資源簡(jiǎn)介

教學(xué)設(shè)計(jì) 2.4 技術(shù)驗(yàn)證及其方法
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
（1）通過(guò)對(duì)具體案例的分析與認(rèn)真的思考，認(rèn)識(shí)技術(shù)試驗(yàn)的重要性。
（2）具有初步的技術(shù)試驗(yàn)的操作技能，能進(jìn)行基本的技術(shù)測(cè)試，會(huì)寫(xiě)簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告；
（3）學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)方法，形成初步的技術(shù)能力。
（二）過(guò)程與方法
（1）通過(guò)學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，結(jié)合相關(guān)的案例體會(huì)技術(shù)試驗(yàn)的重要意義。完成簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)。
（2）通過(guò)自身的體驗(yàn)和生活實(shí)例理解各種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)技術(shù)試驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)，讓學(xué)生積極參與實(shí)踐活動(dòng)，在技術(shù)設(shè)計(jì)中注重實(shí)事求是的精神，嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的科學(xué)態(tài)度，形成富有責(zé)任感的技術(shù)設(shè)計(jì)觀。清楚設(shè)計(jì)產(chǎn)品和成果都是為人而設(shè)計(jì)的，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，是為了確保人們安全、有效的使用設(shè)計(jì)成果，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感和道德心以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)責(zé)任感。
感受技術(shù)試驗(yàn)的快樂(lè)，培養(yǎng)學(xué)生百折不撓的意志和品質(zhì)，培養(yǎng)實(shí)事求是、精益求精的態(tài)度和對(duì)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)責(zé)任感，形成富有責(zé)任感的技術(shù)設(shè)計(jì)觀。
（四）核心素養(yǎng)
技術(shù)驗(yàn)證必然體現(xiàn)出技術(shù)意識(shí)，技術(shù)驗(yàn)證需要工程思維才能實(shí)現(xiàn)，而好的驗(yàn)證方案必然是有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的，有合適的圖樣表達(dá)，以及物化能力也會(huì)得到體現(xiàn)。
二、學(xué)習(xí)者分析
在理、化、生的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)很了解，知道科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谡鐒e真?zhèn)?，但?duì)技術(shù)試驗(yàn)是很陌生的，甚至將兩者等同起來(lái)。他們不知道技術(shù)試驗(yàn)的目的在于選擇和優(yōu)化，是一種很重要的技術(shù)方法。技術(shù)試驗(yàn)的實(shí)施方法以及試驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別，學(xué)生并不了解。
由于思維定勢(shì)的影響，學(xué)生不能將技術(shù)試驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)兩者很好的區(qū)別開(kāi)來(lái)，這成為本節(jié)內(nèi)容教學(xué)上的難點(diǎn)。
三、教材內(nèi)容分析
從全書(shū)編寫(xiě)的內(nèi)容來(lái)看，技術(shù)試驗(yàn)是技術(shù)設(shè)計(jì)中重要的課程內(nèi)容，它是技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是技術(shù)探究中一種重要的方法。它是全書(shū)的重點(diǎn)之一。技術(shù)試驗(yàn)在技術(shù)發(fā)明、技術(shù)革新、技術(shù)推廣過(guò)程中的作用不可忽視，它是解決技術(shù)問(wèn)題的一個(gè)重要方法。技術(shù)試驗(yàn)具有很豐富的教育價(jià)值，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)和良好的品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，具有不可替代的作用。
