Okolní svět je hierarchický systém. Otevřená lekce informatiky „Svět kolem jako hierarchický systém“ (9. ročník)

Žijeme v makrokosmu. tedy ve světě, který se skládá z předmětů velikostí srovnatelných s člověkem. Obvykle se makroobjekty dělí na neživé (kámen, ledová kra, kláda atd.), živé (rostliny, zvířata, lidé) a umělé (budovy, vozidla, stroje a mechanismy, počítače atd.). Makroobjekty se skládají z molekul a atomů, které se zase skládají z elementárních částic, jejichž rozměry jsou extrémně malé. Tento svět se nazývá mikrosvět. Žijeme na planetě Zemi, která je součástí sluneční soustavy, Slunce spolu se stovkami milionů dalších hvězd tvoří naši galaxii Mléčná dráha a miliardy galaxií tvoří vesmír. Všechny tyto objekty jsou obrovské velikosti a tvoří mega svět. Celá paleta objektů mega-, makro- a mikrosvěta se skládá z hmoty, přičemž všechny hmotné objekty na sebe vzájemně působí a mají tedy energii. Těleso zvednuté nad zemským povrchem má mechanickou energii, zahřátá konvice má tepelnou energii, nabitý vodič má elektrickou energii a jádra atomů mají atomovou energii. Svět lze reprezentovat jako hierarchickou řadu objektů: elementární částice, atomy, molekuly, makrotělesa, hvězdy a galaxie. Zároveň se na úrovních molekul a makrotěl v této hierarchické řadě tvoří větev – další řada spojená s živou přírodou. Ve volné přírodě existuje také hierarchie: jednobuněčné - rostliny a zvířata - populace zvířat. Vrcholem vývoje života na Zemi je člověk, který nemůže žít mimo společnost. Každý člověk individuálně i společnost jako celek studuje svět kolem sebe a hromadí znalosti, na jejichž základě vznikají umělé objekty. Vše výše uvedené lze zobrazit ve formě diagramu.

Každý objekt se skládá z jiných objektů, to znamená, že je to systém. Zároveň lze každý objekt zařadit jako prvek do systému vyšší konstrukční úrovně. Zda je objekt systémem nebo prvkem systému, závisí na úhlu pohledu (cílech výzkumu). Zároveň je atom vodíku obsažen v molekule vody, tj. je prvkem vyššího vodíkového systému a molekulou strukturní úrovně.

Ve světě materiálních systémů existují určité hierarchie – uspořádané sekvence podřízenosti a komplikací. Slouží jako empirický základ systemologie. Veškerá rozmanitost našeho světa může být reprezentována jako postupně vznikající hierarchie.

Jedná se o přírodní, fyzikálně-chemicko-biologickou (PCB) hierarchii a sociotechnickou hierarchii (ST), které na jejím základě vznikly. Kombinace systémů z různých hierarchií vede ke „smíšeným“ třídám systémů. Kombinace systémů z fyzikálně-chemické části hierarchie (PC - "životní prostředí") s živými systémy biologické části hierarchie (B - "biota") tedy vede ke smíšené třídě systémů nazývané ekologické. Kombinace systémů z hierarchií B, C („člověk“) a T („technologie“) vede k třídě ekonomických nebo technicko-ekonomických systémů.

Přirozená hierarchie – od elementárních částic po moderní biosféru – odráží vývoj hmoty. Odnož ST (Sociotechnical Hierarchy) je velmi nedávná a krátkodobá v univerzálním časovém měřítku, ale má silný dopad na celý supersystém. Schematicky naznačuje vliv lidské společnosti na přírodu, zprostředkovaný technikou a technologií (technogeneze). Výše zmíněný holistický přístup předpokládá uvažování o celku těchto hierarchií jako o jediném systému.

Klasifikace systémů může být provedena podle různých kritérií. Hlavní seskupení je rozděleno do tří kategorií: přírodovědné, technické a socioekonomické. V přírodních (biologických) systémech je místo a funkce každého prvku, jejich interakce a propojení předem dané přírodou a ke zlepšení této organizace dochází podle zákonů evoluce. V technických systémech je místo a funkce každého mechanismu, celku a detailu předem určeny konstruktérem (technologem), který je za provozu vylepšuje. V socioekonomických systémech místo, funkce a propojení prvků předurčuje manažer (manažer), jsou jím korigovány a podporovány.

