資源簡介

普 通 高 中 教 科 書
《通用技術》選擇性必修9：創造力開發與技術發明
第三章 創新工具與創客文化
第一節 常用工具與創新工具
教學設計
教學背景
清代文學家王國維在《人間詞話》寫道：“古今之成大事業、大學問者，必經過三種之境界：‘昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路’，此第一境也。‘衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴’，此第二境也。‘眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處’，此第三境也。” 原本這三首詞寫的是兒女私情，王國維卻用創造性思維的方法，在古人的知名詞作品中巧妙地摘引出這幾段名句借用來講做學問的三種境界，不但一語中的，講得非常透徹，而且讓人印象十分深刻。
創造力開發過程是技術發明人的創造性思維過程，也是一種做學問的探索過程，其思維方法在很大程度上與王國維歸納總結出來的“成大事業、大學問者，必經過三種之境界”有一致性，也給選修這門課的同學指出了學習方法。
通用技術是以設計學習、操作學習為主要特征的基礎教育課程，技術設計的學習貫穿于整個技術學習的過程。技術的本質在于創造，在通用技術系統課程里專門設置是一門以創造為核心的課程，其目的就是有效地培養學生的創造力與想象力，培養其創造性思維能力， 從而學好通用技術的各項課程。
教學目標：
知識與技能目標:
1.掌握常用工具及其特點。
2.了解創新工具及其與傳統工具的不同之處。
3.理解工具的豐富性和發展性。
教學內容分析:
本書第三章則介紹了創新工具和創客文化。通過常用工具的引入，理解創新工具的豐富性和發展性。通過本章的學習，學生將回顧在進行創新作品制作時經常會使用的常用工具，懂得如何利用三維打印機、激光切割機和數控機床等創新工具進行創造性設計的物化實現的基本途徑。創客與創客文化是新生事物，創客活動離不開創新和創造性制作。本章中還介紹了創客文化及其對社會進步的影響，從而讓學生知曉眾創空間的基本概念及其存在的多種形態，能夠對創客制作實際效果進行創造性效果和實現路徑的具體分析，懂得如何像一個真正的創客那樣進行創造。
本書第四章的主題是發明成果與專利。通過案例的引入，讓學生能夠對創造成果進行實事求是的評價，懂得優化的路徑。通過對本章的學習，學生將理解保護知識產權的重要性，在保護自己的創造性成果的同時也懂得尊重他人的勞動成果，并能夠通過網絡查詢有關專利技術的資料，學會專利的申請方法和基本流程。
學情分析:
學生對技術與創造力開發的了解認識有限，面對未來，他們需要學習有關技術與創造力開發的知識。
了解發明創造的必要條件，使學生能夠有意識地運用創造性思維體驗發明創造的過程，形成積極的創造意向和興趣，培養良好的批判性思維和創造性思維等思維品質。
教學重難點:
掌握常用工具及其特點。
了解創新工具及其與傳統工具的不同之處。
理解工具的豐富性和發展性。
教學策略:
欄目“思考”“討論”“探究”“知識窗”“設計與實踐”等，要求學生開動腦筋，相互啟發，把自己代入情景之中，感受技術與創造的魅力。同時也讓學生養成良好的思維習慣，能夠對身邊的事物進行判斷和分析，設想有無改善和提高的可能性。技術的發展推動了社會的發展，在“大眾創業、萬眾創新”的今天，更需要提升和發揮我們的創造力，希望通過本書能夠讓學生理解技術，熱愛創造，擁有屬于自己的設計和作品。
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9：創造力開發與技術發明　第三章 創新工具與創客文化　第一節 常用工具與創新工具。
現今的世界處在一個充滿創新的時代，我國也正在打造萬眾創新的全新局面。創新是世界各國追求的目標，創客就應運而生。創客就是創新者，適宜的環境下創客云集并暢所欲言，新的創意不斷涌現，這種人人追求創新的文化氛圍形成了創客文化。創新需要具有一定的物化能力，認識和使用創新工具是其中必須經歷的過程。本章我們來認識常見的物化加工工具和一些創新工具，同時了解創客及創客文化。
俗話說“工欲善其事，必先利其器”，可見工具在各類活動中的重要性，創新活動離不開工具。人是創新主體，工具是創新手段。光有好的想法和設計還不行，熟練掌握工具的使用，我們才能得心應手地進行創新。
一、常用工具
案例
積木的制作
要制作一套木質積木，需要準備好木條及制作工具。首先選擇適當大小的木條，根據要制作的積木的形狀，用直尺、角尺、鉛筆等工具，在木條上畫出積木的輪廓，用夾具等固定工具將木條固定好，用鋸 子 切 割 出 所 需要制作積木的雛形，然后用不同規格的銼刀反復加工，直到將每個積木塊修平整，再用不同規格的砂紙，逐步將每個積木塊表面打磨光滑，最終制作出產品。