本內(nèi)容是讓學(xué)生“經(jīng)歷觀察、設(shè)想、安裝、測(cè)試、調(diào)試、測(cè)量等簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)過(guò)程，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)方法，理解技術(shù)試驗(yàn)在技術(shù)發(fā)明、技術(shù)革新中的作用，形成初步的技術(shù)試驗(yàn)?zāi)芰Α钡耐瑫r(shí)，感受技術(shù)試驗(yàn)是一種重要的技術(shù)方法。
四、教學(xué)策略
情景引入，充分利用案例，以通過(guò)學(xué)生課桌椅設(shè)計(jì)的案例引入主題，引導(dǎo)觀察、思考和討論，通過(guò)金屬抗拉力測(cè)試演示，木地板耐摩擦強(qiáng)化測(cè)試，汽車碰撞試驗(yàn)等讓學(xué)生正確理解為什么要進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)及掌握技術(shù)試驗(yàn)的分類。并設(shè)計(jì)好情景讓學(xué)生體驗(yàn)簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)技術(shù)試驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。
五、教學(xué)準(zhǔn)備
集體備課，備教材，備學(xué)生，備資源。高中生對(duì)于科學(xué)（生物、化學(xué)、物理）實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有所接觸，但對(duì)于技術(shù)試驗(yàn)仍然在認(rèn)識(shí)上都只有一個(gè)模糊不清的概念，需要在案例中逐步引導(dǎo)。在教學(xué)中要力求貼近學(xué)生生活實(shí)際，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)于剛剛接觸技術(shù)的學(xué)生來(lái)講，本章也是是培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵章節(jié)。本節(jié)內(nèi)容自身本來(lái)也就具有一定的探索性。技術(shù)試驗(yàn)對(duì)學(xué)生參與動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)不斷探究的精神、體驗(yàn)技術(shù)問(wèn)題解決過(guò)程中的艱辛、成功后的喜悅，百折不饒的意志，培養(yǎng)實(shí)事求是的精神、認(rèn)真細(xì)致的品質(zhì)。鼓勵(lì)學(xué)生去做、去體驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)動(dòng)手做些小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在“做”中學(xué)。學(xué)生對(duì)技術(shù)試驗(yàn)的實(shí)施方法以及試驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)也不是很了解，但是生活當(dāng)中已有過(guò)相關(guān)經(jīng)歷，因此可引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、分析和總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生分析相關(guān)案例，積極思考。
六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
[案例分析]．學(xué)校的課桌椅長(zhǎng)期坐著舒服嗎？大家有什么改善的意見(jiàn)？并提出具體措施進(jìn)行改善。
[學(xué)生思考討論]．
[教師評(píng)析]． 一項(xiàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)后，其設(shè)計(jì)是否合理，性能和質(zhì)量是否符合要求，都需要通過(guò)技術(shù)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。沒(méi)有驗(yàn)證過(guò)的產(chǎn)品貿(mào)然投入市場(chǎng)很難有把握受到認(rèn)可。高度可以調(diào)節(jié)，但是具體怎么設(shè)計(jì)是需要研究人體結(jié)構(gòu)的，以及人常用的舒服的坐姿。
[概念]．我們通常將技術(shù)活動(dòng)中為了某種目的所進(jìn)行的嘗試、檢驗(yàn)、優(yōu)化等探索性實(shí)踐活動(dòng)稱為技術(shù)試驗(yàn)。
