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Die Welt um uns herum als hierarchisches Kommunikationssystem. Die Welt als Hierarchie von Systemen. Neues Material lernen

Wir leben in einem Makrokosmosdas heißt, in einer Welt, die aus Objekten besteht, deren Größe mit der eines Menschen vergleichbar ist. Typischerweise werden Makroobjekte in unbelebte (Steine, Eisscholle, Baumstämme usw.), lebende (Pflanzen, Tiere, Menschen) und künstliche (Gebäude, Fahrzeuge, Maschinen und Mechanismen, Computer usw.) unterteilt. Makroobjekte bestehen aus Molekülen und Atomen, die wiederum aus extrem kleinen Elementarteilchen bestehen. Diese Welt heißtMikrokosmos.Wir leben auf dem Planeten Erde, der Teil des Sonnensystems ist. Die Sonne bildet zusammen mit Hunderten Millionen anderen Sternen unsere Milchstraße und Milliarden von Galaxien bilden das Universum. Alle diese Objekte sind in Größe und Form enormMegawelt.Die gesamte Objektvielfalt der Mega-, Makro- und Mikrowelt besteht aus Materie, während alle materiellen Objekte miteinander interagieren und daher interagieren Energie . Ein über der Erdoberfläche schwebender Körper verfügt über mechanische Energie, ein erhitzter Wasserkocher über thermische Energie, ein geladener Leiter über elektrische Energie und die Atomkerne über atomare Energie. Die umgebende Welt kann als hierarchische Reihe von Objekten dargestellt werden: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Makrokörper, Sterne und Galaxien. Gleichzeitig wird auf den Ebenen der Moleküle und Makrokörper dieser hierarchischen Reihe ein Zweig gebildet – eine weitere Reihe, die mit der belebten Natur verbunden ist. Auch in der belebten Natur gibt es eine Hierarchie: Einzeller – Pflanzen und Tiere – Tierpopulationen. Der Höhepunkt der Evolution des Lebens auf der Erde ist ein Mensch, der nicht außerhalb der Gesellschaft leben kann. Jeder Einzelne und die Gesellschaft als Ganzes studieren die Welt um sich herum und sammeln Wissen, auf dessen Grundlage künstliche Objekte geschaffen werden.

Mikrowelt– das sind Moleküle, Atome, Elementarteilchen – die Welt extrem kleiner, nicht direkt beobachtbarer Mikroobjekte, deren räumliche Vielfalt auf 10-8 bis 10-16 cm geschätzt wird und deren Lebensdauer von unendlich bis 10-24 reicht S.

Makrowelt- die Welt der stabilen Formen und Größen, die dem Menschen entsprechen, sowie kristalline Komplexe von Molekülen, Organismen, Organismengemeinschaften; die Welt der Makroobjekte, deren Dimension mit der Skala menschlicher Erfahrung vergleichbar ist: Räumliche Größen werden in Millimetern, Zentimetern und Kilometern ausgedrückt, und Zeit – in Sekunden, Minuten, Stunden, Jahren.

Megawelt- das sind Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien - eine Welt enormer kosmischer Maßstäbe und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in Lichtjahren gemessen wird und die Lebensdauer von Weltraumobjekten in Millionen und Abermilliarden Jahren gemessen wird.

Systeme und Elemente.Jedes Objekt besteht aus anderen Objekten, es handelt sich also um ein System. Gleichzeitig kann jedes Objekt als Element in ein System höherer Strukturebene eingebunden werden. Ob ein Objekt ein System oder ein Element eines Systems ist, hängt von der Sichtweise (Forschungsziele) ab.Systembesteht aus Objekten namensElemente des Systems.Beispielsweise kann ein Wasserstoffatom als System betrachtet werden, da es aus einem positiv geladenen Proton und einem negativ geladenen Elektron besteht.

Systemintegrität.

Eine notwendige Voraussetzung für die Existenz eines Systems ist sein integrales Funktionieren . Ein System ist keine Menge einzelner Objekte, sondern eine Sammlung miteinander verbundener Elemente. Wenn man zum Beispiel die Geräte, aus denen ein Computer besteht (Prozessor, RAM-Module, Mainboard, Festplatte, Gehäuse, Monitor, Tastatur und Maus), zusammenfügt, dann bilden sie kein System. Ein Computer, also ein integral funktionierendes System, entsteht erst, nachdem Geräte physisch miteinander verbunden, der Strom eingeschaltet und das Betriebssystem geladen wurden

Wenn auch nur ein Element aus dem System entfernt wird, funktioniert es möglicherweise nicht mehr. Wenn Sie also eines der Computergeräte (z. B. einen Prozessor) entfernen, fällt der Computer aus, das heißt, er existiert nicht mehr als System. Die Verbindung von Elementen in Systemen kann unterschiedlicher Natur sein. In der unbelebten Natur erfolgt die Verbindung der Elemente durch physikalische Wechselwirkungen:

In Megaweltsystemen (z. B. im Sonnensystem) interagieren Elemente durch die Kräfte der universellen Schwerkraft miteinander.
in Makrokörpern gibt es eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Atomen;
In Atomen sind Elementarteilchen durch nukleare und elektromagnetische Wechselwirkungen verbunden.

