Dunia sekitarnya adalah sistem hierarkis. Pelajaran terbuka tentang informatika "Dunia di sekitar sebagai sistem hierarkis" (kelas 9)

Kita hidup dalam makrokosmos. yaitu di dunia, yang terdiri dari benda-benda yang ukurannya sebanding dengan seseorang. Biasanya, objek makro dibagi menjadi benda mati (batu, gumpalan es yang terapung, kayu gelondongan, dll.), makhluk hidup (tanaman, hewan, manusia) dan buatan (bangunan, kendaraan, mesin dan mekanisme, komputer, dll.). Objek makro terdiri dari molekul dan atom, yang, pada gilirannya, terdiri dari partikel elementer, yang dimensinya sangat kecil. Dunia ini disebut dunia mikro. Kita hidup di planet Bumi, yang merupakan bagian dari tata surya, Matahari, bersama dengan ratusan juta bintang lainnya, membentuk galaksi Bima Sakti kita, dan miliaran galaksi membentuk Semesta. Semua benda ini berukuran sangat besar dan membentuk dunia mega. Seluruh variasi objek dunia mega, makro, dan mikro terdiri dari materi, sementara semua objek material berinteraksi satu sama lain dan karenanya memiliki energi. Sebuah benda yang diangkat di atas permukaan bumi memiliki energi mekanik, ketel yang dipanaskan memiliki energi panas, konduktor bermuatan memiliki energi listrik, dan inti atom memiliki energi atom. Dunia dapat direpresentasikan sebagai serangkaian objek hierarkis: partikel elementer, atom, molekul, makrobodi, bintang, dan galaksi. Pada saat yang sama, pada tingkat molekul dan tubuh makro, sebuah cabang terbentuk dalam rangkaian hierarkis ini - rangkaian lain yang terkait dengan alam yang hidup. Di alam liar, ada juga hierarki: uniseluler - tumbuhan dan hewan - populasi hewan. Puncak dari evolusi kehidupan di Bumi adalah orang yang tidak bisa hidup di luar masyarakat. Setiap orang secara individu dan masyarakat secara keseluruhan mempelajari dunia di sekitar mereka dan mengumpulkan pengetahuan, yang dengannya objek buatan dibuat. Semua hal di atas dapat ditampilkan dalam bentuk diagram.

Setiap objek terdiri dari objek lain, yaitu sistem. Pada saat yang sama, setiap objek dapat dimasukkan sebagai elemen dalam sistem tingkat struktural yang lebih tinggi. Apakah suatu objek adalah sistem atau elemen sistem tergantung pada sudut pandang (tujuan penelitian). Pada saat yang sama, atom hidrogen termasuk dalam molekul air, yaitu, itu adalah elemen dari sistem hidrogen yang lebih tinggi dan molekul tingkat struktural.

Di dunia sistem material, ada hierarki tertentu - urutan subordinasi dan komplikasi yang teratur. Mereka berfungsi sebagai dasar empiris dari sistemologi. Semua keragaman dunia kita dapat direpresentasikan sebagai hierarki yang muncul secara berurutan.

Ini adalah hierarki alami, fisik-kimia-biologis (PCB) dan hierarki sosio-teknis (ST) yang muncul atas dasar itu. Menggabungkan sistem dari hierarki yang berbeda mengarah ke kelas sistem "campuran". Dengan demikian, kombinasi sistem dari bagian fisiko-kimia dari hierarki (PC - "lingkungan") dengan sistem kehidupan dari bagian biologis hierarki (B - "biota") mengarah ke kelas sistem campuran yang disebut ekologi. Menggabungkan sistem dari hierarki B, C ("manusia") dan T ("teknologi") mengarah ke kelas sistem ekonomi, atau teknis dan ekonomi.

Hirarki alami - dari partikel dasar hingga biosfer modern - mencerminkan evolusi materi. Sebuah cabang dari ST (Sociotechnical Hierarchy) sangat baru dan berumur pendek pada skala waktu universal, tetapi memiliki dampak yang kuat pada seluruh supersistem. Secara skematis menunjukkan dampak masyarakat manusia terhadap alam, dimediasi oleh teknologi dan teknologi (technogenesis). Pendekatan holistik yang disebutkan sebelumnya mengasumsikan pertimbangan totalitas hierarki ini sebagai satu sistem.

Klasifikasi sistem dapat dilakukan menurut berbagai kriteria. Pengelompokan utama adalah dalam tiga kategori: ilmu alam, teknis dan sosial-ekonomi. Dalam sistem alami (biologis), tempat dan fungsi setiap elemen, interaksi dan interkoneksinya ditentukan sebelumnya oleh alam, dan peningkatan organisasi ini terjadi sesuai dengan hukum evolusi. Dalam sistem teknis, tempat dan fungsi setiap mekanisme, unit, dan detail telah ditentukan sebelumnya oleh perancang (teknolog), yang meningkatkannya selama operasi. Dalam sistem sosial ekonomi, tempat, fungsi, dan keterkaitan unsur-unsur ditentukan sebelumnya oleh manajer (manajer), mereka dikoreksi dan didukung olehnya.