[提問(wèn)]．技術(shù)試驗(yàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)是不是一樣的呢？
[學(xué)生思考討論]．
[教師評(píng)析]．科學(xué)實(shí)驗(yàn)——驗(yàn)證假設(shè)，形成結(jié)論。
技術(shù)試驗(yàn)——驗(yàn)證方案的可行性與合理性，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的在于甄別真?zhèn)?，而技術(shù)試驗(yàn)的目的在于選擇和優(yōu)化。
[提問(wèn)]．神舟飛船都進(jìn)行了技術(shù)試驗(yàn)，那我們?yōu)槭裁匆M(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)?zāi)?？可不可以不進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn)?zāi)兀?br/>[案例分析]．金屬抗拉力測(cè)試
[提問(wèn)]．這個(gè)案例給了我們什么啟發(fā)？
[學(xué)生思考討論]
[教師評(píng)析]．技術(shù)試驗(yàn)是技術(shù)研究不可缺少的基本方法和手段，它對(duì)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)起到了有力的保障作用。通過(guò)技術(shù)試驗(yàn)，可以使設(shè)計(jì)得以改進(jìn)和完善，將設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)和失誤降到最低。

我們知道了技術(shù)試驗(yàn)的重要性了，現(xiàn)在我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下，技術(shù)試驗(yàn)的分類。
對(duì)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，我們可以根據(jù)應(yīng)用的范圍不同進(jìn)行分類，如農(nóng)業(yè)試驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)、國(guó)防試驗(yàn)、科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)等；
還可以根據(jù)目的的不同進(jìn)行分類，如性能試驗(yàn)、優(yōu)化試驗(yàn)、預(yù)測(cè)試驗(yàn)、信息試驗(yàn)等。
性能試驗(yàn)：通過(guò)改變所給的條件，測(cè)量試驗(yàn)對(duì)象的狀態(tài)變化并分析其原因，明確試驗(yàn)對(duì)象的性能或性能故障，如：對(duì)產(chǎn)品的高（低）溫試驗(yàn)、振動(dòng)顛簸試驗(yàn)等。
優(yōu)化試驗(yàn)：對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行條件優(yōu)化或條件組合。如農(nóng)業(yè)中不同的品種的對(duì)比試驗(yàn)。
預(yù)測(cè)試驗(yàn)：通過(guò)試驗(yàn)，預(yù)測(cè)被試對(duì)象狀態(tài)的變化及產(chǎn)生的后果。如：天氣預(yù)測(cè)。如預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)。
信息試驗(yàn)：通過(guò)測(cè)量、采集、識(shí)別和處理信息來(lái)影響試驗(yàn)效果。如航測(cè)。
[教師評(píng)析]．當(dāng)然對(duì)技術(shù)試驗(yàn)類型的劃分不是絕對(duì)的，有時(shí)同樣的試驗(yàn)，因?yàn)槟康牡牟煌?，也可以從不同的類型?lái)理解。

過(guò)渡：在技術(shù)發(fā)展的漫長(zhǎng)過(guò)程中，人們總結(jié)了許多技術(shù)試驗(yàn)的方法。這些方法有著各自的特點(diǎn)，同時(shí)也有著各自的適用范圍和作用。下面我們來(lái)對(duì)常用的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。
1、優(yōu)選試驗(yàn)法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，選定若干次典型意義的試驗(yàn)，邏輯地推出全部試驗(yàn)所達(dá)到的最佳效果，這種試驗(yàn)方法稱為優(yōu)選試驗(yàn)法。
如：有沒(méi)有施肥水稻的對(duì)比試驗(yàn)。
[提問(wèn)]．還有沒(méi)有優(yōu)選試驗(yàn)法的應(yīng)用？
[教師評(píng)析]． 優(yōu)選試驗(yàn)法有很多。比如說(shuō)我們前面講到了神舟5號(hào)航天飛船，那我們?yōu)槭裁催x擇了楊利偉做為第一位上天的航天員?。科鋵?shí)這里也用到了優(yōu)選試驗(yàn)法，當(dāng)時(shí)一定是在所有的航天員中反復(fù)的選擇、比較，最后認(rèn)為楊利偉最合適，所以選他的對(duì)不對(duì)？