In der belebten Natur wird die Integrität von Organismen durch chemische Wechselwirkungen zwischen Zellen, in der Gesellschaft – durch soziale Verbindungen und Beziehungen zwischen Menschen, in der Technik – durch funktionale Verbindungen zwischen Geräten usw. sichergestellt.

Systeme und ihre Eigenschaften.

Aus dem Griechischen übersetzt bedeutet das Wort „System“ „eine Verbindung, ein Ganzes, bestehend aus Teilen“. Diese Teile oder Elemente bilden eine Einheit, innerhalb derer sie auf eine bestimmte Weise geordnet, miteinander verbunden und in der einen oder anderen Weise aufeinander wirken.

Management hat auch die Eigenschaft, systematisch zu sein, daher beginnen wir das Studium seines Mechanismus damit, dass wir uns mit den Grundprinzipien der Systemtheorie vertraut machen. Demnach verfügt jedes System über eine Reihe grundlegender Funktionen.

Erstens Wie bereits erwähnt, handelt es sich um eine nach dem einen oder anderen Prinzip identifizierte Menge von Elementen oder Einzelteilen, die seine strukturbildenden Faktoren sind und die Rolle von Subsystemen spielen. Letztere interagieren zwar relativ unabhängig, interagieren jedoch innerhalb des Systems auf unterschiedliche Weise; in seiner einfachsten Form, indem sie nebeneinander liegen und aneinander grenzen; Komplexere Formen der Interaktion sind Konditionierung (die Erzeugung eines Elements durch ein anderes) und die gegenseitige Beeinflussung, die sie aufeinander ausüben. Um das System zu erhalten, muss dieses Zusammenspiel harmonisch sein.

Durch die Interaktion bilden sich in den Elementen systemweite Qualitäten aus, also Eigenschaften, die für das System als Ganzes und jedes einzelne davon charakteristisch sind (zum Beispiel führt der menschliche Körper als Ganzes und jedes seiner Organe Stoffwechselvorgänge durch). Prozesse, haben Nervenzellen, werden ständig erneuert usw.

Die Eigenschaften von Elementen (Subsystemen) bestimmen deren Stellung in der inneren Organisation des Systems und werden in deren Funktionen umgesetzt. Dies äußert sich in einem gewissen Einfluss auf andere Elemente oder Objekte, die sich außerhalb des Systems befinden und in der Lage sind, diesen Einfluss wahrzunehmen und sich entsprechend umzuwandeln und zu verändern.

Zweitens, das System hat Grenzen, die es von der Umgebung trennen. Diese Grenzen können „transparent“ sein, sodass äußere Einflüsse in das System eindringen können, und „undurchsichtig“ sein, sodass sie es stark vom Rest der Welt trennen. Systeme, die einen freien wechselseitigen Austausch von Energie, Materie und Informationen mit der Umwelt durchführen, werden als offen bezeichnet; andernfalls spricht man von geschlossenen Systemen, die relativ unabhängig von der Umgebung agieren.

Wenn das System überhaupt keine Ressourcen von außen erhält, neigt es zum Zerfall (Entropie) und hört auf zu existieren (zum Beispiel bleibt eine Uhr stehen, wenn sie nicht aufgezogen wird).

Offene Systeme, die die benötigten Ressourcen selbstständig aus der externen Umgebung beziehen und bedarfsgerecht umwandeln, sind prinzipiell unerschöpflich. Gleichzeitig kann ein unzureichender oder im Gegenteil ein übermäßig aktiver Austausch mit der Umwelt das System zerstören (aufgrund fehlender Ressourcen oder der Unfähigkeit, diese aufgrund übermäßiger Menge und Vielfalt zu assimilieren). Daher muss sich das System in einem Zustand des inneren Gleichgewichts und des Gleichgewichts mit der Umgebung befinden. Dies gewährleistet eine optimale Anpassung und erfolgreiche Entwicklung.

Offene Systeme streben nach ständiger Veränderung durch Spezialisierung, Differenzierung und Integration von Elementen. Dies führt zu einer Komplikation der Verbindungen, einer Verbesserung des Systems selbst, ermöglicht das Erreichen von Zielen auf viele Arten (für geschlossene ist nur eine möglich), erfordert jedoch zusätzliche Ressourcen.