Tergantung pada masalah yang dipecahkan, prinsip klasifikasi yang berbeda dapat dipilih.

Sistem dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Material dan ikonik;

Sederhana dan kompleks;

alami dan buatan;

Aktif dan pasif;

Terbuka dan tertutup;

Deterministik (keras) dan stokastik (lunak).

Sistem material yang nyata secara objektif biasanya didefinisikan sebagai seperangkat objek yang disatukan oleh beberapa bentuk interaksi reguler atau saling ketergantungan untuk melakukan fungsi tertentu (kereta api, pabrik, dll.).

Di antara sistem yang diciptakan oleh manusia, ada juga sistem informasi abstrak, simbolis, murni yang merupakan produk pengetahuan - sistem yang dapat dibayangkan, ideal, dan model. Unsur-unsurnya bukanlah benda, tetapi konsep, entitas, susunan yang saling berinteraksi, dan arus informasi: misalnya, sistem persamaan matematika; sistem aksioma Euclid; mengatur sistem; sistem logis; sistem unsur kimia; sistem hukum kode, sistem kekuasaan, sistem tujuan perusahaan, aturan jalan, dll; dan, tentu saja, Internet.

Sebagai aturan, organisasi sebagai sistem (misalnya, organisasi bisnis dan organisasi sosial) adalah sistem material tertentu, tetapi dalam fungsi dan perilakunya mengandung beberapa sifat sistem abstrak - sistem instruksi, aturan, peraturan, hukum, akuntansi, akun, dll.

Sebagai dasar untuk klasifikasi sistem berdasarkan kompleksitas, penulis yang berbeda mengambil berbagai fitur: ukuran sistem, jumlah koneksi, kompleksitas perilaku sistem. Menurut pendapat kami, pembagian menjadi sistem yang sederhana dan kompleks harus terjadi atas dasar adanya tujuan dan kompleksitas fungsi yang diberikan.

Sistem sederhana yang tidak memiliki tujuan dan tindakan eksternal (atom, molekul, kristal, benda yang terhubung secara mekanis, jarum jam, termostat, dll.) adalah sistem tak hidup. Sistem kompleks yang memiliki tujuan dan "melakukan fungsi tertentu" adalah sistem kehidupan, atau sistem yang diciptakan oleh makhluk hidup: virus, bakteri, sistem saraf, organisme multiseluler, komunitas organisme, sistem ekologi, biosfer, seseorang dan sistem material yang dibuat oleh seseorang - mekanisme, mesin, komputer, Internet, kompleks industri, sistem ekonomi, teknosfer global dan, tentu saja, berbagai organisasi.

Tidak seperti sistem sederhana, sistem kompleks mampu melakukan tindakan pencarian, pemilihan, dan keputusan aktif. Selain itu, mereka tentu memiliki ingatan. Semua ini adalah sistem material beton. Mereka terdiri dari (atau mencakup sejumlah) elemen material. Jika interaksi antar elemen bersifat gaya atau transfer materi, energi, dan informasi dan dapat berubah seiring waktu, kita berhadapan dengan sistem dinamis. Mereka melakukan fungsi yang berkaitan dengan lingkungan eksternal – fungsi melindungi terhadap lingkungan atau bekerja untuk mengoptimalkan lingkungan, setidaknya satu fungsi eksternal – fungsi pelestarian diri.

Sistem terbuka berinteraksi secara signifikan dengan sistem lain untuk mencapai tujuannya. Konsep sistem terbuka diperkenalkan oleh L. von Bertalanffy. Sistem terbuka mampu bertukar materi, energi dan informasi dengan lingkungan eksternal, sistem tertutup tidak memiliki kemampuan ini. Setiap sistem sosial-ekonomi termasuk dalam kelas sistem dinamis terbuka. Untuk membuka sistem dinamislah konsep self-organization dapat diterapkan.

Mereka mencoba untuk mengklasifikasikan sistem menurut tingkat organisasi mereka, menyiratkan keterstrukturan (terstruktur dengan baik, tidak terstruktur dengan baik, tidak terstruktur). Kemudian, klasifikasi yang lebih sederhana diusulkan: sistem yang terorganisir dengan baik dan tidak terorganisir dengan baik, atau tersebar; bahkan kemudian, ketika kelas sistem yang mengatur diri sendiri muncul, pembagian mereka menjadi sistem yang mengatur sendiri, belajar mandiri, menyesuaikan diri, menyesuaikan diri muncul sesuai. Tetapi semua klasifikasi ini agak bersyarat.

