資源簡介

《技術與設計2學生活動手冊》教師參考 版權屬浙江省教育廳教研室
2009年2月修訂
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生長，所以通過重量進行判斷并不現實。看來只有另想辦法。
偶然間，徐洪在爸爸的一本書上看到有關電阻的內容，忽然想到，潮濕的土壤能導電啊，那么土壤的電阻是否和含水率有關系呢？
徐洪找來萬用表，嘗試著測量花盆里泥土的電阻。果然有所差異，土壤的電阻值與干濕程度有很大的關系，土壤越干電阻越大。另外，倆個電極之間的距離增大，電阻也會變大。找到了土壤濕度與電阻之間的關系，就能夠通過測量電阻來控制是否要澆水，既不受天氣變化的干擾，又不受花盆大小的影響，那樣就太完美了。
有了思路就好辦了。第一部就是建立土壤含水率與電阻之間的對應關系。徐洪準備了七份完全烘干，含水率為零的土壤，再用量筒量出由少到多六份清水，按順序加進七份干土中。這樣就得到了含水量由低到高的7組樣品。通過測量7組樣品的電阻，就能得到電阻與含水率的關系。不過先別忙測電阻，要等水分把土壤充分濕潤才行，而且還有一個工序沒有完成呢，就是電極的處理，因為如果電極之間的距離變化，電阻也會發生變化，看這樣一來，正負極之間的距離就固定了，是個聰明的辦法吧。
根據含水率與電阻之間的關系，徐洪確定了在他的測量條件下，400歐姆左右的電阻對應的含水率適合一般植物的生長。接下來的工作就是設計電路了來實現控制了。
爸爸為徐洪提供了一個現成的控制電路，只要稍作改動就可以用了，聽起來簡單，可對于剛上初中的徐洪來說就沒那么容易了。幸虧有個搞電器工作的老爸的幫助，電路終于完成了。親手把自己的想法變成實物，再看著機器一步步裝備完整，這可真讓人興奮。
工作很順利地完成了，水正從管子里一點點地向土壤中滲透呢。這玩意兒能靈嗎？他決定再實驗一下。一整杯水倒了下去，感應到土壤潮濕以后，機器開關“啪”地一聲合上了。成功了！
資料2——我國的雨水利用
北京某些地方已經開始利用雨水補充日益減少的地下水。如圖所示，降落至建筑物頂部、道路等下墊面上的雨水，若在設計標準內，則通過雨落管、道路雨水口等或直接排入綠地或透水性鋪裝地面補給地下水，或進入雨水收集管線，經過初期徑流池除去受污染較重的初期徑流，再進入沉淀池進行沉淀。沉淀后的雨水，在人工湖需補水時通過水泵提水補充人工湖用水，人工湖水滿后，多余雨水進入過濾池，再通過回灌井補給地下水。若超過設計標準，則多余雨水徑流溢流至市政管網直接排放。（此圖由北京水利科學研究所提供）
資料3——國外如何利用雨水
美國——強制“就地滯洪蓄水”：
美國的雨水利用常以提高天然入滲能力為目的。如美國加州富雷斯諾市的地下回灌系統。10年間（1971~1980)的地下水回灌總量為1.338億立方米，其年回灌量占該市年用水量的20%。在芝加哥市興建了地下隧道蓄水系統，以解決城市防洪和雨水利用問題。其他很多城市還建立了屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統。美國不但重視工程措施，而且還制定了相應的法律法規對雨水利用給予支持。如科羅拉多州、佛羅里達州和賓夕法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》。這些條例規定新開發區的暴雨洪水洪峰流量不能超過開發前的水平。所有新開發區(不包括獨戶住家)必須實行強制的“就地滯洪蓄水”。
倫敦——世紀圓頂用雨水沖廁所：