V závislosti na řešeném problému lze zvolit různé principy klasifikace.

Systémy lze klasifikovat takto:

Materiální a ikonické;

Jednoduché a složité;

přírodní a umělé;

Aktivní a pasivní;

Otevřené a uzavřené;

Deterministické (tvrdé) a stochastické (měkké).

Objektivně reálné hmotné systémy jsou obvykle definovány jako soubor objektů spojených nějakou formou pravidelné interakce nebo vzájemné závislosti k plnění dané funkce (železnice, továrna atd.).

Mezi systémy vytvořené člověkem jsou i abstraktní, symbolické, čistě informační systémy, které jsou produktem vědění - myslitelné, ideální a modelové systémy. Jejich prvky nejsou věci, ale pojmy, entity, vzájemně se ovlivňující pole a informační toky: například systém matematických rovnic; systém Euklidových axiomů; nastavit systém; logické systémy; soustava chemických prvků; právní systém kodexů, systém moci, systém cílů společnosti, pravidla silničního provozu atd.; a samozřejmě internet.

Organizace jako systémy (například obchodní organizace a společenské organizace) jsou zpravidla specifické materiální systémy, ale ve svých funkcích a chování obsahují některé vlastnosti abstraktních systémů - systémy instrukcí, pravidel, předpisů, zákonů, účetnictví, účtů, atd.

Jako základ pro klasifikaci systémů podle složitosti berou různí autoři různé znaky: velikost systému, počet spojení, složitost chování systému. Podle našeho názoru by k rozdělení na jednoduché a složité systémy mělo dojít na základě přítomnosti cíle a složitosti dané funkce.

Jednoduché soustavy, které nemají účel a vnější působení (atom, molekula, krystal, mechanicky spojená tělesa, hodinový stroj, termostat atd.) jsou neživé soustavy. Komplexní systémy, které mají svůj účel a „plní danou funkci“ jsou živé systémy nebo systémy vytvořené živými: virus, bakterie, nervový systém, mnohobuněčný organismus, společenství organismů, ekologický systém, biosféra, člověk a hmotné systémy vytvořené člověkem - mechanismy, stroje, počítače, internet, průmyslové komplexy, ekonomické systémy, globální technosféra a samozřejmě různé organizace.

Na rozdíl od jednoduchých systémů jsou komplexní systémy schopny hledání, výběru a aktivního rozhodování. Navíc mají nutně paměť. To vše jsou konkrétní materiálové systémy. Skládají se z (nebo obsahují řadu) materiálových prvků. Pokud mají interakce mezi prvky charakter sil nebo přenosů hmoty, energie a informací a mohou se v čase měnit, máme co do činění s dynamickými systémy. Plní funkce související s vnějším prostředím - funkce ochrany před okolím nebo práce na optimalizaci prostředí, alespoň jedna vnější funkce - funkce sebezáchovy.

Otevřený systém významně interaguje s jinými systémy, aby dosáhl svých cílů. Koncept otevřeného systému představil L. von Bertalanffy. Otevřené systémy jsou schopny vyměňovat si hmotu, energii a informace s vnějším prostředím, uzavřené systémy tuto schopnost postrádají. Každý socioekonomický systém patří do třídy otevřených dynamických systémů. Koncept sebeorganizace je použitelný pro otevření dynamických systémů.

Snaží se klasifikovat systémy podle stupně jejich organizace, což znamená strukturovanost (dobře strukturované, špatně strukturované, nestrukturované). Později byla navržena jednodušší klasifikace: dobře organizované a špatně organizované nebo rozptýlené systémy; ještě později, když se objevila třída samoorganizujících se systémů, se podle toho objevilo jejich dělení na systémy samoregulující, samoučící se, samonastavující se, přizpůsobující se. Ale všechny tyto klasifikace jsou spíše podmíněné.