下面我們來(lái)看一看宇航員的一段訓(xùn)練視頻“航天員失重訓(xùn)練”。
[提問(wèn)]．航天員為什么要進(jìn)行這樣的訓(xùn)練??？
[學(xué)生思考討論]
[教師評(píng)析]．因?yàn)樵谔罩惺菦](méi)有空氣沒(méi)有重力的，宇航員在太空時(shí)都是處于失重狀態(tài)的，為了讓宇航員很好的適應(yīng)失重狀態(tài)，所以要在地球上對(duì)宇航員進(jìn)行失重訓(xùn)練，而這種訓(xùn)練是模擬太空環(huán)境來(lái)進(jìn)行的，利用失重飛機(jī)完成的。它可以使宇航員感受、體驗(yàn)和熟悉失重環(huán)境，在失重的時(shí)間里可以做各種試驗(yàn)，如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼、定向運(yùn)動(dòng)，訓(xùn)練太空的出艙活動(dòng)。
而這種通過(guò)再現(xiàn)的形式來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)發(fā)生情況的方法稱為：
2、模擬試驗(yàn)法。
如汽車的碰撞試驗(yàn)就可以選用模擬試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)，在專用的場(chǎng)所模擬現(xiàn)實(shí)中的撞車事故，以考察汽車的性能。采用這種方法進(jìn)行試驗(yàn)，可以減小風(fēng)險(xiǎn)，提高效率。模擬試驗(yàn)法還可以通過(guò)縮小(放大)比例來(lái)模擬所設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)效果。
[案例分析]．汽車碰撞試驗(yàn)
[提問(wèn)]． 在汽車碰撞試驗(yàn)中為什么要用模擬人試驗(yàn)?zāi)兀?br/>[學(xué)生思考討論]．用模擬人試驗(yàn)可以檢測(cè)在事故發(fā)生時(shí)對(duì)撞擊人體造成的傷害，從而總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改善汽車的安全性能設(shè)計(jì)，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。
模擬試驗(yàn)法還可以通過(guò)縮小(放大)比例來(lái)模擬所設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)效果。鳥(niǎo)巢模型分析，鳥(niǎo)巢設(shè)計(jì)過(guò)并不是說(shuō)立刻可以建好的，為了很好的把鳥(niǎo)巢建好，是做了很多的模型來(lái)反復(fù)論證的。
[提問(wèn)]．火星車或者月球車試驗(yàn)是真實(shí)發(fā)生的嗎？
[學(xué)生思考討論]．
[教師評(píng)析]．對(duì)，我們暫時(shí)還無(wú)法直接把火星探測(cè)器登陸的視頻拍下來(lái)，可是我們可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)虛擬實(shí)現(xiàn)，這就是我們要學(xué)習(xí)的第三個(gè)試驗(yàn)方法。
3、虛擬試驗(yàn)法：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)設(shè)計(jì)原型并進(jìn)行試驗(yàn)的方法稱為虛擬試驗(yàn)法。除了剛才我們看到的鳳凰號(hào)火星探測(cè)器模擬登陸動(dòng)畫(huà)外，還有虛擬人等采用了虛擬試驗(yàn)法。
虛擬人――研究者利用來(lái)源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虛擬的數(shù)字化人體信息資源，經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬構(gòu)造出虛擬人，可以開(kāi)展無(wú)法在自然人身上進(jìn)行的一系列診斷與治療研究。
[提問(wèn)]．同學(xué)們，我想大家應(yīng)該都知道，要成為一個(gè)宇航員不容易，要經(jīng)過(guò)層層的選拔，選拔成為宇航員后還要經(jīng)過(guò)很多高強(qiáng)度的體能訓(xùn)練。宇航員的訓(xùn)練遠(yuǎn)比我們想象的艱苦，有些訓(xùn)練甚至讓人難以忍受。當(dāng)初蘇聯(lián)宇航員在一年內(nèi)，要騎自行車1000公里，滑雪3000公里，越野跑步200多公里。當(dāng)年美國(guó)的宇航員登月前要穿幾十千克重的宇航服，在炎熱的佛羅里達(dá)沙漠中，每天行走二三十千米。如今我國(guó)的宇航員也在進(jìn)行高強(qiáng)度的訓(xùn)練。請(qǐng)問(wèn)為什么他們要進(jìn)行這么多高強(qiáng)度的訓(xùn)練??？
[學(xué)生思考討論]．
