資源簡介

《通用技術》必修1第一章
第三節 感受設計與技術的關系
教學設計
教學背景
黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略”。
通用技術是一門與科學技術息息相關的學科?；仡櫲祟惖陌l展歷程，從石器時代、青銅時代、蒸汽機時代直到當今的信息時代，技術進步改變著人類的生活和生產方式。我們的生活、工作、生產處處都要用到技術，例如我們手中拿的圓珠筆和鋼筆就是多次技術改造的結果，使我們足不出戶就可以了解世界的電視機也是技術發明的成果。認識技術、善用技術，已成為現代人必須具備的素質。
教學目標：
知識與技能目標:
1、了解技術發明與技術革新的關系。
2、理解設計與技術的關系。
情感、態度、價值觀目標:
通過了解技術發明與技術革新的關系，增強學生對技術的理解，培養學生對技術應以人為本的理念。
加深對技術的藝術美、技術美及文化性的理解，增強技術設計的道德責任觀念。
3、通過對設計原則的理解，形成全面的、聯系的、發展的技術原則觀。
　　教學內容分析:
　　本書第一章向同學們介紹了技術及其性質，以及科學、技術、設計之間的相互關系等。為了滿足需求及愿望，人類不斷地進行技術的發明和革新，并在人類社會發展的過程中形成了一條清晰的技術發展線索。技術對人類的生產、生活起到巨大推動作用的同時，也產生了一些負面影響，如出現環境污染、生態不平衡、都市擁擠等新的問題。面對新的技術、新的問題，如何獲取信息，如何分析、評判、整合這些信息，如何利用這些信息進行技術的設計與實踐并最終解決問題，是我們學習這一章時要特別關注的內容。技術設計需要靈感，但更重要的是要有扎實的基礎，包括思想和情感、知識和方法等。
學情分析:
　　作為高中生，對生活中的技術產品，依據已有的知識和生活經驗有了一定的評價意識和評價標準；在學習過程中，學生也已經理解了技術，只是對這些技術的理解和運用是感性的、不全面的。
教學重難點:
重點:
1.深入了解技術發明與技術革新的關系。
2、通過案例學習，理解設計與技術的關系。
難點:
通過了解技術發明與技術革新的關系，增強學生對技術的理解，培養學生對技術應以人為本的理念，提高實踐能力和創新能力。
教學策略:
本節課教學主要由教師通過實物圖片和多媒體手段設置學習情境，并加以引導，讓學生在過程中自主探究、自主建構設計原則知識并形成能力。以為主線案例，其他實物和圖片為輔線案例，貫穿教學始終。
教學準備:
展示用的圖片、其他技術產品、多媒體課件。
　　教學過程:
　　情景導入:
老師：本節課我們學習《通用技術》必修1第一章第三節感受設計與技術的關系。
設計需要運用已有的技術。15世紀70年代，達·芬奇就嘗試制造飛行器，由于不具備飛行的底層技術，他設計的飛行器停留在技術試驗的階段，直到1903年萊特兄弟在前人研究的基礎上，研制出了第一架飛機。
當已有的技術不能滿足需求、達到設計的目的時，人們會不斷開發、改進技術，而一項新技術的誕生也將為實現更多的設計帶來可能。例如:為了快速獲得設計的樣品，人們發明了三維打印技術，隨著這項技術逐漸普及，越來越多的行業會試使用這項技術。又如用三維打印技術制造發動機零件、制造食品、建造房屋，甚至用來定制精密的人體器官。
導學思考
思考技術和設計的關系，說一說自己對設計的理解。
一、發明和改進是技術的源泉
任務
了解什么是發明、什么是改進，體悟設計對技術發展的影響。
1.技術發明
技術發明是指創造自然界原來沒有的事物。從中國的四大發明，到我們身邊隨處可見的電燈、眼鏡、時鐘等，這些發明改變了人類的生活，推動了人類社會的進步。
案例
萊特兄弟設計出第一架飛機
萊特兄弟十分熱衷于飛行器研究，他們經常閱讀、討論有關飛行器的報道和文獻。他們觀察鳥的飛行姿勢，把這種現象與空氣動力學原理相聯系，并應用到飛行器設計上。他們設計建造了一個小型風洞實驗室，通過實驗發現了使飛行器保持平衡的方法。他們以此制造了滑翔機，并通過多次滑翔飛行實驗，獲得了寶貴的數據。
1903年，萊特兄弟在獲得大量滑翔飛行經驗之后，在滑翔機上安裝了發動機，并加裝了螺旋槳，兄弟倆將其命名為“飛行者”號。他們不斷改進設計:裝配新型發動機，為駕駛員和乘客安裝座位……經過多次改造試飛，使飛機具有實用效能，滿足設計的需求?！帮w行者”號也被認為是世界上第一架飛機。