Drittens, jedes System hat eine bestimmte Struktur, also eine geordnete Menge miteinander verbundener Elemente (manchmal wird im Alltag der Begriff Struktur als Synonym für den Begriff Organisation verwendet).

Ordnung gibt dem System eine innere Organisation, innerhalb derer das Zusammenspiel der Elemente bestimmten Prinzipien und Gesetzen unterliegt. Systeme, in denen eine solche Organisation minimal ist, werden als ungeordnet bezeichnet, beispielsweise eine Menschenmenge auf der Straße. Die Struktur kann bis zu einem gewissen Grad von den Eigenschaften der Elemente selbst abhängen (z. B. sind die Beziehungen in rein weiblichen, männlichen, Kinder- oder gemischten Teams nicht gleich).

Viertens In jedem System gibt es eine bestimmte offensichtliche systembildende Beziehung oder Qualität, die sich in gewissem Maße in allen anderen manifestiert und deren Einheit und Integrität gewährleistet. Wenn es durch die Natur des Systems bestimmt ist, wird es als intern bezeichnet, andernfalls als extern. Gleichzeitig können interne Beziehungen auf andere Systeme ausgedehnt werden (z. B. durch Nachahmung, Ausleihen von Erfahrungen). Die Fähigkeit, die Zusammenhänge und Eigenschaften eines Systems ausschließlich auf einer gegebenen Basis (Substrat) zu erkennen, macht es einzigartig. In sozialen Systemen kann es neben expliziten systembildenden Beziehungen auch implizite geben.

Fünftens Jedes System hat bestimmte Eigenschaften. Die Multiqualitätsnatur des Systems ist eine Folge der Unendlichkeit der Verbindungen und Beziehungen, die auf seinen verschiedenen Ebenen bestehen. Eigenschaften manifestieren sich in Bezug auf andere Objekte und nicht auf die gleiche Weise. Beispielsweise kann dieselbe Person in der Rolle eines Managers ihre Untergebenen anschreien und sich über ihren unmittelbaren Vorgesetzten lustig machen. Die Qualitäten des Systems beeinflussen bis zu einem gewissen Grad die Qualität der darin enthaltenen Elemente und transformieren sie. Die Fähigkeit, dies zu erreichen, kennzeichnet die Stärke des Systems.

Am sechsten, das System ist durch Emergenz gekennzeichnet, also durch das Auftreten qualitativ neuer Eigenschaften, die in seinen Elementen fehlen oder für sie nicht charakteristisch sind. Somit sind die Eigenschaften des Ganzen nicht gleich der Summe der Eigenschaften der Teile, obwohl sie von ihnen abhängen, und zu einem System zusammengefasste Elemente können die ihnen innewohnenden Eigenschaften außerhalb des Systems verlieren oder neue erwerben.

Nicht-Identitätdie Summe der Eigenschaften der Elemente und der Eigenschaften des Gesamtsystems wird durch das Vorhandensein von Struktur bestimmt, daher führen Strukturumwandlungen zu qualitativen, letztere können aber auch durch quantitative Veränderungen auftreten. Somit kann sich das System qualitativ verändern, ohne seine Struktur zu ändern, und es können mehrere qualitative Zustände innerhalb derselben quantitativen Zusammensetzung existieren.

Siebte, das System verfügt über eine Rückkopplung, worunter eine bestimmte Reaktion seiner gesamten oder einzelner Elemente auf gegenseitige Impulse und äußere Einflüsse verstanden wird.

Zusammenfassung der Lektion

Unterrichtsthema: „Die umgebende Welt als hierarchisches System.“

Ort: 9. Klasse, 1 Lektion zum Kapitel „Modellierung und Formalisierung“.

Unterrichtsart: Eine Lektion, in der es darum geht, neues Material zu erklären und das Wissen zunächst zu festigen.

Ziel: eine Vorstellung von der umgebenden Welt als hierarchischem System bilden.

Aufgaben:

Lehrreich: Sich eine Vorstellung von den Arten des hierarchischen Systems machen; den Schülern die Welt um sie herum vorstellen;

Lehrreich: Entwicklung des logischen Denkens, Erweiterung des Horizonts, Entwicklung des kognitiven Interesses.

Lehrreich: Bildung der Informationskultur.

Ausrüstung: interaktives Whiteboard, Lehrbuch.

Unterrichtsplan:

1. Organisatorischer Moment;

2. Neues Material studieren;

3. Konsolidierung;

4. Hausaufgaben machen, Zusammenfassung der Lektion.

Bühnenunterricht

Lehreraktivitäten

Studentische Aktivitäten

Präsentation

Zeit organisieren

Hallo, heute beginnen wir im Unterricht mit dem Studium eines neuen Kapitels: Modellierung und Formalisierung.

