資源簡介

版權屬浙江省教育廳教研室
目錄
技術與設計一
活動一 初識刀具——技術的性質 2
活動二 和諧之美 3
活動三 紙制梁的設計與承重試驗 5
活動四—1 臺燈的設計與制作 9
活動四-2平板電腦支架的設計 14
活動五 教室衛生大掃除中的問題 18
任務六 橡筋動力小車設計 20
活動七 設計表現圖的繪制練習 24
活動八 三視圖練習 26
活動九 小三角架的制作 27
任務十 木質鳥巢模型的設計與制作 29
技術與設計二 32
電子控制技術 59
活動一 初識刀具——技術的性質
嘉興三中 徐桑丹老師提供
一、本活動說明
本活動要求通過刀具的體驗、認識，體會廚房刀具的作用和價值，深刻理解技術的性質。

二、教學建議
1.可以選擇具有代表性的刀具進行課堂活動體驗；
2.可以作為課后活動體驗；
3.活動建議1課時，注意安全。
參考答案
三、活動提示
1．（1）① C；② B；③ A；④ C。
（2） A
（3） 鋸齒刀主要滿足了人們對切割質地比較柔軟的食物的需求，這些需求推動著刀具的不斷優化和不斷發展（能體現創新的含義即可）。
四、問題討論
1．（1）該切果器在造型上：有雙手握把，八片刀連接在一起，中間的圓孔起到分散力的作用。這個切果器可以一次性把蘋果切成八瓣，切出來的蘋果塊均勻、效率高。
（2）從產品功能這個角度分析，它與傳統水果刀相比其優點是一次性把蘋果切成八瓣，均勻、效率高，體現了技術的創新性。
2.（1）該刀具的不銹鋼刀片結構設計不適用的蔬果有：西瓜、番茄、橙子、青椒等等；這樣的限制說明設計的技術產品要有明確的目的。
（2）C
（3）把刀片長度適當加長，把切果器變大幾號，可以切西瓜等。
3.略
活動二 和諧之美
杭州師范大學附屬中學 何威年提供
海寧市南苑中學 許一鳴修訂
一、本活動說明
人機關系簡單的說就是人和機器之間的關系。這里的“機”是一個泛指的概念，除了通常說的機器以外，還可以是儀器、設備、工具等等，甚至是人所處的環境。所以人機關系研究的是人和產品、環境的相互作用及其合理結合，使設計的產品和環境系統適合人的生理、心理等特征。它是設計活動中要考慮的核心問題之一。
本次活動就是通過對多種產品人機關系的分析，來形象的說明人機關系的含義、需要實現的目標和實現合理人機關系的方法。本次活動時間約需25分鐘，建議作為課堂配套練習來使用。上完一個知識點，做一部分練習的方式效果可能比較好。
二、教學建議
1.先講解人機關系的概念，然后就可以從生活中具體事物中開始詳細講解。
2.活動提示:
（1）回答：
從鍵盤的外形設計分析，人機關系目標實現更好的鍵盤是： A(人體工程學鍵盤) ，主要實現的設計目標是： 高效、健康、舒適 。
從鍵盤的功能區域的劃分設計分析，人機關系目標實現更好的鍵盤是： A(人體工程學鍵盤) ，主要實現的設計目標是： 高效、舒適 。
從鍵盤的按鍵排列設計分析，人機關系目標實現更好的鍵盤是： A(人體工程學鍵盤) ，主要實現的設計目標是： 舒適 。
從鍵盤的快捷按鍵設計分析，人機關系目標實現更好的鍵盤是： A(人體工程學鍵盤) ，主要實現的設計目標是： 高效 。
（2）回答：
圖中最適合食堂等場所使用的刨絲器是（ A）
圖中最能體現高效目標的刨絲器是（ A）
從舒適目標分析，圖中實現程度最差的刨絲器是（ C）
表格2-1參考。
分析角度
人機關系實現的目標
抗腐蝕性不銹鋼
主要實現了健康目標。
凹凸形握把
體現了高效、舒適目標，更適合手的持握，能握的更牢。
半包圍刀框
主要體現了安全目標。
輕量化設計
體現了健康、舒適目標。
（３）回答：
杯托的設計實現的人機關系目標是：高效、健康、安全、舒適
自動削筆器的設計實現的人機關系目標有、是：高效、安全
書寫筆的設計實現的人機關系目標是：健康、舒適
鼠標設計實現的人機關系目標是：高效、健康、舒適
電腦椅的設計實現的人機關系目標是：高效、健康、舒適
插座安全保護套設計實現的人機關系目標是：安全
（4）回答：
作品名稱
人機關系設計特點描述
實現的合理人機關系目標
防滑地磚
表面具有凹凸花紋
安全，增加地面的摩擦力防滑。
自鳴水壺
壺內水沸騰后會發出高分貝聲音
安全，提示水已經燒開
帶磁性的螺絲起子
螺絲起子的刀頭帶有一定的磁性
高效
（5）回答：
A圖中設計不合理的地方是： 盲道鋪成了波浪形 ，可能帶來的問題有： 帶來了很多不必要的彎道轉向，不方便盲人的行走 ，改進建議： 重新鋪設成直行線 。
B圖中設計不合理的地方是： 衛生間門上方設計的橫欄高度不夠 ，可能帶來的問題有： 出入不便，容易撞頭 ，改進建議： 加高橫欄至標準門的高度或去掉橫欄 。
C圖中設計不合理的地方是： 座椅的椅墊部分平直且窄小 ，可能帶來的問題有： 坐在上面的人容易滑落 ，改進建議： 適當提高椅墊翹起的角度 。
D圖中設計不合理的地方是： 人行天橋沒有設計輔助斜坡 ，可能帶來的問題有： 攜帶自行車，行李箱等過橋很不方便 ，改進建議： 在兩邊增加一定寬度的輔助斜坡 。
4、問題討論
參考：
（1）曲線形的靠背和椅墊，實現了舒適目標；可升降的椅腳設計，實現了健康目標；邊緣的圓弧處理和橡膠護套，實現了安全目標等等。
（2）
活動三 紙制梁的設計與承重試驗
杭州師范大學附屬中學 何威年提供
海寧市南苑中學 許一鳴修訂
一、本活動說明
紙梁的制作是個非常有意思的活動，成本低廉，技術含量卻很高。學生在設計和制作時，可以有很多的方案，能有效的開拓學生的創新意識。學生通過物理等課程的學習，對梁的受力一些了解，知道梁的承受力與形狀和所用的材料有關。但是由于學生平時較少接觸“壓力”、“形變”、“承重”等問題，也沒有在實踐中體驗過這些知識的應用，對方案物化過程的艱難并沒有很好的認識。通過本次試驗，可以讓學生體驗試驗的重要性，歸納何種形狀的紙梁能承受較大的重量。本次活動就是通過紙梁承重的技術試驗與試驗方案設計，讓學生熟悉技術試驗的流程，體驗技術試驗的重要性。本次活動時間約需一節課。
二、教學建議
1. 教師拿出一張A3紙，均勻分成兩份，一半卷成直徑20毫米的圓柱型，另一半反復對折成20毫米寬的硬紙片。然后分別進行承重試驗，由這個簡單的試驗引出活動的主題——紙制梁的設計與承重試驗。
2.活動提示:
（1）同桌的兩個同學為一個活動小組，每組發放A3鉛畫紙、剪刀、5㎜雙面膠一卷、固體膠、彈簧秤、網子、彈性繩子、塑料墊板、薄木片、重物（砝碼、塑料罐、灌滿水的礦泉水瓶）。
（2）按要求設計并制作紙制梁。
（3）思考并設計適合的試驗方案。
回答：
B（強化試驗法）
關注內容
可能對試驗產生的影響
合理的解決方案
懸掛點選定
會影響到紙制梁的承重效果，可能產生不真實的試驗數據，無法進行橫向比較。
選擇紙制梁的中點作為統一的重物懸掛點。
梁跨度的距離
太窄的跨度，紙制梁的承重數據會偏大；太寬的跨度，紙制梁的承重數據會偏小。
應根據制作、粘結的材料加以確定，推薦100～150㎜，全班統一。
重物懸掛結構
懸掛結構的不同，可能會影響紙制梁的承重表現。
懸掛結構應當穩定，能夠使壓力均勻分布在紙梁上表面上，可以用薄木片加細繩來簡單實現。
初次懸掛質量的確定
初次懸掛質量太大或太小，都會影響紙制梁承重的有效試驗次數。
一般選最大承重量的三分之一或一半，通過試驗確定或由經驗確定。
單次增加的質量
單次增加的質量太大或太小，都會影響紙制梁承重的有效試驗次數。
通過試驗確定或由經驗確定。
梁承壓的時間間隔
承壓時間太短，不足以體現紙制梁的強度，承壓時間過長，會使得紙制梁產生疲勞，影響后續試驗結果。
采用A3鉛畫紙，推薦承重時間4～6秒。
試驗目的：探究紙制梁的結構造型與承重能力的關系 試驗準備：A3鉛畫紙若干、剪刀、5㎜雙面膠一卷、固體膠、彈簧秤、網子、彈性繩子、塑料墊板、重物、薄木片（砝碼、塑料罐、灌滿水的礦泉水瓶）。
試驗過程（參考）1.取制作好的紙制梁放置在兩張間隔為120毫米的凳子中間，在紙制梁上表面中間處放一透明塑料罐子，加入砝碼，觀察現象并記錄紙制梁能承受的砝碼的質量。 2.更換不同結構的紙制梁，采用相同的試驗方法，分別記錄不同結構的紙制梁能承受的砝碼的質量。 3.列表比較歌詞試驗中不同結構的紙制梁的承重能力。
略
3、問題討論
略
三、參考資料
橋梁結構知識
一、橋梁的組成部分與各部分的作用
一根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學名就叫做承重結構。
如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設立一至數個木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設由若干根木梁組成的承重結構，于是便形成了多孔橋。
為了防止河岸在承重結構的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結構支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。
此時橋面與承重結構統稱橋的上部結構。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統稱為橋的下部結構。上部結構是跨越部分，又稱跨越結構或橋跨結構；下部結構是支承部分，又稱支承結構。
二、上部結構
近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結構就比上面說的要復雜一點。拿上部結構來說，如果承重結構是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時）或預應力混凝土做成。承重結構如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱時拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。
上承式（橋面在承重結構的上方）鐵路鋼桁梁的組成部分，其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結構）上。
此時鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分叫做橋道結構。
橋面設在承重結構上方的叫做上承式橋；橋面設在承重結構下方的叫做下承式橋（在兩片（或數片）主梁之間用縱向的及橫向的桿件，將兩片很薄的主梁聯成一個協性較大的空間結構，以抵抗橫向的及縱向的力（風力、車輛搖擺力、線路在曲線上時的離心力等）。這些聯結桿件形成一個聯結系統，叫做聯結系。于是上部結構便擴充為四個部分，即：1．橋面；2．橋道結構；3．承重結構及4．聯結系。
三、下部結構
