Навколишній світ ієрархічна система. Відкритий урок з інформатики "Навколишній світ як ієрархічна система" (9-й клас)

Ми живемо у макросвіті,т. е. у світі, що складається з об'єктів, за своїми розмірами можна порівняти з людиною. Зазвичай макрооб'єкти поділяють на неживі (камінь, крижину, колоду і т. д.), живі (рослини, тварини, людина) та штучні (будівлі, засоби транспорту, верстати та механізми, комп'ютери тощо). Макрообъекты складаються з молекул і атомів, які, своєю чергою, складаються з елементарних частинок, розміри яких надзвичайно малі. Цей світ називається мікросвітом. Ми живемо на планеті Земля, яка входить у Сонячну систему, Сонце разом із сотнями мільйонів інших зірок утворює нашу галактику Чумацький Шлях, а мільярди галактик утворюють Всесвіт. Всі ці об'єкти мають величезні розміри та утворюють мегасвіт. Все різноманіття об'єктів мега-, макро- і мікросвіту складається з речовини, при цьому всі матеріальні об'єкти взаємодіють один з одним і тому мають енергію. Підняте над поверхнею землі тіло має механічну енергію, нагрітий чайник - тепловий, заряджений провідник - електричний, а ядра атомів - атомний. Навколишній світможна у вигляді ієрархічного низки об'єктів: елементарних частинок, атомів, молекул, макротіл, зірок і галактик. У цьому рівнях молекул і макротіл у тому ієрархічному ряду утворюється відгалуження - інший ряд, що з живої природою. У живій природі також існує ієрархія: одноклітинні – рослини та тварини – популяції тварин. Вершиною еволюції життя Землі є людина, яка може жити поза суспільством. Кожна людина окремо і суспільство загалом вивчають навколишній світ і накопичують знання, виходячи з яких створюються штучні об'єкти. Усе сказане вище можна відобразити у вигляді схеми.

Кожен об'єкт складається з інших об'єктів, тобто є системою. Разом про те, кожен об'єкт може входити як елемент у систему вищого структурного рівня. Чи є об'єкт системою чи елементом системи, залежить від погляду (цілей дослідження). Разом про те, атом водню входить у молекулу води, т. е. є елементом системи вищого водню і молекула структурного рівня.

У світі матеріальних систем існують певні ієрархії - упорядковані послідовності підпорядкування та ускладнення. Вони є емпіричною основою системології. Все різноманіття нашого світу можна у вигляді послідовно виниклих ієрархій.

Це природна, фізико-хіміко-біологічна (ФХБ) ієрархія і соціотехнічна ієрархія (СТ), що виникла на її основі. Об'єднання систем із різних ієрархій призводить до «змішаних» класів систем. Так, поєднання систем з фізико-хімічної частини ієрархії (ФГ – «середовище») з живими системами біологічної частини ієрархії (Б – «біота») призводить до змішаного класу систем, званих екологічними. Об'єднання систем з ієрархій Б, З («людина») і Т («техніка») призводить до класу господарських, чи техніко-економічних, систем.

Природна ієрархія – від елементарних частинок до сучасної біосфери – відбиває перебіг еволюції матерії. Відгалуження СТ (соціотехнічна ієрархія) - дуже недавнє і короткочасне за вселенським масштабом часу, але сильний вплив на всю суперсистему. Схематично зазначено вплив людського суспільства на природу, опосередкований технікою та технологіями (техногенез). Згаданий раніше холістичний підхід передбачає розгляд сукупності цих ієрархій як єдиної системи.

Класифікація систем може бути проведена за різними ознаками. Основним є угруповання за трьома категоріями: природничо-науковою, технічною та соціально-економічною. У природних (біологічних) системах місце та функції кожного елемента, їх взаємодія та взаємозв'язок зумовлені природою, а вдосконалення цієї організації відбувається за законами еволюції. У технічних системах місце та функції кожного механізму, вузла та деталі зумовлені конструктором (технологом), який у процесі експлуатації вдосконалює її. У соціально-економічних системах місце, функції та взаємозв'язок елементів визначаються керуючим (менеджером), ним же коригуються та підтримуються.

