第四章第四節(jié)限制系統(tǒng)的干擾

一、教學(xué)內(nèi)容分析：

本節(jié)是在學(xué)生對(duì)限制系統(tǒng)有肯定相識(shí)的基礎(chǔ)上詳細(xì)的闡述閉環(huán)限制系統(tǒng)的

干擾與反饋的辨證關(guān)系，是全書的重點(diǎn)章節(jié)，也是限制系統(tǒng)的詳細(xì)應(yīng)用章節(jié)。為

以后學(xué)習(xí)的限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容奠定了理論基礎(chǔ)。

本節(jié)內(nèi)容在《限制和設(shè)計(jì)》中起到舉足輕重的作用，不僅可以使學(xué)生對(duì)閉環(huán)

限制系統(tǒng)中的反饋（feedback）有很深的相識(shí)，而且也為閉環(huán)限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與

實(shí)施打好基礎(chǔ)。本節(jié)教材主要包含三部分內(nèi)容：干擾因素、反饋、功能模擬法、

黑箱法。本節(jié)是本單元的重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，分析干擾因素及反饋給限制系統(tǒng)

帶來的影響，綜合了本單元前兩節(jié)的學(xué)問。從模塊角度看，該節(jié)融合了該模塊其

次單元流程與設(shè)計(jì)，以及第三單元系統(tǒng)與設(shè)計(jì)的內(nèi)容，限制過程本身的工作過程

就是一個(gè)流程，閉環(huán)限制系統(tǒng)大致包括限制環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)和比較環(huán);

反饋也體現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，因此，本節(jié)是本模塊的綜合應(yīng)用。本單元是本

課程學(xué)問的綜合應(yīng)用，綜合了必修1、必修2的學(xué)問，講了閉環(huán)自適應(yīng)限制，體

現(xiàn)了技術(shù)以人為本的理念。

二、教學(xué)對(duì)象分析：

學(xué)生對(duì)限制機(jī)理比較生疏，整個(gè)教學(xué)都應(yīng)以案例分析為主，所舉案例應(yīng)力求

簡(jiǎn)潔。

三、目標(biāo)：

1.學(xué)問與技能：

（1）能結(jié)合案例找出影響簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)運(yùn)行的主要干擾因素，并作分析。

（2）熟識(shí)閉環(huán)限制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用。

（3）熟識(shí)閉環(huán)限制系統(tǒng)的工作過程。

（4）了解功能模擬方法和黑箱方法在限制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2.過程與方法：

用方框圖分析生活中常見限制系統(tǒng)，通過實(shí)踐、嬉戲、探討、分析、講授法、

問題教學(xué)法、小組探討法、設(shè)計(jì)教學(xué)法等方法使學(xué)生懂得反饋在閉環(huán)限制系統(tǒng)中

的作用，了解功能模擬方法和黑箱方法在限制系統(tǒng)中的應(yīng)用；結(jié)合案例分析影響

簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)運(yùn)行的主要干擾因素及克服方法。

3.情感看法價(jià)值觀：

通過學(xué)習(xí)，聯(lián)系生活，能詳細(xì)問題，詳細(xì)分析，能在生活中應(yīng)用反饋原理，

調(diào)整自身的心理、學(xué)習(xí)與生活。培育學(xué)生的視察實(shí)力，體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣。滲透平安

教化、德育教化、環(huán)保等教化。

四、教學(xué)重難點(diǎn)：

1.教學(xué)重點(diǎn)：

干擾因素；反饋與閉環(huán)系統(tǒng)的工作原理；開環(huán)限制系統(tǒng)與閉環(huán)限制系統(tǒng)的選用。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

干擾因素的判定；閉環(huán)系統(tǒng)的工作原理；功能模斗方法、黑箱方法。

五、教學(xué)概述：

通過人們熟識(shí)的例子來說明在限制系統(tǒng)中除輸入量以外能引起被控量變更

的各種因素都是限制系統(tǒng)的干擾。用方框圖分析生活中常見限制系統(tǒng)，通過實(shí)踐、

嬉戲、探討、分析等方法使學(xué)生懂得反饋在閉環(huán)限制系統(tǒng)中的作用。

3課時(shí)。

六、教學(xué)器材：

水塔水位限制模型1套、一次性杯子、乒乓球、烘箱等。

七、教學(xué)過程:

引入：

做一個(gè)簡(jiǎn)潔的調(diào)查：每天上學(xué)騎自行車的感受？乘車的感受等?