以倫敦世紀圓頂的雨水收集利用系統為例，泰晤士河水公司為了研究不同規模的水循環方案，設計了英國2000年的展示建筑——世紀圓頂示范工程。在該建筑物內每天回收500立方米水用以沖洗該建筑物內的廁所，其中100立方米為從屋頂收集的雨水。這使其成為歐洲最大的建筑物內的水循環設施。從面積相當于12個足球場大小的10萬平方米的圓頂蓋上收集來的雨水，經過24個專門設置的匯水斗進入地表水排放管中。初降雨水含有從圓頂上沖刷下的污染物，通過地表水排放管道直接排入泰晤士河。由于儲存容積有限，多余的雨水排入泰晤士河。收集的雨水在蘆葦床中進行處理，蘆葦床還能增加城市的景觀多樣性。
德國——放跑雨水要收費：
利用公共雨水管收集雨水，采用簡單的處理后，達到雜用水水質標準，便可用于街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如位于柏林的一家公寓始建于上世紀50年代，經過改建擴建，居民人數迅速增加，屋頂面積僅有少量增加。通過采用新的衛生原則，并有效地同雨水收集相結合，實現了雨水的最大收集。從屋頂、周圍街道、停車場和通道收集的雨水通過獨立的雨水管道進入地下貯水池。經簡單的處理后，用于沖洗廁所和澆灑庭院。利用雨水每年可節省2430立方米飲用水。另外德國還制定了一系列有關雨水利用的法律法規。如目前德國在新建小區之前，無論是工業、商業還是居民小區，均要設計雨水利用設施，若無雨水利用措施，政府將征收雨水排放設施費和雨水排放費。
丹麥——居民用水22％靠天降：
丹麥過去供水主要靠地下水,一些地區的含水層已經被過度開采。為此在丹麥開始尋找可替代的水源。在城市地區從屋頂收集雨水，收集后的雨水經過收集管底部的預過濾設備，進入貯水池進行儲存。使用時利用泵經進水口的浮筒式過濾器過濾后，用于沖洗廁所和洗衣服。在7個月的降雨期，從屋頂收集起來的雨水量，就足以滿足沖洗廁所的用水。而洗衣服的需水量僅4個月就可以滿足。每年能從居民屋頂收集645萬立方米的雨水，如果用于沖洗廁所和洗衣服，將占居民沖洗廁所和洗衣服實際用水量的68%。相當于居民總用水量的22%，占市政總飲用水產量的7%。
日本——運動場也是蓄水池：
日本于1963年開始興建滯洪和儲蓄雨水的蓄洪池，還將蓄洪池的雨水用作噴灑路面、灌溉綠地等城市雜用水。這些設施大多建在地下，以充分利用地下空間。而建在地上的也盡可能滿足多種用途，如在調洪池內修建運動場，雨季用來蓄洪，平時用作運動場。近年來，各種雨水入滲設施在日本得到迅速發展，包括滲井、滲溝、滲池等，這些設施占地面積小，可因地制宜地修建在樓前屋后。日本于1992年頒布了“第二代城市下水總體規劃”，正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施。
綜上所述，國外發達國家城市雨水利用的主要經驗是：制定了一系列有關雨水利用的法律法規；建立了完善的屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統；收集的雨水主要用于沖廁所、洗車、澆庭院、洗衣服和回灌地下水。
活動九 手搖鉆的組裝及使用
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》，控制與設計單元一節控制的手段與應用安排2課時，本節教學可讓學生通過試驗來理解控制的含義、控制在生產和生活中的應用；了解控制的手段、對象、和目的。“手搖鉆的組裝及使用”活動設置的目的就是讓學生通過對工具手搖鉆的組裝、使用及拆卸，理解控制的含義及應用。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習控制的手段之后，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師也可以根據實際情況，靈活處理該活動。可以將它用在學生學習控制的手段之前，讓學生探究控制的目的、手段和對象；也可讓學生邊學習理論知識邊活動，在活動中理解控制。
二、教學建議
1.活動的導入可以展示多種工具鉆的圖片和介紹，以激發學生的活動興趣。（可以分組競賽的形式展開活動）