Залежно від розв'язуваної задачі можна вибрати різні принципи класифікації.

Системи можна класифікувати так:

Матеріальні та знакові;

Прості та складні;

Природні та штучні;

Активні та пасивні;

Відкриті та закриті;

Детерміновані (жорсткі) та стохастичні (м'які).

Об'єктивно реальні матеріальні системи зазвичай визначаються як сукупність об'єктів, об'єднаних деякою формою регулярного взаємодії чи взаємозалежності до виконання заданої функції (залізниця, завод тощо.).

Серед систем, створених людиною, є й абстрактні, знакові, чисто інформаційні системи, які є продуктом пізнання – мислимі, ідеальні та модельні системи. Їхніми елементами є не речі, а поняття, сутності, взаємодіючі масиви та потоки інформації: наприклад, система математичних рівнянь; система аксіом Евкліда; система множин; логічні системи; система хімічних елементів; правова система кодексів, система влади, система цілей компанії, правила дорожнього руху тощо; і, звісно, ​​Інтернет.

Як правило, організації як системи (наприклад, бізнес-організації та соціальні організації) є конкретними матеріальними системами, але у своїх функціях та поведінці містять деякі властивості абстрактних систем – систем інструкцій, правил, розпоряджень, законів, обліку, рахунків тощо.

За основу класифікації систем за складністю різні автори сприймають різні ознаки: розмір системи, кількість зв'язків, складність поведінки системи. На наш погляд, поділ на прості та складні системи має відбуватися на підставі наявності мети та складності заданої функції.

Прості системи, що не мають мети та зовнішньої дії (атом, молекула, кристал, механічно з'єднані тіла, годинниковий механізм, термостат тощо) – це неживі системи. Складні системи, що мають на меті і «виконують задану функцію» - це живі системи, або системи, створені живим: вірус, бактерія, нервова система, багатоклітинний організм, суспільство організмів, екологічна система, біосфера, людина та матеріальні системи, створені людиною, - механізми , машини, комп'ютери, Інтернет, виробничі комплекси, господарські системи, глобальна техносфера та, звичайно, різні організації.

На відміну від простих систем, складні системи здатні до актів пошуку, вибору та активного рішення. Крім того, вони обов'язково мають пам'ять. Усе це конкретні матеріальні системи. Вони складаються (або включають деяке число) матеріальних елементів. Якщо взаємодії між елементами мають характер сил чи переносів речовини, енергії та інформації та можуть змінюватися у часі, ми маємо справу з динамічними системами. Вони виконують функції, що відносяться до зовнішнього середовища, - функції захисту від середовища або роботи з оптимізації середовища, щонайменше одну зовнішню функцію - функцію самозбереження.

Відкрита система задля досягнення цілей істотно взаємодіє з іншими системами. Поняття відкритої системи запровадив Л. фон Берталанфі. Відкриті системи здатні обмінюватися із зовнішнім середовищем речовиною, енергією та інформацією, закриті системи позбавлені цієї здатності. Будь-яка соціально-економічна система належить до класу відкритих динамічних систем. Саме до відкритих динамічних систем застосовується поняття самоорганізації.

Системи намагаються класифікувати за рівнем їхньої організованості, маючи на увазі при цьому структурованість (добре структуровані, погано структуровані, неструктуровані). Пізніше було запропоновано простіша класифікація: добре організовані і погано організовані, чи дифузні, системи; ще пізніше, коли з'явився клас самоорганізованих систем, відповідно з'явилося і поділ їх на саморегулюючі, самонавчаються, самоналаштовуються, самоадаптуються. Але ці класифікації досить умовні.