geser 2

Kita hidup di dunia makro, yaitu, di dunia yang terdiri dari objek-objek yang ukurannya sebanding dengan seseorang. Biasanya, objek makro dibagi menjadi benda mati (batu, gumpalan es yang terapung, dll.), makhluk hidup (tanaman, hewan, orang itu sendiri) dan buatan (bangunan, alat transportasi, peralatan dan mekanisme mesin, komputer, dll.). dunia makro. Gulliver di Tanah Liliputians

geser 3

Objek makro terdiri dari molekul dan atom, yang, pada gilirannya, terdiri dari partikel elementer, yang dimensinya sangat kecil. Dunia ini disebut microworld Microworld. atom hidrogen dan molekul air.

geser 4

Kita hidup di planet Bumi, yang merupakan bagian dari tata surya, Matahari, bersama dengan ratusan juta bintang lainnya, membentuk galaksi Bima Sakti kita, dan miliaran galaksi membentuk Semesta. Semua objek ini berukuran sangat besar dan membentuk megaworld Megaworld. tata surya

geser 5

Galaksi Bintang dan planet Makrobodi Molekul Atom Partikel elementer Populasi Tumbuhan dan hewan Uniseluler Manusia Masyarakat pengetahuan Objek buatan (teknologi)

geser 6

Molekul air H atom hidrogen dapat dianggap sebagai suatu sistem, karena terdiri dari proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif. Pada saat yang sama, atom hidrogen termasuk dalam molekul air, yaitu, itu adalah elemen dari sistem hidrogen yang lebih tinggi dan molekul tingkat struktural.

Geser 7

Memisahkan objek (perangkat) sistem integral (komputer) jika salah satu perangkat komputer (misalnya, prosesor) dilepas, komputer akan gagal, yaitu, tidak ada lagi sebagai suatu sistem

Geser 8

Geser 9

Geser 10

Sifat sistem

Setiap sistem memiliki sifat-sifat tertentu, yang, pertama-tama, bergantung pada himpunan elemen-elemen penyusunnya. Dengan demikian, sifat-sifat unsur kimia bergantung pada struktur atomnya. Sifat-sifat sistem juga bergantung pada struktur sistem, yaitu pada jenis hubungan dan hubungan antara elemen-elemen sistem. Jika sistem terdiri dari unsur-unsur yang sama, tetapi memiliki struktur yang berbeda, maka sifat-sifatnya dapat berbeda secara signifikan.

Kita hidup di makrokosmosyaitu, di dunia yang terdiri dari benda-benda yang ukurannya sebanding dengan seseorang. Biasanya, objek makro dibagi menjadi benda mati (batu, gumpalan es yang terapung, kayu gelondongan, dll.), makhluk hidup (tanaman, hewan, manusia) dan buatan (bangunan, kendaraan, mesin dan mekanisme, komputer, dll.). Objek makro terdiri dari molekul dan atom, yang, pada gilirannya, terdiri dari partikel elementer, yang dimensinya sangat kecil. Dunia ini disebutmikrokosmos.Kita hidup di planet Bumi, yang merupakan bagian dari tata surya, Matahari, bersama dengan ratusan juta bintang lainnya, membentuk galaksi Bima Sakti kita, dan miliaran galaksi membentuk Semesta. Semua benda ini sangat besar dan berbentukdunia mega.Keanekaragaman objek di dunia mega, makro, dan mikro terdiri dari materi, sementara semua objek material berinteraksi satu sama lain dan oleh karena itu memiliki energi . Sebuah benda yang diangkat di atas permukaan bumi memiliki energi mekanik, ketel yang dipanaskan memiliki energi panas, konduktor bermuatan memiliki energi listrik, dan inti atom memiliki energi atom. Dunia sekitarnya dapat direpresentasikan sebagai serangkaian objek hierarkis: partikel elementer, atom, molekul, makrobodi, bintang, dan galaksi. Pada saat yang sama, pada tingkat molekul dan tubuh makro, sebuah cabang terbentuk dalam rangkaian hierarkis ini - rangkaian lain yang terkait dengan alam yang hidup. Di alam liar, ada juga hierarki: uniseluler - tumbuhan dan hewan - populasi hewan. Puncak dari evolusi kehidupan di Bumi adalah orang yang tidak bisa hidup di luar masyarakat. Setiap orang secara individu dan masyarakat secara keseluruhan mempelajari dunia di sekitar mereka dan mengumpulkan pengetahuan, yang dengannya objek buatan dibuat.