2.活動提示1，2的填寫。（由于沒有在圖9-2上標部件名稱和符號，所以希望學生在圖上標注符號，查閱相關資料搞清各部件的名稱。參考地址如下：http://www./newsinfo/2005127/2005127-9232574.html）
答案提示：這里安裝方法比較多，但由于手搖鉆拆分比較細，學生可能會遇到困難，鼓勵學生通過不斷的試驗找出最佳的方案。大體步驟是，先選擇和區分主體 ，再搞清各個部件的作用，然后再組裝。
補充：手搖鉆操作時，旋轉搖手柄，使與搖手柄連在一起的大齒輪轉動，通過大齒輪的轉動從而動主軸上的兩個小齒輪旋轉。主軸的一端利用螺紋裝有鉆夾頭，以供裝夾直柄鉆之用。傳動齒輪的旋轉使直柄鉆隨之轉動，發生鉆孔作用。
3. 活動提示3。讓學生體驗自己組裝的手搖鉆的性能，感受為了達到鉆出相應圖形的目的，通過對手搖鉆的操作情況，體會控制，體會影響控制的因素。并做對控制對象作出評價。
參考答案：
如：換鉆頭不是很方便，鉆孔效率較低，旋轉手柄易松動，鉆孔時不容易對準位置等
4．活動提示4。本環節主要是讓學生拆卸手搖鉆，為后面的教學做準備。在拆卸的過程中再次體會手搖鉆的機械控制方式，及各個部件的連接，理解控制。（注意提醒學生，一定要小心，不能把彈簧、螺釘、卡片等小部件弄丟，保證各零部件整齊有序的擺放，培養學生嚴肅認真的態度，規范統一的習慣）
5、問題討論
（1）本問題是讓學生在動手后體會理解控制的三個要點，即控制對象、控制目的和手段。
參考答案：
控制對象：手搖鉆（鉆頭）
控制目的：打孔
控制手段：搖鉆操作時，旋轉搖手柄，使與搖手柄連在一起的大齒輪轉動，通過大齒輪的轉動從而動主軸上的兩個小齒輪旋轉。主軸的一端利用螺紋裝有鉆夾頭，以供裝夾直柄鉆之用。傳動齒輪的旋轉使直柄鉆隨之轉動，發生鉆孔作用。
（2）引導學生思考手搖鉆的工作原理，有利于學生理解控制的理論知識，思考影響手搖鉆控制的因素。
參考答案：
A、當人旋轉搖手柄時，把人力轉變為手柄的旋轉，從而導致與搖手柄連在一起的大齒輪做圓周運動，在通過與大齒輪連接的動主軸上的兩個小齒輪使得直柄鉆頭隨之轉動，將圓周運動轉化為直線運動和旋轉運動。
B、使用時左手握直柄把手，左手壓力適中不能晃動；右手旋轉手柄速度要合適，穩定；裝夾鉆頭要穩緊，不能晃動；打孔時要注意及時反轉，不能讓鉆頭卡死在工件里。
（3）本問題意在引導學生拓寬思路，思考從人工控制到自動控制部件的轉化。
答題提示：把齒輪傳動改為電動機等。
6.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
流程設計
模型組裝
鉆孔試驗
問題回答
總分
三、補充資料
什么是手搖鉆？其結構和規格如何？
手搖鉆又稱搖鉆。它是專供裝夾圓柱柄鉆頭(直柄鉆)后，用手工操作對金屬或其他材料進行鉆孔的一種工具。
手搖鉆分為手持式(手式)和胸壓式(胸式)兩種。它主要由主體、齒輪、主軸、搖手柄、鉆軋頭、手柄(或胸撐)等組成。

手搖鉆是用手工操作，旋轉搖手柄，使與搖手柄連在一起的大齒輪轉動，通過大齒輪的轉動從而動主軸上的兩個小齒輪旋轉。主軸的一端利用螺紋裝有鉆夾頭，以供裝夾直柄鉆之用。傳動齒輪的旋轉使直柄鉆隨之轉動，發生鉆孔作用。

使用時左手握住手柄，右手握住搖手柄，把直柄鉆頭對準工作，然后右手向順時針方向旋轉，從而使直柄鉆相應地旋轉鉆入工件。退出時，右手向逆時針方向旋轉，直柄就能從工件中退出。
活動十 小電珠控制系統的設計與制作