Слайд 2

Ми живемо в макросвіті, тобто у світі, що складається з об'єктів, за своїми розмірами порівнянним з людиною. Зазвичай макрооб'єкти поділяють на неживі (камінь, крижина і т. д.), живі (рослини, тварини, сама людина) та штучні (будівлі, засоби транспорту, верстати та механізми, комп'ютери тощо). Макросвіт. Гулівер у країні ліліпутів

Слайд 3

Макрообъекты складаються з молекул і атомів, які, своєю чергою, складаються з елементарних частинок, розміри яких надзвичайно малі. Цей світ називається мікросвітом Мікросвіт. Атом водню та молекула води.

Слайд 4

Ми живемо на планеті Земля, яка входить у Сонячну систему, Сонце разом із сотнями мільйонів інших зірок утворює нашу галактику Чумацький Шлях, а мільярди галактик утворюють Всесвіт. Всі ці об'єкти мають величезні розміри та утворюють мегамір Мегамір. сонячна система

Слайд 5

Галактика Зірки та планети Макротела Молекули Атоми Елементарні частинки Населення Рослини та тварини Одноклітинні Людина Суспільство Знання Штучні об'єкти (техніка)

Слайд 6

Молекула води H атом водню можна як систему, оскільки він складається з позитивно зарядженого протона і негативно зарядженого електрона. Разом з тим атом водню входить до молекули води, тобто є елементом системи вищого водню і молекула структурного рівня.

Слайд 7

Окремі об'єкти (пристрою) цілісна система (комп'ютер) якщо видалити один із пристроїв комп'ютера (наприклад, процесор), комп'ютер вийде з ладу, тобто припинить своє існування як система

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Властивості системи

Кожна система має певні властивості, які, в першу чергу, залежать від набору складових її елементів. Так, властивості хімічних елементів залежить від будови їх атомів. Властивості системи залежить також від структури системи, тобто від типу відносин і зв'язків елементів системи між собою. Якщо системи складаються з однакових елементів, але мають різні структури, їх властивості можуть істотно відрізнятися.

Ми живемо в макросвіті,тобто у світі, що складається з об'єктів, за своїми розмірами можна порівняти з людиною. Зазвичай макрооб'єкти поділяють на неживі (камінь, крижину, колоду і т. д.), живі (рослини, тварини, людина) та штучні (будівлі, засоби транспорту, верстати та механізми, комп'ютери тощо). Макрообъекты складаються з молекул і атомів, які, своєю чергою, складаються з елементарних частинок, розміри яких надзвичайно малі. Цей світ називаєтьсямікросвітом.Ми живемо на планеті Земля, яка входить у Сонячну систему, Сонце разом із сотнями мільйонів інших зірок утворює нашу галактику Чумацький Шлях, а мільярди галактик утворюють Всесвіт. Всі ці об'єкти мають величезні розміри та утворюютьмегасвіт.Все різноманіття об'єктів мега-, макро- і мікросвіту складається з речовини, при цьому всі матеріальні об'єкти взаємодіють один з одним і тому маютьенергією . Підняте над поверхнею землі тіло має механічну енергію, нагрітий чайник - тепловий, заряджений провідник - електричний, а ядра атомів - атомний. Навколишній світ можна у вигляді ієрархічного ряду об'єктів: елементарних частинок, атомів, молекул, макротіл, зірок і галактик. У цьому рівнях молекул і макротіл у тому ієрархічному ряду утворюється відгалуження - інший ряд, що з живої природою. У живій природі також існує ієрархія: одноклітинні – рослини та тварини – популяції тварин. Вершиною еволюції життя Землі є людина, яка може жити поза суспільством. Кожна людина окремо і суспільство загалом вивчають навколишній світ і накопичують знання, виходячи з яких створюються штучні об'єкти.

Мікросвіт- Це молекули, атоми, елементарні частинки - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова різномірність яких обчислюється від 10-8 до 10-16 см, а час життя - від нескінченності до 10-24 с.

Макросвіт- світ стійких форм і пропорційних людині величин, і навіть кристалічні комплекси молекул, організми, спільноти організмів; світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду: просторові величини виражаються у міліметрах, сантиметрах та кілометрах, а час – у секундах, хвилинах, годинах, роках.

