Bota rreth nesh është një sistem hierarkik. Mësim i hapur për shkenca kompjuterike "Bota rreth nesh si një sistem hierarkik" (klasa e 9-të)

Ne jetojmë në një makrokozmos, d.m.th. domethënë në një botë që përbëhet nga objekte të krahasueshme në madhësi me një person. Në mënyrë tipike, makro-objektet ndahen në jo të gjalla (guri, rryma akulli, trungu, etj.), të gjalla (bimë, kafshë, njerëz) dhe artificiale (ndërtesa, automjete, makina dhe mekanizma, kompjuterë, etj.). Objektet makro përbëhen nga molekula dhe atome, të cilat, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca elementare, madhësitë e të cilave janë jashtëzakonisht të vogla. Kjo botë quhet mikrokozmos. Ne jetojmë në planetin Tokë, i cili është pjesë e sistemit diellor, Dielli, së bashku me qindra miliona yje të tjerë, formojnë galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit dhe miliarda galaktika formojnë Universin. Të gjitha këto objekte janë të mëdha në përmasa dhe formojnë një megabotë. E gjithë shumëllojshmëria e objekteve të mega-, makro- dhe mikrobotës përbëhet nga materia, ndërsa të gjitha objektet materiale ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe për këtë arsye kanë energji. Një trup i ngritur mbi sipërfaqen e tokës ka energji mekanike, një kazan me ngrohje ka energji termike, një përcjellës i ngarkuar ka energji elektrike dhe bërthamat e atomeve kanë energji atomike. Bota mund të përfaqësohet si një seri hierarkike e objekteve: grimcat elementare, atomet, molekulat, makrotrupat, yjet dhe galaktikat. Në të njëjtën kohë, në nivelet e molekulave dhe makrotrupave në këtë seri hierarkike, formohet një degë - një seri tjetër e lidhur me natyrën e gjallë. Në natyrën e gjallë ekziston edhe një hierarki: njëqelizore - bimë dhe kafshë - popullata shtazore. Kulmi i evolucionit të jetës në Tokë është një person që nuk mund të jetojë jashtë shoqërisë. Çdo individ dhe shoqëri në tërësi studiojnë botën përreth tyre dhe grumbullojnë njohuri, mbi bazën e të cilave krijohen objektet artificiale. Të gjitha sa më sipër mund të shfaqen në formën e një diagrami.

Çdo objekt përbëhet nga objekte të tjera, pra është një sistem. Në të njëjtën kohë, çdo objekt mund të përfshihet si një element në një sistem të një niveli më të lartë strukturor. Nëse një objekt është një sistem apo një element i një sistemi varet nga këndvështrimi (qëllimet e kërkimit). Në të njëjtën kohë, atomi i hidrogjenit përfshihet në molekulën e ujit, d.m.th., ai është një element i një sistemi me hidrogjen më të lartë dhe një molekulë e nivelit strukturor.

Në botën e sistemeve materiale, ekzistojnë hierarki të caktuara - sekuenca të renditura të nënshtrimit dhe kompleksitetit. Ato shërbejnë si bazë empirike e sistemologjisë. I gjithë diversiteti i botës sonë mund të përfaqësohet në formën e hierarkive që shfaqen në mënyrë të njëpasnjëshme.

Kjo është hierarkia natyrore, fiziko-kimike-biologjike (PCB) dhe hierarkia socioteknike (ST) që u shfaq në bazë të saj. Kombinimi i sistemeve nga hierarki të ndryshme çon në klasa "të përziera" të sistemeve. Kështu, kombinimi i sistemeve nga pjesa fiziko-kimike e hierarkisë (PC - "mjedis") me sistemet e gjalla të pjesës biologjike të hierarkisë (B - "biota") çon në një klasë të përzier sistemesh të quajtura ekologjike. Kombinimi i sistemeve nga hierarkitë B, C (“njeri”) dhe T (“teknologji”) çon në klasën e sistemeve ekonomike, ose tekniko-ekonomike.

Hierarkia natyrore - nga grimcat elementare në biosferën moderne - pasqyron rrjedhën e evolucionit të materies. Dega e ST (hierarkia socioteknike) është shumë e fundit dhe afatshkurtër në një shkallë universale kohore, por ka një ndikim të fortë në të gjithë supersistemin. Në mënyrë skematike tregohet ndikimi i shoqërisë njerëzore në natyrë, i ndërmjetësuar nga teknologjia dhe teknologjia (teknogjeneza). Qasja holistike e përmendur më parë përfshin shqyrtimin e tërësisë së këtyre hierarkive si një sistem i vetëm.

Klasifikimi i sistemeve mund të bëhet sipas kritereve të ndryshme. Grupimi kryesor është në tre kategori: shkenca natyrore, teknike dhe socio-ekonomike. Në sistemet natyrore (biologjike), vendi dhe funksionet e secilit element, ndërveprimi dhe ndërlidhja e tyre janë të paracaktuara nga natyra, dhe përmirësimi i këtij organizimi ndodh sipas ligjeve të evolucionit. Në sistemet teknike, vendi dhe funksionet e secilit mekanizëm, njësi dhe pjesë janë të paracaktuara nga projektuesi (teknologu), i cili e përmirëson atë gjatë funksionimit. Në sistemet socio-ekonomike, vendi, funksionet dhe ndërlidhja e elementeve janë të paracaktuara nga menaxheri (menaxheri), të rregulluara dhe të mbështetura prej tij.