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》，控制與設計單元一節控制系統的工作過程與方式安排2課時，本節教學可讓學生通過試驗來熟悉簡單的開環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。熟悉閉環控制系統的基本組成，能畫出方框圖，理解執行器、控制器的含義。 “小電珠控制系統的設計與制作”活動設置的目的就是讓學生嘗試設計小電珠的控制系統，引導學生理解控制系統的工作過程和方式。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習控制控制系統的工作過程和方式之后，按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師也可以根據實際情況，靈活處理該活動。可以將它用在學生學習控制系統的工作過程和方式控制的手段之前，讓學生探究控制系統的工作過程和方式；也可讓學生邊學習理論知識邊活動，在活動中理解控制系統的工作過程和方式控制。
二、教學建議
1.活動的導入可以展示多種燈光控制的方案，引起學生思考控制的工作過程和方式。
2.四、活動提示1、2。這是一個簡單的小電珠控制方案，目的是讓學生熟悉小電珠控制系統中的各種裝置和理解開環控制過程。此處使用的元氣件可自制或到物理實驗室，勞技實驗室借用。
答案提示：（建議不要對這些環節或量進行深入的討論，只要學生基本理解工作方式即可）
輸入量：開關的開或關（信號）
控制器：開關
執行器：電路
被控對象：小電珠
輸出量：小電珠的點亮或熄滅
合上開關元件，電路導通，有電流流過小電珠，點亮小電珠。斷開開關，電路斷路，無電流流過小電珠，小電珠熄滅。
3. 活動提示3、4。本活動主要是改變控制系統中的控制器，讓學生理解小電珠的控制工程和控制方式。
答案提示：（建議不要對這些環節或量進行深入的討論，只要學生基本理解工作方式即可）
控制方框圖：
4．活動提示5。此處比較難，主要是引導學生進一不思考控制的工作方式。我們對此處設計精度要求不高，同時要引導學生有意識拓展思路，在學生遇到困難時給予一定的指導。當然，如果存在困難，教師也可以自己制作一個小裝置演示給學生看，并引導學生分析。
參考答案：
在上面活動的基礎上，引入光敏電阻和三極管的組合電路（教師可以建立這樣一個場景，如不用人控制的的小電珠控制系統，當光線強時，小電珠比較不亮，當光線比較弱時，小電珠點亮）。
參考電路如下圖：
5．問題討論：
（1）本問題主要引導學生查閱相關資料，對控制開關及控制方式的了解。
提示：
拉線開關、檔位吊扇調速開關、觸摸開關、調光調速開關、聲控開關等等。
（2）本問題主要作為參考，不作為必須完成的內容
6．參考活動是為了提高學生興趣，讓學生探索影響飛碟控制的因素而設置的。此活動比較簡單，與學生生活比較接近，容易讓學生接受和思考。
7.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
控制方框圖繪制
制作與實驗
技術試驗
問題回答
總分
三、補充資料
自動化之路
從刀耕火種的年代起，人們就夢想著省時省力地生產出更多的東西，來滿足人們生活的需要。人們在幾千年的生產過程中，發明了很多節省力氣的工具，如在河流上建造的水車。可以通過水的沖擊帶動輪子轉動，實現灌溉、淘米等工作。
工業革命的到來，為自動化的發展帶來了巨大的動力。1788年，為了解決工業生產中蒸汽機的速度控制問題，瓦特在自己發明的蒸汽機上安裝了一個飛球，并將它與蒸汽機的閥門連接在一起。這樣當蒸汽機的轉速太快時，飛球升高，使閥門開的小些，蒸汽機會減速。瓦特的這項發明開創了自動調節裝置的應用和研究。這項發明的成功表明自動化技術已具雛形。但是這些發明都是在人們工作檢驗中產生的，沒有形成理論的指導。直到一百多年后，美國數學家維納與墨西哥生物學家羅森布盧埃特合作，經過從1934年到1947年的十幾年研究，最終提出了自動化的理論基礎著作——控制論。標志著自動化技術的正式誕生。從誕生到現在，自動化技術在各個領域大顯身手，飛機導航、交通運輸、導彈控制中到處都是自動化技術的應用。