Мегамір- це планети, зіркові комплекси, галактики, метагалактики – світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань у якому вимірюється світловими роками, час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.

Системи та елементи.Кожен об'єкт складається з інших об'єктів, тобто є системою. Разом про те, кожен об'єкт може входити як елемент у систему вищого структурного рівня. Чи є об'єкт системою чи елементом системи, залежить від погляду (цілей дослідження).Системаскладається з об'єктів, які називаютьсяелементами системи.Наприклад, атом водню можна як систему, оскільки він складається з позитивно зарядженого протона і негативно зарядженого електрона.

Цілісність системи.

Необхідною умовою існування системи є її цілісне функціонування . Система не набором окремих об'єктів, а сукупністю взаємозалежних елементів. Наприклад, якщо скласти в купу пристрою, які входять до складу комп'ютера (процесор, модулі оперативної пам'яті, системну плату, жорсткий диск, корпус, монітор, клавіатуру та мишу), вони не утворюють систему. Комп'ютер, т. е. система, що цілісно функціонує, утворюється тільки після фізичного підключення пристроїв один до одного, включення живлення і завантаження операційної системи

Якщо з системи видалити хоча б один елемент, вона може перестати функціонувати. Так, якщо видалити один із пристроїв комп'ютера (наприклад, процесор), комп'ютер вийде з ладу, тобто припинить своє існування як система. Взаємозв'язок елементів у системах може мати різну природу. У неживій природі взаємозв'язок елементів здійснюється за допомогою фізичних взаємодій:

• в системах мегасвіту (наприклад, в Сонячної системи) елементи взаємодіють між собою у вигляді сил всесвітнього тяжіння;
• у макротілах відбувається електромагнітна взаємодія між атомами;
• в атомах елементарні частинки пов'язані ядерними та електромагнітними взаємодіями.

У живій природі цілісність організмів забезпечується хімічними взаємодіями між клітинами, у суспільстві – соціальними зв'язками та відносинами між людьми, у техніці – функціональними зв'язками між пристроями тощо.

Системи та їх властивості.

У перекладі з грецької слово "система" означає "з'єднання, ціле, складене з частин". Ці частини, чи елементи, перебувають у єдності, у якого вони певним чином упорядковані, взаємопов'язані, надають друг на друга той чи інший вплив.

Управління також має властивість системності, тому вивчення його механізму ми починаємо зі знайомства з основними положеннями теорії систем. Відповідно до неї будь-яка система має низку основних ознак.

По перше, як говорилося, вона є набір елементів, чи окремих елементів, виділених за тим чи іншому принципу, є її структурообразующими чинниками і які грають роль підсистем. Останні, хоч і щодо самостійні, але по-різному взаємодіють у межах системи; у найпростішій формі тим, що знаходяться поряд і межують один з одним; Найбільш складними формами взаємодії є обумовленість (спричинення одним елементом іншого) і взаємний вплив, який вони надають один на одного. Для збереження системи така взаємодія має бути гармонійною.

В результаті взаємодії у елементів і формуються загальносистемні якості, тобто ознаки, властиві. системі в цілому і кожному з них окремо (наприклад, людське тіло в цілому і кожен його орган здійснюють обмінні процеси, мають нервові клітини, постійно оновлюються та ін.)

Властивості елементів (підсистем) визначають місце останніх у внутрішній організації системи та реалізуються в їх функціях. Це проявляється у певному впливі на інші елементи, або об'єкти, що знаходяться поза системою і здатні цей вплив сприймати, перетворювати та змінюватися відповідно до нього.

По-друге, система має межі, що відокремлюють її від довкілля. Ці межі можуть бути «прозорими», що допускають проникнення в систему зовнішніх впливів, і «непрозорими», що наглухо відокремлюють її від решти світу. Системи, які здійснюють вільний двосторонній обмін енергією, речовиною, інформацією із середовищем, отримали назву відкритих; в іншому випадку йдеться про закриті системи, що функціонують відносно незалежно від середовища.