Në varësi të problemit që zgjidhet, ju mund të zgjidhni parime të ndryshme klasifikimi.

Sistemet mund të klasifikohen si më poshtë:

Materiale dhe simbolike;

E thjeshtë dhe komplekse;

Natyrore dhe artificiale;

Aktiv dhe pasiv;

E hapur dhe e mbyllur;

Deterministik (e vështirë) dhe stokastike (e butë).

Sistemet objektivisht reale materiale zakonisht përkufizohen si një grup objektesh të bashkuara nga një formë e ndërveprimit ose ndërvarësisë së rregullt për të kryer një funksion të caktuar (hekurudhë, fabrikë, etj.).

Ndër sistemet e krijuara nga njeriu, ka edhe sisteme abstrakte, simbolike, thjesht informative që janë produkt i njohjes - sisteme të imagjinueshme, ideale dhe modele. Elementet e tyre nuk janë sende, por koncepte, entitete, grupe ndërvepruese dhe rrjedha informacioni: për shembull, një sistem ekuacionesh matematikore; sistemi i aksiomave të Euklidit; sistem i vendosur; sisteme logjike; sistemi i elementeve kimike; sistemi ligjor i kodeve, sistemi i pushtetit, sistemi i qëllimeve të shoqërisë, rregullat e qarkullimit, etj.; dhe, sigurisht, interneti.

Si rregull, organizatat si sisteme (për shembull, organizatat e biznesit dhe organizatat shoqërore) janë sisteme konkrete materiale, por në funksionet dhe sjelljen e tyre ato përmbajnë disa veti të sistemeve abstrakte - sisteme udhëzimesh, rregulla, rregullore, ligje, kontabilitet, llogari, etj.

Autorë të ndryshëm marrin veçori të ndryshme si bazë për klasifikimin e sistemeve sipas kompleksitetit: madhësinë e sistemit, numrin e lidhjeve, kompleksitetin e sjelljes së sistemit. Sipas mendimit tonë, ndarja në sisteme të thjeshta dhe komplekse duhet të ndodhë në bazë të pranisë së një qëllimi dhe kompleksitetit të një funksioni të caktuar.

Sistemet e thjeshta që nuk kanë një qëllim ose veprim të jashtëm (atom, molekulë, kristal, trupa të lidhur mekanikisht, orë, termostat etj.) janë sisteme jo të gjalla. Sistemet komplekse që kanë një qëllim dhe "kryejnë një funksion të caktuar" janë sisteme të gjalla, ose sisteme të krijuara nga gjallesat: një virus, një bakter, një sistem nervor, një organizëm shumëqelizor, një bashkësi organizmash, një sistem ekologjik, biosferë, njerëzit dhe sistemet materiale të krijuara nga njerëzit - mekanizmat, makinat, kompjuterët, interneti, komplekset industriale, sistemet ekonomike, teknosfera globale dhe, natyrisht, organizata të ndryshme.

Ndryshe nga sistemet e thjeshta, sistemet komplekse janë të afta për akte kërkimi, zgjedhjeje dhe vendimesh aktive. Përveç kësaj, ata domosdoshmërisht kanë kujtesë. Të gjitha këto janë sisteme materiale konkrete. Ato përbëhen nga (ose përfshijnë një numër të caktuar) elementesh materiale. Nëse ndërveprimet ndërmjet elementeve janë në natyrën e forcave ose transferimeve të materies, energjisë dhe informacionit dhe mund të ndryshojnë me kalimin e kohës, kemi të bëjmë me sisteme dinamike. Ata kryejnë funksione që lidhen me mjedisin e jashtëm - funksione të mbrojtjes nga mjedisi ose punojnë për të optimizuar mjedisin, të paktën një funksion të jashtëm - funksioni i vetë-ruajtjes.

Një sistem i hapur ndërvepron ndjeshëm me sistemet e tjera për të arritur qëllimet. Koncepti i një sistemi të hapur u prezantua nga L. von Bertalanffy. Sistemet e hapura janë të afta të shkëmbejnë materie, energji dhe informacion me mjedisin e jashtëm. Çdo sistem socio-ekonomik i përket klasës së sistemeve të hapura dinamike. Është për të hapur sisteme dinamike që koncepti i vetë-organizimit është i zbatueshëm.

Ata përpiqen të klasifikojnë sistemet sipas shkallës së organizimit të tyre, duke nënkuptuar strukturën (të strukturuar mirë, të strukturuar dobët, të pastrukturuar). Më vonë, u propozua një klasifikim më i thjeshtë: sisteme të organizuara mirë dhe keq të organizuara, ose difuze; edhe më vonë, kur u shfaq klasa e sistemeve vetë-organizuese, ndarja e tyre në sisteme vetërregulluese, vetë-mësimore, vetë-akorduese dhe vetë-përshtatëse u shfaq në përputhje me rrethanat. Por të gjitha këto klasifikime janë mjaft arbitrare.

