資源簡介

普 通 高 中 教 科 書
《通用技術》選擇性必修7 職業技術基礎
第一章 材料與加工
第二節 產品設計與材料規劃
教學設計
教學背景
黨的二十大報告對“實施科教興國戰略,強化現代化建設人才支撐”作了詳盡豐富、深刻完整的論述, 提出堅持高中階段學校多樣化發展和推進職普融通策略。在高中階段，有效開展職業技術基礎教育是落實國家實施科教興國戰略的重要路徑。
隨著現代技術突飛猛進的發展，職業與技術的聯系越來越緊密。本教材旨在帶領同學們初步探索進入職業世界所必需的基本技術技能，提高職業認知，為同學們未來從事某一職業做好準備。
教學目標：
知識與技能目標:
1.學習常見材料的適用范圍。
2.了解產品設計時的材料規劃原則。
教學內容分析:
第一章主要介紹材料及其加工技術，通過學習讓學生對常見材料有所認知，了解材料的特征，能夠恰當選擇、安全使用材料；在選擇材料時，能認真考慮有關技術、社會、法律、環保等方面的因素，能根據不同材料的特性來制作產品，安全、有效地使用材料。
第二章主要介紹能源及其轉換技術，學習能源存在的不同形式及能源的轉換與利用；通過了解傳統能源和新能源的特點，確認能源應用的經濟性和環保性，從而增強節約和開發能源的意識，倡導簡約適度、綠色低碳的生活方式。
第三章主要介紹信息技術這一新興的職業技術對傳統行業的影響和發展，從收集信息、處理信息、管理信息等角度讓大家認識這些信息時代的基本技能，從而激發大家不斷學習新興信息技術的興趣，以期勝任未來信息技術的新職業。
第四章主要介紹產品的技術使用、維護保養和故障維修等知識。無論是在生活中還是在工作中，我們都離不開各種各樣的產品，我們要學會掌握產品的正確操作，養成良好的操作習慣。同時，能通過閱讀用戶手冊、產品使用說明書等，合理使用工具、儀器和設備來進行簡單的故障檢測與維修。
學情分析:
學生對職業技術的基礎知識認識有限，面對未來，他們需要學習有關職業技術的基礎知識的知識。
了解職業技術的基礎知識，探索關于材料和能源科技的無限奧秘，把握信息技術的發展方向，掌握產品使用與維護的基本技能，從而培養職業意識，明確自身職業生涯規劃，培養技術素養，提高未來的職業技術能力。
教學重難點:
學習常見材料的適用范圍。
了解產品設計時的材料規劃原則。
教學策略:
通過“案例”等內容引導學生進行“思考”，接著用通俗易懂的方式介紹基礎理論知識，每一個知識點后都附有“思考”“探究”“立即行動”等活動讓學生充分消化所學知識。每節設有“習題”，每章設有“學習內容梳理”和“學習評價”，用于歸納教學內容，反饋教學效果。
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》選擇性必修7 職業技術基礎　第一章 材料與加工 第二節 產品設計與材料規劃。
材料是用于制造物品、器件、構件、機器或其他產品的物質，是人類賴以生存和發展的物質基礎。材料的發展反映了人類文明的發展進程，各種新材料的使用解放了生產力，推動了人類社會的進步，促進了人類文明的發展。
本章我們將通過學習常見材料的物理、化學特性，了解常見材料在生活中的應用；學習根據材料的適用范圍和規劃原則，恰當地選擇和安全地使用材料；學習根據不同材料的特性，加工不同類型的產品，同時樹立對新材料的敏感性和探究意識。
案例
小凡想自制遙控航空模型參加學校科技節活動。活動對模型大小和起飛重量有規定，其他均不限，模型外觀和飛行情況是活動的評分點。小凡先設計好了模型外觀，難點是如何選擇制作航模的材料。為了了解各種材料的適用范圍，小凡查閱了相關資料，了解到制作遙控航模的材料有輕木板、EPP板（由聚丙烯塑料發泡材料切割而成的板材）、KT板（由聚苯乙烯材料發泡出來的板材）、魔術板（即PP板，是聚丙烯材料物理發泡的閉孔結構板材）、D板（閉孔聚苯乙烯泡沫板材）等。在比較各種板材性能和價格之后，小凡最終選擇了性價比最高的KT板，設計制作出一架外形美觀、性能優異的航空模型（如圖1-10所示），一舉奪得了比賽的冠軍。
導學思考
生活中常見材料的適用范圍有哪些？如何根據材料特性來進行產品設計和材料規劃？
一、材料適用范圍
不同材料適用于不同的產品，具有不同的適用范圍。金屬材料常用于強度、塑性和硬度要求較高的零件生產，如強度高的承載工件、硬度高的耐磨零件、塑性好的沖壓和拉伸件。
非金屬材料常用于導熱性和導電性較差、機械性能要求不高的零件生產，如塑料、橡膠、陶瓷等。
復合材料由兩種或兩種以上的材料復合而成，因此具有單一材料所不能具有的優越性能，常用于航空航天、汽車工業、化工和機械制造、醫學等領域，如制造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的殼體、發動機殼體、航天飛機結構件等。