荷載是通過上部結構的承重結構傳遞至下部結構的墩臺頂面的。為了使上部結構與下部結構的受力明確（在支點處力的作用位置明確），以便進行精確的力學計算，同時為了上部結構與下部結構之間的連接可靠，必須在上、下部結構之間有一個保證力的作用位置明確并且連接牢固的支點構造，這個支點構造就叫做支座。
對于梁式橋來說，由于荷載和溫度的作用，梁都會發生變形。這種變形在支座處有兩種：一種是梁彎曲時的轉動變形；另一種是梁伸縮時的移動變形。
既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉動變形的支座叫活動支座；只允許梁作轉動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有一個固定支座，其余的均為活動支座。
橋墩與橋臺一般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有時可用鋼做成。承受墩臺底部壓力的土壤或巖石叫做地基。如果地基具有設計需要的足夠的承載力，那么就可將墩臺身的底面根據地基承載力的大小和墩臺穩定的需要適當擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。
這個擴大了的部分就叫做擴大基礎或淺基礎。如果地基淺層的承載力不足以承受墩臺身傳下的壓力，則要將基礎下降到一定的深度，直到滿足承載力的需要為止。下降的方法一類叫沉井，一類叫沉樁。沉井與沉樁統稱深基礎。
深基礎與淺基礎在受力方面的不同之處在于：淺基礎只靠基礎底部面積傳遞壓力；深基礎則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外，還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力，將一部分荷載傳至地基。所以深基礎的承載能力要比淺基礎為大。
這樣一來，橋梁的下部結構通常就由三個部分組成：1．支座；2. 墩臺；3．基礎。
橋梁工程指橋梁勘測、設計、施工、養護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學和工程技術，它是土木工程的一個分支。
橋梁工程學的發展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設臺階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。
自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標準要求又高，且需要建成鐵路網以增大經濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產正好滿足這一要求。
在技術方面，只是憑經驗修橋，曾使19世紀80～90年代的許多鐵路橋發生重大事故；從這時起，正在發展中的結構力學理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。
二十世紀以來，公路交通有很大發展。在內陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長橋。
橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結構行為進行更精確的數值分析，采用更精確的結構試驗進行驗證，以使橋梁建設的經濟效益不斷提高，已成為時代的要求。
活動四—1 臺燈的設計與制作
杭州師范大學附屬中學 何威年提供
一、本活動說明
臺燈是我們每個家庭都離不開的生活必須用品，更是我們每個同學學習的好幫手。一盞自己設計并制作，巧妙而獨特的臺燈，可以陪伴我們更好的度過一個又一個學習的夜晚。臺燈的設計可以多種多樣，讓學生根據所學的關于設計一般原則的知識，來設計并制作完成一個臺燈作品，可以進一步理解設計的基本原則是設計過程和設計評價的重要指導和依據。
由于設計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學生一部分關鍵材料，再讓學生自己收集其他材料的形式來完成。既有統一的比較性，又有自己的創新，這樣的方式比較合理。鑒于安全性的考慮，本次活動也提供了220伏交流電燈和6伏小夜燈兩種選擇。本次活動時間根據所選擇的套件不同，應為60—120分鐘左右。建議在講完設計一般過程的全部知識點后，用3—4節課的時間作為大型鞏固練習來使用。
二、教學建議
（一）、明確問題
設計一盞臺燈，要求：
① 臺燈設計方案巧妙、要有一定的創新性。
② 設計草圖的繪制要符合要求，有立體感，必要時有文字說明。
③ 制作模型時，除指定的標準件外，其余制作臺燈的材料學生自行準備，盡量使用廢舊的材料。
④ 臺燈模型結構穩固、易于制作，兼顧美觀性。
⑤ 如果制作使用220伏交流電的臺燈，制作和使用模型的過程“一定要特別注意安全”。
（提示：在正式設計前，可以讓同學們先收集和分析材料，然后根據材料進行設計，最后進行創新優化的方法。這樣可以有效的避免在設計完成后，沒有辦法制作模型的情況。）
（二）、制定設計方案
1. 下面選項中，比較方便我們收集臺燈設計信息的方法有（ A,E ）可多選。
A.使用網絡搜索引擎或查詢專業論壇； B.咨詢專家； C.查詢圖書館的相關書籍或期刊； D.同學之間互相調查； E.超市或燈具市場實地考查； F.參觀生產廠家。
(提示：C項基本沒有可能得到有價值的信息；)
2. 根據收集的信息，我們對臺燈的主要部分進行設計分析，以下分析正確的是（ A ）
A．支撐架主要起支撐作用，并決定臺燈的高度，從而影響學生的坐姿；
B．燈泡的主要功能在于照明，考慮到節能和安全，選擇使用36伏安全電壓的燈泡；
C．燈罩主要起美觀作用，設計時主要考慮其造型；
D．底座主要起支撐和穩定的作用，所以應用金屬材料比較合適。
3.請結合各小組的實際情況進行初步方案構思，并完成下表。
臺燈的主要構件
主要作用
所用材料
與相鄰構件的連接方式
選擇原因
燈罩
聚光、阻止光線入眼；
卡紙、塑料盆、塑料碗、各種紙杯、仿真花、木頭等。
一般用釘子和膠水連接；也可用繩子捆綁或合頁連接。
根據每組情況自定
支撐架
連接燈罩和底座，維持足夠的高度
木頭、PVC管材、各種包裝盒、特殊的瓶子等。
同上
自定
底座
維持臺燈的穩定性
各種包裝盒，花盆、各種較大的容器；木頭材質自制等。
同上
自定
4. 各小組討論后，確定本組的最終設計方案，在圖3中畫出臺燈的設計草圖。設計草圖的繪制要符合要求，有立體感，必要時有文字說明。
（提示：可以參考必修1教材的96頁—98頁中的相關內容。）
5. 根據設計草圖，各小組（一般2～3人一組較好）開始制作一盞臺燈。
（答案略）
6. 臺燈的制作完成后，應該對其進行技術測試。要選擇哪些測試項目？如何對其進行測試？
測試項目①： 臺燈的強度試驗 ；測試方法 搖晃并輕輕旋轉各連接部分；
② 臺燈的穩定性試驗 ；測試方法 放置在桌面并用電風扇吹向其4個方向；
③ 臺燈的基本功能 ；測試方法 通電后，看其光線情況；并檢查開關工作情況；
④ 臺燈使用的安全性 ；測試方法 用萬用表測其各構件是否有電流；
7. 如圖4—6所示，是3盞同學們設計并制作的臺燈，在下面的橫線處分別寫出它們的設計缺陷，并給出解決方案。

圖4 圖5 圖6
存在的問題 燈罩無遮光作用； 全金屬容易導電、不安全； 支架太長，底座
燈罩過小； 太小，穩定性差；
解決的方案 更大的燈罩，部分 更換成PVC塑料管材料； 支架變短，一般燈與坐時
可與下半部支架重合； 燈罩 做的更大； 的頭高一致；底座加配重、加大。
8.請針對本組同學在臺燈設計制作過程中實際經歷的各個環節做出適當的評價
臺燈設計
制作環節
對臺燈設計制作
環節簡要點評
程度評估(0-5分)
用坐標圖法表述評估結果(每格0.5分)
明確設計任務

把評估圍出的面積畫斜線顯示
收集信息
設計分析
方案構思
方案呈現
模型制作
技術試驗
(答案略)
9. 如圖7—10所示是上幾屆同學的部分優秀作品，這些作品分別體現了設計的哪些原則？
圖7
圖8 圖9 圖10
（回答：圖7：主要有美觀、創新、可持續發展等原則；圖8：主要有美觀、創新等發展原則；圖9：主要有實用、可持續發展等原則；圖10：主要有美觀、創新、實用、可持續發展等原則；）
五、問題討論
1. 臺燈的測試和使用時要使用到220V的交流電，我們如何解決安全問題？
（提示：制作時多用絕緣材料；避免外觀的破損和斷裂造成的漏電；使用標準絕緣膠布固定電線接頭；通電測試前，必須用電筆測試各部件是否漏電；通電測試時，最好要求戴橡膠手套，不光腳，手腳干燥；可能的話，要有大人或者同學陪伴完成試驗。）
2. 在臺燈的設計中，最重要的原則是哪些？是否有一些原則是相互制約的？
（回答：在臺燈的設計中，首先關注制作和使用的安全、照明功能的滿足和結構的穩固性，所以最重要的設計原則一定是實用原則。一般來說，中學生的設計以方案呈現為主，所以為了培養學生的創新意識和技術素養，第二位重要的就是創新原則了。設計的7個原則全部完美的達成是不太可能的。經濟原則和美觀原則大多數情況下都是相互制約，同時創新原則和技術規范原則也有相當大的相互制約。類似的相互制約在設計時是比較常見的。一般來說，中學生的設計作品，首先滿足包括安全在內的實用原則，其他原則可以根據設計事物的不同要求，自行調整。）
活動四-2平板電腦支架的設計
——設計的一般過程、原則與評價
嘉興一中 康保英 提供
一、本活動說明
平板電腦與臺式機、筆記本電腦最大的區別在于非常便于攜帶，但唯一的缺點就是沒有固定的支點，也是造成許多人患上頸椎病的原因之一。本次活動就是讓學生針對這一問題，設計制作一款平板電腦支架來解決平板電腦支撐使用的問題。在解決這個問題的同時，經歷設計的一般過程、理解設計的一般原則、學會對最終產品進行評價。本次活動時間約需60～90分鐘，建議先安排設計和制作，第二節課再次完成測試，效果可能比較好，時間也會比較寬裕。由于設計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學生一部分關鍵材料，再讓學生自己收集其他材料的形式來完成。既有統一的比較性，又有自己的創新，這樣的方式比較合理。
二、教學建議
1.在正式設計前，可以讓同學們先收集和分析材料，然后根據材料進行設計，最后進行創新優化的方法。這樣可以有效的避免在設計完成后，沒有辦法制作模型的情況。
2.活動提示:
（一）發現與明確問題
但是因為平板電腦沒有固定的支點，在使用它時會使人過早產生疲勞，長期使用還會影響到人的健康。