在送乘飛機(jī)出行時(shí)，為什么不能說祝你一路順風(fēng)？（活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的

求知欲。）

大部分同學(xué)應(yīng)當(dāng)是有風(fēng)的影響，從而聯(lián)系到本節(jié)課的內(nèi)容：干擾因素，同時(shí)乘車

也有干擾，而且不論是騎自行車還是乘

車干擾因素不止一個(gè)，有主要的，有次

要的。

這節(jié)課我們就探討探討閉環(huán)限制系統(tǒng)的

干擾與反饋。

第三節(jié)閉環(huán)限制系統(tǒng)的干擾與反饋

新課教學(xué):

一）什么是干擾因素：

1.干擾因素的概念：

在限制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變更的各種因素稱為干擾

（interference）因素。

案例一：逆風(fēng)中騎自行車。

腳踩的力

給定量

逆風(fēng)、順風(fēng)、上坡路.

案例二：飛機(jī)飛行。

結(jié)論：在限制系統(tǒng)中，干擾因素肯定有，可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。

擴(kuò)展探討：生活中還有哪些例子說明“閉環(huán)限制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不行避

開的”？

立刻行動(dòng)：

在電冰箱的溫度限制系統(tǒng)中，下列狀況是否屬于影響其溫度限制的干擾因素？

（1）開電冰箱門。

外面熱氣進(jìn)入冰箱將會(huì)引起箱內(nèi)溫度變更，屬于干擾因素。

（2）電冰箱所在房間的溫度從20℃變到32℃

屬于干擾因素。

（3）把熱菜或熱飯放入電冰箱中。

屬于干擾因素。

（4）在冰箱外放一盆冷水。

嚴(yán)格說這也會(huì)引起環(huán)境溫度的變更，但這種變更一般有利于冰箱實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，不屬

于干擾因素。

擴(kuò)展探討：通過分析，增加對(duì)電冰箱的了解，進(jìn)而了解生活。

思索：在下表所列限制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？

限制系統(tǒng)干擾因

自動(dòng)扶梯的升降限制扶梯承載的重力、電機(jī)輸出電壓的波動(dòng)、齒輪間的摩擦

系統(tǒng)力等。

利用滑輪組提升重物滑輪組的摩擦力、電機(jī)電源的波動(dòng)等、繩子和滑輪，重

的限制系統(tǒng)物的重力。

外部環(huán)境溫度的變更、大棚保溫材料的保溫性能產(chǎn)生變

蔬菜大棚的溫度限制

更等、植物排放的二氧化碳，溫室效應(yīng)。

案例分析：電視機(jī)的工作。從學(xué)生看電視的經(jīng)驗(yàn)來分析，引導(dǎo)，讓學(xué)生從電視內(nèi)

容中走出來，關(guān)注電視的相關(guān)技術(shù)與限制。

?電視機(jī)出現(xiàn)畫面紊亂的現(xiàn)象往往是由于受到外界磁場(chǎng)干擾。

?比如：近距離擺放的電冰箱、空調(diào)器、電風(fēng)扇、日光燈等等。他們就是

電視機(jī)正常工作的干擾因素。

?克服這些干擾的方法就是將家用電器遠(yuǎn)離電視機(jī)放置。

2.克服干擾的基本方法

A、消退干擾

在飛機(jī)上不能運(yùn)用通信工具

B、減弱干擾

電器在運(yùn)用時(shí)遠(yuǎn)離其它電子設(shè)備

C、提高限制系統(tǒng)性能

采納閉環(huán)限制系統(tǒng)