Das Thema der Lektion ist „Die Welt um uns herum als hierarchisches System“.

Grüße von den Lehrern. Schreiben Sie das Thema der Lektion auf.

Neues Material lernen

Makroobjekte bestehen aus Molekülen und Atomen, die wiederum aus extrem kleinen Elementarteilchen bestehen. Diese Welt wird Mikrokosmos genannt.

Wir leben auf dem Planeten Erde, der Teil des Sonnensystems ist. Die Sonne bildet zusammen mit Hunderten Millionen anderen Sternen unsere Milchstraße und Milliarden von Galaxien bilden das Universum. Alle diese Objekte sind enorm groß und bilden eine Megawelt.

Was ist die Welt um uns herum?

Können wir es uns als eine hierarchische Reihe von Objekten vorstellen?

Was ist diese Objektreihe?

Gleichzeitig wird auf den Ebenen der Moleküle und Makrokörper dieser hierarchischen Reihe ein Zweig gebildet – eine weitere Reihe, die mit der belebten Natur verbunden ist.

Gibt es eine Hierarchie in der belebten Natur?

Wer oder was ist der Höhepunkt der Entwicklung des Lebens auf der Erde?

Jeder Einzelne und die Gesellschaft als Ganzes studieren die Welt um sich herum und sammeln Wissen, auf dessen Grundlage künstliche Objekte geschaffen werden. (zeigt auf das Diagramm)

Schreiben wir die Definition auf: Das System besteht aus Objekten, die Systemelemente genannt werden.

Eine notwendige Voraussetzung für die Existenz eines Systems ist sein integrales Funktionieren.

Wenn Sie beispielsweise die Geräte, aus denen ein Computer besteht (Prozessor, RAM-Module, Motherboard, Festplatte, Gehäuse, Monitor, Tastatur und Maus), zusammensetzen, bilden sie dann ein System?

Was passiert, wenn ich Geräte miteinander verbinde?

Das heißt, ein vollständig funktionierendes System entsteht erst, nachdem die Geräte physisch miteinander verbunden, der Strom eingeschaltet und das Betriebssystem geladen wurde.

Wenn Sie mindestens ein Element aus dem System entfernen, kann es dann nicht mehr funktionieren?

Wenn Sie also eines der Geräte des Computers entfernen (z. B. den Prozessor), stürzt der Computer ab?

Das heißt, es wird aufhören, als System zu existieren!

Jedes System hat bestimmte Eigenschaften, die in erster Linie von der Menge seiner Bestandteile abhängen. Somit hängen die Eigenschaften chemischer Elemente von der Struktur ihrer Atome ab. Die Eigenschaften des Systems hängen auch von der Struktur des Systems ab, also von der Art der Beziehungen und Verbindungen zwischen den Elementen des Systems. Bestehen Systeme aus identischen Elementen, sind aber unterschiedlich aufgebaut, können sich ihre Eigenschaften deutlich unterscheiden.

Schreiben Sie auf, was die Makrowelt ist und welche Arten von Makroobjekten es gibt.

Schreiben Sie auf, was ein Mikrokosmos ist.

Sie schreiben auf, was die Megawelt ist.

Das ist es, was uns umgibt

ja wir können

Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Makrokörper, Sterne und Galaxien.

Ja.

Ist ein Mann

Schreiben Sie die Definition auf.

Nein!

Ja! Wird ein System bilden

Ja! Nein!

Ja!

Konsolidierung

Testfragen (dargestellt auf der Folie).

Vervollständigen Sie die auf der Folie dargestellte Aufgabe

Lass uns das Prüfen.

Fragen beantworten.

Erledige die Aufgabe im Notizbuch

Überprüfen Sie ihre Antworten mit der Tafel.

Hausaufgaben machen, zusammenfassen.

Schreiben Sie Ihre Hausaufgaben auf.

Fassen wir zusammen.

Worüber haben sie im Unterricht gesprochen?

Was war schwierig?

Was war interessant?

Welche Aufgaben haben Sie ausgeführt?

Vielen Dank für die Lektion!

Schreiben Sie Hausaufgaben auf.

Fragen beantworten.