Dunia mikro- ini adalah molekul, atom, partikel elementer - dunia objek mikro yang sangat kecil, tidak dapat diamati secara langsung, keragaman spasialnya dihitung dari 10-8 hingga 10-16 cm, dan masa hidup - dari tak terhingga hingga 10-24 s.

dunia makro- dunia bentuk dan nilai stabil yang sepadan dengan seseorang, serta kompleks kristal molekul, organisme, komunitas organisme; dunia objek makro, dimensi yang sebanding dengan skala pengalaman manusia: kuantitas spasial dinyatakan dalam milimeter, sentimeter dan kilometer, dan waktu - dalam detik, menit, jam, tahun.

dunia mega- ini adalah planet, kompleks bintang, galaksi, metagalaxies - dunia skala dan kecepatan kosmik yang sangat besar, jarak yang diukur dalam tahun cahaya, dan masa hidup objek luar angkasa - dalam jutaan dan miliaran tahun.

Sistem dan elemen.Setiap objek terdiri dari objek lain, yaitu sistem. Pada saat yang sama, setiap objek dapat dimasukkan sebagai elemen dalam sistem tingkat struktural yang lebih tinggi. Apakah suatu objek adalah sistem atau elemen sistem tergantung pada sudut pandang (tujuan penelitian).Sistemterdiri dari benda-benda yang disebutelemen dari sistem.Misalnya, atom hidrogen dapat dianggap sebagai suatu sistem, karena terdiri dari proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.

Integritas sistem.

Kondisi yang diperlukan untuk keberadaan sistem adalah fungsinya yang holistik . Sistem bukanlah kumpulan objek individu, tetapi kumpulan elemen yang saling terkait. Misalnya, jika Anda menyatukan perangkat yang membentuk komputer (prosesor, modul RAM, board sistem, hard drive, casing, monitor, keyboard, dan mouse), mereka tidak membentuk suatu sistem. Komputer, yaitu sistem yang berfungsi secara holistik, terbentuk hanya setelah perangkat terhubung secara fisik satu sama lain, daya dihidupkan dan sistem operasi dimuat

Jika setidaknya satu elemen dihapus dari sistem, maka itu mungkin berhenti berfungsi. Jadi, jika Anda menghapus salah satu perangkat komputer (misalnya, prosesor), komputer akan gagal, yaitu, tidak akan ada lagi sebagai suatu sistem. Keterkaitan elemen-elemen dalam sistem dapat memiliki sifat yang berbeda. Di alam mati, interkoneksi elemen dilakukan dengan bantuan interaksi fisik:

• dalam sistem mega-dunia (misalnya, di tata surya) elemen berinteraksi satu sama lain melalui gaya gravitasi universal;
• dalam makrobodi ada interaksi elektromagnetik antara atom;
• dalam atom partikel dasar terikat oleh interaksi nuklir dan elektromagnetik.

Dalam satwa liar, integritas organisme dipastikan oleh interaksi kimia antar sel, dalam masyarakat - oleh ikatan sosial dan hubungan antar manusia, dalam teknologi - oleh koneksi fungsional antar perangkat, dll.

Sistem dan propertinya.

Diterjemahkan dari bahasa Yunani, kata "sistem" berarti "hubungan, keseluruhan yang terdiri dari bagian-bagian." Bagian-bagian ini, atau elemen-elemen, berada dalam kesatuan, di mana mereka diatur dengan cara tertentu, saling berhubungan, dan memiliki satu atau lain efek satu sama lain.

Manajemen juga memiliki sifat yang sistematis, jadi kita mulai mempelajari mekanismenya dengan berkenalan dengan ketentuan dasar teori sistem. Sesuai dengan itu, sistem apa pun memiliki sejumlah fitur dasar.

Pertama, sebagaimana telah disebutkan, itu adalah seperangkat elemen, atau bagian yang terpisah, dipilih menurut satu atau lain prinsip, yang merupakan faktor pembentuk strukturnya dan memainkan peran subsistem. Yang terakhir, meskipun relatif independen, berinteraksi dalam berbagai cara dalam sistem; dalam bentuknya yang paling sederhana, dengan menjadi dekat dan berdekatan satu sama lain; bentuk interaksi yang lebih kompleks adalah kondisionalitas (pembentukan satu elemen oleh elemen lain) dan pengaruh timbal balik yang diberikan oleh elemen tersebut satu sama lain. Untuk melestarikan sistem, interaksi tersebut harus harmonis.

Sebagai hasil dari interaksi, unsur-unsur dan membentuk kualitas seluruh sistem, yaitu, tanda-tanda karakteristik sistem secara keseluruhan dan masing-masing secara terpisah (misalnya, tubuh manusia secara keseluruhan dan masing-masing organnya melakukan metabolisme. proses, memiliki sel saraf, terus diperbarui, dll.

Sifat-sifat elemen (subsistem) menentukan tempat yang terakhir dalam organisasi internal sistem dan diimplementasikan dalam fungsinya. Ini dimanifestasikan dalam pengaruh tertentu pada elemen atau objek lain yang berada di luar sistem dan mampu memahami, mengubah, dan mengubah pengaruh ini sesuai dengannya.