3.干擾因素的特點(diǎn)：

（1）干擾既存在于閉環(huán)限制中，也存在于開環(huán)限制中。聲控?zé)糸_環(huán)限制，除輸

入的聲音外，其他聲音就是其干擾因素；空調(diào)房的溫度限制屬于閉環(huán)限制，室外

環(huán)境溫度的變更就是它的干擾因素。

（2）通常，干擾因素都是作用在限制對(duì)象上，其作用是破壞限制系統(tǒng)的平衡-

一使被控量偏離平衡值。

（3）通常，干擾因素不止一個(gè)。如自行車速度限制的干擾因素除逆風(fēng)外，還可

能有路面狀況（斜坡、粗糙度）。

（4）在進(jìn)行限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必需對(duì)可能存在的干擾進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，

假如干擾比較常常和嚴(yán)峻，對(duì)限制目標(biāo)影響產(chǎn)生嚴(yán)峻的后果，就必需考慮抗干擾

措施，保證限制系統(tǒng)的正常工作；假如可能存在的干擾不是很嚴(yán)峻，對(duì)系統(tǒng)正常

工作影響不大，就可以忽視。因?yàn)槿魏慰垢蓴_措施的實(shí)現(xiàn)，都意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的

困難和成本的增加。

（5）對(duì)干擾的利用，是指有意對(duì)限制系統(tǒng)施加干擾，使限制系統(tǒng)無法達(dá)到限制

的目標(biāo)，而不是限制系統(tǒng)本身須要干擾。例如：打狂犬疫苗、軍事演習(xí)中對(duì)敵方

信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行電磁波干擾。

立刻行動(dòng)：

生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？

答：火盆。冬天冷了，可以在室內(nèi)放火盆，這樣可以使室內(nèi)溫度上升。

二）反饋

1.什么是反饋（feedback）?

案例引入P110：投籃的工作過程

許寧在體育課上練習(xí)立定投籃時(shí)，發(fā)生了這樣的狀況：

第一次投擲，由于用力太大，籃球遇到了籃板上彈了回來，沒有命中。

其次次投擲，他吸取了第一次的閱歷，減小了用力，但用力過小，籃球沒有遇到

籃圈。

第三次投擲，他吸取了前兩次投擲的閱歷，最終沒中了。

在這里，可以將人看作限制系統(tǒng)，眼睛把接收到的籃圈位置以及實(shí)際投擲位

置等信息輸送給大腦，經(jīng)大腦分析和加工處理后，發(fā)出指令，指揮手投擲籃球，

直到投籃命中。

（1）請(qǐng)推斷以上過程是開環(huán)，還是閉環(huán)限制？

（2）畫出系統(tǒng)的方框圖。

（3）假如有風(fēng)，請(qǐng)推斷風(fēng)可能對(duì)投籃產(chǎn)生的影響，許寧可以怎樣克服這些影響？

學(xué)生活動(dòng)：

（1）回顧系統(tǒng)限制的工作方式，依據(jù)題意進(jìn)行推斷。答案：閉環(huán)。

（2）畫出系統(tǒng)的方框圖。

籃球?qū)嶋H

投擲的位置

（3）考慮可能的風(fēng)向，及其影響。

順向風(fēng)：許寧應(yīng)減小投擲力氣。

逆向風(fēng)：應(yīng)增大投擲力氣。

側(cè)向風(fēng)：變更投擲角度。

在上例中：假如沒有眼睛的視察和檢測(cè)，投籃的反饋就無法形成。

［引出結(jié)論］:限制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸

入量進(jìn)行比較的過程就是反饋（feedback）o

生活中的反饋：反饋限制是一-種在支配執(zhí)行一段時(shí)間或結(jié)束后進(jìn)行的事后限制，

主要為下一步支配的實(shí)施總結(jié)閱歷，但它卻常常是管理限制工作的主要形式。例

如投訴與反饋、留言反饋、看法反饋、環(huán)境反饋、教學(xué)活動(dòng)、超市反饋調(diào)查表、

市場(chǎng)信息反饋系統(tǒng)、工作總結(jié)、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)、現(xiàn)代酒店限制方法等。

