可变速、自重轻、可折叠也可成为这个系统的目标。
明确系统的目的性。当系统具有多目标时，各个目标之间往往相互联系和影响。比如，生产汽车，一般要求发动机系统耗油省，功率大，耐磨损、噪音小，功率大一般耗油量就大，同时也容易使零部件磨损、产生较大的噪音。
设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。当系统有多个目标时，要从整体协调的角度出发寻找平衡，以获取整体上的最佳效果。
6. 系统的动态性
下面我问同学们一个问题：自行车骑久了总要进行维修，这说明系统又具有怎样的特性？
系统的动态性：任何系统都处在不断运动和变化之中，这就是系统的动态性。
了解系统的动态性对我们有什么用途呢？同学们能否举一些实例？
如（1）天气预报；（2）孕妇预产期；（3）人口预测，人口老龄化预测；（4）无人驾驶汽车；（5）电脑中CPU风扇。
讨论分析有关例子之后，
利用系统动态性，一是可以把握系统发展趋势，为决策提供参考和依据；二是合理改善系统结构，有效发挥系统功能。
7. 系统的环境适应性
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变化，并引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性
例如：人这个系统为了适应这个环境会自动的进行调节，使我们的各个器官都能正常工作。
工厂里的机器运行时散发出大量的热量，为了使适应炎热的夏天要对系统局部设施采用风冷，水冷，油冷等措施
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。
8．总结：系统的几个基本特性构成了系统的基本思想，系统的分析方法就是运用系统的思想和方法来分析处理问题的。
9.课堂小结：
系统的特性：
整体性
相关性
目的性
动态性
环境适应性
10.作业：
教材P74页练习1、2、3
系统的结构
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：系统的结构
章 节：第三单元 系统与设计 第一节 系统的结构
课 时：共2课时
一、教学目标
1. 知识与技能
理解系统的含义和基本类型。
理解系统的基本特征。
2. 过程与方法
能对简单系统的进行应用案例分析。
3.情感态度和价值观
学会用整体的、互相联系的系统的观点看待和解决问题。
二、教学重点
系统的含义，系统的构成
三、教学难点
系统的基本特性。
四、教学方法
讲授、讨论、辩论。
回忆所学过系统的知识→指导学生阅读→教师总结→案例分析→复习巩固
五、设计思想
1. 教材分析
本单元以“系统”为研究对象，集中了“系统、子系统、优化、系统分析、系统思维”等许多核心概念和“结构决定功能、系统优化”等重要的思想和方法。本单元分三节来组织教材内容，它们分别是系统的结构、系统的分析、系统的设计。本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；同学们学完本节后，从应用的角度理解系统的含义。通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性。建立系统意识，学会运用系统的思想和方法处理问题。
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。本节的重要概念是：系统、子系统、整体性。
系统的结构是与系统的功能相对应的，用系统的结构主要基于以下两点：一是系统的结构可以从空间上架构系统的定义、类型和基本特性，涵盖本节的内容；二是系统本身的组成具有一定的结构，其结构是功能的基础，前者决定了后者，结构的变化必然引起功能的变化。
2. 学情分析
学生虽然接触过系统，知道系统这个名词（如人体系统），但实际上并不知道什么是系统。因此，本节是系统教学的入门知识，学习系统的概念、含义及其特性，了解学习系统知识的价值。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。
有人认为，“系统”对于中学生太深奥、枯燥，其实这是误解，本单元尽可能地回避生涩概念，从学生的生活经验出发，通俗地引出系统概念，通过对 “一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”“三个臭皮匠顶个诸葛亮”等谚语的理解，以及很多有趣的案例分析，循序渐进地探讨系统的基本特性、系统的分析、优化和设计，进而培养学生运用系统的思想分析和解决问题的思维方式和能力。