Rrëshqitja 2

Ne jetojmë në një makrokozmos, domethënë në një botë që përbëhet nga objekte të krahasueshme në madhësi me një person. Në mënyrë tipike, makro-objektet ndahen në jo të gjalla (guri, rryma akulli, etj.), të gjalla (bimët, kafshët, vetë njerëzit) dhe artificiale (ndërtesat, mjetet e transportit, makinat dhe mekanizmat, kompjuterët, etj.). Macroworld. Gulliver në tokën e Liliputit

Rrëshqitja 3

Objektet makro përbëhen nga molekula dhe atome, të cilat, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca elementare, madhësitë e të cilave janë jashtëzakonisht të vogla. Kjo botë quhet Microworld Microworld. Atomi i hidrogjenit dhe molekula e ujit.

Rrëshqitje 4

Ne jetojmë në planetin Tokë, i cili është pjesë e sistemit diellor, Dielli, së bashku me qindra miliona yje të tjerë, formojnë galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit dhe miliarda galaktika formojnë Universin. Të gjitha këto objekte janë të mëdha në përmasa dhe formojnë megabotën Megabotë. sistem diellor

Rrëshqitja 5

Yjet dhe planetët e Galaxy Makrotrupat Molekulat Atomet Grimcat elementare Popullsia Bimët dhe kafshët Njerëzit njëqelizorë Njohuri të shoqërisë Objekte artificiale (teknologji)

Rrëshqitja 6

Molekula e ujit, atomi i hidrogjenit H mund të konsiderohet si një sistem, pasi përbëhet nga një proton i ngarkuar pozitivisht dhe një elektron i ngarkuar negativisht. Në të njëjtën kohë, atomi i hidrogjenit përfshihet në molekulën e ujit, d.m.th. është një element i sistemit të hidrogjenit më të lartë dhe një molekulë e nivelit strukturor.

Rrëshqitja 7

Objektet individuale (pajisjet) një sistem i tërë (kompjuter) nëse hiqni një nga pajisjet kompjuterike (për shembull, një procesor), kompjuteri do të dështojë, d.m.th. do të pushojë së ekzistuari si sistem

Rrëshqitja 8

Rrëshqitja 9

Rrëshqitja 10

Vetitë e sistemit

Çdo sistem ka veti të caktuara, të cilat, para së gjithash, varen nga grupi i elementeve të tij përbërës. Kështu, vetitë e elementeve kimike varen nga struktura e atomeve të tyre. Vetitë e sistemit varen edhe nga struktura e sistemit, d.m.th., nga lloji i marrëdhënieve dhe lidhjeve ndërmjet elementeve të sistemit. Nëse sistemet përbëhen nga elementë identikë, por kanë struktura të ndryshme, atëherë vetitë e tyre mund të ndryshojnë ndjeshëm.

Ne jetojmë në një makrokozmosdomethënë në një botë që përbëhet nga objekte të krahasueshme në madhësi me një person. Në mënyrë tipike, makro-objektet ndahen në jo të gjalla (guri, rryma akulli, trungu, etj.), të gjalla (bimë, kafshë, njerëz) dhe artificiale (ndërtesa, automjete, makina dhe mekanizma, kompjuterë, etj.). Objektet makro përbëhen nga molekula dhe atome, të cilat, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca elementare, madhësitë e të cilave janë jashtëzakonisht të vogla. Kjo botë quhetmikrokozmos.Ne jetojmë në planetin Tokë, i cili është pjesë e sistemit diellor, Dielli, së bashku me qindra miliona yje të tjerë, formojnë galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit dhe miliarda galaktika formojnë Universin. Të gjitha këto objekte janë të mëdha në madhësi dhe formëmegabotë.E gjithë shumëllojshmëria e objekteve të mega-, makro- dhe mikrobotës përbëhet nga materia, ndërsa të gjitha objektet materiale ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe për këtë arsye kanë energji . Një trup i ngritur mbi sipërfaqen e tokës ka energji mekanike, një kazan me ngrohje ka energji termike, një përcjellës i ngarkuar ka energji elektrike dhe bërthamat e atomeve kanë energji atomike. Bota përreth mund të përfaqësohet si një seri objektesh hierarkike: grimcat elementare, atomet, molekulat, makrotrupat, yjet dhe galaktikat. Në të njëjtën kohë, në nivelet e molekulave dhe makrotrupave në këtë seri hierarkike, formohet një degë - një seri tjetër e lidhur me natyrën e gjallë. Në natyrën e gjallë ekziston edhe një hierarki: njëqelizore - bimë dhe kafshë - popullata shtazore. Kulmi i evolucionit të jetës në Tokë është një person që nuk mund të jetojë jashtë shoqërisë. Çdo individ dhe shoqëri në tërësi studiojnë botën përreth tyre dhe grumbullojnë njohuri, mbi bazën e të cilave krijohen objektet artificiale.

Mikrobotë- këto janë molekula, atome, grimca elementare - bota e mikro-objekteve jashtëzakonisht të vogla, jo drejtpërdrejt të vëzhgueshme, diversiteti hapësinor i të cilave llogaritet nga 10-8 në 10-16 cm, dhe jetëgjatësia është nga pafundësia në 10-24 s.

