資源簡介 (共118張PPT)必修模塊《技術與設計2》——課標解讀與教材分析(蘇教版)人民教育出版社 編審國家普通高中技術課程標準組核心成員鮑瓏bl1024@010-82088513技術與設計2結構與設計流程與設計系統與設計控制與設計技術與設計2一 結構與設計 二 流程與設計 三 系統與設計 四 控制與設計常見結構的認識 生活和生產中 系統的結構 控制的手段與應用的流程穩固結構的探析 流程的設計 系統的分析 控制系統的工作過程與方式簡單結構的設計 流程的優化 系統的設計 閉環控制系統的干擾與反饋經經典結構的欣賞系 控制系統的設計與實施《通用技術》必修模塊:由認識到實踐學中做典型技術技術方法技術文化典型技術與設計 2由實踐到認識做中學技術的性質設計一 般過程通識技術與設計 1途徑方法內容性質模塊◎獨特的思想方法穩定、協調、整體、優化、系統、反饋、控制等核心思想方法。◎廣泛的應用應用于人們的日常生活、工農業生產、社會經濟等方面。《技術與設計2》模塊的主題具有“技術與設計2” 各單元的開篇語或以遠古先人對技術的奇妙應用,或以技術與設計造就的現代文明,清新自然、具有親和力,以敘事的方式展現,由此導入正文,激發學生學習技術設計的興趣,使他們喜歡技術、愿意學習技術。正文再沿著以下思路展開:生活中的設計設計方法分析案例的剖析形成基于問題的設計方案從生活中常見的事例入手,引出結構強度以學生熟悉的自行車為例,展開系統與設計討論 精選富有典型意義、富有感召力的案例,或從多角度呈現技術設計對社會經濟和人類文明帶來的震撼人心的推動力,或揭示具有普通意義的技術思想和方法。通過對漢字激光照排系統這一具有劃時代意義案例的分析,揭示系統分析的步驟以加拿大魁北克大橋的坍塌這一歷史教訓為例,揭示進行結構設計所應具有的責任感以羅丹將巴爾扎克的塑像的手砍去這一行為為例,引導學生理解系統的整體性 強調師生的互動和內容的開放,每個案例后面都以“馬上行動”“探究”等欄目的形式給學生留白,引導設計方案的創新、多樣化和獨特化。并適時引導學生認識技術與設計復雜多角度的現象,激發求知欲和想象力。結構的穩定性案例分析和留給學生的“馬上行動”引導學生思考生活實際中結構的不穩定的應用。 注重引導學生關注技術文化,關注歷史,關注人類,理解和尊重多樣文化。在“結構與設計”中,引導學生欣賞中國傳統飛檐建筑文化和橋梁文化。從廚房裝修這一生活中的事例,看系統思想的運用。從生活事例出發,理解設計的經濟原則。既有城市學生熟悉和樂于接受的生活實例,也有發生在農村學生身邊的事例。從環保餐具的設計,看設計對技術發展的重要性。 每一單元配有“小試驗”,使學生通過方便易行的動手試驗,體驗解決問題的過程,領略技術的魅力,激發技術創造的靈感,凸顯通用技術課程的特征。在試驗中體驗構件的截面與強度的關系。通過試驗感受開環系統的輸入與輸出的對應關系。 書中多處采用了“信號圖示法”,形象、簡明、直觀地描述某一內容,能幫助學生理解教材,便于記憶。用信號圖示法,直觀、簡潔地描述“產品的實用性”內容。用信號圖示法,描述“人”“物”“環境”的關系。 每一單元配有一定量的、經過篩選的練習和綜合實踐習題,這些題目都以生活生產實際為情境,提供給師生選擇,以彌補目前通用技術課程參考書籍少的不足。每一節配有練習,每一章配有綜合實踐。本套教科書的特色教科書不僅僅是呈現了學科內容,而且設計了教學策略和教學方法。◎ 呈現學科內容,但不過分強調學科體系;◎ 包含教學策略和教學方法;◎ 由感性到理性,展現學生的活動內容和形式;◎ 引導與生活的聯系。《技術與設計2》模塊價值本模塊是在掌握《技術與設計1》的基礎上,提升學生對技術設計的思想和方法的理解和應用能力,使學生具備使用和評價技術的能力,以及技術管理能力。內容特點:模塊內容構成了技術設計過程中特有的、具有廣泛的應用價值和可有效遷移的思想方法,它遠超出了一般意義上的習得性的知識和技能,使對事物的事實認定,上升為指導實踐的規律,并滲透在人們處理各種問題的過程中。無論是在技術中,還是在社會中,結構、流程、系統、控制無處不在,無處不有。解決這些問題的方法自然也就無處不需要。四個主題之間的關系這四個主題在反映各自特性的同時,又是在一步一步的進行系統思想方法的培養與提高。系統的思想方法是《技術與設計2》體現的最基本的思想方法。結構、流程的教學是系統教學的準備,控制的教學是系統教學的深化與提高。課程目標中相關條目分析3.