[教師評(píng)析]．宇航員進(jìn)行這么多高強(qiáng)度的訓(xùn)練，是為了讓他們?cè)趫?zhí)行太空任務(wù)時(shí)能更好適應(yīng)太空的環(huán)境，并能很好的處理各種突發(fā)事件。
而在技術(shù)試驗(yàn)中通過(guò)擴(kuò)大和強(qiáng)化試驗(yàn)對(duì)象的作用，以提高試驗(yàn)效率的方法稱為：
4、強(qiáng)化試驗(yàn)法。
[提問(wèn)]．我們提到汽車上市前會(huì)做各種耐久性測(cè)試等。下面我們看另外一個(gè)例子，木地板很多同學(xué)家里都安裝過(guò)，商家為了推廣自家產(chǎn)品會(huì)給出很多噱頭，我們觀看一個(gè)視頻。用砂紙打磨或者用挖路機(jī)軋木地板算強(qiáng)化試驗(yàn)嗎？
[教師評(píng)析]．不算對(duì)吧。強(qiáng)化測(cè)試是要比正常使用場(chǎng)景更惡劣的使用強(qiáng)度上進(jìn)行試驗(yàn)，如果在極端情形下都不會(huì)壞，那說(shuō)明產(chǎn)品是合格的，是有“設(shè)計(jì)冗余”的。另外，我們先前提到的訓(xùn)練宇航員，我們實(shí)際上模擬了一個(gè)失重的太空環(huán)境，是不是也可以說(shuō)是把太空的環(huán)境移植到了地球？而這種移植也是一種技術(shù)試驗(yàn)方法。
5、移植試驗(yàn)法．在相互有差異的事物之間，將某些共同相關(guān)的因素從一物移植到另一物進(jìn)行試驗(yàn)的方法。如橘子從長(zhǎng)江以南移植到長(zhǎng)江以北的種植試驗(yàn)。這就是一種非常典型的移植試驗(yàn)。
[提問(wèn)]．同學(xué)們還知道些什么樣的移植試驗(yàn)法的應(yīng)用？
[教師提示]．小白鼠、普通班參加實(shí)驗(yàn)班的考試。
七、教學(xué)反思
技術(shù)試驗(yàn)在技術(shù)活動(dòng)中是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容，它是技術(shù)成功與否的關(guān)鍵，更是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究規(guī)律、優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵。因此，它是本書(shū)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。然而它對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)又是很陌生的。教師必須在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生將它與他們?cè)缇褪煜さ目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)別開(kāi)來(lái)。為了打破學(xué)生對(duì)技術(shù)試驗(yàn)的神秘感，教師用學(xué)生很熟悉的神舟飛船錄像引入新課，將學(xué)生的注意力吸引到技術(shù)試驗(yàn)這個(gè)內(nèi)容上。通過(guò)耳聞能詳?shù)脑∑降碾s交水稻試驗(yàn)、汽車破壞性碰撞試驗(yàn)、青霉素皮下注射試驗(yàn)、原子彈試驗(yàn)等等這些例子，讓學(xué)生理解技術(shù)試驗(yàn)與科學(xué)試驗(yàn)的區(qū)別，使學(xué)生初步理解技術(shù)試驗(yàn)的概念及它在技術(shù)活動(dòng)中的重要性。為了提高學(xué)生的興趣，教師還增加了析因試驗(yàn)法，介紹了美國(guó)世貿(mào)大樓在911事件中倒坍的析因試驗(yàn)研究，學(xué)生果真很感興趣。這兩節(jié)課，學(xué)生的興趣是很高的，很積極地參與課堂活動(dòng)。課后都認(rèn)真完成了技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告的寫(xiě)作。從學(xué)生呈上來(lái)的技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告發(fā)現(xiàn)，絕大部分的同學(xué)是按技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告的格式來(lái)完成，但還有極少部分學(xué)生受思維定勢(shì)的影響，仍將試驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)成了實(shí)驗(yàn)報(bào)告，還是按物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式來(lái)書(shū)寫(xiě)。這說(shuō)明這部分學(xué)生的頭腦里還沒(méi)有完全將技術(shù)試驗(yàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。

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