snímek 2

Žijeme v makrosvětě, tedy ve světě, který se skládá z předmětů velikostí srovnatelných s člověkem. Obvykle se makroobjekty dělí na neživé (kámen, ledová kra apod.), živé (rostliny, zvířata, člověk sám) a umělé (budovy, dopravní prostředky, obráběcí stroje a mechanismy, počítače atd.). Makrosvět. Gulliver v zemi liliputů

snímek 3

Makroobjekty se skládají z molekul a atomů, které se zase skládají z elementárních částic, jejichž rozměry jsou extrémně malé. Tento svět se nazývá mikrosvět Mikrosvět. Atom vodíku a molekula vody.

snímek 4

Žijeme na planetě Zemi, která je součástí sluneční soustavy, Slunce spolu se stovkami milionů dalších hvězd tvoří naši galaxii Mléčná dráha a miliardy galaxií tvoří vesmír. Všechny tyto objekty jsou obrovské velikosti a tvoří megasvět Megasvět. Sluneční Soustava

snímek 5

Galaxie Hvězdy a planety Makrotěla Molekuly Atomy Elementární částice Populace Rostliny a živočichové Jednobuněční Člověk Společnost znalostí Umělé objekty (technologie)

snímek 6

Molekula vody H atom vodíku může být považována za systém, protože se skládá z kladně nabitého protonu a záporně nabitého elektronu. Zároveň je atom vodíku obsažen v molekule vody, tj. je prvkem systému vyššího vodíku a molekulou strukturní úrovně.

Snímek 7

Samostatné objekty (zařízení) integrální systém (počítač) Pokud je jedno z počítačových zařízení (například procesor) odstraněno, počítač selže, tj. přestane existovat jako systém

Snímek 8

Snímek 9

Snímek 10

Vlastnosti systému

Každý systém má určité vlastnosti, které především závisí na množině jeho prvků. Vlastnosti chemických prvků tedy závisí na struktuře jejich atomů. Vlastnosti systému závisí také na struktuře systému, tedy na typu vztahů a vazeb mezi prvky systému. Pokud se systémy skládají ze stejných prvků, ale mají různé struktury, pak se jejich vlastnosti mohou výrazně lišit.

Žijeme v makrokosmutedy ve světě, který se skládá z objektů srovnatelných velikostí s člověkem. Obvykle se makroobjekty dělí na neživé (kámen, ledová kra, kláda atd.), živé (rostliny, zvířata, lidé) a umělé (budovy, vozidla, stroje a mechanismy, počítače atd.). Makroobjekty se skládají z molekul a atomů, které se zase skládají z elementárních částic, jejichž rozměry jsou extrémně malé. Tento svět se nazývámikrokosmos.Žijeme na planetě Zemi, která je součástí sluneční soustavy, Slunce spolu se stovkami milionů dalších hvězd tvoří naši galaxii Mléčná dráha a miliardy galaxií tvoří vesmír. Všechny tyto objekty jsou obrovské a tvarovanémegasvět.Celá řada objektů mega-, makro- a mikrosvěta se skládá z hmoty, zatímco všechny hmotné objekty na sebe vzájemně působí, a proto mají energie . Těleso zvednuté nad zemským povrchem má mechanickou energii, zahřátá konvice má tepelnou energii, nabitý vodič má elektrickou energii a jádra atomů mají atomovou energii. Okolní svět lze reprezentovat jako hierarchickou řadu objektů: elementární částice, atomy, molekuly, makrotělesa, hvězdy a galaxie. Zároveň se na úrovních molekul a makrotěl v této hierarchické řadě tvoří větev – další řada spojená s živou přírodou. Ve volné přírodě existuje také hierarchie: jednobuněčné - rostliny a zvířata - populace zvířat. Vrcholem vývoje života na Zemi je člověk, který nemůže žít mimo společnost. Každý člověk individuálně i společnost jako celek studuje svět kolem sebe a hromadí znalosti, na jejichž základě vznikají umělé objekty.

Mikrosvět- jedná se o molekuly, atomy, elementární částice - svět extrémně malých, přímo nepozorovatelných mikroobjektů, jejichž prostorová diverzita se počítá od 10-8 do 10-16 cm a životnost - od nekonečna do 10-24 s.

Makrosvět- svět stabilních forem a hodnot úměrných člověku, stejně jako krystalické komplexy molekul, organismů, společenství organismů; svět makroobjektů, jehož rozměr je srovnatelný s měřítkem lidské zkušenosti: prostorové veličiny jsou vyjádřeny v milimetrech, centimetrech a kilometrech a čas - v sekundách, minutách, hodinách, letech.