Якщо в систему взагалі не надходять ресурси ззовні, вона має тенденцію до згасання (ентропії) і припиняє своє існування (наприклад, годинник, якщо його не завести, зупиняється).

Відкриті системи, самостійно черпающие необхідні собі ресурси із довкілля, і які перетворюють їх задоволення своїх потреб, у принципі невичерпні. У той же час, недостатньо, або навпаки, надмірно активний обмін із середовищем може систему зруйнувати (через брак ресурсів або нездатність їх асимілювати через надмірну кількість та різноманітність). Тому система повинна перебувати у стані внутрішньої рівноваги та балансу із середовищем. Це забезпечує її оптимальне пристосування до неї та успішний розвиток.

Відкриті системи прагнуть постійних змін з допомогою спеціалізації, диференціації, інтеграції елементів. Це веде до ускладнення зв'язків, вдосконалення самої системи, що дозволяє досягати цілей багатьма способами (для закритих можливий лише один), але потребує додаткових ресурсів.

По-третє, Кожна система має певну структуру, тобто упорядковану сукупність взаємозалежних елементів (іноді у побуті поняття структура використовується як синонім поняття організація).

Упорядкованість надає системі внутрішню організацію, у межах якої взаємодія елементів підпорядковується певним принципам, законам. Системи, де така організація мінімальна, називаються невпорядкованими, наприклад натовп на вулиці. Структура може у тому чи іншою мірою залежати від особливостей самих елементів (наприклад, взаємини у суто жіночому, чоловічому, дитячому чи змішаному колективах неоднакові).

По-четверте, у кожній системі є якесь явне системоутворююче ставлення чи якість, що у тому чи іншою мірою проявляється у всіх інших, забезпечує їх єдність і цілісність. Якщо воно визначається природою системи, то називається внутрішніми, інакше - зовнішнім. У той самий час, внутрішні відносини можуть поширюватися й інші системи (наприклад, через наслідування, запозичення досвіду). Можливість реалізації відносин та властивостей системи виключно на цій основі (субстраті) робить її унікальною. У соціальних системах, крім явного системоутворюючого відносини, можуть існувати неявні.

У п'ятих, Кожна система має певні якості. Багатоякісність системи є наслідком нескінченності зв'язків та відносин, що існують на різних її рівнях. Якості виявляються щодо інших об'єктів, причому, неоднаково. Наприклад, одна і та сама людина в ролі керівника може кричати на підлеглих і лебезити перед своїм безпосереднім начальником. Якості системи певною мірою впливають на якість елементів, що ввійшли в них, перетворять їх. Здатність досягати цього характеризує силу системи.

По-шосте, системі властива емерджентність, тобто поява якісно нових властивостей, які відсутні у її елементів, або не характерні для них. Таким чином, властивості цілого не рівні сумі властивостей частин, хоч і залежать від них, а об'єднані в систему елементи можуть втрачати властивості, властиві їм поза системою, або набувати нових.

Нетотожністьсуми якостей елементів якостям системи загалом зумовлена ​​наявністю структури, тому структурні перетворення призводять до якісним, але можуть відбуватися і з допомогою кількісних змін. Таким чином, система може якісно змінюватися, не змінюючи своєї структури, а в рамках одного і того ж.кількісного складу можуть існувати кілька якісних станів.

По-сьоме, Система має зворотний зв'язок, під яким розуміється певна реакція її в цілому або окремих елементів на імпульси один одного і зовнішні впливи.

Графен- найтонший матеріал, відомий людству, завтовшки всього один атом вуглецю. Він увійшов у підручники з фізики і в нашу реальність у 2004 році, коли дослідники з Манчестерського університету Андре Гейм та Костянтин Новосьолов зуміли його отримати, використовуючи звичайну стрічку-скотч для послідовного відокремлення шарів від звичайного кристалічного графіту, знайомого нам у вигляді олівцевого стрижня.