Wir leben in einem Makrokosmos, d.h. das heißt, in einer Welt, die aus Objekten besteht, deren Größe mit der eines Menschen vergleichbar ist. Typischerweise werden Makroobjekte in unbelebte (Steine, Eisscholle, Baumstämme usw.), lebende (Pflanzen, Tiere, Menschen) und künstliche (Gebäude, Fahrzeuge, Maschinen und Mechanismen, Computer usw.) unterteilt. Makroobjekte bestehen aus Molekülen und Atomen, die wiederum aus extrem kleinen Elementarteilchen bestehen. Diese Welt wird Mikrokosmos genannt. Wir leben auf dem Planeten Erde, der Teil des Sonnensystems ist. Die Sonne bildet zusammen mit Hunderten Millionen anderen Sternen unsere Milchstraße und Milliarden von Galaxien bilden das Universum. Alle diese Objekte sind enorm groß und bilden eine Megawelt. Die gesamte Objektvielfalt der Mega-, Makro- und Mikrowelt besteht aus Materie, während alle materiellen Objekte miteinander interagieren und daher über Energie verfügen. Ein über der Erdoberfläche schwebender Körper verfügt über mechanische Energie, ein erhitzter Wasserkocher über thermische Energie, ein geladener Leiter über elektrische Energie und die Atomkerne über atomare Energie. Die umgebende Welt kann als hierarchische Reihe von Objekten dargestellt werden: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Makrokörper, Sterne und Galaxien. Gleichzeitig wird auf den Ebenen der Moleküle und Makrokörper dieser hierarchischen Reihe ein Zweig gebildet – eine weitere Reihe, die mit der belebten Natur verbunden ist. Auch in der belebten Natur gibt es eine Hierarchie: Einzeller – Pflanzen und Tiere – Tierpopulationen. Der Höhepunkt der Evolution des Lebens auf der Erde ist ein Mensch, der nicht außerhalb der Gesellschaft leben kann. Jeder Einzelne und die Gesellschaft als Ganzes studieren die Welt um sich herum und sammeln Wissen, auf dessen Grundlage künstliche Objekte geschaffen werden. Alles oben Genannte kann in Form eines Diagramms dargestellt werden.

Jedes Objekt besteht aus anderen Objekten, es handelt sich also um ein System. Gleichzeitig kann jedes Objekt als Element in ein System höherer Strukturebene eingebunden werden. Ob ein Objekt ein System oder ein Element eines Systems ist, hängt von der Sichtweise (Forschungsziele) ab. Gleichzeitig ist das Wasserstoffatom Teil des Wassermoleküls, d. h. es ist ein Element eines Systems höherer Wasserstoffe und ein Molekül der Strukturebene.

In der Welt der materiellen Systeme gibt es bestimmte Hierarchien – geordnete Abfolgen von Unterordnung und Komplexität. Sie dienen als empirische Grundlage der Systemologie. Die ganze Vielfalt unserer Welt lässt sich in Form sukzessive entstehender Hierarchien darstellen.

Dabei handelt es sich um die natürliche, physikalisch-chemisch-biologische (PCB) Hierarchie und die auf dieser Grundlage entstandene soziotechnische Hierarchie (ST). Die Kombination von Systemen unterschiedlicher Hierarchien führt zu „gemischten“ Systemklassen. Somit führt die Kombination von Systemen aus dem physikalisch-chemischen Teil der Hierarchie (PC – „Umwelt“) mit lebenden Systemen des biologischen Teils der Hierarchie (B – „Biota“) zu einer gemischten Klasse von Systemen, die als ökologisch bezeichnet werden. Die Kombination von Systemen aus den Hierarchien B, C („Mensch“) und T („Technik“) führt zur Klasse der wirtschaftlichen bzw. technisch-wirtschaftlichen Systeme.

Die natürliche Hierarchie – von den Elementarteilchen bis zur modernen Biosphäre – spiegelt den Verlauf der Evolution der Materie wider. Der Zweig der ST (soziotechnische Hierarchie) ist auf einer universellen Zeitskala sehr neu und kurzfristig, hat aber einen starken Einfluss auf das gesamte Supersystem. Der Einfluss der menschlichen Gesellschaft auf die Natur, vermittelt durch Technologie und Technik (Technogenese), wird schematisch dargestellt. Der zuvor erwähnte ganzheitliche Ansatz beinhaltet die Betrachtung der Gesamtheit dieser Hierarchien als ein einziges System.

Die Klassifizierung von Systemen kann nach verschiedenen Kriterien erfolgen. Die Hauptgruppierung erfolgt in drei Kategorien: Naturwissenschaften, Technik und Sozioökonomie. In natürlichen (biologischen) Systemen sind Ort und Funktion jedes Elements, seine Wechselwirkung und Wechselbeziehung von der Natur vorgegeben, und die Verbesserung dieser Organisation erfolgt nach den Gesetzen der Evolution. In technischen Systemen werden der Ort und die Funktionen jedes Mechanismus, jeder Einheit und jedes Teils vom Designer (Technologen) vorgegeben, der sie während des Betriebs verbessert. In sozioökonomischen Systemen werden Ort, Funktionen und Wechselbeziehungen der Elemente vom Manager (Manager) vorgegeben, von ihm angepasst und unterstützt.