Kedua, sistem memiliki batas-batas yang memisahkannya dari lingkungan. Batas-batas ini bisa "transparan", memungkinkan penetrasi ke dalam sistem pengaruh eksternal, dan "buram", memisahkannya dengan ketat dari bagian dunia lainnya. Sistem yang melakukan pertukaran dua arah bebas energi, materi, informasi dengan lingkungan disebut terbuka; jika tidak, kita berbicara tentang sistem tertutup yang berfungsi relatif independen dari lingkungan.

Jika sistem tidak menerima sumber daya dari luar sama sekali, ia cenderung membusuk (entropi) dan tidak ada lagi (misalnya, jam berhenti jika tidak dimulai).

Sistem terbuka yang secara mandiri mengambil sumber daya yang mereka butuhkan dari lingkungan eksternal dan mengubahnya untuk memenuhi kebutuhan mereka, pada prinsipnya, tidak ada habisnya. Pada saat yang sama, tidak cukup, atau sebaliknya, pertukaran aktif yang berlebihan dengan lingkungan dapat merusak sistem (karena kurangnya sumber daya atau ketidakmampuan untuk mengasimilasi mereka karena jumlah dan keragaman yang berlebihan). Oleh karena itu, sistem harus berada dalam keadaan keseimbangan internal dan keseimbangan dengan lingkungan. Ini memastikan adaptasi yang optimal untuk itu dan pengembangan yang sukses.

Sistem terbuka berusaha untuk perubahan konstan melalui spesialisasi, diferensiasi, integrasi elemen. Ini mengarah pada komplikasi hubungan, peningkatan sistem itu sendiri, memungkinkan pencapaian tujuan dalam banyak cara (untuk yang tertutup, hanya satu yang mungkin), tetapi membutuhkan sumber daya tambahan.

Ketiga, setiap sistem memiliki struktur tertentu, yaitu seperangkat elemen yang saling terkait (terkadang dalam kehidupan sehari-hari konsep struktur digunakan sebagai sinonim untuk konsep organisasi).

Ketertiban memberi sistem sebuah organisasi internal, di mana interaksi elemen-elemen tunduk pada prinsip-prinsip tertentu, hukum. Sistem di mana organisasi seperti itu minimal disebut tidak teratur, misalnya, kerumunan di jalan. Strukturnya mungkin, pada tingkat tertentu, bergantung pada karakteristik elemen itu sendiri (misalnya, hubungan dalam tim murni wanita, pria, anak-anak, atau campuran tidak sama).

Keempat, di setiap sistem ada hubungan atau kualitas pembentuk sistem eksplisit tertentu, yang, pada tingkat tertentu, memanifestasikan dirinya dalam semua yang lain, memastikan kesatuan dan integritasnya. Jika ditentukan oleh sifat sistem, maka itu disebut internal, jika tidak - eksternal. Pada saat yang sama, hubungan internal dapat menyebar ke sistem lain (misalnya, melalui imitasi, meminjam pengalaman). Kemungkinan mewujudkan hubungan dan sifat sistem secara eksklusif atas dasar ini (substrat) membuatnya unik. Dalam sistem sosial, selain hubungan pembentuk sistem eksplisit, mungkin ada hubungan implisit.

Kelima, setiap sistem memiliki sifat tertentu. Sifat multi-kualitatif dari sistem adalah konsekuensi dari tak terhingga koneksi dan hubungan yang ada di berbagai tingkatannya. Kualitas dimanifestasikan dalam kaitannya dengan objek lain, apalagi, berbeda. Misalnya, orang yang sama dalam peran sebagai pemimpin mungkin meneriaki bawahan dan menjilat atasan langsungnya. Kualitas sistem sampai batas tertentu mempengaruhi kualitas elemen yang termasuk di dalamnya, mengubahnya. Kemampuan untuk mencapai ini mencirikan kekuatan sistem.

Di keenam, sistem dicirikan oleh kemunculan, yaitu munculnya sifat-sifat baru yang secara kualitatif tidak ada dari elemen-elemennya, atau bukan karakteristiknya. Dengan demikian, sifat-sifat keseluruhan tidak sama dengan jumlah sifat-sifat bagian-bagian, meskipun mereka bergantung padanya, dan unsur-unsur yang disatukan dalam sistem dapat kehilangan sifat-sifat yang melekat di dalamnya di luar sistem, atau memperoleh yang baru.

non-identitasjumlah kualitas elemen kualitas sistem secara keseluruhan adalah karena adanya struktur, oleh karena itu transformasi struktural mengarah ke kualitatif, tetapi yang terakhir juga dapat terjadi karena perubahan kuantitatif. Dengan demikian, suatu sistem dapat berubah secara kualitatif tanpa mengubah strukturnya, dan dalam komposisi kuantitatif yang sama, beberapa keadaan kualitatif dapat ada.

Ketujuh, sistem memiliki umpan balik, yang dipahami sebagai reaksi tertentu darinya sebagai keseluruhan atau elemen individu terhadap impuls dan pengaruh eksternal satu sama lain.