Megasvět- to jsou planety, hvězdné komplexy, galaxie, metagalaxie - svět obrovských kosmických měřítek a rychlostí, vzdálenost, ve které se měří ve světelných letech, a životnost vesmírných objektů - v milionech a miliardách let.

Systémy a prvky.Každý objekt se skládá z jiných objektů, to znamená, že je to systém. Zároveň lze každý objekt zařadit jako prvek do systému vyšší konstrukční úrovně. Zda je objekt systémem nebo prvkem systému, závisí na úhlu pohledu (cílech výzkumu).Systémsestává z objektů tzvprvky systému.Například atom vodíku lze považovat za systém, protože se skládá z kladně nabitého protonu a záporně nabitého elektronu.

Integrita systému.

Nezbytnou podmínkou existence systému je jeho holistické fungování . Systém není souborem jednotlivých objektů, ale souborem vzájemně souvisejících prvků. Pokud například dáte dohromady zařízení, která tvoří počítač (procesor, moduly RAM, základní deska, pevný disk, skříň, monitor, klávesnice a myš), netvoří systém. Počítač, tedy celostně fungující systém, vzniká až po fyzickém propojení zařízení, zapnutí napájení a načtení operačního systému.

Pokud je ze systému odstraněn alespoň jeden prvek, může přestat fungovat. Pokud tedy odeberete jedno z počítačových zařízení (například procesor), počítač selže, to znamená, že přestane existovat jako systém. Vzájemné propojení prvků v systémech může mít různý charakter. V neživé přírodě se propojení prvků provádí pomocí fyzických interakcí:

• v megasvětových systémech (například v Sluneční Soustava) prvky na sebe vzájemně působí prostřednictvím sil univerzální gravitace;
• v makrotělesech dochází k elektromagnetické interakci mezi atomy;
• v atomech jsou elementární částice vázány jadernými a elektromagnetickými interakcemi.

Ve volné přírodě je integrita organismů zajištěna chemickými interakcemi mezi buňkami, ve společnosti - sociálními vazbami a vztahy mezi lidmi, v technologii - funkčními propojeními mezi zařízeními atd.

Systémy a jejich vlastnosti.

V překladu z řečtiny znamená slovo „systém“ „spojení, celek složený z částí“. Tyto části nebo prvky jsou v jednotě, v níž jsou určitým způsobem uspořádány, propojeny a navzájem se tak či onak ovlivňují.

Management má také tu vlastnost, že je systematický, takže studium jeho mechanismu začínáme seznámením se základními ustanoveními teorie systémů. V souladu s tím má každý systém řadu základních vlastností.

Za prvé, jak již bylo zmíněno, jde o soubor prvků, nebo samostatných částí, vybraných podle toho či onoho principu, které jsou jeho strukturotvornými činiteli a hrají roli subsystémů. Ty druhé, i když jsou relativně nezávislé, interagují v rámci systému různými způsoby; ve své nejjednodušší formě tím, že jsou blízko a sousedí navzájem; složitějšími formami interakce jsou podmíněnost (vytváření jednoho prvku druhým) a vzájemné ovlivňování, které na sebe navzájem působí. Pro zachování systému musí být taková interakce harmonická.

V důsledku interakce prvky a tvoří vlastnosti celého systému, tedy znaky charakteristické pro systém jako celek a každý z nich samostatně (například lidské tělo jako celek a každý z jeho orgánů provádějí metabolické procesy, mají nervové buňky, jsou neustále aktualizovány atd.

Vlastnosti prvků (subsystémů) určují jejich místo ve vnitřní organizaci systému a jsou implementovány v jejich funkcích. To se projevuje určitým vlivem na další prvky či objekty, které jsou mimo systém a jsou schopny tento vliv v souladu s ním vnímat, přetvářet a měnit.

Za druhé systém má hranice, které jej oddělují životní prostředí. Tyto hranice mohou být „průhledné“, umožňující pronikání do systému vnějších vlivů, a „neprůhledné“, pevně jej oddělující od zbytku světa. Systémy, které provádějí volnou obousměrnou výměnu energie, hmoty, informací s okolím, se nazývají otevřené; jinak mluvíme o uzavřených systémech, které fungují relativně nezávisle na prostředí.