針對這一問題，你有什么好的解決方法嗎？
1.把平板電腦掛在墻上；
2.給平板電腦做一支架；
3. 提示：學生可能會想到各種各樣的解決方法，只要合理即可，沒有必要讓學生統一到做一款支架上來，可通過分析學生提出的解決方法，歸納出做一款支架必要性。；
現在讓我們針對這一問題，設計制作一款平板電腦支架來解決平板電腦支撐使用的問題。具體的設計要求：
1.支架要結構穩固、外形美觀；
2.提示：如選材要合理、制作難度不是很高、結構設計巧妙、有一定的文化寓意等 ；
……
（二）制定設計方案
1. 下面選項中，比較方便我們收集平板電腦支架設計信息的方法有（ 提示：要結合學生的實際情況來判定 ）可多選。
2.請結合各小組的實際情況進行初步方案構思，并完成下表。
提示：應該有圖和必要的文字說明來進行明確的表達。不僅要關注材料、結構、連接方式選擇的合理性，并且要注意材料、結構、連接方式縱向上的聯系。
5. 平板電腦支架的制作完成后，應該對其進行技術測試。要選擇哪些測試項目？如何對其進行測試？
提示：要能夠針對自己的設計選擇合適的測試項目，并能夠用制定出具體的測試方案出來。
6. 如圖所示是現有市場上已有平板電腦支架的產品，試著評價一下這些產品分別體現了設計的哪些原則？
產品
產品圖
體現的設計原則
產品1
圖4
提示：該設計簡單、節省材料，并有方便取放的凹處設計，能夠體現的原則主要有實用原則、經濟原則、創新原則、美觀原則。
產品2
圖5
該設計有兩塊板板插接而成，方便拆卸與攜帶，并且有防滑紋理，能夠體現的原則主要有實用原則、創新原則、經濟原則。
產品3
圖6
該設計能夠折疊，不僅方便收放攜帶，而且有鏤空設計，可以較好散熱，能夠體現的原則主要有實用原則、創新原則、美觀原則。
產品4
圖7
該設計有兩種材料配合而成，并且能夠折疊收放，能夠體現的原則主要有實用原則、美觀原則、經濟原則。
五、問題討論
（１）支架的設計體現了設計過程中哪幾個步驟，這些步驟之間的關系是怎樣的？
提示：設計過程的這幾個步驟應該都有體現，只不過不同的設計案例側重的步驟不一樣。在一項具體的設計中，有些階段或步驟會可能發生變化，有些步驟之間則可能出現一定的循環，應該根據設計的需要進行靈活安排。
（２）在設計支架的過程中，是否有一些原則是相互制約的？你是如何進行抉擇的？
提示：設計的7個原則全部完美的達成是不太可能的。經濟原則和美觀原則大多數情況下都是相互制約，同時創新原則和技術規范原則也有相當大的相互制約。在設計時應該根據設計要求進行各個原則之間權衡，找到一個合理的結果。
六、參考活動
（１）設計一個便攜式小凳，并用厚紙板制作岀模型，看誰的模型承重能力更好。。
提示：參考教材46-55頁。
（２）設計并制作一個風箏，然后比賽哪個作品的飛的更高更遠。
提示：參考資料
普通風箏的做法一般是采用竹子做骨架，紙做肉，其他復合材料包括絲絹、尼龍布、塑料膜或竹篾、紗紙條、馬拉紙等。
紙和絲絹為一般傳統風箏的制作材料，著色鮮艷亮麗，更能體現中國風箏的魅力；但是紙易破，絲絹貴，而現代科學的產物——尼龍布和塑料膜，成了制造風箏的新材料。
竹子是制作風箏骨架的主要材料，可選取壁厚3-5厘米的竹子削成竹片，利用竹片的韌性做風箏的骨架。風箏的骨架可根據個人愛好來編制，如蜻蜓狀、蝴蝶狀等。
紙是蒙糊風箏的主要材料，以質薄纖維長而均勻，富有韌性，耐濕耐沖擊，色澤白而潔者為佳。把紙糊在骨架上，再系上線，風箏就做好了。
這時，你還可以在做好的風箏上涂上你喜歡的色彩，鑲上花邊，或者系上絲帶，掛上紙環。但不能影響風箏在空中的飛翔，因為附件太多會使風箏的飛翔失衡。
簡易制作方法:
工具/原料:紙；細棍子；粘合劑等。
方法/步驟:
1.準備好做風箏的物品，把細棍子搭建成一個風箏的輪廓。注意接口處用線綁牢。為風箏綁線和試飛，線最好用牢固一點的，飛高了好收回來。綁線的位置可能會影響風箏起飛，所以要注意調整。
2.細棍上也可以包裹一層紙，方便一會兒貼封面。
3.為風箏貼封面。
4.為風箏做三條尾巴，先貼還是不貼，看飛的時候的實際情況。除了三角形，還可以做成菱形的，方法差不多，只是形狀稍有變化。
活動五 教室衛生大掃除中的問題
海鹽中學 陳穎提供
一、本活動說明
高中生缺乏發現問題的技巧和方法，能夠發現的問題十分有限。所以，該活動創設了豐富的情境，意在培養學生發現問題的常用方法；另一方面，對于已發現的問題，由于認知的局限性，高中生往往缺乏對所發現的問題作進一步分析的習慣和能力，導致提出的問題常常是粗淺而模糊的，這給問題的解決帶來了極大的困難。因此，該活動設置了一系列問題，意在引導學生從不同角度對問題進行深入分析，從而切實培養學生發現更多、更明確且更有價值的問題的能力。
二、教學建議
1.活動前教師先介紹什么是技術問題。
2.本活動用時1課時。
參考答案
三、活動提示
1.
序號
發現的技術問題
1
擦黑板時粉塵太多，影響衛生和健康。
2
擦外側窗戶時往往既不方便，也不安全。
3
課桌椅移動不方便，導致掃地、拖地等任務難以進行。
4
……
2.技術問題序號： 2 。
該問題產生的原因：
（1）窗戶的設計存在不足，不利于外側窗戶的清潔。
（2）缺少適合的清潔工具。
略。
略。
5.技術試驗方案：
①人為將待測窗戶兩側弄臟（如將少量泥水噴灑在待測窗戶兩側）；
②用清水將清潔器兩面弄濕；
③分別沿豎直、水平方向勻速擦拭窗戶中間部分各10次，觀察窗戶的清潔效果；
④勻速擦拭窗戶一邊角處5次，觀察窗戶的清潔效果。
6.抓握不舒適；清潔器的外板容易脫落；清潔高處不方便等等。
四、問題討論
該問題產生的原因可能是：教師不良的書寫習慣導致；粉筆本身硬度不夠，易折斷；缺少裝夾粉筆的工具等等。
五、參考活動
略。

任務六 橡筋動力小車設計
——方案的構思方法
杭州師范大學附屬中學 何威年提供
一、本活動說明
汽車設計的三大世界性難題分別是：加速、制動和撞擊。現在讓我們設計并制作一輛以橡皮筋為動力的小車來體其過程。小車需要以最快的速度行駛5米長的距離，并與放在終點的障礙物相撞。為了增加設計真實性，我們在小車上安放一個裝滿水的一次性杯子模擬汽車司機，全過程杯子均不能傾翻，掉落、并且杯子內的水面都不能低于指定刻度。
本次活動建議安排3課時，2課時制作，1課時測試。方案設計部分放到課余時間讓學生分小組討論完成，這樣安排不僅給了學生足夠的設計構思時間，初步掌握設計方案的幾種構思方法，能對具體產品舉行設計分析，能對設計方案進行比較和權衡，進而能夠選擇滿足設計要求的最佳方案；還考察了學生把設計轉化為成品的動手能力；一舉兩得。
本次活動根據各學校的實際情況，可以使用小車套件降低難度，也可采取讓學生自己設計并制作完整的小車來加大設計的難度。
二、教學建議
1. 設計任務
①除統一的工具與材料外，各組(2~3人為一組)同學均需自帶材料（一般為木材、紙張、泡沫、KT板、塑料瓶等），設計并制作1輛以指定橡筋為動力的載物小車。
②小車長、寬、高不能超過300mm、200mm、100mm。
③小車車體需平穩放置一個裝滿水的一次性紙杯。
④小車需駛過一條5米長、1 米寬的跑道，并與放在終點的障礙物相撞。
⑤小車被撞擊停止后，杯子內的水面不能低于指定刻度，否則成績無效。
⑥哪輛小車通過指定跑道的時間越短，所取得的成績就越高。
（提示：要求可以根據各學校情況自行修改。比如不碰撞，只比賽裝水小車的行駛時間或行駛路程，可以簡化測試流程。）
2. 根據任務，我們進行最初的設計分析，并完成下表
小車設計所要考慮的主要問題
可能的解決方案
1、橡筋動力如何帶動小車行駛
1、一端固定在車體上，另一端直接裝在兩輪的中軸上；
2、一端通過橡筋鉤與車體相連，另一端連接螺旋槳；
3、一端通過橡筋鉤與車體相連，另一端連接齒輪組，然后帶動車輪；
4、橡筋直接帶動車輪轉動；
2、同樣的動力，小車如何跑得更快？
1、橡筋繞的圈數更合理；
2、小車更輕、風阻更小；
3、輪胎更大、摩擦力更小；
4、通過潤滑，輪軸的轉動更順暢；
3、如何減緩撞擊
1、車頭增加吸震的裝置；
2、裝水的杯子固定更精密，并有防震的措施；
3、先增速再減速，使得撞擊力下降到安全范圍；
4、如何固定防水的杯子
1、直接黏在車身的某平整處；
2、在車身上挖出或者加工出一孔，正好放置杯子；
3、車身加裝海綿或泡沫之類的輕質物體，然后在其中挖孔放置杯子；
3. 根據小車的設計要求與我們的分析，進一步思考后完成下表
小車的主要組成部分與連接方式
主要作用
方案構思
車身
安裝各構件，并放置一次性水杯
比較輕而且有一定強度的材料比較好。還要考慮加工的難度。所以三夾板、桐木板之類的比較好。
車輪
平穩的行駛
要求摩擦小、滾動平滑。可用木頭制作，并加以打磨；但是建議使用一般車模的陳品輪胎或者各種規格光盤。
橡筋動力部分
提供動力
一般教師制定，注意繞的圈數和繞圈的方法。
車輪與車身的連接
牢固連接成一整體
一般用軸連接。車軸用鐵絲制作或者用圓珠筆的筆桿代替。
車身與橡筋的連接
安裝動力機構
一般用橡筋鉤來安裝橡筋。可以用拗彎的小釘子、大頭針或鐵絲制作；也可用氣窗的窗勾鋸斷后來代替。橡筋勾要非常牢固的安裝在車身。
4. 利用草圖法完成方案的呈現與篩選
（答案略）
5. 模型的制作與測試。
（答案略）
五、問題討論
1. 如果小車行駛時，容易跑偏該如何改進？
回答：1、反復調整車身的重心，使其重心落在正中央；
2、調整前輪與車軸的安裝角度，使其跑動更筆直；
3、反復調整放置小車時的角度，使其斜著出發，抵消跑偏的角度。
2. 如果小車跑不遠或者跑不快該如何改進？
回答：1、加大輪子、減小摩擦，比如用光盤代替常規的車輪；
2、減輕小車的自重，并降低重心；
3、調整繞橡筋的圈數和方式，允許的話，更換或者增加橡筋；
4、給車軸潤滑，降低行駛的阻力。
3.如果小車行駛或撞擊時，一次性杯子容易翻到該如何改進？
回答：1、車頭加泡沫或者海綿
2、固定杯子處加塞碎紙、海綿、碎步或者橡皮泥；
3、分體式設計，使得撞擊處于裝水的部分局部分開，降低沖撞力；
4、降低速度。
活動七 設計表現圖的繪制練習
——設計表現圖
嘉興三中 徐桑丹老師提供
一、本活動說明
本活動促使學生了解技術語言的種類，學習能通過繪制簡單的草圖來表達技術設計的意圖。
二、教學建議
本活動可以安排1課時在課堂完成，或者讓學生在課余其他時間根據題目的具體提示與要求完成。
三、活動提示
部分參考答案
1.
2.
3.
活動八 三視圖練習
——常見的技術圖樣
嘉興海鹽中學 陳穎老師提供
一、本活動說明
本活動通過不同層次的練習逐步培養學生運用投影規律規范繪制三視圖的能力。

二、教學建議
1.結合實物、動畫培養學生空間想象能力；
2.通過典型題目的訓練，培養學生運用投影規律作圖的能力；
3.活動建議1課時。
參考答案
A
F
D
B
E
C
G
H
I
1.