Grafena- bahan tertipis yang diketahui umat manusia, hanya setebal satu atom karbon. Itu memasuki buku teks fisika dan realitas kita pada tahun 2004, ketika para peneliti dari Universitas Manchester, Andre Game dan Konstantin Novoselov, berhasil mendapatkannya menggunakan selotip biasa untuk memisahkan lapisan secara berurutan dari grafit kristal biasa, yang kita kenal dalam bentuk batang pensil .

Popularitas graphene di kalangan peneliti dan insinyur semakin meningkat dari hari ke hari karena memiliki sifat optik, listrik, mekanik dan termal yang tidak biasa. Banyak ahli memperkirakan dalam waktu dekat kemungkinan penggantian transistor silikon dengan yang lebih ekonomis dan graphene berkecepatan tinggi.

Grafit- mineral, yang paling umum dan stabil di kerak bumi modifikasi karbon. Strukturnya berlapis. Tahan api, konduktif listrik, tahan bahan kimia. Ini digunakan dalam produksi cawan lebur, dalam pengecoran, dalam pembuatan elektroda, baterai alkaline, pensil, dll. Blok grafit buatan murni digunakan dalam teknologi nuklir, sebagai pelapis untuk nozel mesin roket, dll.

berlian adalah karbon kristal. Karbon ada dalam beberapa modifikasi alotropik padat, yaitu dalam bentuk yang berbeda dengan sifat fisik yang berbeda. Intan adalah salah satu modifikasi dari karbon dan zat yang paling sulit diketahui (kekerasan 10 pada skala Mohs).

Lihat konten dokumen
"Pengembangan pelajaran di bidang informatika"

Pengembangan pelajaran di bidang informatika

Kelas 9

Edukova M.V.

Topik pelajaran: Dunia di sekitar kita sistem hierarkis.

Tujuan Pelajaran:

Pendidikan - untuk mempelajari konsep "sistem", "hierarki", untuk menyadari bahwa dunia di sekitar kita adalah sistem hierarkis di mana semua elemen saling berhubungan.

Pendidikan - untuk membentuk keterampilan komunikasi, kemampuan untuk bekerja dalam kelompok, kerja sama.

Mengembangkan - untuk membentuk kemampuan untuk membangun hubungan sebab-akibat, untuk memperdebatkan sudut pandang Anda.

Peralatan pelajaran:

PC, proyektor

Papan interaktif.

Peta dengan teks untuk analisis.

Slide gambar.

Video "Dari Big Bang hingga hari ini dalam 90 detik."

Teknik yang digunakan dalam pelajaran:

1. Pertanyaan "tebal" dan "tipis".

2. Berpikir kritis- Metode "Sisipkan".

3. Metode pencarian masalah.

4. Sincwine.

Koneksi interdisipliner: astronomi, kimia, ilmu sosial.

Struktur pelajaran:

Mengatur waktu.

penetapan tujuan. Film “Sejarah Penciptaan Dunia dalam 90 Detik” (Lampiran No. 1) diputar di layar. Pertanyaan: Apa yang akan kita bicarakan hari ini? Apa topik pelajarannya? (tentang evolusi, tentang dunia, tentang perkembangan Semesta). Apa yang ingin Anda pelajari di kelas? Hal menarik dan baru apa yang ingin Anda bawa hari ini?

Aktualisasi pengetahuan, UUD di awal pelajaran.

Di papan konsep interaktif (Lampiran 2):

Pekerjaan berpasangan: setiap siswa perlu membuat 3 kalimat, menggunakan salah satu dari kata-kata ini, dibacakan ke tetangga di meja.

Pekerjaan frontal: dengan menyeret papan interaktif, susun semua kata ini dalam diagram.

Pertanyaan: Mengapa Anda membangun sirkuit dengan cara ini? Menurut Anda apa yang harus ada di bagian atas, di bagian bawah diagram?

Diskusi, penataan ulang elemen.

Persepsi utama materi pendidikan teoritis.

Tulis definisi:

Hirarki - urutan subordinasi tautan yang lebih rendah ke yang lebih tinggi, organisasi mereka menjadi struktur seperti "kayu» .

Bagilah siswa menjadi beberapa kelompok. Mereka yang lahir di musim semi - kelompok pertama, di musim panas - yang ke-2, di musim gugur - ke-3, di musim dingin - ke-4.

Tugas untuk grup:

Berikan contoh pengajuan:

2. di negara bagian

   di alam liar

5. Memperbarui pengetahuan:

Slide gambar (Lampiran 2): mesin mobil, tata surya, sistem peredaran darah manusia, sistem persamaan.

Jawab pertanyaan: Apa persamaan gambar? (terdiri dari elemen), Apa nama objek yang terdiri dari objek lain? (sistem) Apa yang terjadi jika setidaknya 1 elemen dihapus dari sistem? (tidak akan berfungsi).