Pokud systém vůbec nepřijímá zdroje zvenčí, má tendenci chátrat (entropie) a přestává existovat (například se zastaví hodiny, pokud nejsou spuštěny).

Otevřené systémy, které samostatně čerpají potřebné zdroje z vnějšího prostředí a transformují je tak, aby vyhovovaly jejich potřebám, jsou v zásadě nevyčerpatelné. Přitom nedostatečná, nebo naopak příliš aktivní výměna s okolím může systém zničit (kvůli nedostatku zdrojů nebo neschopnosti je asimilovat kvůli nadměrnému množství a rozmanitosti). Proto musí být systém ve stavu vnitřní rovnováhy a rovnováhy s okolím. Tím je zajištěno jeho optimální přizpůsobení a úspěšný vývoj.

Otevřené systémy se snaží o neustálou změnu prostřednictvím specializace, diferenciace, integrace prvků. To vede ke komplikaci vztahů, zlepšení samotného systému, umožňuje dosáhnout cílů mnoha způsoby (u uzavřených je možný pouze jeden), ale vyžaduje další zdroje.

Za třetí, každý systém má určitou strukturu, tedy uspořádaný soubor vzájemně souvisejících prvků (někdy se v běžném životě pojem struktura používá jako synonymum pro pojem organizace).

Uspořádání dává systému vnitřní organizaci, v rámci které interakce prvků podléhá určitým principům, zákonitostem. Systémy, kde je taková organizace minimální, se nazývají neuspořádané, například dav na ulici. Struktura může do té či oné míry záviset na vlastnostech samotných prvků (například vztahy v čistě ženských, mužských, dětských nebo smíšených týmech nejsou stejné).

Čtvrtý v každém systému existuje určitý explicitní systémotvorný vztah nebo kvalita, která se v té či oné míře projevuje ve všech ostatních, zajišťuje jejich jednotu a celistvost. Pokud je to určeno povahou systému, pak se nazývá vnitřní, jinak - vnější. Vnitřní vztahy se přitom mohou rozšířit i do jiných systémů (například prostřednictvím napodobování, vypůjčování zkušeností). Jedinečností je možnost realizovat vztahy a vlastnosti systému výhradně na tomto základě (substrát). V sociálních systémech mohou kromě explicitního systému utvářet vztahy existovat i implicitní.

Pátý, každý systém má určité vlastnosti. Multikvalitativní povaha systému je důsledkem nekonečnosti vazeb a vztahů, které existují na jeho různých úrovních. Vlastnosti se projevují ve vztahu k jiným předmětům, navíc jinak. Tentýž člověk v roli vůdce může například křičet na podřízené a lítat se svému přímému nadřízenému. Kvality systému do jisté míry ovlivňují kvalitu prvků v nich obsažených, přetvářejí je. Schopnost toho dosáhnout charakterizuje sílu systému.

V šestém, systém je charakterizován vznikem, tedy vznikem kvalitativně nových vlastností, které v jeho prvcích chybí, nebo pro ně nejsou charakteristické. Vlastnosti celku se tedy nerovnají součtu vlastností částí, ačkoli na nich závisí, a prvky sjednocené v systému mohou mimo systém ztratit vlastnosti jim vlastní, nebo získat nové.

netotožnostsoučet kvalit prvků kvalit systému jako celku je dán přítomností struktury, proto strukturální transformace vedou ke kvalitativním, k těm však může dojít i v důsledku kvantitativních změn. Systém se tedy může kvalitativně změnit, aniž by se změnila jeho struktura, a v rámci stejného kvantitativního složení může existovat několik kvalitativních stavů.

Sedmý, systém má zpětnou vazbu, která je chápána jako určitá jeho reakce jako celku nebo jednotlivých prvků na vzájemné impulsy a vnější vlivy.

Grafen- nejtenčí materiál známý lidstvu, silný pouze jeden atom uhlíku. Do učebnic fyziky a naší reality vstoupil v roce 2004, kdy se vědcům z Manchesterské univerzity Andre Game a Konstantin Novoselov podařilo jej získat pomocí obyčejné pásky k postupnému oddělení vrstev z obyčejného krystalického grafitu, nám známého ve formě tužkové tyčinky. .