Macroworld- bota e formave dhe madhësive të qëndrueshme në përpjesëtim me njerëzit, si dhe komplekset kristalore të molekulave, organizmave, bashkësive të organizmave; bota e makro-objekteve, dimensioni i së cilës është i krahasueshëm me shkallën e përvojës njerëzore: sasitë hapësinore shprehen në milimetra, centimetra dhe kilometra, dhe koha - në sekonda, minuta, orë, vite.

Megabotë- këto janë planetë, komplekse yjesh, galaktika, metagalaksi - një botë me shkallë dhe shpejtësi të mëdha kozmike, distanca në të cilën matet në vite dritë, dhe jetëgjatësia e objekteve hapësinore matet në miliona e miliarda vjet.

Sistemet dhe elementet.Çdo objekt përbëhet nga objekte të tjera, pra është një sistem. Në të njëjtën kohë, çdo objekt mund të përfshihet si një element në një sistem të një niveli më të lartë strukturor. Nëse një objekt është një sistem apo një element i një sistemi varet nga këndvështrimi (qëllimet e kërkimit).Sistemipërbëhet nga objekte të quajturaelementet e sistemit.Për shembull, një atom hidrogjeni mund të konsiderohet një sistem sepse përbëhet nga një proton i ngarkuar pozitivisht dhe një elektron i ngarkuar negativisht.

Integriteti i sistemit.

Një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e një sistemi është funksionimi i tij integral . Një sistem nuk është një grup objektesh individuale, por një koleksion elementësh të ndërlidhur. Për shembull, nëse bashkoni pajisjet që përbëjnë një kompjuter (procesor, module RAM, motherboard, hard drive, kuti, monitor, tastierë dhe miun), atëherë ato nuk formojnë një sistem. Një kompjuter, d.m.th., një sistem që funksionon integralisht, formohet vetëm pasi të keni lidhur fizikisht pajisjet me njëra-tjetrën, duke ndezur energjinë dhe duke ngarkuar sistemin operativ.

Nëse hiqet qoftë edhe një element nga sistemi, ai mund të ndalojë së funksionuari. Pra, nëse hiqni një nga pajisjet kompjuterike (për shembull, një procesor), kompjuteri do të dështojë, domethënë do të pushojë së ekzistuari si sistem. Ndërlidhja e elementeve në sisteme mund të jetë e natyrës së ndryshme. Në natyrën e pajetë, ndërlidhja e elementeve kryhet përmes ndërveprimeve fizike:

• në sistemet megabotë (për shembull, në sistem diellor) elementet ndërveprojnë me njëri-tjetrin nëpërmjet forcave të gravitetit universal;
• në makrotrupat ekziston ndërveprim elektromagnetik ndërmjet atomeve;
• Në atome, grimcat elementare janë të lidhura me ndërveprime bërthamore dhe elektromagnetike.

Në natyrën e gjallë, integriteti i organizmave sigurohet nga ndërveprimet kimike midis qelizave, në shoqëri - nga lidhjet shoqërore dhe marrëdhëniet midis njerëzve, në teknologji - nga lidhjet funksionale midis pajisjeve, etj.

Sistemet dhe vetitë e tyre.

E përkthyer nga greqishtja, fjala "sistem" do të thotë "një lidhje, një e tërë, e përbërë nga pjesë". Këto pjesë, ose elemente, janë në një unitet brenda të cilit janë të renditura në një mënyrë të caktuar, të ndërlidhura dhe kanë një ose një tjetër efekt mbi njëra-tjetrën.

Menaxhimi ka edhe vetinë e të qenit sistematik, ndaj ne fillojmë studimin e mekanizmit të tij duke u njohur me parimet bazë të teorisë së sistemeve. Sipas tij, çdo sistem ka një sërë veçorish themelore.

Së pari, siç është përmendur tashmë, është një grup elementesh, ose pjesësh individuale, të identifikuara sipas një parimi ose një tjetri, të cilët janë faktorë strukturë-formues të tij dhe luajnë rolin e nënsistemeve. Këto të fundit, edhe pse relativisht të pavarura, ndërveprojnë në mënyra të ndryshme brenda sistemit; në formën e tij më të thjeshtë duke qenë ngjitur dhe në kufi me njëri-tjetrin; forma më komplekse të ndërveprimit janë kushtëzimi (gjenerimi i një elementi nga një tjetër) dhe ndikimi i ndërsjellë që ato ushtrojnë mbi njëri-tjetrin. Për të ruajtur sistemin, një ndërveprim i tillë duhet të jetë harmonik.

Si rezultat i ndërveprimit, në elementë formohen cilësi në të gjithë sistemin, domethënë karakteristika karakteristike për sistemin në tërësi dhe secilin prej tyre veç e veç (për shembull, trupi i njeriut në tërësi dhe secili prej organeve të tij kryejnë metabolizëm proceset, kanë qeliza nervore, rinovohen vazhdimisht etj.

Vetitë e elementeve (nënsistemeve) përcaktojnë vendin e këtyre të fundit në organizimin e brendshëm të sistemit dhe realizohen në funksionet e tyre. Kjo manifestohet në një ndikim të caktuar në elementë të tjerë, ose objekte që janë jashtë sistemit dhe janë të afta ta perceptojnë këtë ndikim, të transformohen dhe ndryshojnë në përputhje me të.