［嬉戲］:在黑板上畫兩張大臉，“四官俱全”，沒有眼睛。然后請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上來

“填”眼睛，閉著眼睛畫，位置不對(duì)，也不好看。睜著眼睛畫，美麗。

［分析緣由］:將兩次畫的過程來分析-。畫出其限制框圖，得出它們的限制類別。

1.閉著眼睛畫:

人腦限制手畫眼睛：人腦一一手一一眼睛;

限制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)限制結(jié)果加以修正、調(diào)整。是個(gè)單程的

限制流向。這是開環(huán)限制。

2.睜著眼睛畫：

人腦限制手畫眼睛，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果剛好反饋

給大腦，使得大腦精確精細(xì)的限制手去畫好眼睛。限制過程中有反饋環(huán)節(jié)可以把

限制結(jié)果反饋給人腦，限制流向形成了閉合回路。這是閉環(huán)限制。

人胞——號(hào)二------四J目艮|

—目艮—

com

［閱讀］P110：汽車速度限制

利用反饋來分析和處理被控對(duì)象，通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系

統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法，稱為反饋方法。

2.反饋方法

立刻行動(dòng)：分析“穿針引線”的動(dòng)作過程，并補(bǔ)充一個(gè)適當(dāng)?shù)氖吕顚懴卤怼?/p>

事例輸入檢測(cè)裝置輸出

“穿針引線”線的位置人的眼睛線與針孔對(duì)準(zhǔn)

靶的位置

投擲飛鏢眼睛匕鏢實(shí)際投擲的位置

（期望值）

能撲滅蠟燭的機(jī)器打開機(jī)器人的開光敏、力敏傳感找到蠟燭、并將其撲

人關(guān)器滅

電冰箱溫控器設(shè)定溫度溫度傳感器制冷后冰箱內(nèi)溫度

［演示］:

反饋的工作過程：當(dāng)人準(zhǔn)備要拿桌子上的水杯時(shí)，人首先要看到自己的手與

杯子之間的距離，然后確定自己手的移動(dòng)方向，手始向水杯移動(dòng)。同時(shí)人的眼睛

不停視察手與杯子的距離（該距離就是輸入與輸出的差值），而人腦（限制器）

的作用就是不停限制手移動(dòng)，以消退這個(gè)差值。直到手拿到杯子為止，整個(gè)過程

也就結(jié)束了。從上面的例子可以看出，由（負(fù)）反饋形成的偏差是人精確完成拿

杯子動(dòng)作的關(guān)鍵。假如這個(gè)差值不能得到的話，整個(gè)動(dòng)作也就沒有方法完成了。

這就是眼睛失明的人不能拿到杯子的原因。

［教具演示］:水位自動(dòng)限制系統(tǒng)

接通電源后，電機(jī)工作，水泵出水，當(dāng)水位升到A點(diǎn)水位傳感器位置時(shí)，

電機(jī)停止工作；當(dāng)水位由A點(diǎn)降止B點(diǎn)以下時(shí)、電機(jī)又起先工作，這樣往復(fù)，達(dá)

到了自動(dòng)限制儲(chǔ)水器中的水位。

［學(xué)生探討］：

請(qǐng)同學(xué)們相互探討一下這個(gè)水位自動(dòng)限制系統(tǒng)的工作過程，試用系統(tǒng)框圖來

描述。（引導(dǎo)學(xué)生歸納出水塔水位限制系統(tǒng)框圖，著重推導(dǎo)信息反饋與比較環(huán)節(jié)

的框圖表達(dá)。）

【CERSR!1:麗

［老師總結(jié)］:簡(jiǎn)潔的閉環(huán)限制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的限制器、執(zhí)行器等環(huán)節(jié)