Abhängig vom zu lösenden Problem können Sie unterschiedliche Klassifizierungsprinzipien wählen.

Systeme können wie folgt klassifiziert werden:

Materiell und symbolisch;

Einfach und komplex;

Natürlich und künstlich;

Aktiv und passiv;

Offen und geschlossen;

Deterministisch (hart) und stochastisch (weich).

Objektiv reale Materialsysteme werden normalerweise als eine Menge von Objekten definiert, die durch eine Form regelmäßiger Interaktion oder gegenseitiger Abhängigkeit verbunden sind, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen (Eisenbahn, Fabrik usw.).

Unter den vom Menschen geschaffenen Systemen gibt es auch abstrakte, symbolische, rein informative Systeme, die ein Produkt der Erkenntnis sind – denkbare, ideale und modellhafte Systeme. Ihre Elemente sind keine Dinge, sondern Konzepte, Entitäten, interagierende Arrays und Informationsflüsse: zum Beispiel ein System mathematischer Gleichungen; Euklids Axiomensystem; Set-System; logische Systeme; System chemischer Elemente; Rechtsordnungssystem, Machtsystem, System der Unternehmensziele, Verkehrsregeln usw.; und natürlich das Internet.

Organisationen als Systeme (z. B. Unternehmensorganisationen und soziale Organisationen) sind in der Regel konkrete materielle Systeme, enthalten jedoch in ihren Funktionen und ihrem Verhalten einige Eigenschaften abstrakter Systeme – Systeme von Anweisungen, Regeln, Vorschriften, Gesetzen, Buchführung, Konten, usw.

Verschiedene Autoren legen bei der Klassifizierung von Systemen nach Komplexität verschiedene Merkmale zugrunde: die Größe des Systems, die Anzahl der Verbindungen, die Komplexität des Systemverhaltens. Die Einteilung in einfache und komplexe Systeme sollte unserer Meinung nach auf der Grundlage des Vorliegens eines Ziels und der Komplexität einer gegebenen Funktion erfolgen.

Einfache Systeme, die weder ein Ziel noch eine äußere Wirkung haben (Atom, Molekül, Kristall, mechanisch verbundene Körper, Uhrwerk, Thermostat usw.) sind nicht lebende Systeme. Komplexe Systeme, die einen Zweck haben und „eine bestimmte Funktion erfüllen“, sind lebende Systeme oder Systeme, die von Lebewesen geschaffen wurden: ein Virus, ein Bakterium, ein Nervensystem, ein vielzelliger Organismus, eine Organismengemeinschaft, ein Ökosystem, die Biosphäre, Menschen und von Menschen geschaffene materielle Systeme – Mechanismen, Autos, Computer, das Internet, Industriekomplexe, Wirtschaftssysteme, die globale Technosphäre und natürlich verschiedene Organisationen.

Im Gegensatz zu einfachen Systemen sind komplexe Systeme zu Suchen, Auswahl und aktiver Entscheidung fähig. Darüber hinaus verfügen sie zwangsläufig über ein Gedächtnis. All dies sind konkrete Materialsysteme. Sie bestehen aus (oder umfassen eine bestimmte Anzahl) materieller Elemente. Wenn Wechselwirkungen zwischen Elementen den Charakter von Kräften oder der Übertragung von Materie, Energie und Informationen haben und sich im Laufe der Zeit ändern können, handelt es sich um dynamische Systeme. Sie erfüllen Funktionen im Zusammenhang mit der äußeren Umgebung – Funktionen des Schutzes vor der Umwelt oder arbeiten an der Optimierung der Umwelt, mindestens eine äußere Funktion – die Funktion der Selbsterhaltung.

Ein offenes System interagiert maßgeblich mit anderen Systemen, um Ziele zu erreichen. Das Konzept eines offenen Systems wurde von L. von Bertalanffy eingeführt. Offene Systeme sind in der Lage, Materie, Energie und Informationen mit der äußeren Umgebung auszutauschen; geschlossenen Systemen fehlt diese Fähigkeit. Jedes sozioökonomische System gehört zur Klasse der offenen dynamischen Systeme. Auf offene dynamische Systeme ist das Konzept der Selbstorganisation anwendbar.

Sie versuchen, Systeme nach dem Grad ihrer Organisation zu klassifizieren, was ihre Struktur impliziert (gut strukturiert, schlecht strukturiert, unstrukturiert). Später wurde eine einfachere Klassifizierung vorgeschlagen: gut organisierte und schlecht organisierte oder diffuse Systeme; noch später, als die Klasse der selbstorganisierenden Systeme auftauchte, erfolgte entsprechend ihre Unterteilung in selbstregulierende, selbstlernende, selbstabstimmende und selbstanpassende Systeme. Aber alle diese Klassifizierungen sind ziemlich willkürlich.