Popularita grafenu mezi výzkumníky a inženýry den ode dne roste, protože má neobvyklé optické, elektrické, mechanické a tepelné vlastnosti. Mnoho odborníků předpovídá v blízké budoucnosti možnou výměnu křemíkových tranzistorů za ekonomičtější a vysokorychlostní grafenové.

Grafit- minerální, nejběžnější a nejstabilnější v zemská kůra modifikace uhlíku. Konstrukce je vrstvená. Ohnivzdorné, elektricky vodivé, chemicky odolné. Používá se při výrobě tavicích kelímků, ve slévárenství, při výrobě elektrod, alkalických baterií, tužek atd. Bloky z čistého umělého grafitu se používají v jaderné technice, jako povlak trysek raketových motorů atd.

diamant je krystalický uhlík. Uhlík existuje v několika pevných alotropních modifikacích, tj. v různých formách s různými fyzikálními vlastnostmi. Diamant je jednou z modifikací uhlíku a nejtvrdší známou látkou (tvrdost 10 na Mohsově stupnici).

Zobrazit obsah dokumentu
"Vývoj lekce informatiky"

Rozvoj lekce informatiky

Známka: 9

Eduková M.V.

Téma lekce: Svět kolem nás hierarchický systém.

Cíle lekce:

Vzdělávací – naučit se pojmy „systém“, „hierarchie“, uvědomit si, že svět kolem nás je hierarchický systém, ve kterém jsou všechny prvky propojeny.

Vzdělávací - formovat komunikační dovednosti, schopnost práce ve skupině, spolupráce.

Rozvíjení – formovat schopnost budovat vztahy příčina-následek, argumentovat svým názorem.

Vybavení lekce:

PC, projektor

Interaktivní tabule.

Mapy s texty pro analýzu.

Obrazové snímky.

Video "Od velkého třesku do současnosti za 90 sekund."

Techniky použité v lekci:

1. „Tlusté“ a „tenké“ otázky.

2. Kritické myšlení- Metoda "Vložit".

3. Metoda hledání problému.

4. Sincwine.

Mezioborové vazby: astronomie, chemie, společenské vědy.

Struktura lekce:

Organizace času.

stanovení cílů. Na plátně se hraje film „Dějiny stvoření světa za 90 sekund“ (příloha č. 1). Otázka: O čem budeme dnes mluvit? Jaké je téma lekce? (o evoluci, o světě, o vývoji Vesmíru). Co byste se chtěli ve třídě naučit? Co zajímavého, nového si s sebou dnes chcete vzít?

Aktualizace znalostí, UUD na začátku lekce.

Na interaktivní koncepční tabuli (příloha 2):

Práce ve dvojici: každý žák musí vytvořit 3 věty s použitím kteréhokoli z těchto slov a přečíst je sousedovi v lavici.

Frontální práce: tažením po interaktivní tabuli seřaďte všechna tato slova do diagramu.

Otázky: Proč jste obvod postavili tímto způsobem? Co by podle vás mělo být nahoře, dole v diagramu?

Diskuse, přeskupování prvků.

Primární vnímání teoretického vzdělávacího materiálu.

Napište definici:

Hierarchie - řád podřízení nižších článků vyšším, jejich uspořádání do struktury jako "dřevo» .

Rozdělte studenty do skupin. Narození na jaře - 1. skupina, v létě - 2., na podzim - 3., v zimě - 4.

Úkoly pro skupiny:

Uveďte příklady podání:

2. ve státě

   ve volné přírodě

5. Aktualizace znalostí:

Obrazový snímek (Příloha 2): motor automobilu, sluneční soustava, oběhová soustava člověka, soustava rovnic.

Odpovězte na otázky: Co mají obrázky společného? (skládají se z prvků), Jak se nazývají objekty, které se skládají z jiných objektů? (systémy) Co se stane, když je ze systému odstraněn alespoň 1 prvek? (nebude fungovat).

Závěr: v systému jsou všechny prvky propojeny.

Recepční "vložka".