Kesimpulan: dalam sistem semua elemen saling berhubungan.

Penerimaan "masukkan".

Anak-anak diberikan sebuah teks (Lampiran 3). Saat membaca teks, perlu membuat catatan di margin, dan setelah membaca teks, isi tabel, di mana ikon akan menjadi judul kolom tabel: "V" - sudah tahu; "+" - baru; "-" - berpikir secara berbeda; "?" - Saya tidak mengerti, ada pertanyaan.

Diskusi teks. Apakah grafit, graphene dan sistem berlian? (Ya, karena kisi kristal terdiri dari banyak elemen.) Unsur penyusunnya sama (atom karbon), mengapa zatnya berbeda? (diatur secara berbeda dalam kisi, grafit berlapis, graphene berasal dari satu lapisan).

Kesimpulan: sistem dari elemen yang sama dapat berbeda.

Pada slide adalah nama-nama semua siswa di kelas.

Ada ikatan formal (bisnis) dan informal (persahabatan) di antara Anda.

Komunikasi formal terkait pembelajaran menghubungkan Anda semua ke dalam satu tim kelas, sementara kelompok informal terbentuk secara spontan, menyatukan orang-orang sesuai dengan minat dan ciri kepribadian yang sama.

Menggambar dengan panah di papan tulis interaktif (Lampiran 2) tidak resmi koneksi di antara Anda. (anak-anak keluar, mencari nama mereka, menunjukkan koneksi dengan teman-teman pada grafik dengan panah satu sisi atau dua sisi)

Kesimpulan: elemen dalam sistem dapat dihubungkan dengan cara yang berbeda.

Mari kita merumuskan sifat-sifat sistem.

integritas

hubungan antar elemen

hubungannya dengan lingkungan

organisasi, dll.

Lihatlah ke sekeliling, apa yang Anda lihat di sekitar? (orang, furnitur, pohon di luar jendela). Apa yang tidak dapat Anda lihat tetapi ada di sekitar Anda? (mikroorganisme, atom, molekul, planet Bumi, planet lain, galaksi). Jadi kita berada di dunia yang berbeda?

Dunia, terdiri dari benda-benda yang ukurannya sebanding dengan seseorang, adalah - dunia makro. dunia mega- terdiri dari besar, dibandingkan dengan seseorang, benda - planet, bintang, galaksi. Organisme terkecil yang tidak terlihat oleh mata, virus, molekul zat - itu adalah mikrokosmos.

Pertanyaan masalah:

cara menimbang molekul (1 opsi)

bagaimana menimbang planet? (Pilihan 2)

Keputusan yang paling tidak terduga dan tidak standar dibuat.

6. Refleksi.

Buat sinkronisasi untuk kata "sistem"

(Misalnya:

keseluruhan, terorganisir

berfungsi, runtuh, berinteraksi

Dunia kita adalah sistem hierarkis.

Dunia mikro, makro, dan mega. Kita hidup dalam makrokosmos, yaitu di dunia yang terdiri dari benda-benda yang ukurannya sebanding dengan seseorang. Biasanya, objek makro dibagi menjadi benda mati (batu, gumpalan es yang terapung, batang kayu, dll.), Hidup (tanaman, hewan, orang itu sendiri) dan buatan (bangunan, alat transportasi, peralatan dan mekanisme mesin, komputer, dll.).

Objek makro terdiri dari molekul dan atom, yang pada gilirannya terdiri dari partikel elementer, yang dimensinya sangat kecil. Dunia ini disebut dunia mikro.

Kita hidup di planet Bumi, yang merupakan bagian dari tata surya, Matahari, bersama dengan ratusan juta bintang lainnya, membentuk galaksi Bima Sakti kita, dan miliaran galaksi membentuk Semesta. Semua benda ini berukuran sangat besar dan membentuk dunia mega.

Seluruh variasi objek dunia mega, makro, dan mikro terdiri dari materi, sementara semua objek material berinteraksi satu sama lain dan karenanya memiliki energi. Sebuah benda yang diangkat di atas permukaan bumi memiliki energi mekanik, ketel yang dipanaskan memiliki energi panas, konduktor bermuatan memiliki energi listrik, dan inti atom memiliki energi atom.

Dunia sekitarnya dapat direpresentasikan sebagai serangkaian objek hierarkis: partikel elementer, atom, molekul, makrobodi, bintang, dan galaksi. Pada saat yang sama, pada tingkat molekul dan tubuh makro, sebuah cabang terbentuk dalam rangkaian hierarkis ini - rangkaian lain yang terkait dengan alam yang hidup.

Di alam liar, ada juga hierarki: uniseluler - tumbuhan dan hewan - populasi hewan.

Puncak dari evolusi kehidupan di Bumi adalah orang yang tidak bisa hidup di luar masyarakat.