OGBOU „Smolensk-Spezial (Justizvollzug)
Gesamtschule der Typen I und II“
(Fernunterrichtszentrum)

Notizen zum Informatikunterricht

in der 9. Klasse

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Erstellt von: Informatiklehrer
Lawrinova Irina Igorevna

Smolensk,
2012

Unterrichtsthema: „Die Welt um uns herum als hierarchisches System».

9.Klasse

Artikel- Informatik

Grundbegriffe: Objekt, Objektbeziehungen, Zusammensetzung von Objekten, Objektsystem, Objekttypen.

Integrierendes didaktisches Ziel:

eine Vorstellung von der umgebenden Welt als hierarchischem System bilden.

Aktionsplan für Studierende

Während der Arbeit müssen Sie:

sich eine Vorstellung von den Arten hierarchischer Systeme machen;

Führen Sie die Schüler in die Welt um sie herum ein, für die Modellierungen durchgeführt werden können.

Entwicklung des logischen Denkens, Erweiterung des Horizonts.

Entwicklung des kognitiven Interesses, Bildung der Informationskultur.

Informationsbank:

a) Neues Material lernen

Stufe A

Makro-, Mikro-, Megawelt.

Wir leben in Makrokosmos, das heißt, in einer Welt, die aus Objekten besteht, deren Größe mit der eines Menschen vergleichbar ist.

Typischerweise werden Makroobjekte unterteilt in:

nicht lebende

lebendig

künstlich

Mikrokosmos.

Megawelt.

Systeme und Elemente

Definition! Ein System ist eine Sammlung miteinander verbundener Objekte, die als Systemelemente bezeichnet werden.

ganzheitliches Funktionieren.

Jedes System hat bestimmte Eigenschaften, die in erster Linie von der Menge seiner Bestandteile abhängen.

Strukturen System, d. h. von der Art der Beziehungen und Verbindungen der Systemelemente untereinander. Bestehen Systeme aus identischen Elementen, sind aber unterschiedlich aufgebaut, können sich ihre Eigenschaften deutlich unterscheiden.

Stufe B, C

Mikro-, Makro- und Megawelt.

Wir leben in Makrokosmos, das heißt, in einer Welt, die aus Objekten besteht, deren Größe mit der eines Menschen vergleichbar ist. Typischerweise werden Makroobjekte in unbelebte (Steine, Eisscholle, Baumstämme usw.), lebende (Pflanzen, Tiere, der Mensch selbst) und künstliche (Gebäude, Transportmittel, Maschinen und Mechanismen, Computer usw.) unterteilt. ).

Makroobjekte bestehen aus Molekülen und Atomen, die wiederum aus extrem kleinen Elementarteilchen bestehen. Diese Welt heißt Mikrokosmos.

Die gesamte Objektvielfalt der Mega-, Makro- und Mikrowelt besteht aus Materie, während alle materiellen Objekte miteinander interagieren und daher interagieren Energie. Ein über der Erdoberfläche schwebender Körper verfügt über mechanische Energie, ein erhitzter Wasserkocher über thermische Energie, ein geladener Leiter über elektrische Energie und die Atomkerne über atomare Energie.

Die umgebende Welt kann als hierarchische Reihe von Objekten dargestellt werden: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Makrokörper, Sterne und Galaxien. Gleichzeitig wird auf den Ebenen der Moleküle und Makrokörper dieser hierarchischen Reihe ein Zweig gebildet – eine weitere Reihe, die mit der belebten Natur verbunden ist.

Auch in der belebten Natur gibt es eine Hierarchie: Einzeller – Pflanzen und Tiere – Tierpopulationen.

Der Höhepunkt der Evolution des Lebens auf der Erde ist ein Mensch, der nicht außerhalb der Gesellschaft leben kann.

Jeder Einzelne und die Gesellschaft als Ganzes studieren die Welt um sich herum und sammeln Wissen, auf dessen Grundlage künstliche Objekte geschaffen werden.

Hierarchisches System von Objekten in der umgebenden Welt

Systeme und Elemente

Die Welt um uns herum besteht aus vielen verschiedenen Objekten, von denen jedes unterschiedliche Eigenschaften hat und die Objekte gleichzeitig miteinander interagieren. Beispielsweise haben Objekte wie die Planeten unseres Sonnensystems unterschiedliche Eigenschaften (Masse, geometrische Abmessungen usw.) und interagieren nach dem Gesetz der universellen Gravitation mit der Sonne und untereinander.

