Конспект урока "Искусственные системы".

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ТЕХНОЛОГИИ

Класс: 11

Тема урока: Основные закономерности развития искусственных систем.

Цели урока:

Обучающая:

Ознакомить учащихся с основными закономерностями развития искусственных систем.

Воспитательная:

Воспитание уважительного отношения к технологии как части общечеловеческой культуры, ответственного отношения к труду и результатам труда;

Развивающая:

Развитие технического и творческого мышления.

Ход урока:

I. Организационный момент.

- Проверка явки учащихся.

- Объявление темы и цели урока.

II. Актуализация знаний учащихся:

1. Дайте определение понятия «искусственная система»?

2. Приведите примеры искусственных систем?

III. Изложение материала урока:

План:

1. Развитие системы и его основные этапы.

2. Жизненный цикл системы.

3. Критерии развития технических систем.

4. Система законов развития технических систем.

1. В системе как элементе системы более высокого уровня могут накапливаться противоречия (проблемы), для разрешения которых система должна иметь новые функциональные свойства – возникает необходимость преобразования системы (создание новой или модернизация существующей) для обеспечения новых функциональных свойств (создание новой структуры). Это может привести как к гибели, так и к возникновению качественно иной системы.

Возможны различные причины возникновения в системе противоречий (проблем): изменение целей, изменения условий внешней среды, проникновение в систему чуждых элементов, воздействующих на структуру системы (внешние причины); ограниченность пространства развития и обострение противоречий между элементами системы; накопление ошибок; прекращение воспроизводства элементов, составляющих систему (внутренние причины).

В зависимости от проблемы и возникших условий возможны как эволюционные (модернизация существующей системы) так и скачкообразные, революционные (формирование новой системы) преобразования, развитие системы.

Развитие возникает в результате необходимости снятия противоречий как внутри системы (структурные – между потоками ресурсов между компонентами системы, функциональные – разнонаправленные причинно-следственные связи), так и вне ее (влияние внешних связей).

Приобретаемые системой новые функциональные качества включают в себя специфические свойства, соответствующие новым внешним условиям и целям.

Основные этапы развития в обобщенном виде:

- подготовительный этап (накопление противоречий в старой системе, создание предпосылок развития новой системы),

- этап развития (формирование ресурсов системы, выделение системы из внешней среды, формирование интегративных свойств системы, ее структуры и функций),

- этап стабилизации (доводка и наладка системы),

- этап устойчивого функционирования (эксплуатации), этап деградации системы (снятие системы с эксплуатации).

Не следует понимать, что система всегда существует либо в стадии функционирования, либо в стадии развития. Пример: при реконструкции одного цеха завод в целом функционирует.

Частичная модернизация существующей системы – изменение ее параметров (а иногда и структуры) с целью незначительного улучшения одного или нескольких свойств системы.

Существенная модернизация – изменение параметров и структуры системы для значительного изменения свойств системы при решении прежних или новых целевых задач.

Создание новой системы – для решения новых целевых задач или для получения принципиально новых свойств системы при решении прежних задач.

2. Жизненный цикл системы

Понятие «жизненный цикл» позволяет выделить систему во времени от начала работ по созданию системы до прекращения ее существования.

Жизненный цикл системы - это непрерывный процесс развития и существования системы с момента принятия решения о необходимости ее создания до момента ее полного изъятия из эксплуатации.

В процессе жизнедеятельности система проходит ряд взаимосвязанных этапов развития, отличающихся друг от друга формами взаимодействия со средой. Различают два генеральных периода жизненного цикла системы - развитие системы и целевое функционирование системы, каждый из которых характеризуется специфическим комплексом процессов – этапами жизненного цикла.

Французский биолог XVIII в. Бонне писал: «Все части, составляющие тело, настолько непосредственно, многоразлично и многообразно связаны друг с другом в области своих функций, что они неотделимы друг от друга, что родство их предельно тесно и что они должны были появиться одновременно. Артерии предполагают наличие вен; функции как тех, так и других предполагают наличие нервов; эти предполагают в свою очередь наличие мозга, а последний – наличие сердца; каждое отдельное условие – целый ряд условий…».

3. Критерии развития технических систем

Развитие любой технической системы определяется соответствую- щими критериями развития, которые можно разделить на четыре группы:

 функциональные;

 технологические;

 экономические;

 антропогенные.

Под функциональными критериями понимаются те критерии, которые непосредственно отвечают назначению системы. Другими словами, это эксплуатационные характеристики технической системы, например: скорость, высота полета, дальность стрельбы, точность позиционирования робота, количество позиций смены инструмента и т. д.

Технологические критерии позволяют оценить возможности изготовления данной технической системы (материалоемкость, энергоемкость, степень автоматизации и т. д.).

Технологические критерии тесно связаны с экономическими критериями, определяющими затраты на изготовление, проектирование, эксплуатацию, ремонт.

По антропогенным критериям можно оценить удобство и безопасность создаваемой системы для человека – это дизайн, эргономичность, экологичность.

Основным законом развития техники является закон улучшения одних критериев и не ухудшения при этом других. Технические системы (независимо от своего назначения) последовательно проходят в своем развитии три этапа: медленное нарастание, быстрый лавинообразный рост и стабилизация одной из главных эксплуатационных характеристик системы.

Кривая, построенная в осях координат, где по вертикали откладывается численное значение одной из эксплуатационных характеристик, а по горизонтали – «возраст» технической системы или затраты на ее развитие, получила название S-образной линии жизни технической системы. S-кривая является иллюстрацией качественного развития технической системы.

Рис. 1. Линия жизни технической системы.

4. Система законов развития технических систем

 закон полноты частей системы. Необходимость наличия и минимальной работоспособности основных частей системы;

 закон энергетической проводимости. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы. Следствие из закона: чтобы часть системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органом управления;

 закон согласования ритмики частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование (или сознательное рассогласование) частоты колебаний (периодичности работы) всех частей системы;

 закон динамизации технических систем. Жесткие системы должны становиться динамичными для повышения их эффективности, то есть переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраивающемуся под изменения внешней среды;

 закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей системы идет неравномерно. Чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей;

 закон перехода в надсистему. Развитие системы, достигшей своего предела, может быть продолжено на уровне надсистемы. Исчерпав ресурсы своего развития, система объединяется с другой системой, образуя новую, более сложную систему;

 закон перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабочих органов идет сначала на макро-, а затем на микро-уровне;

 закон увеличения степени идеальности. Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности. Идеальная ТС - это система, масса, габариты и энергоемкость которой стремятся к нулю, а ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. В пределе: идеальная система та, которой нет, а функция ее сохраняется и выполняется.

IV. Практическая работа.

На примере мобильных телефонов, компьютеров или телевизоров (или других технических объектов) опишите путь развития данных технических систем.

V. Подведение итогов урока.

Проверка практических работ.

Выставление оценок.