的作用，熟識(shí)反饋環(huán)節(jié)的作用。

植田麗5）

3.閉環(huán)限制系統(tǒng)的工作過程

閉環(huán)限制系統(tǒng)就是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)限制

過程產(chǎn)生影響的限制系統(tǒng)。閉環(huán)限制系統(tǒng)是通過反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素而使系統(tǒng)

達(dá)到穩(wěn)定。

［核心］:通過反饋來削減被控量（輸出量）的偏差。

［案例分析］:閱讀書上案

例P112供水水箱的水位自動(dòng)

限制系統(tǒng)

P112思索：

在水箱的水位限制系統(tǒng)中，限

制量還可以有其他選擇嗎？為

什么？

答：不能，因?yàn)槲覀冎饕獮榱藢?shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)限制，那么限制量

只能是水量。

［思索設(shè)計(jì)］】家用抽水馬桶是一個(gè)典型的閉環(huán)限制系統(tǒng)的水位限制。（鏈接下節(jié)

課用水位檢測(cè)，限制電路，電磁閥來改進(jìn)為自動(dòng)限制，設(shè)計(jì)閉環(huán)限制系統(tǒng)方框圖,

并用頭腦風(fēng)暴法獲更多節(jié)水限制創(chuàng)建性設(shè)想。）

閉環(huán)限制系統(tǒng)的特點(diǎn)：

1）系統(tǒng)輸出量對(duì)限制作用有干脆影響。

2）有反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小誤差。

3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)，可以自動(dòng)減弱其影響。

［圖片展示入烘箱（飲水機(jī)）

加熱爐的泡廈門動(dòng)控M示意圖

P113思索：

在加熱鍋爐的溫度限制系統(tǒng)中，可能有那些干擾因素，系統(tǒng)如何克服干擾使?fàn)t溫

穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)？

干擾因素有加熱爐外的環(huán)境溫度變更、加熱器的電壓波動(dòng)、爐壁自身溫度、爐內(nèi)

空氣溫度等。

首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測(cè)量溫度的值，然后對(duì)溫度的比較，當(dāng)小于恒溫箱

給定時(shí)，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時(shí)，就減小電流。這樣

恒溫箱就能保持給定的溫度。加熱爐的溫度自動(dòng)限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：

干擾

給定量----?控制器----?加熱器——?加熱爐--------?爐內(nèi)溫度

-------------------檢測(cè)裝置（反饋）《-------------------

二.二;啊而1

思索與分析

在出現(xiàn)干擾的狀況下，開環(huán)限制系統(tǒng)和閉環(huán)限制系統(tǒng)哪種受干擾的影響??？為什

么？

閉環(huán)限制系統(tǒng)受影響較小，因?yàn)殚]環(huán)限制系統(tǒng)能不斷修正限制效果。

4.閉環(huán)與開環(huán)限制系統(tǒng)的比較：

閉環(huán)限制：反饋限制，偏差限制，可以抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被量產(chǎn)生的影響.精

度高、結(jié)構(gòu)困難，設(shè)計(jì)、分析麻煩。

開環(huán)限制：順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差實(shí)力，抗擾動(dòng)性較差。結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)潔、調(diào)整便利、成本低。在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的狀況下，這種限

制方式還有肯定的好用價(jià)值。

［提問回答］:

開環(huán)限制系統(tǒng)閉環(huán)限制系統(tǒng)

能否自動(dòng)調(diào)整和補(bǔ)

否是

償

限制精度低高

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔困難

精度要求低、穩(wěn)精度要求高、高牢靠

適用場(chǎng)合

定性

［補(bǔ)充］:

起增加輸入信號(hào)作用一一正反饋。

起減弱輸入信號(hào)作用一一負(fù)反饋。

正反饋不能進(jìn)行限制，會(huì)使系統(tǒng)的偏差越來越大。

只有負(fù)反饋限制系統(tǒng)才能完成自動(dòng)限制的任務(wù)。

負(fù)反饋限制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測(cè)偏差，訂正偏差

PU4立刻行動(dòng):