能從技術設計的角度理解結構、系統、流程、控制的一般概念,了解簡單的結構設計、系統設計、流程設計、控制設計的基本知識,以及這些知識與日常生活和工農業生產的內在聯系和廣泛應用。第一單元結構與設計主要技術素養因素分析結構與設計包含的主要的技術素養因素為結構的思想方法。它還具有為系統的思想方法的學習做準備;另一方面又可以復習設計的思想方法與設計的過程。作為一個系統,它是由兩個以上的要素構成的集合體,各個要素之間的相互聯系和相互作用,形成特定的整體結構。系統的結構是要素之間相互聯系和相互作用的形式。結構對于系統的功能具有決定的作用。一個系統必須是穩定的。結構的穩定是系統穩定的保證之一。結構的穩定性與強度是其穩定性的表現。課程目標中相關條目分析在課程標準三、課程目標(一)知識與技能中,專門有一條:3.能從技術設計的角度理解結構、系統、流程、控制的一般概念,了解簡單的結構設計、系統設計、流程設計、控制設計的基本知識,以及這些知識與日常生活和工農業生產的內在聯系和廣泛應用。(一)結構與設計了解結構的涵義,能從力學角度理解結構的概念和一般分類。內容標準結構(廣義):物體的各個組成部分之間的搭配和排列。從力學角度理解:指可承受一定應力的架構形態,結構可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。依據結構力學的分類:實體結構、框架結構、殼體結構。注意:不要將結構 擴大到一般性的結構概念。能結合1~2種簡單的結構案例,分析結構是如何承受應力的。主要是指物體的以下基本受力形式:(只考慮受力情況,不要求做數量分析)拉力、彎曲力、壓力、扭轉力、剪切力例:梁的受力:上部受到壓力下部受到拉力能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩定性的因素,并寫出試驗報告。結構的穩定性是指結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。能確定一個簡單對象進行結構設計,并繪制設計圖紙,做出模型或原型。能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例 。根據生活實際的需要和個人的愛好,選擇一個設計對象或項目。應從功能的角度對設計對象進行結構的強度和穩定性分析,從既滿足功能要求又做到輕便、美觀等角度選擇設計方案和材料。任何結構設計已經不僅僅局限于只滿足它的使用功能了,結構設計中的美學因素、環境因素以及時尚、個性、文化等都已成為人們綜合評價結構設計成敗的重要組成。注意:是結構的欣賞,不是外形設計的欣賞。教材分析教材首先指出了結構無處不在,結構決定著事物存在的性質,強調了學習結構的價值,接著說明我們學習的結構是技術產品的結構,而且是從力學的角度來研究結構。之后又研究了決定結構質量的兩大要素結構:穩定性與強度,并進一步學習了結構對事物功能的影響。在學習了這些基礎知識的基礎上,學生進入簡單結構設計的學習與實踐。最后進行典型結構欣賞,進一步理解結構設計的要點,并體會技術文化的內涵。由于學生知識的限制只能進行較簡單的結構設計,除了要按照設計的過程進行,進一步體會設計的過程外,更為主要的是體會結構的思想。本單元主要論點一 常見結構的認識1 無處不在的結構結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。結構決定著事物的性質。合理的結構是事物存在的基礎。2 結構與力從力學角度來說,結構是指可承受一定力的架構形態,它可以抵抗引起形狀、大小改變的力。構件基本受力形式有拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。構件可以同時受到幾種不同的力的作用。力的分析方法。3 結構的類型結構分為實體結構、框架結構和殼體結構三種基本類型。實體結構 通常指結構體為實心的結構;框架結構 結構體由細長的構件組成的結構;殼體結構 層狀的結構。很多物體的結構是有兩種或兩種以上基本結構類型合成而成的。二 穩固結構的探析1 結構與穩定性結構的穩定性是指結構在負荷下維持其原有平衡狀態的能力。影響結構穩定性的因素:重心的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小、結構的形狀。