Së dyti, sistemi ka kufij që e ndajnë atë nga mjedisi. Këta kufij mund të jenë "transparent", duke lejuar depërtimin e ndikimeve të jashtme në sistem dhe "të errët", duke e ndarë fort atë nga pjesa tjetër e botës. Sistemet që kryejnë shkëmbim të lirë të dyanshëm të energjisë, materies, informacionit me mjedisin quhen të hapura; përndryshe, flasim për sisteme të mbyllura që funksionojnë relativisht të pavarur nga mjedisi.

Nëse sistemi nuk furnizohet fare me burime nga jashtë, ai ka tendencë të kalbet (entropia) dhe të pushojë së ekzistuari (për shembull, një orë ndalon nëse nuk është e dëmtuar).

Sistemet e hapura, të cilat në mënyrë të pavarur nxjerrin burimet që u nevojiten nga mjedisi i jashtëm dhe i transformojnë ato për të përmbushur nevojat e tyre, në parim janë të pashtershme. Në të njëjtën kohë, shkëmbimi i pamjaftueshëm ose, përkundrazi, tepër aktiv me mjedisin mund të shkatërrojë sistemin (për shkak të mungesës së burimeve ose pamundësisë për t'i asimiluar ato për shkak të sasisë dhe diversitetit të tepërt). Prandaj, sistemi duhet të jetë në një gjendje ekuilibri të brendshëm dhe ekuilibër me mjedisin. Kjo siguron përshtatjen e tij optimale dhe zhvillimin e suksesshëm.

Sistemet e hapura përpiqen për ndryshim të vazhdueshëm përmes specializimit, diferencimit dhe integrimit të elementeve. Kjo çon në ndërlikimin e lidhjeve, përmirësimin e vetë sistemit, ju lejon të arrini qëllimet në shumë mënyra (për ato të mbyllura, vetëm një është e mundur), por kërkon burime shtesë.

Së treti, çdo sistem ka një strukturë të caktuar, domethënë një grup të renditur elementësh të ndërlidhur (nganjëherë në jetën e përditshme koncepti i strukturës përdoret si sinonim për konceptin e organizatës).

Rendi i jep sistemit një organizim të brendshëm, brenda të cilit ndërveprimi i elementeve i nënshtrohet disa parimeve dhe ligjeve. Sistemet ku një organizim i tillë është minimal quhen të çrregullta, për shembull, një turmë në rrugë. Struktura, në një shkallë ose në një tjetër, mund të varet nga karakteristikat e vetë elementeve (për shembull, marrëdhëniet në grupe thjesht femra, meshkuj, fëmijë ose të përzier nuk janë të njëjta).

Së katërti, në çdo sistem ekziston një marrëdhënie ose cilësi e dukshme sistemformuese, e cila në një shkallë ose në një tjetër manifestohet në të gjithë të tjerët, duke siguruar unitetin dhe integritetin e tyre. Nëse përcaktohet nga natyra e sistemit, atëherë quhet i brendshëm, përndryshe - i jashtëm. Në të njëjtën kohë, marrëdhëniet e brendshme mund të shtrihen në sisteme të tjera (për shembull, përmes imitimit, përvojës së huamarrjes). Aftësia për të realizuar marrëdhëniet dhe vetitë e një sistemi ekskluzivisht mbi një bazë të caktuar (substrat) e bën atë unik. Në sistemet shoqërore, përveç marrëdhënieve të qarta sistemformuese, mund të ketë edhe të nënkuptuara.

Së pesti, çdo sistem ka cilësi të caktuara. Natyra shumëcilësore e sistemit është pasojë e pafundësisë së lidhjeve dhe marrëdhënieve që ekzistojnë në nivelet e tij të ndryshme. Cilësitë shfaqen në lidhje me objektet e tjera, dhe jo në të njëjtën mënyrë. Për shembull, i njëjti person në rolin e një menaxheri mund t'u bërtasë vartësve të tij dhe t'u gëlltisë eprorit të tij të drejtpërdrejtë. Cilësitë e sistemit në një masë të caktuar ndikojnë në cilësinë e elementeve të përfshira në to dhe i transformojnë ato. Aftësia për ta arritur këtë karakterizon forcën e sistemit.

Në të gjashtin, sistemi karakterizohet nga shfaqja, domethënë shfaqja e vetive cilësisht të reja që mungojnë në elementët e tij ose nuk janë karakteristike për to. Kështu, vetitë e tërësisë nuk janë të barabarta me shumën e vetive të pjesëve, megjithëse ato varen prej tyre, dhe elementët e kombinuar në një sistem mund të humbasin vetitë e natyrshme në to jashtë sistemit ose të fitojnë të reja.

Jo identitetshuma e cilësive të elementeve dhe e cilësive të sistemit në tërësi përcaktohet nga prania e strukturës, prandaj shndërrimet strukturore çojnë në ato cilësore, por këto të fundit mund të ndodhin edhe për shkak të ndryshimeve sasiore. Kështu, sistemi mund të ndryshojë cilësisht pa ndryshuar strukturën e tij, dhe brenda së njëjtës përbërje sasiore mund të ekzistojnë disa gjendje cilësore.

E shtata, sistemi ka reagime, që kuptohet si një reagim i caktuar i elementeve të tij të tëra ose individuale ndaj impulseve dhe ndikimeve të jashtme të njëri-tjetrit.