Děti dostanou text (příloha 3). Při čtení textu je nutné si dělat poznámky na okraje a po přečtení textu vyplnit tabulku, kde se ikony stanou nadpisy sloupců tabulky: „V“ - již znal; "+" - nový; "-" - myslel jinak; "?" - Nerozumím, jsou tu otázky.

Textová diskuze. Jsou systémy grafitu, grafenu a diamantu? (Ano, protože krystalové mřížky se skládají z mnoha prvků.) Jednotlivé prvky jsou stejné (atomy uhlíku), proč se látky liší? (různě uspořádáno v mřížce, grafit je vrstvený, grafen je z jedné vrstvy).

Závěr: systémy stejných prvků mohou být různé.

Na snímku jsou jména všech studentů ve třídě.

Existují mezi vámi formální (obchodní) a neformální (přátelské) vazby.

Formální komunikace související s učením vás všechny spojí do jednoho třídního týmu, zatímco neformální skupiny se tvoří spontánně a spojují lidi podle zájmů a společných osobnostních rysů.

Kreslit šipkami na interaktivní tabuli (příloha 2) neformální spojení mezi vámi. (děti jdou ven, najdou své jméno, ukazují spojení s přáteli na grafu pomocí jednostranných nebo oboustranných šipek)

Závěr: prvky v systémech mohou souviset různými způsoby.

Formulujme vlastnosti systémů.

integrita

vztah mezi prvky

spojení s okolím

organizace atd.

Rozhlédni se, co vidíš kolem sebe? (lidé, nábytek, stromy za oknem). Co nevidíte, ale je kolem vás? (mikroorganismy, atomy, molekuly, planeta Země, jiné planety, galaxie). Takže jsme v různých světech?

Svět, který se skládá z objektů srovnatelných velikostí s člověkem, je - makrosvět. Megasvět- skládá se z obrovských, ve srovnání s osobou, objektů - planet, hvězd, galaxií. Nejmenší okem neviditelné organismy, viry, molekuly látek - je to mikrokosmos.

Problémové otázky:

jak vážit molekulu (1 možnost)

jak vážit planetu? (Možnost 2)

Dochází k nejneočekávanějším a nestandardním rozhodnutím.

6. Reflexe.

Vytvořte syncwine pro slovo "systém"

(například:

celek, organizovaný

fungující, hroutící se, interagující

Náš svět je hierarchický systém.

Mikro, makro a mega svět. Žijeme v makrokosmu, tzn. ve světě, který se skládá z předmětů velikostí srovnatelných s člověkem. Obvykle se makroobjekty dělí na neživé (kámen, ledová kra, kláda atd.), živé (rostliny, zvířata, člověk sám) a umělé (budovy, dopravní prostředky, obráběcí stroje a mechanismy, počítače atd.).

Makroobjekty se skládají z molekul a atomů, které se zase skládají z elementárních částic, jejichž rozměry jsou extrémně malé. Tento svět se nazývá mikrosvět.

Žijeme na planetě Zemi, která je součástí sluneční soustavy, Slunce spolu se stovkami milionů dalších hvězd tvoří naši galaxii Mléčná dráha a miliardy galaxií tvoří vesmír. Všechny tyto objekty jsou obrovské velikosti a tvoří mega svět.

Celá paleta objektů mega-, makro- a mikrosvěta se skládá z hmoty, přičemž všechny hmotné objekty na sebe vzájemně působí a mají tedy energii. Těleso zvednuté nad zemským povrchem má mechanickou energii, zahřátá konvice má tepelnou energii, nabitý vodič má elektrickou energii a jádra atomů mají atomovou energii.

Okolní svět lze reprezentovat jako hierarchickou řadu objektů: elementární částice, atomy, molekuly, makrotělesa, hvězdy a galaxie. Zároveň se na úrovních molekul a makrotěl v této hierarchické řadě tvoří větev – další řada spojená s živou přírodou.

Ve volné přírodě existuje také hierarchie: jednobuněčné - rostliny a zvířata - populace zvířat.

Vrcholem vývoje života na Zemi je člověk, který nemůže žít mimo společnost.

Každý člověk individuálně i společnost jako celek studuje svět kolem sebe a hromadí znalosti, na jejichž základě vznikají umělé objekty.