重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內,就是穩定的。(重心越高、底面越小,受力后,重心就容易移出。為什么?)影響結構穩定性的因素是相互關聯的,需要綜合考慮各種因素。2 結構的強度結構的強度指結構抵抗外力破環的能力。影響結構強度的因素:結構的形狀、使用的材料、構件之間的聯結方式。三角形是框架結構中最基本的形狀之一。不同橫截面的構件所能承受的力不一樣。不同材料構成的結構其強度各不相同構件的連接常有以下兩類:鉸鏈接、剛連接。3 結構與功能結構不僅是事物存在的一種形式,而且對事物的功能和作用產生直接影響。結構的變化可以導致功能的變化。三 簡單結構的設計1 結構設計應考慮的主要因素在進行結構設計時,必須明確設計的目的和要求。必須抓住主要因素展開工作。結構設計應以一種或幾種功能為基本目標,應滿足技術規范,滿足使用者的基本要求。結構設計應考慮的主要因素有:符合使用者對設計對象的穩定性和強度要求、安全因素、公眾和使用者的審美需求、使用者的個性化需求、成本控制要求和使用壽命要求。不同的結構設計要考慮的因素各有側重,但安全都是至關重要的。2 簡單結構的設計案例簡單結構設計的過程與方法。四 經典結構的欣賞優秀的結構設計不僅表現在結構的實用性上,也表現在形式上,特別是功能與形式的統一上。賞析結構設計作品,可以從技術與文化兩個角度進行。小結結構的穩定性與強度是結構設計必須考慮的重要內容,二者相互聯系,相互影響。在物質文明、精神文明高度發展的今天,任何一種結構設計已不僅僅局限于只滿足它的使用功能,結構設計中的美學因素、環境因素、安全因素,以及時尚、個性、文化等都已成為評價結構設計的重要因素。第二單元 流程與設計了解流程的涵義及其對生產、生活的意義。通過對典型的工作流程和生產工藝流程案例的分析,理解流程中的時序和環節的意義,學會閱讀簡單的流程圖。內容標準生活中的很多事件以及生產的過程,都可理解為流程。正確理解和分析流程,是提高的生活生產的效益和質量的前提。教學中,流程可以和生活中的流程相結合。要結合學生的生活實際。事件所遵循的時間上的先后順序,是時序。流程中的各個小的過程,是環節。時序有的是可以顛倒的,有的是不可以顛倒的;環節有些是可改變的,有些是不可變的;時序、環節,總是依據事件自身的內在規律進行的。教學中要注意給學生以這些認識。能分析流程設計中應考慮的基本因素,并畫出流程設計的框圖。能解釋流程的改進與設備、材料等之間的關系,能概括某種簡單生產流程優化過程中所應考慮的主要問題。能對生活、生產中的簡單對象進行流程設計或流程的改進設計,并用文字或圖表說明流程設計方案的特點,或者流程的改進方案的優越之處。教材分析流程在生活與生產中處處可見的,學生雖然不知流程的名稱,但實際上已進行過流程設計與執行過流程。因此,這一單元的教學內容學生接觸較多,也較容易體會其中的思想方法,只要選題得當,學生可以進行較為完整的技術設計過程。因此,教學中要很好地利用流程教學的這個有利條件進行技術的思想方法的教學,以提高學生的技術素養。本單元主要論點流程就是做事的順序。科學合理的流程就是高效率,就是高質量。用科學合理的流程安排生活與生產,生活將變的更美好,生產將變得更有效率。生活和生產中的流程1 認識流程時序體現了具體活動內容的先后關系,有些步驟的時序是不可以顛倒的;有些步驟的時序是可以顛倒的。不可顛倒的時序往往反映了事物或活動的內在規律或機理,我們應當尊重和遵循這些規律或機理。對一些可以顛倒的時序,我們應注意分析和比較,并根據一定的目的和條件進行適當的安排。時序、環節、流程。流程的表達。2 生活與流程生活中處處有流程??茖W合理的流程,可以指導我們正確地做事,提高工作學習效率是我們的生活變得有數、合理,為我們的安全提供保障。3 生產與流程運用科學合理的流程,可以有效地組織生產、提高生產效率、保證產品質量、保護環境。在工農業生產中,是否嚴格按照流程要求生產,將直接影響安全生產和產品質量。二 流程的設計應以科學、嚴謹的態度,充分考慮流程設計中的基本因素和相關因素,遵循事物的內在性質、規律進行設計。流程是一項活動或一系列連續有規律的事項和行為進行的程序(小結)。1.流程設計應考慮到的基本因素設計一個流程首先應明確流程要實現的具體目標。不同行業的流程有不同的特點,所以流程設計中應考慮的基本因素也有不同。(教材中列舉了生產活動的基本因素:材料、工藝、設備、人員、環境等因素,但不具一般性。)