Grafeni- materiali më i hollë i njohur për njerëzimin, i trashë vetëm një atom karboni. Ai hyri në tekstet e fizikës dhe realitetin tonë në vitin 2004, kur studiuesit nga Universiteti i Mançesterit Andre Geim dhe Konstantin Novoselov arritën ta merrnin atë duke përdorur shirit ngjitës të zakonshëm për të ndarë në mënyrë sekuenciale shtresat nga grafiti i zakonshëm kristalor, i njohur për ne në formën e një plumbi lapsi.

Popullariteti i grafenit midis studiuesve dhe inxhinierëve po rritet dita-ditës pasi ka veti të jashtëzakonshme optike, elektrike, mekanike dhe termike. Shumë ekspertë parashikojnë në të ardhmen e afërt zëvendësimin e mundshëm të transistorëve të silikonit me tranzistorë grafeni më ekonomikë dhe me veprim të shpejtë.

Grafit- minerali, më i zakonshmi dhe më i qëndrueshëm në kores së tokës modifikimi i karbonit. Struktura është e shtresuar. I papërshkueshëm nga zjarri, përçues elektrik, rezistent kimikisht. Përdoret në prodhimin e kavanozave të shkrirjes, në shkritore, në prodhimin e elektrodave, baterive alkaline, lapsave, etj. Blloqet e grafitit të pastër artificial përdoren në inxhinierinë bërthamore, si veshje për grykat e motorëve të raketave, etj.

Diamantiështë karboni kristalor. Karboni ekziston në disa alotrope të ngurta, d.m.th. në forma të ndryshme, që kanë të ndryshme vetitë fizike. Diamanti është një nga modifikimet e karbonit dhe substanca më e fortë e njohur (ngurtësia 10 në shkallën Mohs).

Shikoni përmbajtjen e dokumentit
"Zhvillimi i një mësimi në shkencën kompjuterike"

Zhvillimi i një mësimi të shkencave kompjuterike

Nota: 9

Edukova M.V.

Tema e mësimit: Si bota rreth nesh sistemi hierarkik.

Objektivat e mësimit:

Edukative - për të zotëruar konceptet e "sistemit", "hierarkisë", për të kuptuar se bota rreth nesh është një sistem hierarkik në të cilin të gjithë elementët janë të ndërlidhur.

Edukative - për të zhvilluar aftësi komunikimi, aftësi për të punuar në grup, bashkëpunim.

Zhvillimore - për të zhvilluar aftësinë për të ndërtuar marrëdhënie shkak-pasojë dhe për të argumentuar këndvështrimin tuaj.

Pajisjet për mësimin:

PC, projektor

Bordi interaktiv.

Kartat me tekste për analizë.

Sllajde me imazhe.

Video "Nga Big Bang deri në ditët e sotme në 90 sekonda."

Teknikat e përdorura në mësim:

1. Pyetje “të trasha” dhe “të holla”.

2. Mendim kritik– metoda “insert”.

3. Metoda e kërkimit të problemit.

4. Sinkwine.

Lidhjet ndërdisiplinore: astronomi, kimi, studime sociale.

Struktura e mësimit:

Koha e organizimit.

Vendosja e një qëllimi. Në ekran luhet filmi “Historia e krijimit të botës në 90 sekonda” (Shtojca nr. 1). Pyetje: Për çfarë do të flasim sot? Cila është tema e mësimit? (për evolucionin, për botën, për zhvillimin e Universit). Çfarë do të dëshironit të mësoni në klasë? Çfarë gjëje interesante dhe të re dëshironi të merrni me vete sot?

Përditësimi i njohurive, UUD në fillim të mësimit.

Mbi konceptet e tabelës së bardhë interaktive (Shtojca 2):

Punë në dyshe: secili nxënës duhet të bëjë 3 fjali duke përdorur ndonjë nga këto fjalë, t'ia lexojë fqinjit të tij në tavolinë.

Puna e përparme: tërhiqni dhe lëshoni në tabelën ndërvepruese për t'i renditur të gjitha këto fjalë në një diagram.

Pyetje: Pse e ndërtuat qarkun në këtë mënyrë? Çfarë mendoni se duhet të jetë në krye, në fund të diagramit?

Diskutim, rirregullim i elementeve.

Perceptimi parësor i materialit arsimor teorik.

Shkruani përkufizimin:

Hierarkia është rendi i nënshtrimit të niveleve më të ulëta në ato më të larta, organizimi i tyre në një strukturë si "pemë» .

Ndani nxënësit në grupe. Të lindurit në pranverë - grupi i parë, në verë - i dyti, në vjeshtë - i 3-ti, në dimër - i 4-ti.

Detyrat për grupet:

Jepni shembuj të paraqitjes:

2. në shtet

   në jetën e egër

5. Përditësimi i njohurive:

Në rrëshqitje ka imazhe (Shtojca 2): një motor makine, sistemi diellor, sistemi i qarkullimit të njeriut, sistemi i ekuacioneve.

Përgjigjuni pyetjeve: Çfarë kanë të përbashkët vizatimet? (përbëhet nga elementë), Si quhen objektet që përbëhen nga objekte të tjera? (sistemet) Çfarë ndodh nëse të paktën 1 element hiqet nga sistemi? (nuk do të funksionojë).