本节从同学们最熟悉的自行车着手，通过认识自行车的组成部分、相互间的联系和它们的功能，学习一些关于系统的基本知识，了解有关系统的基本概念。同时通过多个案例与小试验，帮助同学们理解系统的整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等基本特性。
六、教学准备
相关的挂图、自行车等实物或模型、课件。
七、教学过程
第1课时
（一）引入
“系统”一词是一个经常使用的词汇。课前可请同学们从各大搜索引擎对“系统”一词进行搜索统计，查阅概念、定义。
我们发现，系统似乎看不清，摸不透，有些神秘。那么，什么是系统？它有什么特性？
（从学生日常生活中常见的事情入手，引导学生回想自己的生活体验，让学生谈谈自己的生活经历，他们是如何理解的，要注意引导学生更多的思考和回忆，要渗透“利用情景学习”的教学设计思想。问题的提出是为了激发学生进一步学习的欲望和兴趣。）
在理解系统的含义前，先给学生们讲个故事：我国古代《申鉴时事》中记载的有关用网眼捕鸟的故事。
课堂讨论：
（1）上述故事说明了什么？分别造成了什么后果？
（引导学生从多方面去思考和举例来说明故事体现出来的什么思想。）
（2）展示汽车图片，让学生大致了解汽车四大组成部分，教师得出答案，汽车四大组成部分：
①发动机系统
②底盘系统
③车身系统
④电气系统
教师分析汽车组成部分相关系统，缺少其中任何一部分都无法正常行驶。提问：
a.有人说汽车行驶时是车轮在路上滚动，才能行驶，所以人就可以坐在车轮走。
b.有人说汽车行驶时是发动机动力驱驶汽车行驶，所以人可以坐发动机走。
通过对汽车结构的简单分析，得出：汽车行驶不是单一组成部分能完成，各组成部分间要相互作用和依赖，才能使汽车能正常行驶，这就是我们技术中所要学的：用整体的系统的、观点去处理问题。
（二）新课
第一节 系统的结构
1. 系统
教师：系统是什么？如何更深入理解系统？根据学生的知识水平，下面以对“自行车”的结构分析，来更深理解系统和子系统的概念。
展示自行车实物。
教师：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。
学生：（略）
总结学生回答问题的基础上，由教师照实物再详细讲解。 并在讲解过程中重点分析各组成构件间的关系（相互作用、相互联系、相互制约）然后得出“课件”中系统的定义。由此提出相互概念：
系统：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。
子系统：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。
教师介绍了相关概念后，让学生回过头来进一步对自行车进行分析，并能区分出自行车整车系统中的各子系统（最好让学生按照实物进行子系统分析）。
学生分析：（略）
教师根据部分同学的分析进行总结，强调对系统正确分析的重要性，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。
形成系统必备的三个条件：
（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分），这些要素（部分）可以是组件、零件、个体，也可能是子系统。
（2）各要素之间相互联系、相互作用，有一定的结构。
（3）任何系统都有特定的功能，系统的功能是组成要素所不具备的。
课堂练习：
自行车的子系统：传动系统；制动系统；承重系统；方向控制系统等等。
（对系统的含义进一步拓展，关键在于让学生能举一反三，能举出更多的实例和案例，让学生的生活体验进一步提升，由感性的认识向理性分析转化。）
展示“电动自行车”，使学生加深对子系统的理解。
2. 系统的分类
系统可按不同的标准和需要来分类：
（1）自然系统和人造系统
如：人体系统是自然系统；城市系统是人造系统
（2）实体系统和抽象系统
如：自行车的传动系统是实体系统；计算机的操作系统是抽象系统
（3）静态系统和动态系统
如：静态和动态是相对的。
（4）开放系统和封闭系统
如：氨气的合成系统是封闭的，生态系统是开发的系统。
（5）简单系统和复杂系统（拓展）
（6）黑色系统和白色系统（拓展）
（教师举例，让学生举相似的案例来补充。）
（三）小结
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。
系统有大有小，有简单有复杂。大的和复杂的系统又可以划分为若干子系统。
八、教学反思:
本节课通过应用的角度去理解系统的含义，通过简单的系统的案例分析，理解组成系统的各个部分的关系。对系统的含义进一步拓展，关键在于让学生能举一反三，能举出更多的实例和案例，让学生的生活体验进一步提升，由感性的认识向理性分析转化。