2.（1）第三幅圖；（2）第二幅圖。
3.
①
②
4.
尺寸標注略
5.
6.
活動九 小三角架的制作
杭州高級中學 孫俊提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，通過學習，學生知道工藝的含義、學會常用金工工具的使用，初步掌握劃線、鋸割、銼削、鉆孔、連接、表面處理等金屬加工工藝。為此，本活動設計為小三角架的制作，通過活動基本能落實以上教學要求。
課前教師應準備充足的材料，并對工具、設備進行認真檢查，以消除安全隱患，并做好安全預案。為了讓每個學生能動手操作，教師應根據學校的專用教室的設備合理組織學生活動。
一般情況下單人25分鐘能完成小三角架的制作，學校也可根據情況選擇參考活動《金屬小飾品的設計與制作》。
二、教學建議
1．本活動是一次實踐操作學習及訓練課程，應做好課前準備工作。
提示：
（1）等邊角鋼的厚度只有3mm左右，宜選用細齒鋼鋸條，以防鋸齒崩裂。
（2）選購的等邊角鋼硬度不宜很大，不然有可能導致鉆孔任務無法完成或鉆頭消耗很大。
2． 技能訓練中應強調操作的規范，并提醒每位學生注意操作安全。
提示：
可通過教師示范與視頻演示相結合進行操作規范的演示與講解，在教學中，教師示范的動作姿勢、節奏等要符合操作規范，示范時要注意讓學生看清楚每一個步驟的動作（視頻有優勢）。
3．學生動手操作過程中，教師應巡視檢查，及時糾正學生的錯誤。
三、活動提示參考答案：
1．角鋼下料：（1） B
（2）B
（3）B
原因是：銼刀上下擺動，未能保持平穩。
2．劃線：（1）可以用直尺、劃針、角尺進行劃線。
（2）在角鋼中劃線，如果有同學的劃線方案是如圖1和圖2所示，則按此加工的后果是：
按圖1加工的后果：可能把角鋼鋸斷。
按圖2加工的后果：彎折處角鋼有長短。
（3）
（4）劃線時要壓緊鋼直尺，防止偏移。劃針要緊貼鋼直尺，盡量一次完成。
3．鋸割、銼削角鋼的三角形部分。
銼削中，若鐵削塞積在銼刀的縫中，處理的工具是A
4．鉆孔：下圖中是沖眼的工具——樣沖的是C
5．彎折時，所需的工具是A
6．加工木料的合理工藝流程是A
A．劃線→鋸割→鉆孔→打磨 B．劃線→鋸割→銼削→打磨
C．劃線→鋸割→鉆孔→攻絲 D．劃線→鋸割→攻絲→打磨
7．組裝成形。以下不能采用的連接件是B
五、問題討論
如果出現如圖所示的情況，是什么原因造成的？
答案提示：
主要是加工時切削量過大造成的，可能是劃線不正確，也可能是鋸割或銼削時切削量過大造成。
任務十 木質鳥巢模型的設計與制作
——制作模型
杭州師范大學附屬中學 何威年提供
一、本活動說明
鳥類是人類的朋友，保護鳥類對維護自然生態平衡有著重要的意義，同時清脆的鳥鳴聲也會給我們的校園增添一抹亮色。如何吸引鳥類來到我們的身邊呢？給它們造“房子”就是吸引鳥類的好方法之一。同時為了增強我們對木工工藝的理解和應用，兼顧學生的實際動手能力與學校的財政情況，本次活動就是設計木質材料鳥巢，并根據實際情況選擇制作1:1的原型或者1:4的模型。
如無特殊情況，本次活動還是建議制作縮小的模型，并選用三夾板制作，以節省制作時間和材料。但是設計最好還是按照原型的尺寸和功能進行設計。設計可在課余時間小組討論完成，制作時間應為2節課。課根據實際情況增加一節繪圖課。
二、教學建議
1. 普通鳥巢的設計要求如下：
A. 所選木板要充分干燥，厚度不小于1—1.5厘米；箱巢內外無需刨平,使鳥類容易攀抓。
B. 對于一般中小型的鳥類，鳥箱的入口位置在箱壁的上1／3處，一般直徑為3-6厘米，不宜過大或過小，以免鳥兒不敢入住或飛不進去。入口的上方應考慮有所遮蓋，以避免雨水進入箱內。
C. 釘箱板時，木板間要對齊釘緊，要求密封不要留有縫隙。箱體應有一塊板設計成活動式，以便日后觀察和清掃箱巢。
D. 底部不同方位鉆幾個小孔，可以將流入內部的雨水導出，保障干燥舒適的室內環境；鳥巢內部空間的光照強度太亮、外形與環境嚴重不符或顏色太鮮艷都會使鳥兒不敢靠近。
（提示：可上網先收集些創意鳥巢的作品）
2. 本小組交流設計一款有創意的木材料鳥巢，在圖5中畫出設計草圖并標注主要尺寸（依據原型的尺寸標注），必要時用文字說明，尤其是可活動板的設計需重點說明。
（提示：注重實用，人工鳥巢的目的是為了給鳥兒提供一個“家”，應注意觀察和留意本地鳥兒的種類，體型大的和體型小的鳥兒對鳥巢的空間和進出口的大小是不一樣的，小了飛不進，大了鳥兒會缺乏安全感不敢入住。對作品進行油漆處理可以提高防雨和延長使用壽命，但應注意不能色彩鮮艷，過于鮮艷的色彩與安放環境形成較強的對比，同樣會使鳥兒產生戒備而不敢入住。美觀原則和實用原則都應該兼顧，不能一味突出“中看”而影響“中用”。
另外人工鳥巢一般懸掛在樹上或安放在一定高度的建筑物上，日曬雨淋，掉下來容易出安全問題，因此它的穩固性很重要。主要固定的形式有用釘子、用鐵絲、用繩子等幾種。所以在構思鳥巢的結構的方案時，應充分考慮能方便在不同環境下都能可靠懸掛或安放。）
3. 如圖6所示是一款是鳥巢作品的簡易加工與裝配圖，請根據本小組的設計圖，在圖7中給出相應的簡易的加工與裝配圖。（依據選擇原型還是模型進行制作的實際情況給出）
圖6
（答案略）
4. 根據設計方案，列出還需要收集的材料，制定制作計劃，明確組內成員的分工情況。
（答案略）
五．問題討論
1. 如果我們制作1:4的木質鳥巢模型，需要哪些工具與工藝，討論后完成下面的流程圖。
2. 鳥巢的制作完成后，應該對其哪幾方面進行技術試驗？并任選其中一方面設計簡單的試驗方案。
回答：一般我們應對鳥巢的巢體強度，與樹木或墻體連接的穩定性，巢體的防水、防風性能，鳥巢的抗腐蝕性和開口的出入功能等多方面進行技術試驗。學生可以任意選擇其中一個項目，選擇合適的工具盒測試方法對其進行測試。例如我們用花灑模仿小雨，通過調節水量的大小，觀察鳥巢的積水情況和干燥時間來測試鳥巢的防水性能。）
活動一 撲克牌建筑模型的制作
杭師大附中 何威年老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，結構與設計單元第二節穩固結構的探析安排3課時，本節教學可讓學生通過試驗來感受結構的穩定性和強度。“撲克牌建筑模型的制作”活動設置的目的就是讓學生通過撲克牌建筑模型的制作、試驗，感受結構的穩定性和強度，加深對穩固結構的理解。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習穩定性和強度之后，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師可以根據實際情況，靈活處理該活動，可以將它用在學生學習穩定性和強度之前，讓學生探究影響穩定性和強度的因素；也可讓學生邊學習理論知識邊活動。
二、教學建議
1.活動的導入可以用相關的新聞報道，以激發學生的活動興趣。
2.活動提示1的填寫可以先請同學回答前面課程中所講的有關結構強度和穩定性的知識，然后填寫。
參考答案：
影響結構穩定性的因素——
（1）建筑模型的重心位置；
（2）結構與地面所形成的支撐面的大小；
（3）結構的形狀。
影響結構強度的因素——
（1）建筑模型所使用的材料；
（2）結構的形狀；
（3）各構件之間的連接方式。
3. 活動提示3。讓同學分組討論撲克牌這種材料在制作建筑模型時的特點和如何進行連接和固定？
參考答案：
紙牌這種材料用在制作建筑模型結構時的特點：表面光滑、便于裁剪；硬度較大，能夠承受比較大的拉力，但是受壓力非常小。
膠水直接粘連；用剪刀剪開口子后，兩張牌插接；隨著連接部位和材料多少的不同，強度和穩固性各有不同的變化。
4．活動提示4。教師還可以提示學生進行幾個關于結構受力的小測試：
（1）可以折疊、可以卷曲，折疊成三棱柱或者卷曲成圓柱體后可以承受比較大的壓力，
但是卷曲時表面很難光滑；
（2）多張撲克牌疊加后，能夠承受更大的力。
另外教師可以事先先制作完成一個符合要求的模型，用指定的方法進行試驗，讓同學們形象地了解穩固性的試驗方法。
同學設計的方案可以用草圖加說明的形式來表達。建議要求每位學生都有自己的設計方案，然后分組討論并確定建筑模型的結構設計方案，將小組討論確定的設計方案畫在各自活動提示4的空白處。
5．設計圖完成后，讓學生按照圖紙開始制作模型。
提示：
兩個同學合作完成一個模型的方式比較好。如果教師另行設計強度和穩定性的試驗，可以安排4位同學組成一個小組，每個小組制作兩個相同的建筑模型結構。因為進行結構強度試驗的模型一般會被破壞；而進行穩定性試驗的模型不會被破壞；所以我們可以使用這個沒有破壞的模型進行最后的結構穩固性的分析。
另外，學生制作模型時容易忘記時間，教師應控制好時間，并提醒學生注意時間；可以制作一個電子倒記時的課件以便記時。
6．模型制作完成后，進行結構的穩固性試驗，得到數據后完成活動提示6的技術試驗報告。
提示：
（1）進行強度試驗時，如果砝碼不夠的情況下，可以讓學生自己攜帶足夠的1元面值的硬幣進行試驗。
（2）進行穩定性試驗時，可以先讓學生用力吹一下結構，如果已經失穩，就沒有必要上講臺進行穩定性試驗了。如果條件允許的情況下，每小組自行攜帶一個電吹風，那樣就可以自己完成穩定性測試了。
7．所有小組都完成測試后，教師選擇合適的模型引導學生根據影響結構穩定性和強度的因素對這些結構進行技術分析。完成問題討論1。
提示：
讓學生分析的結構可以是技術試驗效果比較好的結構，也可以是同學們制作最多的結構，還可以是那些典型的符合受力的經典結構。
9．把問題深化，如果使用少量橡皮泥可以如何改進自己的作品。讓同學們討論并完成問題討論2。
提示：
教師可以根據需要，把橡皮泥改成橡皮筋或者棉線等其他材料。
10.教師在評價學生時，應兼顧各個方面，不能偏重某個方面。可以參考如下的評價表。
評價表
活動名稱
