二、系统的基本特性

每个系统都有其基本特性，这就是整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性。

（一）整体性

做中学

小车的制作

【目的】

理解系统要素之间、整体与部分之间相互联系、相互作用的关系，以及要素对系统整体功能的影响。

【准备】

车轮、车轴一套，带开关的塑料电池盒一套，导线若干，螺栓、螺母若干，电机固定卡一个，微型电动机一个，带孔直角构件一个，宽、窄扇叶各一个（图3.4）。

图3.4 小车组件

【步骤】

1．按照图3.5所示安装好风动小车，在指定平面上测试行驶速度。

2．改变电极正负极接线，对比前后行驶状态。

3．在步骤1的基础上，更换窄扇叶，重新测试行驶速度。

【思考】

1．对比测试结果，分析行驶状态改变或行驶速度变化的原因。

2．分析风动小车系统各组成要素之间的关系与可能会影响行驶性能的原因。

图3.5 安装好的风动小车

要素构成整体，系统的整体功能不是各要素所单独具有的。例如一堆砖瓦、一堆木材等材料独立地码放在一起不能起到遮风避雨的作用，但是如果施工人员通过技术施工把它们有序地排列、安装之后，就具备了房屋的功能。

任何一个要素发生变化都会影响系统的整体功能。例如，图3.3挂钟中的一个齿轮损坏了，钟表就无法实现准确显示时间这个功能。所谓“蝼蚁之穴，可毁千里之堤”讲的就是这个道理。

系统整体功能大于组成系统的各部分功能之和。例如一部手机是由芯片、电池、显示屏、外壳等要素组成，只有这些部分有机地组合在一起才能实现通信功能。任何一个组成部分都不可能单独实现手机的整体功能。

探究与交流

1．为什么说“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”？

2．分析“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝”的原因。

3．分析人们常说的“一着不慎，满盘皆输”的原因。

4．大家经常谈到的“木桶原理”说明了什么？

（二） 相关性

相关性是指系统内各子系统（要素）之间存在着某种相互依赖、相互制约的特定关系，某一要素的变化会影响另一要素。如城市生活这一大系统划分的子系统，包括市政子系统、资源子系统、供电子系统、文教子系统、医疗子系统、交通子系统、邮电通信子系统等，具有密切关系，各子系统（要素）之间相互影响、相互制约、相互作用。假如供电子系统出现故障，其余各子系统都会受到不同程度的影响，并最终冲击整体城市生活系统。

探究与交流

1．了解塞罕坝的荒漠变绿洲的发展过程，这种变化说明了什么？

2．为了保护草原植被，政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理（提示：围绕野狼、野羊、野兔、草进行相关探讨）

（三）目的性

任何一个人工系统都具有其特定的目的，要达到既定的目的，系统必须具有一定的功能。以系统的结构为基础，把系统的行为予以展开就形成了系统的功能。系统之间的区别主要表现在功能的不同。例如，我们设计一台机床，目的是要能够高效、优质地加工出工件，机床要具有切削、调速、进给等功能。系统的目的一般用更具体的目标来体现，常见的研究、设计、制造、管理系统都是为了实现特定的功能目标而产生的。

（四）动态性

物质系统都有物质流、能量流、信息流在不断地运动，任何事物都是不断变化的。系统的这种运动、发展、变化过程就是它的动态性。任何系统都是作为过程而展开的动态系统。例如，汽车在使用过程中零部件会受到磨损，要定期进行维护保养，更换零部件，以保证汽车的正常运行。

（五）环境适应性

一个系统之外的一切事物或系统的总和称为该系统的环境。系统不能脱离环境而独立存在，系统和包围它的环境之间通常有物质、能量和信息的交换。外界环境特性的变化往往会引起系统特性的变化，即系统的形成和发展要受到环境的制约。因此，系统必须适应外部环境的变化，否则系统就不能继续存在下去。例如，一架正在飞行的飞机，周围的气流、云层、温度、山水、其他飞行器等构成它的环境（图3.6）。飞机常会因为环境的变化而改变飞行速度、飞行高度、飞行路线或停飞。总之，一个系统必须是动态的，它经常改变着自己以适应外部环境的变化，同时在适应的过程中又能动地改造着外部环境。

图3.6 飞机与其环境

探究与交流

1．从欧洲、美洲等地回来的人为什么需要倒时差？

2．你知道“春捂秋冻”的含义吗？

3．你看见过一群大雁往南飞吗？它们为什么往南飞？

实践与体验

雨水收集利用系统

随着城市化的迅速发展，城市不透水面积不断扩大，在夏季会造成城市雨洪。雨水收集利用系统可以有效地对抗雨洪并缓解淡水匮乏问题。如图3.7所示的是一个家庭雨水收集系统的方案，房屋的整个天花板背面安装了冷却水管，屋顶安装了洒水器，用于冷却房间。雨水通过屋顶的集水槽被收集在地下水箱中，一部分通过水泵提供给洒水器、冷却水管，一部分服务于家庭生活。

任务一：请同学们分析这个系统的整体功能是什么，从功能的角度划分出子系统并分析其功能与整体功能之间的关系。

图3.7　家庭雨水收集系统示意

任务二：请同学们分析，随着使用时间的增加，这个系统的输送管道会产生什么问题？如何去应对这些问题？这些问题体现了系统的什么特性？

任务三：请同学们分析，当环境雨量突然增大时，这个系统在运行过程中会出现哪些问题？在技术上应如何解决？这些问题体现了系统的什么特性？

小贴士

中华民族古代文明中的系统思想

中华民族是一个富有系统思想的伟大民族。许多古籍，如《黄帝内经》《易经》等，都强调用整体的、有机联系的、协调有序的方法去观察和处理问题，并有不少应用系统思想观察和认识事物及解决实践问题的生动事例。四川的都江堰、广西的灵渠等，都是古代先贤们充满系统思想、惠及古今的大型工程杰作。挖掘我国古代先贤们系统思想的精华，汲取他们的智慧，古为今用，已成为我们今天弘扬传统优秀文化不可或缺的重要内容。

三、系统的分类

在自然界和人类社会中，存在着千差万别的系统。从系统形成的原因分析，系统可分为自然系统（如海洋系统）和人工系统（如人造卫星系统）；从系统构成要素的属性分析，系统可分为实体系统（如三峡水利工程）和抽象系统（如管理系统）；从系统与环境的关系分析，系统可分为开放系统（如生态系统）与封闭系统（如机舱内系统）；从系统状态与时间关系分析，系统可分为动态系统（如人体系统）和静态系统（如山体系统）；从系统要素数量及要素之间关系的结构复杂程度分析，系统可分为简单系统（如3D打印机系统）和复杂系统（如宇宙系统）。

阅读材料

系统论

系统论是一门研究系统的一般模式、结构和规律的学问。它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。系统论、信息论、控制论俗称老（旧）三论。

系统论认为，任何一个系统都是一个整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。系统分析的基本方法是把所研究和处理的对象当作一个系统，分析其结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动规律，进而进行优化和改良。

系统论的任务，不仅在于认识系统的特点和规律，更重要的还在于用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一个系统，使它的存在与发展符合人们的目的需要。也就是说，研究系统的目的在于调整系统结构、协调各要素关系，最终使系统得到优化。系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻的变化。

——完——