第2课时
3. 系统的基本特性
（1）整体性：系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和
分组辩论：在一个系统中，各要素好，则整体性能是否好？
案例分析：
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？
讨论：非各个要素的简单相加。例:1＋1>2的现象；三个臭皮匠顶一个诸葛亮。
讨论并从系统的角度理解：
◇“一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”
◇“三个臭皮匠等于一个诸葛亮”
◇“丢卒保车”
◇“一着不慎，全盘皆输”
◇“头痛医头脚痛医脚”
◇“巴尔扎克的雕塑”的故事
（2）相关性：
相关性：组成系统的要素是相关的并不是独立的，它们相互作用相互联系。
案例分析：厨具的安装
学生分组阐述“厨房装修”案例所体现的系统相关性。
（3）目的性：任何系统都具有某种目的。
实现一定的功能
案例：分析企业管理系统 P71
（4）动态性：系统处于运动变化之中
例：生病、看病 P72
（5）环境适应性：对环境变化的适应能力
视频案例：观看“挑战者航天飞机发射爆炸”
事物都是不断变化，系统是一个动态的系统。系统要适应环境的变化而变化。
复习巩固：
用系统的基本特性解决相关问题，解释“木桶理论”
小结：
1. 整体性
2. 相关性
3. 目的性
4. 动态性
5. 环境适应性
作业：
P74 第1题 第2题
资源库：
系统科学 http://www.systemscience.org
北京科普之窗 http://www.bjkp.gov.cn
钱学森图书馆 http://www.lib.xjtu.edu.cn
1. 《系统科学入门》，邵光远，知识出版社
2. 《系统论、信息论、控制论通俗讲话》，马丽扬，河北人民出版社
3. 《系统科学》，许国志，上海科技教育出版社
八、教学反思
在内容设计上选用了大量案例，依照学生从具体到抽象的学习进程来组织学习内容，有利于学生把系统方面的知识与技能整合到已有认知结构中。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。教学资源不等于教学设备，它包含学生身边所有的事物，因此，充分利用教学资源，可以使教学效果更加完美。
附：参考资料：
1.“鱼网”的科学原理
——系统的结构决定功能
大家知道, 一张网是由许许多多的网孔（单洞）编织而成的。试想, 如果将一张大渔网分解成与网孔数量同样多的“单洞”, 并用这一个个的“单洞”去网鱼，还能捕捞到鱼吗? 毫无疑问, 单洞网鱼, 将一无所获。只有将这些许许多多的“单洞”编织、连接成一张大网，鱼儿即使有腿也难逃了。这张网也是一个系统, 它的元素就是那许许多多的“单洞”, 只有当许许多多的“单洞”有机地连接成一张网时, 由单洞构成的系统才有了捕鱼的能力．如果将这些单洞连接成一条链状的网或其它不成片状的网, 都是无法网上鱼的。在单洞有机连接之前, 尽管有同样数量的“单洞”, 但无论如何也不具备捕鱼的功能．用系统科学的话来说, 是“系统的结构决定了系统的功能”。
系统的结构与功能是系统科学的基本概念。不管什么系统, 自然系统、社会系统或人造系统, 无不具有一定的结构．系统的结构就是系统保持整体效应及具有一定功能的内在联系, 即系统内部各组成要素之间在空间和时间方面的相互联系与相互作用的方式或顺序。
现在, 让我们来看看人口系统的结构是什么。
人口系统, 最简单的结构是其性别与年龄．如果说一个国家, 或者一个城市的人口中, 男的占51％, 女的占49％, 那么这两个百分数就是这个人口系统的“性别结构”；如果再从年龄方面来考虑, 将总人口划分为未成年人、成年人和老年人三部分, 未成年人与成年人和老年人分别占总人口的比重为 30％、60％、10％的话, 这三个百分数就是这个人口系统的“年龄结构”。是否所有系统的结构都能用百分数来表示呢? 不是的．例如, 一张网的结构就在于“单洞”的连接方式, 晶体的结构在于晶体内部原子或分子的排列方向与顺序, 化合后的结构则在于其化学键的结合方式。对于具体的物质来说, 它们所具有的特定的存在方式, 就是物质的结构方式。从宏观天体到微观粒子的一切层次的物质系统, 由于其内部分子、原子结构的差异, 无一例外地存在着一定的系统结构特性, 如固态、液态、气态等多种物质结构形式。研究任何物质系统的这种组成关系, 就是结构问题．
那么, 什么又是系统的功能呢?