Përfundim: në sistem të gjithë elementët janë të ndërlidhur.

Teknika "Insert".

Fëmijëve u jepet teksti (Shtojca 3). Gjatë leximit të tekstit, duhet të bëni shënime në margjina, dhe pasi të lexoni tekstin, plotësoni tabelën, ku ikonat do të bëhen titujt e kolonave të tabelës: "V" - dihet tashmë; "+" - e re; “–” – mendohet ndryshe; "?" – Nuk e kuptoj, kam pyetje.

Diskutimi i tekstit. A janë sisteme grafiti, grafeni dhe diamanti? (Po, pasi grilat kristal përbëhen nga shumë elementë). Elementët përbërës janë të njëjtë (atomet e karbonit), pse substancat janë të ndryshme? (e radhitur ndryshe në rrjetë, grafiti është shtresuar, grafeni është bërë nga një shtresë).

konkluzioni: sistemet e bëra nga të njëjtët elementë mund të jenë të ndryshëm.

Në sllajd janë emrat e të gjithë nxënësve të klasës.

Mes jush ka lidhje formale (biznesi) dhe joformale (miqësore).

Komunikimet formale që lidhen me mësimdhënien ju bashkojnë të gjithëve në një ekip të vetëm klase dhe grupet joformale formohen spontanisht, duke bashkuar njerëzit sipas interesave dhe tipareve të përbashkëta të personalitetit.

Vizatoni me shigjeta në tabelën interaktive (Shtojca 2) informale lidhjet mes jush. (fëmijët dalin, gjejnë emrin e tyre, tregojnë lidhjet me miqtë në grafik me shigjeta njëkahëshe ose dykahëshe)

konkluzioni: Elementet në sisteme mund të lidhen në mënyra të ndryshme.

Le të formulojmë vetitë e sistemeve.

integriteti

lidhje midis elementeve

lidhje me mjedisin

organizimi etj.

Shikoni përreth, çfarë shihni përreth? (njerëz, mobilje, pemë jashtë dritares). Çfarë nuk shihni, por është rreth jush? (mikroorganizmat, atomet, molekulat, planeti Tokë, planetët e tjerë, galaktikat). Pra, ne jemi në botë të ndryshme?

Një botë e përbërë nga objekte të krahasueshme në madhësi me një person është - macroworld. Megabotë- përbëhet nga objekte që janë të mëdha në krahasim me njerëzit - planetë, yje, galaktika. Organizmat më të vegjël, viruset, molekulat e substancave të padukshme për syrin - ky është një mikrokozmos.

Çështje problematike:

si të peshoni një molekulë? (1 opsion)

si ta peshojmë planetin? (Opsioni 2)

Merren vendimet më të papritura dhe jo standarde.

6. Reflektimi.

Krijo një sinkron për fjalën "sistem"

(Për shembull:

holistik, i organizuar

funksionon, zbërthehet, ndërvepron

Bota jonë është një sistem hierarkik.

Mikro-, makro- dhe megabotë. Ne jetojmë në një makrokozmos, d.m.th. në një botë që përbëhet nga objekte të krahasueshme në madhësi me një person. Në mënyrë tipike, makro-objektet ndahen në jo të gjalla (guri, rryma akulli, trungu, etj.), të gjalla (bimët, kafshët, vetë njerëzit) dhe artificiale (ndërtesat, mjetet e transportit, makinat dhe mekanizmat, kompjuterët, etj.) .

Objektet makro përbëhen nga molekula dhe atome, të cilat nga ana e tyre përbëhen nga grimca elementare, madhësitë e të cilave janë jashtëzakonisht të vogla. Kjo botë quhet mikrokozmos.

Ne jetojmë në planetin Tokë, i cili është pjesë e sistemit diellor, Dielli, së bashku me qindra miliona yje të tjerë, formojnë galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit dhe miliarda galaktika formojnë Universin. Të gjitha këto objekte janë të mëdha në përmasa dhe formojnë një megabotë.

E gjithë shumëllojshmëria e objekteve të mega-, makro- dhe mikrobotës përbëhet nga materia, ndërsa të gjitha objektet materiale ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe për këtë arsye kanë energji. Një trup i ngritur mbi sipërfaqen e tokës ka energji mekanike, një kazan me ngrohje ka energji termike, një përcjellës i ngarkuar ka energji elektrike dhe bërthamat e atomeve kanë energji atomike.

Bota përreth mund të përfaqësohet si një seri objektesh hierarkike: grimcat elementare, atomet, molekulat, makrotrupat, yjet dhe galaktikat. Në të njëjtën kohë, në nivelet e molekulave dhe makrotrupave në këtë seri hierarkike, formohet një degë - një seri tjetër e lidhur me natyrën e gjallë.

Në natyrën e gjallë ekziston edhe një hierarki: njëqelizore - bimë dhe kafshë - popullata shtazore.

Kulmi i evolucionit të jetës në Tokë është një person që nuk mund të jetojë jashtë shoqërisë.

Çdo individ dhe shoqëri në tërësi studiojnë botën përreth tyre dhe grumbullojnë njohuri, mbi bazën e të cilave krijohen objektet artificiale.