制作人
日期
最終得分（三者平均分）
自評
他評
教師評
比重
得分點
得分點X比重
得分點
得分點X比重
得分點
得分點X比重
方案構思
草圖繪制
模型制作
技術試驗
問題回答
總分
三、補充資料
撲克牌建筑模型之最
據報道，現年33歲的布賴恩·伯格是美國新墨西哥州圣達菲市的一名建筑師。然而，布賴恩卻并非用磚頭石塊來造房子，他的“建筑材料”是一張張削薄的撲克牌。布賴恩用撲克牌搭建出來的“房子”有的高達六七米，它們有的是“摩天大樓”的模型，有的是“圓形穹頂”模型，有的是“大教堂”或“大型體育場”的模型。令人驚訝的是，布賴恩搭建的“撲克牌房子”雖然高達數米，但布賴恩卻完全是一張張壘疊上去的，他在搭建“撲克牌房子”的過程中從來不使用任何膠水、膠帶或其他粘合劑。
布賴恩稱，他并非隨意地將撲克牌堆疊起來，而是使用了一種系統的“建筑方法”，他的“撲克牌大廈”的幾何學結構，有點類似蜜蜂搭建的蜂房。布賴恩稱，每7副撲克牌重達0.45公斤，他每天大約會使用11.3公斤的撲克牌搭建“撲克牌房子”，布賴恩稱，正是撲克牌的重量和特殊的格子狀結構共同產生作用，才能使這些“撲克牌摩天大樓”屹立不倒。布賴恩搭建的“撲克牌建筑”總是能“藐視重力”地穩穩豎立著，直到布賴恩認為可以讓它們坍塌時，才弄出一陣輕風將它們刮倒。不過，參觀“撲克牌建筑”的人絕對不能打噴嚏，因為說不定一個噴嚏就能毀掉布賴恩花幾周時間造出來的“撲克牌房子”。
布賴恩的“撲克牌建筑”已經屢屢創下了吉尼斯世界紀錄。最近，布賴恩在達拉斯市的得克薩斯州展覽會上再次搭出了一座驚人的“撲克牌摩天樓”，從而再次刷新了世界紀錄。布賴恩搭建這座“撲克牌摩天樓”時，使用了頂到天花板的腳手架，這座“撲克牌摩天樓”之所以無法再建得更高，純粹是因為受到了天花板的限制。據悉，這座“撲克牌摩天樓”是布賴恩花了一個月時間搭建出來的，它使用了1800副撲克牌，高達7.86米，一舉打破了他以前創下的7.7米的“最高撲克牌建筑”世界紀錄。
活動二 落地式立體衣帽架的設計與制作
杭師大附中 何威年老師提供
一、本活動說明
通過前面有關結構知識的學習，同學們已經初步具備了簡單結構的設計能力，所以我們安排學生開展本次活動。教材中原有的“簡易相片架的設計”由于已經有了參考答案，所以并不適合學生開展設計，應該作為例題來使用更加恰當。因此我們建議用“落地式立體衣帽架”來代替。這個作品不僅能體現結構設計中穩定性和強度這兩個重要因素，而且方案多、可供選擇的材料也比較多。
本次活動建議分兩部分完成，其中落地式立體衣帽架方案的設計、修改和確定為第一部分，模型的制作為第二部分。第一部分內容建議在學習完“結構設計應考慮的主要因素”這節內容時來進行，讓學生參考課本的設計案例，在課堂內分小組討論完成。初次設計的時間為15分鐘，如果課時緊張的話，討論、修改并且確定的過程可讓學生在課后完成。第二部分的模型制作和測試建議使用完整的一節課時間來完成。
二、教學建議
1.活動的導入可以用教材中的相片架作為案例，也可以使用其他作品。建議教師使用自己設計并制作的簡單作品，這樣更能激發學生的活動興趣。
2.活動所需要的工具為剪刀、美工刀、刻度尺、螺絲刀、尖嘴鉗、鋼絲鉗、手錘、木工銼、木工鋸、手搖鉆，這些工具都在浙江省高中通用技術教學器材配備目錄中，每個活動小組分配一套。
活動中所使用的材料主要有三夾板、五夾板、鋼絲、杉木木檔、掛鉤、大號透明膠帶紙、尼龍繩、各種規格的普通螺釘和鐵釘等等。雖然這些材料都非常容易找到，但是由于上通用技術課的班級和學生非常多，教師自己準備的難度太大。所以建議除木板、木檔和木條外，其余材料可以讓學生自己準備。
3.開始設計前，讓學生認真思考設計要求，教師可以提示學生使用日常生活中常見的產品作為材料來使用，例如臉盆、夾子、衣架凳子等等。
提示：
如果沒有條件進行衣帽架模型制作的，可以制作1：4的縮小模型來代替，用4塊濕毛巾來代替校服進行試驗。
4.活動提示3是關于立體衣帽架的設計分析。
參考答案：
（A）—落地式立體衣帽架是為了放置使用過未清洗的或者使用頻率最高的衣服、圍巾、帽子等物件。它與普通衣柜最大的不同就是取、放都比較方便。立體可移動式衣帽架一般可以分為底座、支架、掛鉤3個部分。
（B）—對于落地式立體衣帽架，最基本的要求就是可以掛4件校服，而且整個結構保持穩定，各個構件和構件之間的連接沒有被破壞。
底座的結構設計所需要考慮的是：
（1）不能與墻體和地面有任何形式的固定，最好在底座上設計輪子以方便移動。
（2）底座與地面的接觸面要比較粗糙，用來增大摩擦力；底座與地面的接觸面所圍成的支撐面也要大。這樣可以增加結構的穩定性。
（3）底座要相對重一些，降低結構的重心，以此來增加結構的穩定性。
支架的結構設計所需要考慮的是：
（1）要適合使用者的身高和使用習慣，不能過高，也不能過寬；
（2）安放位置，應該注意盡可能把整個結構的重心在底面的垂線，接近結構支撐面的中央，增加結構的穩定性；
（3）材料不能太重，太重不僅不利于移動，也會升高重心；也不能太輕，太輕不利于安裝承受重物的掛鉤。
掛鉤的結構設計所需要考慮的是：
（1）掛鉤形式可以多樣，不一定要要鉤子的樣子，只要能夠懸掛衣物，不損壞衣物、不傷害使用者就可以了；
（2）要有足夠的強度，掛上衣服后不破壞、不脫落；
（3）掛鉤安裝的位置要適當，太高、太低都不方便使用。
底座、支架、掛鉤之間的連接方式所需要考慮的是：
（1）底座與支架的連接要盡可能的牢固，最好使用支撐結構來輔助；
（2）掛鉤與支架的連接要能夠承受一件厚衣服繁榮重量，用膠水連接并不太可行。
（C）—本次活動學生會使用的常見材料有兩類。一類是衣帽架的主體支撐結構，一般會使用竹、木料、金屬、塑料或者泡沫；另一類是衣帽架中用來懸掛衣物的結構，一般會使用鋼絲、繩子、掛鉤、釘子、木條或者夾子等等。根據學生使用的材料，讓學生自行分析這些材料的特點和用于制作時的優缺點。
例如木板：材料取得的途徑較多，價格便宜，容易加工，表面美化處理容易；但是易發霉、蟲蛀，使用壽命短，材料強度一般。
金屬：材料強度大，金屬結構使用壽命長，較美觀；但是價格較高，難以加工。
……
繩子：購買方便，價格便宜，結構形式多樣，處理方便；但是強度小，懸掛衣物不便。
掛鉤（超市中可以購買到的）：購買方便，樣式多樣、美觀，加工簡單，懸掛衣物方便；但是掛鉤可以承受的重量相對比較小。
……
5.設計方案的呈現應注意達到如下要求：
（1）結構對稱性、垂直度要好；
（2）在結構的強度和穩定性上達到較高要求；
（3）結構有創新，新穎。
（4）盡量使用家里已有的或者容易取得的廢舊物品作為使用材料。
（4）外形盡可能進行一定程度的美觀。
提示：
設計說明的書寫形式可以參考教材“簡易相片架的設計”的案例。
6.在學生分小組進行模型制作的時候，教師應巡視教室，觀察各小組的活動情況并提供相應的指導。
提示：
落地式立體衣帽架模型的制作除結構穩固、外觀美觀外，教師還應重點關注——模型與設計方案的是否具有一致性；學生使用工具是否安全、正確、合理；功能、結構或者材料是否有創新；制作工藝是否精良（連接穩固、表面光潔）。
7.模型制作完成后，教師讓同學們將校服一件件掛到衣帽架的結構模型上去，以測試結構的功能、強度和穩定性是否滿足要求。本次所完成的結構模型不必進行具體和細致的評價，作品達到基本的需求即可。本次活動的主要目的是讓學生了解結構穩固性設計的重要性，增加學生動手能力的訓練。
8.測試結束后，讓學生結合剛才的測試結果，完成問題討論的兩個題目。
（1）一般的結構設計應該考慮的主要因素有哪些？以本次活動所要求設計的結構為例，應該側重哪些因素？
參考答案：
針對一般的結構設計——功能、安全、壽命、成本、美觀、強度、穩定性、重量、維修、清洗、使用習慣、人機關系等。
針對落地式立體衣帽架應側重——安全（不損壞衣物、不傷害使用者）、功能（可以比較方便的放、取4件以上的校服）、強度（懸掛結構不脫落、不破壞）、穩定性（整個結構始終保持穩定，不傾斜或者翻倒）。
（2）如果本小組作品沒有達到設計要求，試分析在結構穩固性的設計上存在的問題。
參考答案：
一般會有兩種常見的情況發生。一種是懸掛結構出現問題，一般是因為結構的連接處強度不夠。可以更換懸掛結構的材料或者對連接處進行必要的加固。
另一種結構的穩定性不足，整個傾斜甚至翻倒；又或者掛2件、4件衣服可以，但是掛1件或者3件衣服就不行。遇到這種情況，可以增加結構底部的支撐面；還可以通過增加整體或者底部的重量，來降低重心的位置，以達到更好的穩定性。
活動三 木橋模型的設計與制作
杭師大附中 何威年老師提供
一、本活動說明
本活動是配合《技術與設計2》結構與設計單元第三節簡單結構的設計所開發，本節教學的目標是讓學生熟悉設計一個簡單結構應考慮的主要因素，能對一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計草圖，做出模型或或原型。木橋模型的制作活動設置的目的就是讓學生通過用設計、制作和試驗的過程，掌握設計的一般過程，進一步理解結構穩定性和強度的相關概念，理解結構與功能的關系。以提高學生的設計能力，動手實踐能力，養成負責、進取的良好品質。
本活動時間約需兩節課，可以用在學生學習簡單結構的設計之后按照《活動手冊》中的“活動”提示一步步進行活動。為提高活動的質量和效率，活動可分二部分進行，在第三單元第一課時結束時布置該活動，由學生利用課余時間進行設計分析和制定設計方案和畫出草圖，在上第三課時時讓學生動手制作、試驗。如果時間緊張，還可以讓學生在課外完成材料的加工過程，再用一節課的時間進行組裝和測試。
二、教學建議
1.由于選用桐木條和松木條的價格比較高，大量的使用，會有一定的成本。所以條件不允許的情況下，可以用木質方便筷來代替。挑選筷子時，應盡量選用質量好一點的，直徑粗一點的，不要選有傷痕的方便木筷。另外，最好不要使用最常見的竹筷子，因為用釘子連接竹筷時，很容易裂開，加工不便。