Die Planeten sind Teil eines größeren Objekts – des Sonnensystems, und das Sonnensystem ist Teil unserer Milchstraße. Andererseits bestehen Planeten aus Atomen verschiedener chemischer Elemente und Atome aus Elementarteilchen. Wir können daraus schließen, dass fast jedes Objekt aus anderen Objekten besteht, das heißt, es repräsentiert System.

Ein System ist eine Sammlung miteinander verbundener Objekte, die als Systemelemente bezeichnet werden.

Ein wichtiges Merkmal des Systems ist seine ganzheitliches Funktionieren. Ein System ist keine Menge einzelner Elemente, sondern eine Ansammlung miteinander verbundener Elemente.

Die Verbindung von Elementen in Systemen kann unterschiedlicher Natur sein. In der unbelebten Natur erfolgt die Verbindung der Elemente durch physikalische Wechselwirkungen:

in Megaweltsystemen (zum Beispiel im Sonnensystem) erfolgt die Wechselwirkung der Elemente durch die universelle Schwerkraft;

in Makrokörpern gibt es eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Atomen;

In Atomen sind Elementarteilchen durch nukleare und elektromagnetische Wechselwirkungen verbunden.

Wenn man zum Beispiel die Geräte, aus denen ein Computer besteht (Prozessor, RAM-Module, Mainboard, Festplatte, Gehäuse, Monitor, Tastatur und Maus), zusammenfügt, dann bilden sie kein System. Ein Computer, also ein integral funktionierendes System, entsteht erst, nachdem die Geräte physisch miteinander verbunden, der Strom eingeschaltet und das Betriebssystem geladen wurde.

Komplettsystem (Computer)

Jedes System hat bestimmte Eigenschaften, die in erster Linie von der Menge seiner Bestandteile abhängen. Somit hängen die Eigenschaften chemischer Elemente von der Struktur ihrer Atome ab.

Das Wasserstoffatom besteht aus zwei Elementarteilchen (Proton und Elektron) und das entsprechende chemische Element ist ein Gas.

Ein Lithiumatom besteht aus drei Protonen, vier Neutronen und drei Elektronen und das entsprechende chemische Element ist ein Alkalimetall.

Wasserstoffatom

Die Eigenschaften des Systems hängen auch davon ab Strukturen System, d. h. von der Art der Beziehungen und Verbindungen der Systemelemente untereinander. Bestehen Systeme aus identischen Elementen, sind aber unterschiedlich aufgebaut, können sich ihre Eigenschaften deutlich unterscheiden. Diamant und Graphit bestehen beispielsweise aus den gleichen Atomen (Kohlenstoffatomen), aber die Art und Weise, wie die Atome miteinander verbunden sind (Kristallgitter), unterscheidet sich erheblich.

Im Kristallgitter des Diamanten ist die Wechselwirkung zwischen den Atomen in alle Richtungen sehr stark, weshalb er der härteste Stoff auf dem Planeten ist und in Form von Kristallen vorliegt.

Im Kristallgitter von Graphit sind Atome in Schichten angeordnet, zwischen denen die Wechselwirkung schwach ist, sodass es leicht zerbröckelt und in Bleistiftminen verwendet wird.

Kristallgitter aus Diamant und Graphit

b) primäre Wissensfestigung

Stufe A

Übung:Kontrollfragen

Ziel:

Beantworten Sie die Sicherheitsfragen:

Was ist ein Mikrokosmos?

Was ist der Makrokosmos?

Was ist eine Megawelt?

Bilden die Geräte, aus denen ein Computer besteht, vor dem Zusammenbau ein System? Nach der Montage? Nach dem Einschalten des Computers?

Stufe B

Übung:Compliance-Aufgabe

Ziel:Überprüfen Sie den Wissensstand zum Thema

Übereinstimmen:

Stufe C

Übung:Aufgabe „Systeme der Elemente“

Ziel:Überprüfen Sie den Wissensstand zum Thema

Übung 1.

Stellen Sie sich die folgenden Objekte als ein System miteinander verbundener Elemente vor und listen Sie diese Elemente auf:

Besen

Fahrrad

Zahnbürste

Wasserkocher

Aufgabe 2.

Führen Sie für jedes der in Aufgabe 1 vorgestellten Objekte eine Systemanalyse durch, d.h. Geben Sie die Zusammensetzung und Struktur an. Welche Komponenten können als einfache Elemente betrachtet werden und welche Subsysteme?

c) Reflexion

Worüber haben sie im Unterricht gesprochen?

Was war schwierig?

Was war interessant?

Welche Aufgaben haben Sie ausgeführt?

Wie können Sie sich selbst bewerten?

d) Hausaufgaben

Stufe A

Theoretisches Material der Lektion

Nennen Sie Beispiele für Makro-, Mikro- und Megawelten

Stufe B, C

1) Theoretisches Material der Lektion.