Oriz. 12.1.

Sistemet dhe elementet. Çdo objekt përbëhet nga objekte të tjera, d.m.th. përfaqëson një sistem. Nga ana tjetër, çdo objekt mund të përfshihet si një element në një sistem të një niveli më të lartë strukturor. Nëse një objekt është një sistem apo një element i një sistemi varet nga këndvështrimi (qëllimet e kërkimit).

Një sistem përbëhet nga objekte të quajtur elemente të sistemit.

Për shembull, një atom hidrogjeni mund të konsiderohet një sistem sepse përbëhet nga një proton i ngarkuar pozitivisht dhe një elektron i ngarkuar negativisht.

Nga ana tjetër, një atom hidrogjeni përfshihet në një molekulë uji, d.m.th. është një element i një sistemi të një niveli më të lartë strukturor.

Oriz. 12.2.

Integriteti i sistemit. Një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e një sistemi është funksionimi i tij integral. Një sistem nuk është një grup objektesh individuale, por një koleksion elementësh të ndërlidhur.

Ndërlidhja e elementeve në sisteme mund të jetë e natyrës së ndryshme. Në natyrën e pajetë, ndërlidhja e elementeve kryhet përmes ndërveprimeve fizike:

• ? në sistemet megabotë (për shembull, në sistemin diellor), elementët ndërveprojnë me njëri-tjetrin nga forcat e gravitetit universal;
• ? në makrotrupat, ndërveprimi elektromagnetik ndodh ndërmjet atomeve;
• ? Në atome, grimcat elementare janë të lidhura me ndërveprime bërthamore dhe elektromagnetike.

Në natyrën e gjallë, integriteti i organizmave sigurohet nga ndërveprimet kimike midis qelizave, në shoqëri - nga lidhjet shoqërore dhe marrëdhëniet midis njerëzve, në teknologji - nga lidhjet funksionale midis pajisjeve, etj.

Për shembull, nëse bashkoni pajisjet që përbëjnë një kompjuter (monitor, kuti, motherboard, procesor, module RAM, hard disk, tastierë dhe maus), atëherë ato nuk formojnë një sistem. Kompjuteri, d.m.th. një sistem që funksionon në mënyrë holistike formohet vetëm pasi pajisjet janë lidhur fizikisht me njëra-tjetrën, ndizet energjia dhe ngarkohet sistemi operativ.

Nëse hiqet qoftë edhe një element nga sistemi, ai mund të ndalojë së funksionuari. Pra, nëse hiqni një nga pajisjet kompjuterike (për shembull, një procesor), kompjuteri do të dështojë, d.m.th. do të pushojë së ekzistuari si sistem.

Oriz. 12.3.

Vetitë e sistemeve. Çdo sistem ka veti të caktuara, të cilat, para së gjithash, varen nga grupi i elementeve të tij përbërës. Kështu, vetitë e elementeve kimike varen nga struktura e atomeve të tyre.

Atomi i hidrogjenit përbëhet nga dy grimca elementare (proton dhe elektron), dhe elementi kimik përkatës është një gaz.

Një atom litium përbëhet nga tre protone, katër neutrone dhe tre elektrone, dhe elementi kimik përkatës është një metal alkali.

Oriz. 12.4.

Vetitë e sistemit varen edhe nga struktura e sistemit, d.m.th. mbi llojin e marrëdhënieve dhe lidhjeve të elementeve të sistemit me njëri-tjetrin. Nëse sistemet përbëhen nga elementë identikë, por kanë struktura të ndryshme, atëherë vetitë e tyre mund të ndryshojnë ndjeshëm. Për shembull, diamanti, grafiti dhe nanotubi i karbonit janë bërë nga të njëjtat atome (atome karboni), por mënyra se si atomet lidhen së bashku (rrjetat kristalore) është dukshëm e ndryshme.

Në rrjetën kristalore të diamantit, ndërveprimi ndërmjet atomeve është shumë i fortë në të gjitha drejtimet, prandaj është substanca më e fortë në planet dhe ekziston në formën e kristaleve.

Në rrjetën kristalore të grafitit, atomet janë të vendosura në shtresa, ndërmjet të cilave ndërveprimi është i dobët, kështu që shkërmoqet lehtë dhe përdoret në plumbat e lapsit.

Një nanotub karboni është një plan i rrjetës së kristalit të grafitit të mbështjellë në një cilindër. Nanotubat janë shumë tërheqës (megjithëse kanë një trashësi muri prej një atomi karboni). Një fije e bërë nga nanotuba, e trashë sa një fije floku e njeriut, mund të mbajë një ngarkesë prej qindra kilogramësh. Vetitë elektrike të nanotubave mund të ndryshohen, gjë që do t'i bëjë ata një nga materialet kryesore për nanoelektronikën.

Oriz. 12.5.

Pyetjet dhe detyrat e testit

• 1. Jepni shembuj të sistemeve në botën që na rrethon.
• 2. A formojnë një sistem pajisjet që përbëjnë një kompjuter përpara montimit? Pas montimit? Pas ndezjes së kompjuterit?
• 3. Çfarë përcakton vetitë e sistemit? Jepni shembuj të sistemeve që përbëhen nga të njëjtat elementë, por që kanë veti të ndryshme.