2.活動提示3—A。可以先讓學生討論后再結合學過的結構的強度和穩定性的知識進行填空。
參考答案：
你認為木橋的結構的穩定性與木橋的重心位置、橋墩與地面所形成的支撐面大小、木橋的形狀等因素有關；其強度與所使用的材料、木橋各部分的結構形狀和各部分之間的連接方式等因素有關。
3.活動提示3—B
參考答案：
你準備如何解決木橋結構的穩定性與強度的問題？
（1）盡量降低支架的高度（但要保證不低于10cm）；
（2）盡量選取材質好一點、直徑粗一點、無傷痕和裂縫、大小一致的木條；
（3）盡量增加橋墩與地面接觸面積和支撐面積；
（4）材料的連接方式一定要穩定牢固；，
（5）盡可能使用三角形結構增加穩固性。
4.同學們在上面設計分析的基礎上，可用草圖畫出方案圖并標上尺寸，建議每位學生都先畫出自己的草圖，然后討論后對方案進行修改，完成活動提示3—C。
5.設計圖完成后，讓學生按照圖紙開始制作木橋模型。
提示：
（1）因為時間的原因，最好4個同學合作完成一個的方式比較好；
（2）要提醒學生制作的流程和分工要合理。
6.讓學生事先要考慮好制作的流程，怎樣又快又好、又便于制作。在制作時把步驟記下來，歸納整理后填到4—B的空格中去。
7.木橋的模型制作完成后，要按要求進行結構的強度和穩定性試驗，然后完成活動提示5—D中的技術試驗報告。
提示：
（1）為了安全起見，試驗時把木橋放在地面上進行，或者在底面防止防止撞擊的墊料，以免在桌上試驗時不慎跌落造成事故。
（2）試驗穩定性時應隨時進行，每增加一次重量，就用手搖晃一下橋梁模型，觀察結構的穩定性。也可用電風扇吹，從低檔開始到高檔，如不倒說明穩定性較好。
（3）試驗中學生應養成隨時記錄的習慣，在記錄的基礎上經整理、歸納寫出試驗報告
（4）試驗結束后教師可選出幾個穩定性和載重性都比較好的橋梁模型進行講評，使每位同學都能在活動中得到提高。
（5）教師在學生完成制作和試驗后要及時評價，根據“項目測評”要求進行客觀的評價，并紀錄存檔，可以作為學年總評的重要依據。
8.對達不到設計要求的，也要組織同學進行討論，找出原因，提出改進的意見，并完成問題討論。這樣會使學生在制作的過程中、在失敗到成功的過程中，發展動手實踐能力，解決問題的能力。
活動四 孔明鎖的制作
臺州市臨海第六高級中學 黎偉老師提供
一、本活動說明
本活動是配合通用技術流程的設計一部分教學活動，建議課時兩課時完成。
這個活動中，對教師最大的考驗是，把活動組織好，把過程控制好。材料最好選擇標準的木料，一般的裝修市場都能購得，如果許可，事先把材料分割好并且截面為正方形。這樣活動的重復性高，加工時間能基本上有個譜，學生自帶材料，對加工時間基本上沒法預計，加上學生對活動了解少，可能會出現材料不合要求的現象。
對學生的最大考驗是，把分工加工的流程設計好，并且有負責的人。
二、教學建議
1．本次活動所用的材料量少，占用空間也小，適合學校通用技術實驗試完成。但加工過程相對來說比較復雜，對加工尺寸精確度要求還是相當的高，而且學生對木工工使用了解不足，需要花一些時間介紹木工簡單操作技能，同時應讓學生對加工中的難點，精確度的控制，有相當的了認識。
3．本次活動選用了美工刀采取雕刻的方式進行加工凹槽，適合于軟木。有條件的學校建議選用鑿子加工硬木。
4．加工所作的材料最好事先已經加工成截面為正方形的木料，這樣能節省操作時間。
加工過程可分為2大步：
第一步：6根構件中的每一個構件的制作中都要歷經 劃線－鋸割－雕刻－銼削等工序。第二步：還要修整并最后組裝，直到完全吻合為止。
在第一步時，6根構件。要注意小組內分工合作，否則無法按時完成加工。分工時可采取每人加工一根構件的方法，或者每人負責一個工序（比如2人劃線，1 人鋸割并雕刻，1人銼削，1人雕刻等）。這兩種分工方法會有明顯的差異，從實際情況來看，由于每個組的工具限制，第二種方法的分工和加工流程更為合理。
采取第二種分工方式中，負責劃線的2人中其中之一應為這次活動的主要負責人（不一定是組長，也可以是其他成員），在加工過程中應對其他成員溝通加工中的要求等，這樣的分工合作才能保證明確而高效。整個活動成功的關鍵也在于組長對組員的加工過程的管理，要避免一個做事，其他人在旁邊觀看而無所事事不知道應該干什么的局面。
第二步是修整并組裝，這個過程必須有相對長的時間才能保證質量，對構件尺寸不斷的修改直到完全符合，這也就是說，在第一步的加工過程中，我們對尺寸應該有所預留一定余地，用以在這一過程對尺寸作出調整以保證精確的吻合。
5．參考答案
這一部分主要寫一些學生的體驗，如果每個小組都能順利的體驗加工全過程，在這一定會有一些切深的體會。分工合作的好壞對加工時間的影響是非常大的，特別優秀的50分鐘多一點能完成，而且作品質量非常高。分工不好，出現一人包干的80分鐘未必能完成，即使完成也是匆忙了事，作品會相當的粗糙。
1．每個木條需要經過劃線――鋸割――雕刻――銼削等工序。每一處環節的加工，都會對最后作品精確度產生影響，尤其是劃線和銼削環節，對尺寸影響較大。劃線時應根據尺寸有所預留，鋸口會有一定寬度；銼削可讓表面平整而光滑；鋸割和雕刻時的失誤會讓工件報廢，用美工刀雕刻時要注意安全，不要傷到手，刀片伸出長度應該稍短。
2．略
活動五 環保紙袋的制作
杭師大附中 何威年老師提供
一、本活動說明
本次活動同學們將使用牛皮紙或者銅板紙等材料來制作環保袋。各個小組要設計出最合適的制作紙袋的流程，看看哪個小組制作相同數量的作品所用的時間最少。通過這次活動，我們不僅可以了解到流程優化的一般過程，還可以直觀的體會到流程優化對生產效率的促進作用，并親身體加工產品的樂趣和通過小組合作對工作流程的優化后的成就感。
本次活動建議安排至少45分鐘的時間，因為制作所花費的時間可能較長，如果制作作品的數量過少的話，流程優化后的效果并不明顯，而且可能會出現我們不樂意看見的相反的結果。所以我們希望制作至少4個以上的紙袋，做的越多，流程優化的效果就越明顯，學生也就越能從活動中自行得出結論。另外，活動的前的準備工作不可以忽視，工具越全越多效果越好；學生準備的越充分效果越好。
二、教學建議
1.教師在活動開始前，認真準備符合自己學生特點的工具和材料。
提示：
（1）制作紙袋時，為了達到體現生產流程的科學性，應嚴格要求學生必須先畫出剪刀、折的線條，確定裁剪邊和孔的圓心位置，再開始進行剪和鉆。
（2）如果制作時間不足的情況，可以按比例縮小，或者制作別的小紙工作品代替，以達到節省材料，增加優化效果的目的。
2.活動提示2
A.如果是每位同學獨立完成制作紙袋的全部工序，流程如下：
參考答案：
     
B. 如果是每小組4位同學合作完成流水線制作紙袋，其工作流程可以如下設計：
參考答案：
因為畫線的工序最煩瑣、耗時最長，而且是第一個工序，所以可以先畫少量的外輪廓線后，就可以讓其他同學開始剪；又或者4個人先同時畫線，畫出一部分后，其他同學開始進行其他工序，只留一位同學繼續畫線。下面列舉一種合作制作的流程圖：
 
   

3.當有小組完成任務時，教師可以把這個小組完成的名次和所花費的時間寫在黑板上。同學們可以在制作環節完成后，根據黑板上的信息，填寫活動提示3—A中的表格。
4.最快完成任務的小組所采用的工作流程可以由該小組成員自己介紹，然后其他同學根據其介紹，自行畫出3—B中的流程圖。
5.比較單人獨立完成和小組合作完成這兩種不同流程，教師引導學生分析兩者之間的差距及其原因，以此讓同學們了解流程優化的意義。完成問題討論1
參考答案：
小組成員以模擬流水線的形式進行制作時的優點：
（1）增加單一工作的熟練度，提高工作效率；
（2）提高了工具的利用率；
（3）部分的工作一個人很難完成，需兩人合作較好；
（4）可以根據各工序所需時間，靈活的分配人力。
缺點：
（1）工具需要量比較多；
（2）設計不合理的話，流程實施的起始階段和某些工序完成后，會有些小組的成員沒有工作可以做。
6. 問題討論2：假如可以使用固定模版來輔助剪紙，那么應該如何優化原有的流程設計方案？這屬于哪種類型的優化？
參考答案：
增加固定模版后，可以大幅度減低畫線的難度、減少畫線的時間；但是同時，由于固定模版的數量一定不夠，所以也會制約參加畫線這一工序的人數。優化方案可以根據各小組的具體情況自行確定。這種類型的優化可以屬于技術優化，也可以再具體稱為設備優化。
三、補充資料
手提紙袋的應用和制作標準
糊制手提紙袋，是一個古老的手工業。但在印后加工中，一般印刷人對于書箱裝訂或是紙盒軋糊，大都略知制作之道，然而有關手提紙袋的制作過程，或許就不太了解了。手提紙袋大致分為：普通包裝袋和精致購物袋兩大類。普通的包裝袋，是以輪轉印刷制袋機，一貫生產作業完成的。它的優點是生產效率快，缺點是紙袋粗糙不精致，所以這類紙袋大都用在一般普通商品包裝。至于精致的購物袋，是以單張紙彩色印刷后，經過PP裱光或燙金，再由制袋廠以手工、半自動機器生產，最后用人工穿繩打結作提把，完成紙制提袋。它的優點是：任何形勢的紙制提袋均可制作 ，缺點是生產速度慢。這類高級的購物袋，大都用于高貴的商品包裝，或當作禮品袋，或是作為各種商業活動的廣告袋，最后這類精致美麗的紙提袋，都成為女士們逛街的隨手便利購物袋。
購物袋首先應該是企業形象與商品廣告策略的延伸，所以制作購物袋，必需講究環保美觀、精致耐用。結構緊密，不脫底松把采用“熱溶膠”以全自動制袋機，粘制購物袋各部位，形成緊密的結構體，是以決不會脫底脫把，不同于傳統手提紙袋印后加工，是以“白膠”粘貼袋身，再以人工穿繩打結為提把，故常有脫底松把的失誤。紙袋面無折痕，粘合準確漂亮以全自動制袋機制作購物袋，故袋面無折痕 ，加上熱溶膠固著力強，干燥迅速，所以粘合準確漂亮。傳統紙袋加工，是以手工折貼紙袋，所以 袋面有折線，且白膠干固慢，量過多時會溢膠滑動，所以袋形較差。