Setiap orang secara individu dan masyarakat secara keseluruhan mempelajari dunia di sekitar mereka dan mengumpulkan pengetahuan, yang dengannya objek buatan dibuat.

Beras. 12.1.

Sistem dan elemen. Setiap objek terdiri dari objek lain, mis. adalah sebuah sistem. Di sisi lain, setiap objek dapat dimasukkan sebagai elemen dalam sistem tingkat struktural yang lebih tinggi. Apakah suatu objek adalah sistem atau elemen sistem tergantung pada sudut pandang (tujuan penelitian).

Sistem terdiri dari objek-objek yang disebut elemen sistem.

Misalnya, atom hidrogen dapat dianggap sebagai suatu sistem, karena terdiri dari proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.

Di sisi lain, atom hidrogen memasuki molekul air, mis. adalah elemen dari sistem tingkat struktural yang lebih tinggi.

Beras. 12.2.

Integritas sistem. Kondisi yang diperlukan untuk keberadaan sistem adalah fungsinya yang holistik. Sistem bukanlah kumpulan objek individu, tetapi kumpulan elemen yang saling terkait.

Keterkaitan elemen-elemen dalam sistem dapat memiliki sifat yang berbeda. Di alam mati, interkoneksi elemen dilakukan dengan bantuan interaksi fisik:

• ? dalam sistem dunia mega (misalnya, di tata surya), unsur-unsur berinteraksi satu sama lain oleh gaya gravitasi universal;
• ? makrobodi ada interaksi elektromagnetik antara atom;
• ? atom partikel elementer dihubungkan oleh interaksi nuklir dan elektromagnetik.

Dalam satwa liar, integritas organisme dipastikan oleh interaksi kimia antar sel, dalam masyarakat - oleh ikatan sosial dan hubungan antar manusia, dalam teknologi - oleh koneksi fungsional antar perangkat, dll.

Misalnya, jika Anda mengumpulkan banyak perangkat yang merupakan bagian dari komputer (monitor, casing, motherboard, prosesor, modul RAM, hard drive, keyboard, dan mouse), maka mereka tidak membentuk suatu sistem. Komputer, yaitu sistem yang berfungsi secara holistik terbentuk hanya setelah perangkat terhubung secara fisik satu sama lain, daya dihidupkan dan sistem operasi dimuat.

Jika setidaknya satu elemen dihapus dari sistem, maka itu mungkin berhenti berfungsi. Jadi, jika Anda melepas salah satu perangkat komputer (misalnya, prosesor), komputer akan gagal, mis. tidak ada lagi sebagai suatu sistem.

Beras. 12.3.

Properti sistem. Setiap sistem memiliki sifat-sifat tertentu, yang, pertama-tama, bergantung pada himpunan elemen-elemen penyusunnya. Dengan demikian, sifat-sifat unsur kimia bergantung pada struktur atomnya.

Atom hidrogen terdiri dari dua partikel elementer (proton dan elektron), dan unsur kimia yang sesuai adalah gas.

Atom litium terdiri dari tiga proton, empat neutron, dan tiga elektron, dan unsur kimia yang sesuai adalah logam alkali.

Beras. 12.4.

Sifat-sifat sistem juga bergantung pada struktur sistem, mis. pada jenis hubungan dan koneksi antara elemen-elemen sistem. Jika sistem terdiri dari unsur-unsur yang sama, tetapi memiliki struktur yang berbeda, maka sifat-sifatnya dapat berbeda secara signifikan. Misalnya, berlian, grafit, dan nanotube karbon terdiri dari atom yang sama (atom karbon), tetapi cara ikatan atom (kisi kristal) berbeda secara signifikan.

Dalam kisi kristal berlian, interaksi antar atom sangat kuat ke segala arah, sehingga merupakan zat terkeras di planet ini dan ada dalam bentuk kristal.

Dalam kisi kristal grafit, atom disusun berlapis-lapis, di antaranya interaksinya lemah, sehingga mudah hancur dan digunakan dalam pensil.

Karbon nanotube adalah bidang kisi kristal grafit yang digulung menjadi silinder. Nanotube sangat tarik (meskipun mereka memiliki ketebalan dinding satu atom karbon). Benang yang terbuat dari nanotube, setebal rambut manusia, dapat menahan beban ratusan kilogram. Sifat listrik nanotube dapat berubah, menjadikannya salah satu bahan utama nanoelektronika.

Beras. 12.5.

Kontrol pertanyaan dan tugas

• 1. Berikan contoh sistem di dunia.
• 2. Apakah perangkat yang membentuk komputer membentuk suatu sistem: sebelum perakitan? Setelah perakitan? Setelah menyalakan komputer?
• 3. Properti sistem bergantung pada apa? Berikan contoh sistem yang terdiri dari elemen yang sama, tetapi dengan sifat yang berbeda.