就開環(huán)限制系統(tǒng)與閉環(huán)限制系統(tǒng)的聯(lián)系與區(qū)分，發(fā)計(jì)一個(gè)圖表。

答：

聯(lián)系區(qū)分

限制精度低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，用于限

閉環(huán)限制系

制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元

統(tǒng)

都用于限制件又比較穩(wěn)定的場(chǎng)合。

開環(huán)限制系限制精度高，麻煩，困難，用于

統(tǒng)要求高精度和高牢靠性的場(chǎng)合。

三）限制系統(tǒng)的分析方法

1.功能模型法

請(qǐng)大家視察下面圖1、圖2,對(duì)比人工恒溫箱限制系統(tǒng)與自動(dòng)恒溫箱限制系統(tǒng)

的方框圖，我們發(fā)覺：兩者的限制器、執(zhí)行器及檢測(cè)裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不同，但兩

者在功能和行為是相像的，都能實(shí)現(xiàn)恒溫箱的恒溫限制。

大腦f肌體->恒溫箱f實(shí)際溫度

眼睛

圖1人工恒溫箱限制系統(tǒng)方框圖

給定溫與

實(shí)際溫度

圖2自動(dòng)怛溫箱限制系統(tǒng)方框圖

這種以功能和行為的相像性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方

法，就是功能模擬法。

功能模擬方法是一種整體性探討方法，功能模擬法為仿生學(xué)、人工智能、價(jià)值工

程供應(yīng)了科學(xué)方法。

你能列舉功能模擬法的案例嗎（相關(guān)資料請(qǐng)參閱同文件夾內(nèi)“有關(guān)功能模擬方法

的資料.doc"）?

學(xué)生活動(dòng)：主動(dòng)思索相關(guān)案例。

探究：功能模擬方法對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)有何意義？

答：可以通過模擬，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，從而使有些不易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)設(shè)計(jì)得以設(shè)計(jì)勝

利。

2黑箱方法

老師講授：同們學(xué)聽說過“大腦之謎”嗎？這可是在科學(xué)探討史上長(zhǎng)期以來

沒有得到圓滿解答的難題。思維原委是怎樣從物質(zhì)中產(chǎn)生出來的？大腦功能的詳

細(xì)活動(dòng)機(jī)制又是什么？

要解答這一系列問題可不是一件簡(jiǎn)潔的事。人們可以用物理上的分割法，探

討物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和屬性；也可以用化學(xué)分解和合成的方法來了解不同物質(zhì)的成分。

但這些方法，對(duì)探討大腦的思維功能卻鞭長(zhǎng)莫及，因?yàn)榧词拱催@些方法的要求，

將大腦打開，解剖分析，也只能是對(duì)失去思維功能的大腦物質(zhì)的相識(shí)。這樣，在

科學(xué)探討面前，大腦的思維過程就是一個(gè)只見其外觀和表現(xiàn)，而無法深化其內(nèi)在

了解其機(jī)制的難題。它就像一個(gè)不能打開的箱子一樣，里面的一切對(duì)于我們來說

都是黑乎乎的，一竅不通，我們稱之為黑箱。

所謂黑箱方法，指的是當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清晰時(shí)，利用外部視察和試驗(yàn)

方法，獲得系統(tǒng)（即黑箱）的輸入一一輸出特性；再依據(jù)這種信息，在不打開“黑

箱”的狀況下，探討其功能和屬性，探究其構(gòu)造和機(jī)理的一種科學(xué)方法。

通過對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的探討，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能

的方法。黑箱方法供應(yīng)了一種不必打開黑箱就可以探討其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方