2.流程設計的步驟確定目標,明確任務↓分析基本因素↓明確主要事項↓確定時序,劃分環節↓畫出流程圖↓完成或修改這就是設計流程的流程。三 流程的優化1.流程優化的內容流程優化涉及到工期優化、工藝優化、成本優化、技術優化、質量優化等優化指標。對一個特定流程的優化,往往是由某一個指標為主。2.流程優化的條件流程的改進和優化需要一定的條件,它建立在設備和工藝水平提高的基礎上。第三單元系統與設計(三)系統與設計從應用的角度理解系統的含義。通過簡單的系統的案例分析,理解系統的基本特性,初步掌握系統分析的基本方法。內容標準系統是指由相互聯系、相互依賴的若干組成部分組成的具有一定功能的有機整體。通常是人們為了分析問題的方便,而人為介定的一個確定的分析對象,就可看作是一個系統。培養學生運用系統分析方法解決問題是至關重要的。系統的整體性、相關性、目的性、動態性、環境適應性等都是系統的重要特性。整體性是系統的基本特性。系統中的任何一個組成部分不能離開整體去研究,一個系統組織得好不好,就看它的整體功能實現得怎樣。理解系統優化的意義,能結合實例分析影響系統優化的因素。通過簡單的系統設計案例的分析,初步學會簡單系統設計的基本方法。確定一個生活或生產中的簡單對象,根據設計要求完成系統的方案設計。系統設計舉例:◇ 某場運動會賽事安排設計;◇ 城市公交系統線路模擬規劃設計;◇ 某塊坡地植物套種方案的設計;◇ 一項研究課題的計劃、組織和實施方案設計。教材分析和結構、流程一樣,系統也是普遍存在的,世界上萬事萬物無不由系統構成。了解系統,認識系統,分析系統是我們了解認識事物的基本功。尤其是系統分析方法(決策方法),更是我們必須掌握的基本思想方法,系統設計也是我們做好每一件事的基本功。學好本章知識,對每一個學生來說,是一生受益的。因此,這一章的教學內容是本書的重點,其中系統分析方法又是本單元的重點。本單元主要論點系統是由相互聯系、相互作用、相互依賴或相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。系統的基本特性有整體性、相關性、目的性、動態性和環境適應性等。(小結)一 系統的結構1 什么是系統構成系統的條件:(1)至少要有一個以上的要素;(2)要素之間相互聯系、相互作用,按一定方式形成的一個整體;(3)具有整體目標(是各要素所沒有的)。2 系統的類型大千世界,系統無處不在,無時不有。(系統的普遍性。)根據需要,可以對系統進行不同的分類。3 系統的基本特性整體性:系統的整體性是最基本的特性,也是觀察和分析系統的最基本的思想方法。一個系統組織得好不好,就看它的整體功能實現得怎樣。相關性:組成系統的各要素之間或系統整體與部分之間的相互作用、相互聯系。目的性:系統都具有某種目的,都要實現一定的功能。動態性:任何系統都是一個動態的系統。環境適應性:環境是變化的,會引起系統特性改變,系統要能適應環境變化,能保持或恢復原有特性。二 系統的分析1 系統分析的一般步驟系統分析是一種科學決策的方法。為了發揮系統的功能,實現系統的目標,運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗,并在此基礎上擬定一套有效的處理步驟和程序,或對原有的系統提出改進方案的過程,就是系統分析。系統分析的出發點是為了發揮系統的整體功能,目的是尋求解決問題的最佳決策。系統分析的一般過程:明確問題,設立目標;收集資料,制定方案;分析計算,評價比較;檢驗核實,作出決策。系統分析的主要原則:整體性原則(系統分析要著眼于整體,要先分析整體,再分析部分;先看全局,后看局部;先看全過程,再看某一個階段;先看長遠,再看當前)??茖W性原則(系統分析一方面要有嚴格的工作步驟,另一方面要運用科學方法和數學工具進行定量分析,使決策的結果更具說服力)。綜合性原則(系統分析總是為實現系統目標服務的。當系統存在若干個目標時,應將目標排出優先次序,系統分析還要考慮一項決策所引起的后果;在某些情況下,綜合若干方案的優點,會取得意外的效果)。2 系統的優化系統的優化是指在給定的條件(或約束條件)下,根據系統優化的目標,通過一定的手段和方法,使系統的目標值達到最大(最?。┗姆桨?。目標函數。三 系統的設計1 系統的設計對系統進行調查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等,直到完成一個能協調工作的實際系統,就是系統設計。