新型環保材料常用于減少環境污染、改善生態環境、保護自然資源等的產品設計中，比如在房屋裝修設計中使用天然石粉涂料，防水、耐火、防潮、透氣又易清潔。
案例
鋼，是指含碳量為0.02%～2.11%的鐵碳合金物。鋼的化學成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼；合金鋼則除了含碳元素外，還含有其他合金元素。不同用途的鋼含有的合金元素也不同，比如含有錳、鎳、釩等，從根本上會改變鋼的物理性質和化學性質。鋼是人類應用較多的材料之一，人類對鋼的應用和研究的歷史也相當悠久，但是直到19世紀貝氏煉鋼法發明之前，鋼的制取都是一項高成本低效率的工作。如今，鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業、制造業和人們日常生活中不可或缺的材料。
思考
1.分別觀察電動車或自行車，通過敲打或觸摸，看看哪些地方使用了鋼？并分析在該位置使用鋼的合理性。
2.觀察一輛汽車（ 如 圖1-11所示）（參見教材P11），了解它使用金屬和塑料材料的零件有哪些，探索該材料的選擇是否合理，組合是否恰當，是否存在需要進一步改進的地方。
知識窗
鈦合金的廣泛應用
鈦合金是一種具有強度高、耐蝕性好、耐熱性好的常用結構金屬，自20世紀50年代起就被廣泛應用于各個領域。20世紀60年代，鈦合金主要被應用于制造航空發動機；20世紀70年代，逐步開發出一批耐蝕鈦合金；20世紀80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金均得到進一步發展。目前，鈦合金已經應用于制造飛機發動機壓氣機部件、火箭、導彈和高速飛機等。
二、材料規劃原則
材料是實現產品功能的物質基礎和載體，利用現有材料進行合理的產品設計需要充分考慮材料的固有特性、美學特性和工藝特性。固有特性由材料本身的組成、結構所決定，包括物理性質、化學性質、機械性能等。美學特性是指材料被人們感知而給觀察者帶來的心理美和形式美。材料的工藝特性是指材料適應各種工藝處理要求的能力，包括成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。例如，制作電動車手柄的材料，要求摩擦系數較大，抗老化能力強，故常用橡膠做電動車手柄。而在設計時，還需在形態、色彩、質感等方面給人以舒服的感受，滿足產品的美學特性。
探究
生活中，我們常常需要將性質不同的材料組合在一起，以彼此配合或制約其功能來適應人們的需求。說說電動車手柄分別由哪些材料構成，材料有何特性，結構有何特點，以及為什么要這樣設計。
綜合實踐活動
設計制作手擲滑翔航模飛機
1．活動目的：合理應用材料，設計并制作一架可以飛行的手擲滑翔航模飛機。
2．活動材料（如圖1-12所示）（參見教材P12）：KT板1張，大小可根據設計方案自定（一般規格60 cm×60 cm）；桐木條1根；熱熔膠棒1條；熱熔槍1把；美工刀1把；直尺1把。
3．活動過程：
（1）外觀設計。每個小組先討論活動方案，共同繪制本組的飛機外觀設計圖，如圖1-13（參見教材P13）所示。
（2）制作航模。各小組根據設計圖，分工切割部件，合作組裝調試等，完成本組作品，如圖1-14（參見教材P13），圖1-15（參見教材P13），圖1-16（參見教材P13）所示。
（3）調試航模與飛行比賽。各組完成作品之后，對模型進行調試優化，先進行外觀評分，然后進行飛行性能比賽，以滑翔飛行距離計算成績，最后評出各組的綜合總分，并進行經驗交流等，如圖1-17（參見教材P13），1-18（參見教材P13）所示。
思考
1．用KT板材料制作航模飛機有哪些優點？
2． KT板材料受撞擊容易斷裂，如何提高KT板航模機身和主機翼的耐撞擊性能？
課后作業
習 題
1．產品選材時主要考慮哪些因素？
2．從選材的原則方面解釋為什么煮飯的鍋是用鐵做的而不是用黃金做的？
板書設計
第一章 材料與加工
第二節 產品設計與材料規劃
一、材料適用范圍
二、材料規劃原則
教學反思
通用技術
選擇性必修7：智能家居應用設計
普 通 高 中 教 科 書
主 編 劉瓊發
副 主 編：李 榕 周衛星 朱美健 席春玲
本冊主編：萬錄品
編寫人員：周歡偉 徐 超 王水云 萬錄品
廣東教育出版社
廣東科技出版社

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