法。

黑箱方法的道理并不神奇，在我們的日常生活中，人們都在自覺或不自覺地

運(yùn)用這種方法。人們雖然不懂得電視機(jī)內(nèi)部構(gòu)造和機(jī)理，卻知道按哪個(gè)開關(guān)打開

它，調(diào)整哪些開關(guān)可以得到清晰穩(wěn)定的畫面效果等。這些都是我們運(yùn)用黑箱方法

的詳細(xì)體現(xiàn)。

黑箱方法最典型的應(yīng)用是中醫(yī)看病。中醫(yī)看病，主要是通過“望、聞、問、

切”等外部視察作出診斷，開方抓藥。有時(shí)遇到疑難雜癥沒有把握時(shí)，可以先投

以摸索性的藥物，視察病人的反應(yīng)，并隨時(shí)增減藥物，觀其療效，一旦抓住病癥

就大膽對(duì)癥下藥。這種從人體的輸入特征入手，實(shí)施“辯證論治”的方法正是黑

箱方法的精髓所在。

老師提問：你能舉出黑箱方法在生活中應(yīng)用的案例嗎？

學(xué)生活動(dòng)：列舉黑箱方法的案例，領(lǐng)悟黑箱方法的含義及應(yīng)用。夏天買西瓜,

可以通過“看瓜形、看瓜色、聽瓜聲、測(cè)彈性”來推斷西瓜的生熟。

黑箱方法應(yīng)用的入須要了解的

輸出

例子狀況

視察計(jì)算機(jī)的基計(jì)算機(jī)的基

運(yùn)行應(yīng)用程序計(jì)算機(jī)的反應(yīng)

本性能本性能

測(cè)定鋼材的硬度技術(shù)試驗(yàn)鋼的性能狀況鋼的硬度

清晰度、散熱的狀

選購(gòu)電視機(jī)圖像、聲音、外殼電視好壞

況

買西瓜看瓜形、瓜色，聽瓜聲、顏色深、聲音脆，好瓜

測(cè)彈性彈性好

探討人腦圖像分析腦電波的反應(yīng)視覺的傳遞

中醫(yī)看病望、聞、聽、切了解狀況對(duì)病情作出

推斷

老師小結(jié)限制論：新時(shí)代的科學(xué)技術(shù)革命構(gòu)筑了那一高聳入云的摩天大廈,

而支撐這片大廈的擎天柱就是系統(tǒng)論、信息論和限制論，簡(jiǎn)稱為三論。

限制論探討的對(duì)象是包括人在內(nèi)的生物系統(tǒng)和各種非生物系統(tǒng)（如工程系

統(tǒng)、化工系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等），它橫跨各個(gè)學(xué)科，超出了學(xué)科的局限

性，為各門學(xué)科找到了共同的內(nèi)涵，限制論享有“交叉科學(xué)”、“邊緣科學(xué)”和“橫

斷科學(xué)”的美稱。功能模擬方法、黑箱方以及反饋方法都是限制論的主要方法。

探究：

請(qǐng)同學(xué)們自由分組，每組3到6人，收集整理限制方法的有關(guān)資料，可以是我

們已學(xué)過的反饋方法、功能模擬方法、黑箱方法中的一種，也可以向大家介紹新

的限制方法，并用PowerPoint做成課件，下節(jié)課請(qǐng)每個(gè)小組派代表展示溝通小組

的成果，時(shí)間為三到五分鐘。

學(xué)生活動(dòng)：利用課余時(shí)間，收集整理資料，完成課件，嘗試用自己的眼睛相

識(shí)限制方法，感受限制方法帶來的新變更。

四）探究性學(xué)習(xí)展示：

學(xué)生活動(dòng)：請(qǐng)各小組學(xué)生派代表，展示溝通小組成果。

老師活動(dòng)：總結(jié)、評(píng)價(jià)學(xué)生作品，激勵(lì)學(xué)生在生活和學(xué)習(xí)中主動(dòng)嘗試應(yīng)用限

制方法解決問題。

五）小結(jié)

一）什么是干擾因素

二）反饋

三）限制系統(tǒng)的分析方法

四）探究性學(xué)習(xí)展示

練習(xí)：

1.