Популярність графена серед дослідників та інженерів зростає з кожним днем, оскільки він володіє незвичайними оптичними, електричними, механічними та термічними властивостями. Багато експертів передбачають у недалекому майбутньому можливу заміну кремнієвих транзисторів більш економічними та швидкодіючими графеновими.

Графіт- мінерал, найбільш поширена та стійка в земної коримодифікація вуглецю. Структура шарувата. Вогнетривкий, електропровідний, хімічно стійкий. Використовується у виробництві плавильних тиглів, у ливарній справі, при виготовленні електродів, лужних акумуляторів, олівців і т. д. Блоки з чистого штучного графіту використовують у ядерній техніці як покриття для сопел ракетних двигунів і т. д.

Алмаз- Це кристалічний вуглець. Вуглець існує у кількох твердих алотропних модифікаціях, тобто. у різних формах, що мають різні фізичні властивості. Алмаз - одна з модифікацій вуглецю та найтвердіша з відомих речовин (твердість 10 за шкалою Моосу).

Перегляд вмісту документа
«Розробка уроку з інформатики»

Розробка уроку з інформатики

Клас: 9

Єдукова М. В.

Тема уроку: Навколишній світ як ієрархічна система.

Цілі уроку:

Освітня – засвоїти поняття «система», «ієрархія», усвідомити те, що світ – це ієрархічна система, у якій всі елементи пов'язані між собою.

Виховна – сформувати комунікативні навички, уміння працювати у групі, співробітництво.

Розвиваюча – сформувати вміння вибудовувати причинно-наслідкові зв'язки, аргументувати свою думку.

Обладнання на уроці:

ПК, проектор

Інтерактивна дошка.

Картки з текстами для аналізу.

Слайди із зображеннями.

Відео «Від великого вибуху до наших днів за 90 секунд».

Прийоми, що використовуються на уроці:

1. «Товсті» та «тонкі» питання.

2. Критичне мислення- Метод "інсерт".

3. Проблемно-пошуковий метод.

4. Синквейн.

Міжпредметні зв'язки:астрономія, хімія, суспільствознавство.

Структура уроку:

Організаційний момент.

Постановка мети. На екрані відтворюється фільм «Історія створення світу за 90 секунд» (Додаток №1). Запитання: Про що ми сьогодні говоритимемо? Яка тема уроку? (Про еволюцію, про світ, про розвиток Всесвіту). Що ви хотіли б дізнатися на уроці? Що цікаве, нове ви хочете забрати з собою сьогодні?

Актуалізація знань, УУД на початку уроку.

На інтерактивній дошці поняття (Додаток 2):

Парна робота: кожному учневі потрібно скласти 3 пропозиції, використовуючи будь-які з цих слів, прочитати сусідові по парті.

Фронтальна робота: перетягуванням інтерактивною дошкою вибудувати всі ці слова в схему.

Запитання: Чому саме так ви побудували схему? Що, на вашу думку, має бути у верхній частині, у нижній частині схеми?

Обговорення, перестановка елементів.

Первинне сприйняття теоретичного навчального матеріалу.

Записати визначення:

Ієрархія - порядок підпорядкованості нижчих ланок вищим, організація в структуру типу «дерево» .

Розділити учнів на групи. Народжені навесні – 1-а група, влітку – 2-а, восени – 3-я, взимку – 4-та.

Завдання для груп:

Наведіть приклади підпорядкування:

2. у державі

   у живій природі

5. Актуалізація знань:

На слайді зображення (додаток 2): двигун автомобіля, сонячної системи, кровоносної системи людини, системи рівнянь.

Відповісти на питання: Що спільного між малюнками? (складаються з елементів) Як називаються об'єкти, що складаються з інших об'єктів? (системи) Що станеться, якщо із системи прибрати хоча б 1 елемент? (Не функціонуватиме).

Висновок: у системі всі елементи взаємопов'язані.

Прийом "інсерт".