制作購物袋的常用紙張主要是牛皮紙和銅版紙。牛皮紙的紙質堅韌，顏色上可區分為：白牛皮紙、黃牛皮紙、雙色牛皮等紙類：在紙質上又可分為：純牛皮與銅版牛皮，基本上從80～120磅的牛皮紙，都適宜制作各式購物袋。銅版紙適于高品質的彩色印刷，所以美術購物袋，常以120～150磅的銅版紙制作。由于銅版紙的韌度較低，一般以PP膜上光來補強其韌度。美術紙/美術紙是一種模糊的名詞，它用來形容經過加工染色的紙類。通常美術紙較銅版紙堅韌，且紙質多樣化，許多100～150磅的美術紙，都蠻適合制作購物袋，但紙張成本較高。特殊紙/例如：南亞合成紙、3M泰維克紙、pp仿牛皮紙……。
另外，還有一種“直立棉繩提把，不打孔無繩結”的紙袋。它是以兩片重磅牛皮紙用熱溶膠固著棉繩，再將牛皮紙固著于紙袋上，購物袋之提把是“直立式”并且無需打孔，也沒有凸出之繩結。傳統手工紙袋之提把，是先將袋身打孔，再以人工將尼龍繩穿過打結，利用結頭卡住紙袋，所以承物時提把結頭易松開，或是拉破紙袋繩孔。整體結構強化，增強包裝功能將手把 、牛皮紙板、紙袋、袋底，以熱溶膠一體成型，所以購物袋整體結構強化，可承受5公斤以上之物品。傳統制作之紙袋，提把是利用尼龍繩結頭卡住袋身，且紙袋頂片未于袋身黏合，故承物力較弱；而這種紙袋采用自動化一貫制袋作業，所以品質優良穩定，尤其無需人工穿繩大結作提把，使制程縮短，生產迅速。
活動六 橡筋動力飛機的制作和優化
臺州臨海六中高級中學 林海敏老師提供
一、本活動說明
本活動是配合通用技術系統的分析與優化一部分教學活動，建議課時兩課時完成。
這個活動是航空模型比賽的一個項目，把它應用于通用技術的教學。對教師最大的考驗是，把活動組織好，把過程控制好，活動前最好自己親自組裝一次。所用的套件，一般當地的航模協會或航模商店都能購得，在上課前教師自己一定要做一下。這樣對學生在關鍵環節有指導作用。
二、教學建議
1．本次活動所用的材料量少，占用空間也小，適合學校通用技術實驗室完成。但制作過程相對來說比較復雜，對制作精確度要求還是相當的高，而且學生的飛機的調整、空氣動力學和飛機的飛行原理方面了解很少，并且在制作時貼飾、定型主翼等有一定的難度，需要花一些時間飛機每個組成部分的作用，同時應讓學生對實際操作中的難點，精確度的控制和飛機飛行的知識，有相當的了認識。
2．制作前教師應對飛機的每一個部件的作用也要作一定的介紹：如機翼其最主要作用是產生升力，在實際制作中一定要加強這部分的強度。一般來說機翼面積越大越長強度越好產生的升力就越大。若在飛行時，機翼發生輕微的形變對飛機性能都會產生影響。所以大家在機翼的制作中一定要處理好定型主翼的環節而且貼飾部分也要處理好。因為貼飾實際上也是對機翼的一種加強。機尾主要的調節方向的，調節的好壞會影響整體的飛行狀況；機身主要的承受其整體的架構形態，機身的強度決定了它抵抗外邊的能力。機槳和橡筋組成了飛機的動力系統，其下拉角要不要調整怎么調整等。
3．活動提示5參考答案
A．橡皮筋飛機主要分為：機翼、機身、機槳、橡筋、尾翼、起落架這幾部分。機翼主要功能是產生升力，機身主要功能是承受整體的重量，機槳和橡筋組成了一個動力系統給飛機提供動力，尾翼用來調整飛機的方向。起落架主要使飛機下落更加安全，但實際操作中不用可能效果更好一點。
B．從分析中可見機翼的強度、重心位置、機頭的下拉角，還有尾翼的方向對留空時間都有影響，相對來說重心位置和機翼強度影響最大。（這里需要結合活動提示4中的測試結果進行分析，實踐結果不一定與這里提供的參考答案相同）
C．（結合活動提示4中的測試結果進行分析）
4．活動提示6參考答案
A．優化目標：增加飛機的留空時間
B．影響因素：機翼的強度、重心位置、機頭的下拉角、尾翼的方向、機身的長短
C．約束條件：飛行的天氣，氣候，本地區當時的上升氣流和風力情況等
5．問題討論參考答案
(1)一般來說采用支撐法或懸掛法來測試飛機重心的位置，當重心偏離中軸很可能是你們在制作中二邊不對稱造成的。可以給輕的一邊貼點裝飾紙或者夾上一些回形針。
(2)會減少飛行的時間并造成飛機掉落下來時受到嚴重的撞擊。當這種情況時可以向前移動機翼來調節。但具體怎樣希望大家進一步體會。
(3)會產生影響，主要是對重心產生影響，要重新調整。
在換時，中軸盡量用比本來機身長一點碳素材料，一般來說起長重心越好調整。最好在機翼上加點細的碳素材料增加機翼強度。當然，由于天氣不同一定要進行實地調整。這樣調整好后，時間能增加一倍差不多.
活動七 高中生學習用臺燈系統分析、設計與制作
溫州甌海區三溪中學 郎建華老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，系統與設計單元第二節系統的分析安排3課時，本節教學可讓學生通過試驗來理解系統分析的意義、掌握系統分析的方法和一般步驟，主要原則。 “高中生學習用臺燈系統分析、設計與制作”活動設置的目的就是讓學生通過對上學期設計的臺燈系統的再分析與設計，理解系統分析的意義，掌握系統分析與設計的一般步驟和方法。
本活動時間約需45-90分鐘，它是在原有臺燈系統設計的基礎上利用系統的思想方法進行再思考的實踐活動。按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師可以根據實際情況，靈活處理該活動，可以將它用在學生學習系統分析之前，讓學生探究系統分析與設計的一般步驟；也可讓學生邊學習理論知識邊實踐。（說明：如果沒有在第一學期沒有開展臺燈設計的學校，也可以利用本節內容開展）。
二、教學建議
1.活動的導入可以展示學生的臺燈作品，讓學生提出意見與建議，以激發學生的活動興趣，有意識的把學生的思考范圍向系統分析基礎上引導。
2.活動提示2的填寫可以先請同學回答前面課程中所講的有關系統分析一般步驟及發現與明確問題的知識，然后填寫。
答題提示：
A、（學生繪制自己的臺燈設計草圖，要求能充分展示思維或與原作品相似）草圖略。
B、如：（1）光線太暗；（2）連接不緊密、各元件布局不合理等（還有其他同學或老師提出的建議）
在這些分析的基礎上重新擬訂設計要求如：
臺燈設計新穎，支撐架取材方便，可以調節高度，對個體的適應能力強；各個部分連接緊密，底座容易制作，布線合理制作工藝精致；要安全，宜用。
3. 活動提示3 學生根據活動要求填寫子系統，并分析工作情況（這里教師要有意識引導學生從子系統與整體的關系上分析）如。
Ａ、燈泡主要功能是照明，選用的燈泡應保證臺燈系統連續平穩的發光，保護學生視力。線路應布局安全合理，采用火線進開關，零線接燈座外螺口接線柱。插座電線要打安全結，導線布置要簡潔合理，火線為紅色，地線為黑色等。
Ｂ、開關起通斷系統電源或調節臺燈光線亮度的作用。可以選擇可以調節光線的開關，易于防止和控制。（撥動式、觸摸式、聲控式等均可考慮和分析）
Ｃ、燈罩、支撐架及底座作用為安全保護、影響光線的照射和強弱，支撐并決定系統的高度。要合理連接，風格統一，有一定的整體性。其制作要簡單，并有良好的穩定性和適應能力。
Ｄ、連接決定了系統的強度、穩定性和形式。建議采用多種方式連接。在臺燈系統中有電線的連接、電線與開關的焊接、底座與支撐架、布線系統之間的合理連接，燈罩的固定等等。
Ｅ、（學生可以考慮別的子系統的配置）
4．活動提示４。讓學生根據要求完成，盡量引導學生查閱相關資料，考慮周全。
5．活動提示５。學生總結并分析并畫出流程圖。提示：
ａ、劃線
ｂ、以木板為材料，制作臺燈底座。在底座上用手搖鉆打出１２個孔和電燈電源線連接。
ｃ、在頂板中心打出電源線孔洞
ｄ、在頂板上安裝電燈燈座，并進行電源線連接
ｅ、安裝支架
ｆ、完成電路的連接，連接開關接火線，燈頭接零線。
ｇ、用多用電表檢測電路
ｈ、在確認電燈電路斷路的情況下，裝電燈，連接電源和開關。
ｉ、安裝燈罩，并進行裝飾
６．模型制作完成后，設計試驗方案、得到數據后完成活動提示6的技術試驗報告。
（1）提示：學生用臺燈系統的光照度、穩定性試驗，教師可以根據學校情況給予支持，如有光照度儀、穩定性測試儀，萬用表等測試儀器。而不是簡單的搖擺臺燈或者看看就下結論。這樣有利于學生技術素養的培養、技術習慣的養成及對技術實驗的理解。這里的穩定性不僅包括結構的穩定性，還包括臺燈線路、供電等的穩定性。
（2）引導學生根據上面的測試數據對臺燈系統的分析與評價，同時有意識引導學生從整體上給予客觀的評價，結合設計的評價的有關知識寫出評價報告。
７．五問題討論　
（１）提示：引導學生從臺燈系統的整體功能和要實現的目標上考慮，學會分析有關的限制條件。
（2）提示：開關起通斷電源或調節光線亮度的作用。可以考慮如下方案：
A．撥動式開關
B．旋鈕式開關
C．觸摸式開關
D．聲控式開關
8．師在評價學生時，應兼顧各個方面，不能偏重某個方面。可以參考如下的評價表。
評價表
活動名稱
制作人
日期
最終得分（三者平均分）
自評
他評
教師評
比重
得分點
得分點X比重
得分點
得分點X比重
得分點
得分點X比重
方案構思
草圖繪制
模型制作
技術試驗
問題回答
總分
三、補充資料
自行車系統構成
縱觀人類發展,從蒸氣機的發明到自行車的出現,?無不讓人驚嘆!?
自行車在我們現實生活中可說是無處不在,其以結構簡單,輕便,適用性廣,深受普通家庭喜愛,是人們很好的代步工具?,它不僅對我們的生活起著方便作用,而且主要的特點是不污染環境,?特別是近幾年它又重新被人們所重視.
可又有多少人真正了解自行車?熟悉自行車?而今我就從系統角度出發,深入剖析自行車系統的構成?
在此之前我想我們先來認識一下什么是系統?所謂系統是指具有特定功能的,相互間具有有機聯系的許多要素構成的一個整體.在這里我把自行車按系統構成分為四部份:動力系統(主要是靠人來實現),執行系統,傳動系統,操縱系統.
