内容正文:
小学信息科技(苏科版)六年级
运用系统思想分析问题
---都江堰的智慧
都江堰
一、整体思想定方向
如何驯服一条既能带来毁灭性洪水,又会造成严重干旱的大河?
认识“不听话”的岷江
岷江是一条“悬河”,它的河床比旁边的成都平原还要高,随时都有可能造成危险。
雨季:毁灭性的洪水,水太多了。
旱季:严重的干旱,农田没水灌溉。
一、古人的解决方案——都江堰
工程师李冰设计了一个由鱼嘴、宝瓶口和飞沙堰三个核心部分组成的系统。
“古代系统思维的杰作。”
二、分治思想解难题——鱼嘴分流
鱼嘴是一个分水堤,它将岷江分为内江——深且窄(流向需要灌溉的成都平原)和外江——浅且宽。
二、鱼嘴分流——四六分水
在都江堰系统中,鱼嘴不但将岷江水分为内江、外江来分流调节水量,还充分考虑到岷江水的动态周期变化。同时,根据枯水期和丰水期的不同水情,采取四六分水和六四分水实现动态调控,保障水量的稳定输出。
这是系统动态分析思想的生动体现。在考虑问题时,需要关注其随时间变化的动态特征,包括问题或事物的演化过程、发展趋势、周期性变化等。
二、分治思想解难题——聪明的宝瓶口和飞沙堰
宝瓶口就像一个闸门,精确控制着进入成都平原灌溉网的水量。
但是,河水带来的大量的泥沙去哪儿了呢?
借弯道让泥沙 “分层”,用低堰让洪水 “漫出”、泥沙 “被甩走”,实现泄洪排沙。
二、分治思想解难题——聪明的宝瓶口和飞沙堰
神奇的都江堰
运用系统思想分析问题
在都江堰系统中,如果缺少宝瓶口或其他任一要素,那么会产生什么影响?
宝瓶口是控制岷江进入川西平原水量的 “咽喉”,能精准调控灌溉用水(“走春水”)并阻挡洪水过量涌入(“阻洪水”)。缺失后,洪水可能直接冲毁平原,而干旱时又无法按需供水,导致灌溉和防洪功能失效。
缺少宝瓶口
01
鱼嘴负责将岷江分为内江(灌溉)和外江(排洪),能根据水量自动调节分流比例。缺失后,无法实现江水的合理分配,可能导致灌溉区缺水或洪水期外江排洪不足。
缺少鱼嘴
02
飞沙堰是泄洪排沙的关键,能在洪水时泄走多余江水,同时排出泥沙。缺失后,泥沙会在内江淤积,阻塞河道,还可能因洪水无法排泄而引发涝灾。
缺少飞沙堰
03
运用系统思想分析问题
系统思想不仅关注整体,也强调部分的重要性。例如,宝瓶口不仅是都江堰系统中的一个部分,也是岷江水进入川西平原的咽喉要塞,有“走春水,阻洪水”的奇妙作用。
系统思想是整体和部分的辩证统一,它强调在系统分析和设计时,要分析问题所涉及的各个组成部分及其相互关系,进而采用统筹优化的思想,将复杂的系统功能分解到各个要素,并细化要素间的连接与协作。系统思想的部分性体现了一种逐步求精的设计思想,在解决问题时,强调通过解决部分或局部问题,最终实现整体问题解决的分治思想。
运用系统思想分析问题
系统思想强调功能性,系统整体和各个要素各有其功能,且系统整体的功能源于各个要素,但高于各个要素的功能之和。例如,飞沙堰的主要功能是泄洪和排沙。泄洪是指利用自然地形,实现最佳水量调节,当水量超过宝瓶口流量上限时,多余的水会从飞沙堰自行溢出;排沙是指将岷江从上游带来的泥沙和卵石,甚至重达千斤的巨石,从这里抛入外江,以确保内江通畅。
系统的功能性思想,不仅强调分析系统中各个组成部分的功能和作用,更重视它们之间相互配合以实现整体的目标或效果,即系统思想目标引领下的功能控制。
二、分治思想解难题——动态分析
在考虑问题时,我们需要关注其动态特征。
1、我们在购买校服时,会稍微买大一点;
2、我们在设计温控风扇是,考虑到温度会越来越高,不能满足生活所需,会通过变成让转速同步提高;
3、在设计学号编码时,我们采用了入学年份+班级+学号的形式(如20210305),没有把年级放到编码中,因为入学年份不会随着时间而动态变化。
现在
未来
三、课堂总结
都江堰系统
宝瓶口
鱼嘴
引水
分水
排沙泄洪
飞沙堰
灌溉
防洪
整体思想
分治思想
动态分析
课堂小结
1.能够说出都江堰水利工程的构成要素(鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰) 。
2.能够运用系统整体思想分析问题,理解“整体大于部分之和” 。
3.能够理解系统思想的部分性、功能性和动态分析思想 。
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