Дітям лунає текст (Додаток 3). Під час читання тексту слід робити на полях позначки, а після прочитання тексту заповнити таблицю, де значки стануть заголовками граф таблиці: «V» – вже знав; "+" - нове; «-» - думав інакше; "?" – не зрозумів, чи є питання.

Обговорення тексту.Графіт, графен та алмаз – це системи? (Так, оскільки кристалічні решітки складаються з багатьох елементів). Складові елементи – одні й самі (атоми вуглецю), чому речовини різні? (у ґратах розташовані по-різному, графіт – шаруватий, графен – з одного шару).

Висновок:системи з тих самих елементів можуть бути різними.

На слайді прізвища всіх учнів класу.

Між вами є формальні (ділові) та неформальні (дружні) зв'язки.

Формальні комунікації, пов'язані з навчанням, поєднують вас усіх у єдиний колектив класу, а неформальні групи формуються спонтанно, поєднуючи людей за інтересами та загальними якостями особистості.

Намалюйте стрілками на інтерактивній дошці (Додаток 2) неформальнізв'язок між вами. (Діти виходять, знаходять своє ім'я, показують односторонніми або двосторонніми стрілками зв'язку з друзями на графі)

Висновок:елементи у системах можуть бути пов'язані по-різному.

Сформулюємо властивості систем.

цілісність

зв'язок між елементами

зв'язок із навколишнім середовищем

організованість та ін.

Огляньтеся, що ви бачите навколо? (Людей, меблі, дерева за вікном). Що ви не бачите, але це є довкола вас? (Мікроорганізми, атоми, молекули, планета Земля, інші планети, галактики). Отже, ми у різних світах?

Світ, що складається з об'єктів, порівнянних за розміром із людиною, це – макросвіт. Мегамір- Складається з величезних, в порівнянні з людиною, об'єктів - планети, зірки, галактики. Найменші, не видимі оку організми, віруси, молекули речовин. це мікросвіт.

Проблемні питання:

як зважити молекулу? (1 варіант)

Як зважити планету? (2 варіант)

Приймаються найнесподіваніші та нестандартні рішення.

6. Рефлексія.

Складіть синквейн до слова «система»

(наприклад:

цілісна, організована

функціонує, руйнується, взаємодіє

Наш світ – це ієрархічна система.

Мікро-, макро- та мегасвіт. Ми живемо у макросвіті, тобто. у світі, що складається з об'єктів, за своїми розмірами можна порівняти з людиною. Зазвичай макрооб'єкти поділяють на неживі (камінь, крижину, колоду і т.д.), живі (рослини, тварини, сама людина) та штучні (будівлі, засоби транспорту, верстати та механізми, комп'ютери тощо).

Макрооб'єкти складаються з молекул та атомів, які у свою чергу складаються з елементарних частинок, розміри яких надзвичайно малі. Цей світ називається мікросвітом.

Ми живемо на планеті Земля, яка входить у Сонячну систему, Сонце разом із сотнями мільйонів інших зірок утворює нашу галактику Чумацький шлях, а мільярди галактик утворюють Всесвіт. Всі ці об'єкти мають величезні розміри та утворюють мегасвіт.

Все різноманіття об'єктів мега-, макро- і мікросвіту складається з речовини, при цьому всі матеріальні об'єкти взаємодіють один з одним і тому мають енергію. Підняте над поверхнею землі тіло має механічну енергію, нагрітий чайник - тепловий, заряджений провідник - електричний, а ядра атомів - атомний.

Навколишній світ можна у вигляді ієрархічного ряду об'єктів: елементарних частинок, атомів, молекул, макротіл, зірок і галактик. У цьому рівнях молекул і макротіл у тому ієрархічному ряду утворюється відгалуження - інший ряд, що з живої природою.

У живій природі також існує ієрархія: одноклітинні – рослини та тварини – популяції тварин.

Вершиною еволюції життя Землі є людина, яка може жити поза суспільством.

Кожна людина окремо і суспільство загалом вивчають навколишній світ і накопичують знання, виходячи з яких створюються штучні об'єкти.

Рис. 12.1.