我們知道自行車是一個比較簡單的交通工具,所以它的動力系統沒有像其它機械設備那么復雜,它功能的實現主要靠人的腳踩腳蹬,通過其它傳動構件傳動使其完成前進動作.在這里是由人提供動力,因其較簡單,所以不具體作分析,接下來是自行車執行系統部分:所謂執行系統就是完成系統預期工作任務的部分,自行車中的執行系統主要有前后輪等部件,其工作原理大致是當腳踩腳蹬時,帶動中軸,使大鏈輪轉動起來經鏈條傳動傳給小鏈輪,再傳到后輪,使其轉動起來與地面產生摩擦,從而實現前進,而前輪在這時還起到導向作用,我們知道在車輪上我們還會裝上輪胎,其實在以前是沒有,這是為什么呢?因為人們發覺當騎行時其振動太大,使人感覺不舒服,特別是當路況較差時,更是如此,所以根據自行車時常接觸的路面不同,專門為它設計出適應該地帶使用的一個機構,就是現在的在輪上再裝輪胎,這樣一來可以起到防振,及地面對輪子的直接影響,又提高了舒適度.另外因自行車質心在兩輪之間,為便于平穩停放,在機架后方(也就是后軸上)設置一可收放的支撐桿.
再下來是傳動系統部分：所謂傳動系統是指將動力機的運動和動力傳遞給執行系統的中間裝置,自行車傳動系統由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、后軸等部件組成。主要功能是把動力傳遞給執行系統,讓其實現特定功能,在前面我們講到自行車是采用鏈傳動,那么為什么要使用鏈傳動呢,一:我們知道鏈傳動可實現中心距較大的傳動,比起齒輪傳動來說更輕便,二:因其無彈性滑動和打滑現象,能保持平均傳動比準確,故在自行車中采用鏈傳動比齒輪傳動更優.三:與齒輪相比,更易于調整中心距(改變鏈條的長度來實現),所以自行車中采用鏈傳動即能實現其主要使用功能,又能保證其整體性,
我們知道操縱系統是指使動力系統,傳動系統,執行系統彼此協調運行,并準確可靠地完成整機功能的裝置,自行車的操縱系統由車閘部件組成也就是我們所說的制動裝置,較為單一,它工作原理是利用摩擦力使得自行車減速或停止,為什么車閘要設計布置在車把上呢,這是因為便于操作者操作,當發生緊急事件時能方便及時作用,使其在最快時間制動,即符合人的習慣,也不干擾到其它系統的動作.
總而言之,對自行車的系統構成的分析不可能面面俱到,所以我主張應該從系統角度出發,用系統構成角度對自行車作全面的剖析,深入了解自行車系統構成,根據課本所學知識應用到實際當中,這對我們現在學習系統設計這門課是很有意義的.
活動八 集雨利用系統的設計
杭師大附中 何威年老師提供
一、本活動說明
系統設計就是在前面所學的系統分析基礎上，根據系統的整體要求和各子系統之間的相互關系，對系統進行整體設計、評價和優化的過程。我們這一章節的教學過程中，安排同學們設計一個可以利用雨水為校園服務的裝置。本次活動既讓學生熟悉了系統設計的一般過程和方法，又提高了學生利用所學的技術知識解決生活中實際問題的能力，還培養了學生節省水資源的環保意識。
本次活動，建議教師先講解系統設計的概念、應考慮的主要問題和一般步驟；然后引導學生自己根據教材所給出的兩個系統設計的案例開展本次活動；最后對各小組的設計作品進行評價和分析，以加深學生對本節知識在實際中應用的理解。本次活動的時間建議安排2節課。
二、教學建議
1.校園集雨灌溉系統的設計要求比較簡單：收集雨水、儲存雨水、利用雨水，但是由于各個學校所處的環境和建筑物的各不相同，所以學生設計時應該也會有各自學校的特點。一般來說我們要求學生設計時不可以對校園的原貌進行較多的改變，所以我們建議教師根據自己班級的特點在兩種難度中選擇一個來進行設計。（以利用雨水灌溉植被為例子）
高難度——從整個學校來考慮，把所有落入校園的雨水統一收集并儲存起來，進行處理后對全部或者部分植被進行灌溉。這種難度下，雨水的統一儲存和運輸是個比較困難的問題。
低難度——僅僅是收集校園的某一塊區域或者一幢建筑物所落下的雨水，進行儲存并灌溉附近的植被。。
2.下面給出的設計分析的答案以低難度下收集某一建筑物屋頂的雨水來灌溉植被為例。
參考答案：
（A）澆花，灌溉植物，清洗地面、建筑物的屋頂和外立面，沖廁所，搞衛生，降溫，人工湖或者池塘的供水等。
（B）可以分為5個子系統——收集存儲、定時排水、輸送、灌溉、過量排除。其中定時排水子系統的設計是核心和難點。
（C）收集存儲子系統的功能是收集并存儲雨水；目標是盡可能多的得到雨水資源；工作環境一般在某個建筑物的頂部；限制條件是收集越多的雨水需要的存儲裝置就越大，雨水的質量也就越大，這可能對建筑物頂部結構造成破壞;還有就是臟水的處理和水池的清洗也是重要的限制條件。
定時排水子系統是把收集起來的雨水按照一定的時間的間隔進行有效的排放，這樣做可以更好的利用雨水資源對植被進行灌溉，防止澆水量太多或者太少，提高灌溉的效果。為了方便安裝和日后的維護，該裝置建議安裝在儲水裝置的附近，也放在建筑物的屋頂，但是為了防止日曬雨淋對系統的破壞，可以進行一定的防護。定時排水裝置的最大限制條件就是設計和制作的難度較大，定時的精確性難以保證。
輸送子系統是為了把定時排出的雨水（一般在建筑物頂部）通過一定的方式送到灌溉裝置。為了方便日后的清洗和維修，建議安裝在室外。在室外的輸送裝置最大的限制條件就是由于人群的活動而造成損壞的情況。
灌溉子系統是把定時排出的雨水，按照預先設計好的方式對選定區域內的植被進行灌溉的裝置。為了使用方便，一般建議安裝在植被附近。該裝置的限制條件是制作的難度。
過量排除子系統是當雨水量過大時，可以通過相應的途徑排除多余的雨水，防止儲水區過重或者溢出。該裝置一般也安裝在儲水區內。該子系統的限制條件為多余的雨水被排出儲水區后如何順利排空，并且不與儲存的雨水混合。
（C）由于系統具有的整體性和相關性的特性，所以我們在設計這5個子系統時，要考慮到各個子系統之間是有機的組合，不是簡單的疊加。
3.討論時，教師應該引導學生開拓思路，發揮想象，方法越多越好，便于選擇出最合適的設計方案。
參考答案：
（A）定時排水子系統可以用鬧鐘控制，也可以用延時、定時電路來控制，還可以使用會自動反轉的沙漏或者竹水具（計時用）等裝置來控制；
收集存儲子系統的設計可以是屋頂的大水池，也可以是地面或者地下的水箱；
輸送子系統可以用原來的雨水管道，也可以使用斜面水槽或者軟管；
灌溉子系統可以使用常見的噴嘴或者水龍頭，也可以使用根據連通器原理的管道；
過量排除子系統可以在儲水池的指定位置鉆一孔，也可以使用儲水池自然溢出的方法。
（B）學生設計的系統，比較常見的問題一般有3個：1、各個子系統都是獨立設計，滿足基本功能，但是很難組成一個整體來進行工作；2、系統中所采用的某些裝置光知道功能，不知道工作原理；3、設計方案過于理想化和高科技化，缺乏實際使用的可能性。
針對這些問題，教師應該鼓勵學生多設計方案，以便于更好的選擇；另外也可以給一些比較可行的方案提一些意見和建議。另外由于整個系統是一個完整的綜合體，具備一種特定的功能。因此不可以設計出5個孤立的裝置，而是要考慮各裝置之間的互相作用和互相影響。例如：如果收集存儲、定時排水、過量排除這3個子系統在同一位置，如何分布？定時排水和過量排水的通道如何做到互不影響？輸送的管道如何連接定時排水和灌溉這兩個裝置？定時排出雨水的多少是否會影響灌溉裝置的工作？儲存雨水的多少又是否會影響定時排水裝置的正常工作？……
（C）設計草圖和設計說明可以相對簡化，例如下圖的利用鬧鐘的自動灌溉系統：
4.問題討論：如果我們設計的裝置可以根據室外溫度或者干燥度等情況手動或者自動設置澆水的時間間隔，那么該如何設計？
參考答案：
可以用溫度或者濕度傳感器來配合使用；也可以設置某種控制開關或者筏門來控制排水管的大小，讓我們可以手動調節灌溉的水量來達到相同的效果。也可以參考資料1中提到的利用土壤的濕度來決定排水的時間間隔的這種設計。
三、補充資料
資料1——自動灌溉系統的設計過程
徐洪家里有一個大陽臺，養了很多花草，爸爸媽媽工作忙，平時給這些花草澆水自然成了徐洪的任務。盡管他很用心，可是前天還是有一盆花死掉了。難道是因為沒有及時澆水的緣故？徐洪決定請教生物老師，搞明白植物到底需要怎樣照料。
生物老師聽了徐洪的描述，基本上判斷是因為澆水出了問題。水是生物的命根子，澆多澆少可馬虎不得。通常說，土壤的含水率在17％－48％之間比較好，用農民伯伯的經驗來說，就是把土捏起來能成團，摔下去又能散開。
原來給花草澆水也得這么細致，要是有個自動的機器來完成這個工作就好了。徐洪靈光一現，干脆自己設計一個能自動澆水的機器。
想到容易實現難，從哪里開始呢？根據老師說的，澆水的關鍵就是使土壤保持合適的含水率，徐洪決定就從研究土壤的含水率開始。他先用捏團的辦法試了試，發現這個方法太籠統，尤其是平時對土壤接觸比較少的人，沒法掌握好這個干濕的尺度。
那么，用什么方法來測量比較好呢？他想到了一個好辦法。
“天平，微波爐”，這些就是徐洪測量土壤含水率的設備，挺像回事的吧。其實思路很簡單，先稱出一定量的土壤，用微波爐加熱去除水分，減輕的重量就是這土壤所含的水分。如何保證土中的水分已經去除干凈呢？這也難不倒徐洪，只要多次加熱和稱量，當重量不再隨著加熱而減少時，就表示土壤中的水分已經去除干凈了。
做了依次試驗后，結果表明這份土壤樣本的含水率是百分之十二。要是種著植物，植物肯定會喊渴，的確需要澆水。但是如何才能自動完成澆花的工作呢？
定時也許是個解決方案。像微波爐的定時器一樣，如果用一個定時器控制水流，隔一定的時間就澆一定量的水，這樣不就能保持土壤的濕度了么。
還有沒有更好的辦法呢？有了，既然測量含水率是通過重量，我們也可以通過稱重的原理來控制是否給植物澆水。把花盆放在一個類似電子秤的裝置上，由于水的不斷蒸發，花盆輕到一定的程度，就自動澆水了。
看，測了一次含水率，想到兩種自動澆花的控制方法，收獲真是不小。可是定時器的想法由于不能視陰天與晴天需要水量的變化而被否決了，而通過稱重來決定是否澆水看來也不可行，因為每一盆花的大小輕重都不相同，而且植物也在不斷地

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