Rýže. 12.1.

Systémy a prvky. Každý objekt je složen z jiných objektů, tzn. je systém. Na druhou stranu lze každý objekt zařadit jako prvek do systému vyšší konstrukční úrovně. Zda je objekt systémem nebo prvkem systému, závisí na úhlu pohledu (cílech výzkumu).

Systém se skládá z objektů, které se nazývají prvky systému.

Například atom vodíku lze považovat za systém, protože se skládá z kladně nabitého protonu a záporně nabitého elektronu.

Na druhé straně do molekuly vody vstupuje atom vodíku, tzn. je prvkem systému vyšší strukturální úrovně.

Rýže. 12.2.

Integrita systému. Nezbytnou podmínkou existence systému je jeho holistické fungování. Systém není souborem jednotlivých objektů, ale souborem vzájemně souvisejících prvků.

Vzájemné propojení prvků v systémech může mít různý charakter. V neživé přírodě se propojení prvků provádí pomocí fyzických interakcí:

• ? v systémech mega světa (například ve sluneční soustavě) na sebe prvky vzájemně působí silami univerzální gravitace;
• ? makrotěles existuje elektromagnetická interakce mezi atomy;
• ? atomy elementární částice jsou spojeny jadernými a elektromagnetickými interakcemi.

Ve volné přírodě je integrita organismů zajištěna chemickými interakcemi mezi buňkami, ve společnosti - sociálními vazbami a vztahy mezi lidmi, v technologii - funkčními propojeními mezi zařízeními atd.

Pokud například dáte dohromady hromadu zařízení, která jsou součástí počítače (monitor, skříň, základní deska, procesor, moduly RAM, pevný disk, klávesnice a myš), pak netvoří systém. Počítač, tzn. holisticky fungující systém vzniká až po fyzickém propojení zařízení, zapnutí napájení a načtení operačního systému.

Pokud je ze systému odstraněn alespoň jeden prvek, může přestat fungovat. Pokud tedy odeberete jedno ze zařízení počítače (například procesor), počítač selže, tzn. přestane existovat jako systém.

Rýže. 12.3.

Systémové vlastnosti. Každý systém má určité vlastnosti, které především závisí na množině jeho prvků. Vlastnosti chemických prvků tedy závisí na struktuře jejich atomů.

Atom vodíku se skládá ze dvou elementárních částic (proton a elektron) a odpovídajícím chemickým prvkem je plyn.

Atom lithia se skládá ze tří protonů, čtyř neutronů a tří elektronů a odpovídající chemický prvek je alkalický kov.

Rýže. 12.4.

Vlastnosti systému závisí také na struktuře systému, tzn. na typu vztahů a vazeb mezi prvky systému. Pokud se systémy skládají ze stejných prvků, ale mají různé struktury, pak se jejich vlastnosti mohou výrazně lišit. Například diamant, grafit a uhlíkové nanotrubice jsou tvořeny stejnými atomy (atomy uhlíku), ale způsob vazby atomů (krystalové mřížky) se výrazně liší.

V krystalové mřížce diamantu je interakce mezi atomy velmi silná ve všech směrech, jde tedy o nejtvrdší látku na planetě a existuje ve formě krystalů.

V krystalové mřížce grafitu jsou atomy uspořádány ve vrstvách, mezi nimiž je slabá interakce, takže se snadno drolí a používá se v tužkách.

Uhlíková nanotrubice je rovina grafitové krystalové mřížky svinutá do válce. Nanotrubice jsou velmi tažné (ačkoli mají tloušťku stěny jednoho atomu uhlíku). Vlákno z nanotrubiček, silné jako lidský vlas, pojme zátěž v řádu stovek kilogramů. Elektrické vlastnosti nanotrubic se mohou měnit, což z nich dělá jeden z hlavních materiálů nanoelektroniky.

Rýže. 12.5.

Kontrolní otázky a úkoly

• 1. Uveďte příklady systémů ve světě.
• 2. Tvoří zařízení, která tvoří počítač, systém: před sestavením? Po montáži? Po zapnutí počítače?
• 3. Na čem závisí vlastnosti systému? Uveďte příklady systémů sestávajících ze stejných prvků, ale s různými vlastnostmi.