Системи та елементи. Кожен об'єкт складається з інших, тобто. є системою. З іншого боку, кожен об'єкт може входити як елемент системи більш високого структурного рівня. Чи є об'єкт системою чи елементом системи, залежить від погляду (цілей дослідження).

Система складається із об'єктів, які називаються елементами системи.

Наприклад, атом водню можна як систему, оскільки він складається з позитивно зарядженого протона і негативно зарядженого електрона.

З іншого боку, атом водню входить у молекулу води, тобто. є елементом системи вищого структурного рівня.

Рис. 12.2.

Цілісність системи. Необхідною умовою існування системи є цілісне функціонування. Система не набором окремих об'єктів, а сукупністю взаємозалежних елементів.

Взаємозв'язок елементів у системах може мати різну природу. У неживій природі взаємозв'язок елементів здійснюється за допомогою фізичних взаємодій:

• ? у системах мегасвіту (наприклад, у Сонячній системі) елементи взаємодіють між собою силами всесвітнього тяжіння;
• ? макротіла відбувається електромагнітна взаємодія між атомами;
• ? атоми елементарні частинки пов'язані ядерними та електромагнітними взаємодіями.

У живій природі цілісність організмів забезпечується хімічними взаємодіями між клітинами, у суспільстві – соціальними зв'язками та відносинами між людьми, у техніці – функціональними зв'язками між пристроями тощо.

Наприклад, якщо скласти в купу пристрою, що входять до складу комп'ютера (монітор, корпус, системну плату, процесор, модулі оперативної пам'яті, жорсткий диск, клавіатуру та мишу), вони не утворюють систему. комп'ютер, тобто. система, що цілісно функціонує, утворюється тільки після фізичного підключення пристроїв один до одного, включення живлення і завантаження операційної системи.

Якщо з системи видалити хоча б один елемент, вона може перестати функціонувати. Тож якщо видалити одне із пристроїв комп'ютера (наприклад, процесор), комп'ютер вийде з ладу, тобто. припинить своє існування як система.

Рис. 12.3.

Властивості систем. Кожна система має певні властивості, які, в першу чергу, залежать від набору складових її елементів. Так, властивості хімічних елементів залежить від будови їх атомів.

Атом водню складається з двох елементарних частинок (протону та електрона), і відповідний хімічний елемент є газом.

Атом літію складається з трьох протонів, чотирьох нейтронів та трьох електронів, і відповідний хімічний елемент є лужним металом.

Рис. 12.4.

Властивості системи залежить також від структури системи, тобто. від типу відносин та зв'язків елементів системи між собою. Якщо системи складаються з однакових елементів, але мають різні структури, їх властивості можуть істотно відрізнятися. Наприклад, алмаз, графіт та вуглецева нанотрубка складаються з однакових атомів (атомів вуглецю), проте спосіб зв'язків між атомами (кристалічні грати) істотно різниться.

У кристалічній решітці алмазу взаємодія між атомами дуже сильна за всіма напрямами, тому він є найтвердішою речовиною на планеті і існує у формі кристалів.

У кристалічних ґратах графіту атоми розміщені шарами, між якими взаємодія слабка, тому він легко кришиться і використовується в грифелях олівців.

Вуглецева нанотрубка є згорнутою в циліндр площиною кристалічної решітки графіту. Нанотрубки дуже міцні на розрив (хоча мають товщину стінки один атом вуглецю). Нитка, зроблена з нанотрубок, товщиною з людського волосся здатна утримувати вантаж у сотні кілограм. Електричні властивості нанотрубок можуть змінюватися, що зробить їх одним із основних матеріалів наноелектроніки.

Рис. 12.5.

Контрольні питання та завдання

• 1. Наведіть приклади систем у навколишньому світі.
• 2. Чи утворять систему пристрою, з якого складається комп'ютер: до збирання? Після збирання? Після увімкнення комп'ютера?
• 3. Чому залежать властивості системи? Наведіть приклади систем, що складаються з тих самих елементів, але мають різні властивості.