我们把系统与外部环境之间相互联系和作用过程的秩序和能力称为系统的功能．系统的功能体现了一个系统与外部环境之间的物质、能量和信息的输入与输出的变换关系。说明这一作用与原理的例子很多, 就拿电视机来说, 它由显像管以及许多的电子组件依据一定的秩序构成其内部结构。一般人并不清楚电视机的内部结构, 只有专门修理人员、专家才知道它的工作原理与每一个零部件的具体功能与作用。但我们都知道怎么使用一台电视机, 只要在电视台播放电视节目的时间里, 给电视机通上电源, 选择适当的电视频道, 就可以收看经电视机将无线电波转换成由“光”与“声”组合而成的电视节目了。这里, 给电视机的“输入”是电台发射的无线电信号（电波）、能源“电”, 它的“输出”则是我们喜闻乐见的电视节目。那么, 一台电视机的“功能”就是将输入的电视信号变换成丰富多彩的电视节目。
总之, 系统的结构是系统由内部各要素相互作用的秩序, 而功能则是系统对外界作用过程的秩序。归根到底, 结构与功能所说明的是系统的内部作用与外部作用。系统功能揭示了系统外部作用的能力, 是系统内部固有能力的外部体现。换句话说, 系统的功能是由系统的内部结构所决定的, 即“系统的结构决定系统的功能”。
2.系统工程就在我们身边
我们细细观察就不难发现, 宇宙系统是自然形成的, 在人类诞生以前就早已存在。或者说, 宇宙系统的产生和发展与人的活动无关! 而机器就不一样了, 这是由人动手造出来的, 不是先天就有的．对于那些自然形成的固有系统, 如宇宙、地球、太阳系、银河系等, 我们把它们叫做“自然系统”；由人造出来的系统——与人类劳动和活动有关而产生的系统, 叫做“人造系统”, 诸如房屋、机器、火车、人造卫星、电子计算机乃至人类社会本身．系统工程重点研究的是人造系统, 其主要目的是如何使人造系统更完善、更协调。改进机器是为了使机器的性能更优越, 让它生产更多更好的产品；发射地球资源卫星, 是为了探寻大地的奥秘, 进一步认识、了解我们的生存环境, 进而为人类的发展服务；研究人类社会自身, 正是为了让天更蓝、地更绿、水更清、人更美, 让子子孙孙过上更美好的幸福生活。
地球作为一个系统, 天天都接受来自太阳的光和热, 试想, 假若没有太阳的温暖, 地球会变得怎样?
一个工厂, 每天要从厂外“输入”原材料、能源和经济信息, 同时, 还必须向市场“输出”所生产的产品, 企业才能维持正常生产, 获得经济效益, 得到发展。一旦停水停电、缺乏原材料的供应, 或企业产品销不出去, 企业就会瘫痪。这就是说, 工厂企业作为一个系统与环境存在着大量的物质、能量、信息的交换, 假若没有这种交换或停止这种交流, 企业将无法生存。人也是一样, 必须无时无刻地与四周环境交换物质、能量与信息。吸上一口气, 就纳入了生命所必须的氧气, 吐出一口气, 就排出了人体不能利用的二氧化碳（CO２）；一日三餐, 吸收维持一天生命所需要的能量, 还得排泄剩余的废物；读书看报、与人交谈, 大脑与感知器官在与外界进行着频繁的信息交流．试想, 人若停止了上述物质、能量、信息的交换, 能行吗? 一个系统如果与系统环境有物质、能量、信息的交换, 就叫做“开放系统”, 否则, 就是“封闭系统”。地球、工厂、人都是开放系统。一只上好发条或装好电池的钟表, 可以当“封闭系统”看待, 在封闭的容器内进行化学反应的化学系统, 也是一种＂封闭系统＂。
再来看看人类系统。人类系统可表示为: 个人——家庭——社会——行政单位（团体）——国家——全人类等几个不同的层次。这就是说, 人类系统是一个多层次的系统。人按一定的社会准则和血缘关系组成家庭；而家庭是社会的细胞, 众多家庭的组合就构成了一个小社会；各级行政机关, 包括乡、镇以及企业、机关等是国家的有机组成部分；全世界几百个国家和地区的总和, 构成整个人类系统。在这个系统中, 每一等级下属的“要素”本身也就是一个系统, 如“家庭”是“社会”的细胞, 但同时又是由个人所组成的系统。为区别起见, 有时就把“家庭”这个系统称作上一层系统——社会系统的子系统。有时我们就把系统理解为是由两个或两个以上的子系统所组成, 就像社会是由两个或两个以上的家庭（子系统）所构成的一样。另一方面, 我们所研究的系统又常常可以与其它系统相结合而构成更大范围的系统。如通常将某一地区的国家集合起来, 构成了一个更大的系统, 像“欧盟”、“联合国”等等．