思考
了解微波爐的發明過程，比較微波爐和飛機的誕生，說說兩種發明的來源有什么不一祥。
立即行動
虛擬現實、人工智能、云計算……選取你想了解的一項技術發明，并查閱資料，了解這項技術發明的發展前景，設想其對世界的發展將有哪些影響，寫下來并與同學們分享。
2.技術的發展需要不斷改進設計
設計是技術的關鍵，在技術發明和技術創新中起著重要的作用。為了使技術水平及其產生的效益達到新的高峰，需要不斷地改進設計；設計推動著技術不斷進步和發展。
案例
汽車發動機“點火角”的調節和改進
創新性的設計不斷推動著技術的進步，改變著我們的生活。以汽車的功能與性能為例，在汽車發動機中，如果燃油噴射量不準確、點火不是發生在活塞與汽缸的最合適位置，汽油和空氣混合物都會發生不完全的燃燒，導致發動機功率不高，不僅造成能量損失，還會使排放出的尾氣會有大量雜質，污染空氣。“點火角”又叫“點火提前角”，是指從點火時刻起到汽缸活塞上行到達壓縮上止點，這段時間內曲軸轉過的角度。能使發動機獲得最住動力性、經濟性和最佳排放時的點火提前角稱為最住點火提前角（發動機都是在活塞運行至上止點之前開始點火），點火提前角一般為6° -12° 。通過設計，采用電子控制燃油噴射裝置精確地控制燃油噴射及點火時間，不但可以使燃油燃燒得更充分、發動機功率得到提高，而且還可以減少汽車尾氣中有害物質的含量。
立即行動
汽車發明100多年來，人們通過不斷地精心設計，改進汽車的各種性能，不斷為汽車增加功能，由此發明了多種新技術。上網查閱資料或向汽車師傅請教，了解人們在設計汽車的時侯進行了哪些改進，完成表1-6.
表1-6 汽車設計的改進
序號 改進前的狀況 改進設計
1 汽車在高速行駛時緊急制動容易造成車輪抱死，使汽車發生側滑失控，導致翻車 “防抱死”技術可以使汽車在緊急制動時減少制動距離，避免側滑失控，同時又可以操縱汽車轉向
2 非獨立懸掛系統的汽車前軸和后軸的兩個輪子分別用一根整體的軸與汽車連接，當一側車輪抖動時，另一側車輪也相應抖動，使整個車身抖動或傾料，影響舒適性 改進懸掛系統，將每個車輪用螺旋彈簧獨立懸掛在車架下。改進設計后，當單個車輪遇到路面顛簸時，不會對其車輪造成影響，提高汽車的平穩性和舒適性
3
二、設計需要用到已有的技術
技術發明和技術活動往往需要多種知識和技術的綜合運用，這種綜合不是簡單地組合，它是在不同情況、不同條件下對已有的技術和知識進行有機的綜合運用。
案例
表1-7列舉了汽車設計中綜合運用的知識及技術
表1-7 汽車設計運用的知識及技術
序號 用途或功能 運用的知識及技術 綜合運用說明
1 使燃料燃燒更完全，產生更大的推動力 燃燒學和熱力學 不同燃料混入的空氣量不同，點火時間不同等
2 研究各部件承重狀況及傳動方式等 機械學和力學 不同噸位、不同用途、不同型號的汽車，有不同的要求
3 使各部件材料性能滿足其功能要求 材料學 由于不同部件受力狀況不同和溫度不同等，應采用不同的材料
4 發動機點火、防盜、智能防撞、娛樂、導航及車載信息系統等 電子學、計算機技術 提高汽車的動力性、安全性、舒適性和信息化水平等
從上表可見，汽車設計與制造技術需要用到燃燒學、機械學、力學和材料學等多門學科知識。因此，要真正掌報好技術設計，還必須掌握相關學科的知識。
立即行動
1.選擇下列活動中的一項，或自主設置活動，以小組合作的方式進行調查，了解這些技術使用了哪些知識。
(1)蔬菜大棚種植反季節蔬菜技術。
(2)多媒體教室的設計與安裝技術。
(3)修筑小型水利設施的技術。
(4)民用住宅樓或平房的建筑設計技術。
2.技術革新和技術發明有什么區別和聯系 為什么說技術創新是技術發展的核心 以集成電路的發明為線索，分析它對計算機更新換代所產生的影響。
三、設計是技術發展的關鍵
設計是指基于預定的設想和目標，遵從相關的原則和規范進行構思，并將其用某種形式（模型、圖紙、圖表、文本等）表達出來的活動。許多設計都是創新活動，但設計并不等同于創新，重復的設計（如重復設計另一座大廈）、侵犯他人版權的設計、落后的設計都不是創新活動。
設計可以是技術設計、藝術設計，工業設計（包括外觀、概念，平面、景觀設計等）、程序設計和教學設計等。本書討論的主要是技術設計（簡稱設計）。