　　1970年4月，在美國芝加哥召開的首屆國際機器人大會上，多數科學家主張將自動化技術命名為“賽伯”。賽伯一詞來源于希臘文，意思為“掌舵人”，轉意為“管理人的藝術”。維納首先在他的自動化技術的經典著作《控制論，或關于動物在動物和機器中控制與通訊的科學》中，首先使用了cybernetics（賽伯）一詞。人們為了紀念維納在自動化發展中的巨大貢獻，最后決定將自動化技術命名為賽伯。
　　雖然直到1788年瓦特發明蒸汽機的速度調節器，自動化技術才開始進入到工業生產的使用領域。但是人們在幾千年的勞動過程中，早已經利用自己聰明的頭腦創造出了一些巧奪天工的裝置，這些自動化裝置體現了朦朧的自動化思想。
　　電視連續劇《三國演義》時，不知注意到了劇中提到的木牛流馬沒有。這種木牛流馬傳說就是諸葛亮發明的一種自動裝置。它可以不用牲畜做動力，而是使用類似彈簧的裝置來提供動力，幫助諸葛亮的軍隊運送戰略物資。這雖然只是個傳說，但是卻體現了人們對于自動化裝置的向往。
　如果說諸葛亮的木牛流馬只是一個傳說。而同樣是三國時期的我國古代發明家馬均發明的指南車則確有其事。這種指南車上有一個小木人，無論如何向前、向后、還是轉彎，小木人的手一直指向南方。這種裝置好像現代的自動定向儀。后來在魏晉時期又出現了記里鼓車。記里鼓車分上下兩層，上層設一口鐘，下層設一鼓。車上有一木人，峨冠錦袍，坐于車的下層。車走十里，小木人擊鼓一次；每擊鼓十次，小木人就上升到上一層，擊鐘一次，煞是有趣。這種裝置是利用齒輪傳動的原理來實現的，其實我們現在汽車上用的很多里程表所用原理也一樣，與這種里程鼓車沒有什么區別。
在國外，在古代也有很多制造巧妙的裝置，2000年前的古希臘，有一個非常出色的技師叫希羅，他經常向阿基米德等科學家請教、學習，制造出了許多機器。有神殿自動門、神水自動出售機、里程表等。神殿自動門當有人拜神時，點燃祭壇上的油火，油火產生的熱量就會使一個箱子里的空氣膨脹，然后膨脹的空氣就會推動大門，使大門打開。當拜神的人把油火熄滅后，空氣受冷縮小，大門于是就會關閉。當時的人們由于沒有什么科學知識，還以為是神仙顯靈，為他們開門呢！其實這種裝置也就是現在人們經常使用的發動機的原理。
到了17世紀中葉，工業生產突飛猛進，科學技術日新月異。這個時期的人們思想異常活躍，用機器工作的愿望比任何時候都更加強烈。哈格里夫斯是英國的一名普通工人，但是他卻發明了紡紗機，他的妻子是一個紡紗工人，每天都在辛苦的工作，但是還是不能滿足織布用。于是他想為自己的妻子作一個效率高的紡車，但是總也沒有好的主意。有一天他不小心將妻子的紡車碰倒了，奇怪的是，原來水平放置的紡錘直立了起來，但是線卻沒有斷，紡錘還在動，看到了這個情景，他有了靈感。他在原來的紡車上加了好幾個紡錘，再用一個輪子帶動它們，老紡車一下子成為了一個一次可以紡出很多紡線的新紡車。這種紡車的問世，打響了機械化生產的第一炮，也加快了自動化的發展。我國古代也有了這種紡織機，蜀錦機是我國古代織造技術最高成就的代表。織造時上下兩人配合，一人拉花，一人踏桿，引緯織造。
　　人類自從開始勞動以來，就不斷尋求著能夠代替自己進行勞動的機器。正是這種愿望，使一代代勞動人民發揮他們的聰明才智創造出了許多的自動化裝置，也正是這種愿望，才使我們今天的自動化技術在各個領域里發揮著巨大作用。
畫線
剪
折
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鉆孔
穿繩
折
粘貼
全體畫線
剪
鉆孔
穿繩
繼續畫線
電流量
電珠的點亮與熄滅
磁鐵靠近或離干簧管
三極管電路
磁控干開簧管管
小電珠

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