此外, 我们还常把一切活着的物质系统, 称为生命系统, 如人、动物、植物以及人类社会系统等；除生命系统以外的一切物质系统, 则称为非生命系统, 如原子、机器、天体等。
3.拿破仑的系统思想
法国著名的政治家、军事家拿破仑（1769～1821）给人讲述过这样一段故事: 历史上曾有A、B 两国交战, 相互动用了凶猛强悍的骑兵．其中A 国骑兵骑术高明, 剑法高超, 最善于单个格斗, 他们的缺点是纪律涣散, 配合不佳；B 国骑兵虽然骑术并不娴熟, 剑法也不甚精湛, 然而他们纪律严明, 步调一致, 行动如一人。这样, 尽管单个的B 国的骑兵根本不是A 国骑士的对手, 但如果1000个B 国骑兵联合作战, 则可以打败1500个A 国骑士组成的联队。
这则故事生动地说明了系统科学的整体性原理, 即“整体不等于它的局部的总和”。这个意思可形象地表示为1+1≠2, 意即局部与局部功能相加, 不等于其整体的功能。
在上述故事中, 10个A 国骑兵的整体力量小于单个骑兵作战力量之和（即1+1＜2）, 而10 个B 国骑兵的整体力量大于单个骑兵作战力量之和（即1+1 ＞2）。换句话说, A 国骑兵的战斗力由于人数渐增而削弱, B 国骑兵的战斗力由于人数递增而增强。最终1500个A 国骑兵被1000个B 国骑兵所战败。数量的变化, 导致了质量的不同变化。
整体不等于局部之和, 会出现二种情况。第一种情形是整体小于局部之和, 即1+1＜2。三个和尚没水吃, 就是属于这种情形。
第二种情况是整体大于局部之和, 即1+1＞2。三个臭皮匠, 胜过诸葛亮, 是属于这种情形。
一个系统之所以会出现上述完全相反的两种情形, 原因就在于系统要素存在于一定的结构之中, 结构的好坏, 决定其表现的系统整体功能有很大的差异。第一种情形, 要素之间步调不一致, 不能很好协调；后一种情形, 结构良好, 要素协同体现出更强的系统功能。
在现实生活中, 应注意遵循系统的整体性原理, 力求建立起1+1＞2的良性系统结构, 避免1+1＜2的劣性系统结构。就一个集体而言, 如果大家团结一心, 有很强的集体荣誉感, 并且互相帮助, 互相学习, 那么这个集体就会 “众志成城”, 可以办许多个人办不到的事情；相反, 如果人人都自私自利, 不关心他人, 人与人之间相互拆台, 互不信任, 那么这仿佛是一盘散沙, 最终只会一事无成, 白白耗费可贵的时间和精力。这, 难道不应该引起我们的深思吗?
系统的整体性不光表现在上述的人造系统与杜会中, 也体现在自然界的客观现象之中。例如在微观客体中, 大量存在的各种物理现象, 就体现了系统的整体效应。如将氦原子对半分开, 变成两个氘原子后, 每个氘原子的体积都比原来氦原子的体积大；用高能粒子将质子打碎, 每个碎片都可以恢复到原来质子的大小；用几个夸克组合为强子, 它的质量竟比单个的夸克的质量还要小得多。
系统的整体不等于局部的总和, 就像一栋房屋并不等于他的砖瓦、木料等部分的总和；人体并不等于他的手、脚、头等组织器官的总和一样。由此看来, 有了组成系统整体的各部分, 并不一定就有了整体。系统整体是各个要素按一定的方式构成的有机体, 其要素作为整体的部分, 要素与整体、环境以及各要素之间相互联系、相互作用, 使系统整体呈现出各个组成要素所没有的新的质, 因而具有局部所不具有的功能。
例如, 一列客车是一个系统, 它是由其车头、车厢、电路系统、供水系统以及通信系统、服务系统等要素组成, 各组成要素（子系统）具有各自不同的功能, 而作为系统的整体——客车, 除了具备各子系统特有功能外, 还具备各个子系统没有的新功能——优质、安全地运送旅客。
