例談系統(tǒng)觀念在物理教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：系統(tǒng)觀念是我們中華民族思維方式中的特點(diǎn)，是人類理論思維的寶貴財(cái)富。在物理教學(xué)中，我們必須要把握好系統(tǒng)的特征。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)；特征；應(yīng)用

中圖分類號：G427文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2013）12-090-1

所謂系統(tǒng)，客觀事物普遍聯(lián)系的重要表現(xiàn)就是它的系統(tǒng)性。相互依存、相互作用的若干要素按一定方式組成的具有特定功能的整體，稱之為系統(tǒng)。任何事物都是作為系統(tǒng)而存在。研究事物的系統(tǒng)性要把握好系統(tǒng)的如下特征：

一、整體性

整體性是系統(tǒng)的首要特征。

如上圖所示，若將AB兩端整個(gè)電路看成一個(gè)系統(tǒng)，那么這個(gè)系統(tǒng)的整體性主要揭示系統(tǒng)（整個(gè)電路）與各要素（R1、R2、R3、R4、R5）之間的關(guān)系。系統(tǒng)（整個(gè)電路）與要素（R1、R2、R3、R4、R5）的關(guān)系本質(zhì)上是整體與部分的關(guān)系。首先，系統(tǒng)（整個(gè)電路）是要素（R1、R2、R3、R4、R5）按照一定的方式組合而成的有機(jī)整體，這個(gè)有機(jī)整體的性質(zhì)和功能并不是各個(gè)要素性質(zhì)和功能的簡單相加，而是一個(gè)整體的性質(zhì)。若假設(shè)R1=R2=R3=R4=R5=10Ω，則整個(gè)電路是由R1、R2、R3串聯(lián)后與R4并聯(lián)再與R5串聯(lián)，其總阻值為：

R總=R4（R1+R2+R3）R1+R2+R3+R4+R5=10（10+10+10）10+10+10+10+10（Ω）=17.5Ω

從這個(gè)例子可以看出，總電路的電阻絕非是單個(gè)電阻之和。此處不再列舉。

其次，系統(tǒng)的整體性告訴我們，部分是構(gòu)成整體的基礎(chǔ)，但整體所包含的部分卻根本不同于部分，整體一旦形成，要素的性質(zhì)和功能就要被整體的性質(zhì)和功能所規(guī)定和制約。例如圖所示：

可以把A、B兩端的電路看成整體，即一個(gè)系統(tǒng)。若將單個(gè)電阻R1、R2、R3（R1=R2=R3=10Ω）和整個(gè)電路分別接入6V的電源中，則在整體形成前，每個(gè)電阻（即每個(gè)要素）消耗的功率為

P1=P2=P3=U2R1、2、3=6210W=3.6W

但在整體形成后總電路所消耗的總功率為

P=U2R總=U2R1R2R1+R2+R3=6215W=2.4W

其中整體中R1、R2、R3消耗的功率分別為

P1=P2=（615）2·5·12W=0.4W

P3=（615）2·10W=1.6W

從這個(gè)例子中可以看出整體形成前的部分與整體形成后的部分所消耗的功率發(fā)生了變化。整體形成后，R1和R2分別起著分流作用，R1和R2形成的并聯(lián)部分與R3分別起著分壓作用。

二、結(jié)構(gòu)性

結(jié)構(gòu)性是系統(tǒng)的又一特征。首先，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性揭示的是系統(tǒng)中各要素之間的關(guān)系，結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的構(gòu)成形式，是系統(tǒng)內(nèi)各要素的結(jié)合方式。只有依靠結(jié)構(gòu)，才能形成系統(tǒng)的屬性和功能。如在混聯(lián)電路中不同的聯(lián)接方式所形成的電路，其屬性和功能一定有所區(qū)別。其次，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是各式各樣的，而且結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)能使系統(tǒng)的整體功能得到充分發(fā)揮。

如上圖所示（可以擴(kuò)展到若干個(gè)用電器），家庭電路只有采用用電器相互并聯(lián)的結(jié)構(gòu)方式，才能形成整個(gè)家用電器（系統(tǒng)）的特有功能。

三、層次性

系統(tǒng)的層次性有兩層意思。其一是指系統(tǒng)和要素的關(guān)系總是相對的，任何一個(gè)系統(tǒng)都可以成為包括系統(tǒng)在內(nèi)的一個(gè)更大系統(tǒng)的要素。同樣，作為系統(tǒng)的任一要素也具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，相對于它的下一層次來說，它也是一個(gè)系統(tǒng)。

例如上圖所示，我們可以把AB、BC兩端的電路分別看成一個(gè)系統(tǒng)，但對于整個(gè)AC兩端電路系統(tǒng)而言，AB、BC兩端電路系統(tǒng)又是AC兩端電路系統(tǒng)的要素，以此類推，ab兩端電路系統(tǒng)又是AB兩端電路系統(tǒng)的要素，R6、R7、R8又是ab兩端電路系統(tǒng)的要素，這就體現(xiàn)出系統(tǒng)的層次性。其二是指，任何特定的系統(tǒng)，它的各個(gè)要素在系統(tǒng)中所處的地位、所起的作用也是不同的，如圖中的ab、AB、BC、AC兩端電路系統(tǒng)（或要素）等。

四、開發(fā)性

一切現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，都與周圍的環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)、能量、信息的交流，差別只是交流的方式和程度不同。了解系統(tǒng)的開放性特征，對于我們認(rèn)識和實(shí)踐都有重要的意義。例如我們用電熱器燒水時(shí)，電熱器的電路系統(tǒng)與周圍的環(huán)境（水）進(jìn)行著能量交流，電能轉(zhuǎn)化成熱能。類似這樣的例子普遍存在，此處不再列舉。

總而言之，掌握系統(tǒng)的上述特征，對于我們分析和解決物理現(xiàn)象和問題十分重要，我們必須認(rèn)真學(xué)習(xí)、研究并利用好系統(tǒng)觀念。