技術的根本目的是解決實際問題，而設計正是取得解決問題方法的主要途徑。
技術創新將來源分為兩大類:一類是來源于有計劃、有步驟的設計，如航天技術；一類是來源于偶然的發現，如抗生素藥物的發明。
案例
雅西高速公路“天梯高速路段”方案的設計
雅西高速公路是連接雅安市和西昌市的高速公路，全長240km。由四川盆地邊緣向橫斷山區爬升，跨越青衣江、大渡河、安寧河等水系和12條地震斷裂帶，沿途的地質災害眾多。整條高速路線穿梭在崇山峻嶺之間，山巒重疊、地勢險惡，公路每向前延伸1 km，平均海拔就上升7.5m，因此，雅西高速又有了“天梯高速”的別稱。
設計的條件和困難
1.石棉縣至菩薩崗段。石棉位于拖烏山腳，海拔僅640m，而菩薩崗海拔達3200m，短短46 km相對高差近2600m，其縱坡堪稱世界之最。接照公路設計規范，高速公路的縱坡不能超過3%，40 km里最多能爬升1200 m，按照常規，爬升相對高差為2600m的縱坡，這幾乎是不可能完成的任務。
2.該路段有三個山頭，山的一側（前進方向的左側）表面是地質不良地段及自然保護區，不能修建高速公路。
3.在海拔2300m處，三個山頭的半徑各自都有600m左右。
方案的設計和選擇
1.在該路段采用直線拉升到足夠高度的方案。
2.全部在山的前進方向山頭表面的右側采用之字形爬升公路的設計方案。
3.全部采用公路繞山頭表面轉大圈的設計方案。
4.采用在山的前進方向第一個山共表面的右側轉大圓圈爬升，另一個半圓從山中挖爬升弧形隧道出來，構成第一個螺旋；再在第三個山頭，用同樣方法設計，構成第二個螺旋，形成雙螺旋隧道高速公路。這樣既達到爬升高度、坡度要求，又達到汽車在高速條件下對道路轉彎半徑的要求。
如圖1-20（參見教材P26）所示。
工程設計人員采用了第4個方案。
立即行動
試分析和討論雅西高速公路“天梯高速”路段方案設計。
（1）工程技術人員為什么不采用前三個方案
（2）第4個方案解決了哪些技術難題，從而達到了高速公路的設計要求
（3）如果要求再降低高速公路的上升坡度，你會如何修改這個設計方案 簡明扼要地敘述你的方案，并說明理由。
思考
查閱資料，了解雅西高速公路還實現了哪些創新設計 請和同學們交流。
設計是技術的關鍵，主要體現在設計過程中的科學性、完整性、嚴謹性，以及設計完成后該技術的先進性，創新性和所起的巨大作用。
（1）從被設計的對象（事物）外部關系的整體要求來設計。即從功能、性能指標、耐用、安全、外觀、環境適應性、可持續發展（環保）等多種角度進行設計，使其達到最優化。
（2）從被設計的對象（事物）內部關系來設計。即從它們的結構、系統、流程、控制等方面的矛盾，協調、制約進行設計，使其能完全達到對外部關系整體的各種要求。
（3）從設計的過程來分析。設計過程應遵守規定的流程、規范、原則、方法、標準，并符合相關法律規范，確保被設計的對象（事物）達到最優。
（4）從技術革新，創新，推動技術進步的角度來分析。要求設計者具有創新精神、能力和方法，超越老舊技術，創造新的技術，解決新的技術難題；要求設計者能將新原理、新知識、新材料、新器件和其他新技術綜合應用到設計中，使產生的投術達到新高度，推動投術向前發展。
總而言之，設計是技術發展的關鍵。
討論、思考、形成小論文。
每位同學組織一篇小作文，可以從不同的方面進行展開!
完成后，與同學們進行討論、分享。
課后作業
1.試分析下列各項中，哪項屬于技術發明，哪項屬于技術革新，為什么
（1）人們制造出圓盤鋸、帶鋸、鋼絲鋸等，以滿足鋸制不同材料的需求。
（2）某技師采用新的鉆頭刃口形狀，提高了鉆孔效率。
（3）魯班被邊緣有齒的小草割破了手，由此受到啟發，造出了鋸子。
2.你覺得汽車的技術設計還需要哪些方面的改進
3.上網查閱我國處于世界前列的“高溫磁懸浮高鐵”技術的研究進展情況，以實際實例說明設計是技術發展的關鍵。
4.磁懸浮可以使兩個物體不直接接觸，從面不產生接觸引起的摩擦力，這個技術除了應用在磁懸浮高鐵上，還可以用在其他技術設計中嗎 試提出一些構思方案。

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