制作過程中對材料進行加工使用到的直尺、角尺、鋸、銼刀、砂紙等的都是常用工具。除此之外，電工工具、機床工具等也屬于常用工具。
扳手、螺絲刀、鉗子、錘、尺、剪刀等五金工具，主要用于常見材料的機械加工，這些工具一般比較輕巧、便于攜帶、易于使用，在我們的日常生產生活中的使用非常普遍［圖3-1（a）］（參見教材P39）。
萬用表、驗電筆、電烙鐵、剝線鉗等電工工具，主要用于電子電路相關的檢測及設計制作［圖3-1（b）］（參見教材P39）。
常用的五金工具和電工工具
金屬切削機床、金屬成形機床、鑄造機械、木工機床、量刃具、磨料磨具等，主要用于成套連續的中高級機械加工（圖3-2）（參見教材P39）。
思考
1．如果家里的家具壞了，需要用到哪些常用工具進行維修？如椅子的一條腿斷了，如何自己動手更換一條新椅子腿。
2．觀察一個組合工具箱，里面有哪些常用工具，它們的主要用途有哪些？
討論
常言道“手巧不如工具妙”，談談你對工具看法，完成一個發明作品的制作。發明者的創造能力及工具的作用到底哪個更重要，請說明理由。
知識窗
一般來說，常用工具只適合以手工方式制作少量發明作品或對作品進行修改及維修，如果相同的作品制作數量大，制作精度要求高，就很難達到理想的效果。如本案例中相同形狀的積木塊要制作很多個，常用工具的制作效率就非常低，而且也難以保證同種積木塊的形狀完全相同。因此為了更快、更精細的制作作品，就要使用一些多功能高級工具，這些工具的優點有以下幾點。
1．更快的加工速度。
通常在規模化加工產品時需要，如一次性要制作很多塊積木，用手工鋸從木條上一個個去切割積木塊就顯得太慢，通常要使用電動工具代替手工工具，電動鋸就是理想的高級工具，電動化的五金工具就是在選擇加工工具時的一個方向。
2．更高的加工精度。
手工制作作品的人為誤差過大，如果改為電動車床，就會大大提高加工精度。進一步發展到人機互動工具，以及機器半自動或全自動完成作品制作是大勢所趨。
3．可加工復雜形狀的作品。
如手工工具難以加工曲面作品，如果使用電動轉盤再配合其他工具，就可以解決這個問題。
多功能高級工具在我們設計制作發明作品時使用很普遍，它能大幅提高制作效率，能完成許多常用工具不能完成的工作。
思考
你用過哪些多功能高級工具？
討論
一些工具的功能從單一性向復合性發展，請以多功能電動螺絲刀或其他類似工具為例，談談這些工具有哪些特點。
二、創新工具
案例
三維打印定制個性化產品
趙強是一名自行車發燒友，不僅喜愛騎行運動，而且喜歡設計自行車。
這幾天，他構思了一個創意設計，想請工廠制作加工，卻被告知需要準確的零件圖紙。而且，制造這種特殊形狀的零件，光開發模具就是一筆不小的費用，趙強頓時傻眼了。
正當趙強感到沮喪的時候，聽說用三維打印技術可以定制個性化產品，制作復雜的結構，而且耗時短、成本低，只需要提供三維數字模型就可以將他的設計制造出來。趙強仿佛又看到了希望。
隨著材料技術、控制技術、信息技術的發展，人們開發出更為豐富的創新工具，如三維打印機、激光切割機、數控機床等。這些創新工具以數字技術、計算機技術進行控制，使用各種媒介進行加工，具有更高的加工效率和加工精度。創新工具隨科學技術的進步而不斷發展，能夠幫助我們高質量、高效率地完成產品的制作。
掌握和運用好這些創新工具需要掌握數字化的設計與制作技術。首先需要將設計方案通過計算機程序繪制設計圖樣；其次運用計算機輔助制造（CAM）技術，將數字化的設計方案轉換成能指揮數字化的加工設備；最后按控制指令進行加工操作，把所設計的東西制作成型。我們的大飛機、高鐵、神舟飛船、遠洋巨輪，它們的生產加工都是由創新工具完成的。
思考
總結創新工具的主要特點，思考在我們所能見到的工作中，哪些工作可以由創新工具來替代。創新工具還有哪些不足的地方，能從哪一些方面進行改進？
課后作業
習 題
1．請舉例說明工具有哪些發展趨勢。
2．上網查詢創新工具的相關資料，談談創新工具的主要技術優勢是什么。
3．常用工具和創新工具分別有哪些特點，在不同情況下應如何決定使用哪種工具？
板書設計
第三章 創新工具與創客文化
第一節 常用工具與創新工具
一、常用工具
二、創新工具
教學反思
通用技術
選擇性必修9：創造力開發與技術發明
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：肖 萍
編 寫 人 員：陳曉民 顧文揚 陳 威 趙忠華
宋向明 梁劍文
廣東教育出版社
廣東科技出版社

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