就是在系統分析的基礎上,設計出滿足預訂目標的系統的過程。系統設計的內容包括:確定總體設計方案和方法,將系統分解為若干子系統,確定各子系統的目標、功能及其相互關系。對子系統進行技術設計和評價,對系統進行總體技術設計及評價。2 簡單系統設計的實現簡單系統設計的過程與方法:確定設計要求;進行設計分析;制定多個設計方案并進行方案優化;制作模型。(教材指出了系統設計的步驟不是千篇一律的,也沒有給出一個設計步驟。教學中還是要從案例中得出一般步驟,上面的步驟就是從案例1中得到的。)(四)控制與設計(四)控制與設計理解控制的含義及其在生產和生活中的應用。分析典型的案例,了解手動控制、自動控制,熟悉簡單的開環控制系統和閉環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖,理解其中的控制器、執行器等環節的作用,熟悉反饋環節的作用。內容標準控制是為了達到人們所期望的目標而進行的活動。控制,已經不僅僅是解決某一具體問題的工具,它更包含了豐富的思想和方法(反饋、干擾、穩定等)。控制系統存在于我們身邊:自行車中的動力控制系統、方向控制系統、剎車控制系統。幾個關鍵概念:開環控制——閉環控制——控制系統的方框圖反饋干擾控制器執行器被控對象給定值被控量干擾信號+反饋環節-能結合案例找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素,并作分析。了解簡單的被控制對象的基本特性,能確定被控量、控制量,畫出控制系統的方框圖,并形成初步的控制設計的方案。能根據開環控制系統的設計方案,制作一個控制裝置;或者能根據簡單閉環控制系統的設計方案進行實施或模擬實施,學會調試運行,提出改進方案。控制系統的干擾因素是指除了給定值以外,對系統的輸出量產生影響的因素。干擾因素的分析對控制系統設計是重要的。在控制飛機的飛行中,風速、鳳向就是干擾因素 。教材分析控制和結構、流程、系統一樣,在我們的周圍處處存在。其思想方法同樣是技術的思想方法的重要組成部分。這一單元,又是前三單元的應用,起到全書的總結的作用。本單元主要論點一 控制的手段與應用1 控制的手段人們按照自己的意愿或目的,通過一定的手段,使事物向期望的目標發展,這就是控制。理解任何一種控制,首先要明確控制的對象,控制的目的和控制的手段。人工控制(手動控制);機械控制;電子控制。(要使學生明白,控制不一定是自動控制,也不一定電子控制就是最好的控制。)2 控制的應用控制的應用涉及到社會生活的各個領域。二 控制系統的工作過程與方式1 控制系統環節、輸入、輸出。控制系統的輸入與輸出之間有一定的對應關系。2 開環控制系統輸入量、輸出量、被控對象、執行器、控制器、控制量。3 閉環控制系統檢測裝置、比較器。三 閉環控制系統的干擾與反饋1 干擾因素在控制系統中,除輸入量以外,引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素,干擾因素可能不止一個,控制系統的任務就是要克服干擾因素。2 反饋將控制系統的輸出量通過適當的測量裝置返回到輸入端,并與輸入量比較的過程就是反饋。(反饋名詞在上一節中出現比較自然。而在這里主要講閉環控制系統的工作過程就可以了。)閉環控制系統的核心是通過反饋來減少偏差。一個閉環控制系統,能夠克服外界干擾,使被控量保持在給定值。開環控制系統不能對被控量的偏差進行調整和補償。閉環控制系統控制精度高,但設計較麻煩,結構也復雜,成本也較高。用于要求高精度和高可靠性的地方。3 功能模擬 4 黑箱方法這種以功能和行為的相似性為基礎,用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法,就是功能模擬法。通過對系統輸入與輸出關系的研究,進而推斷出系統內部結構及其功能的方法就是黑箱方法。四 控制系統的設計與實施1 控制系統設計的一般思路要設計好一個控制系統,應當明確所要控制的對象是什么?要達到什么目的?被控對象的特性,外界的主要干擾因素,被控量與控制量是什么?選擇什么樣的控制方案既能達到目的,又經濟、易實現,如何選擇設備和元件,等等開環控制系統在明確設計要求、被控對象、被控量和控制量后,即可考慮具體控制方案。穩定系統。控制精度、抗干擾性能。在進行閉環控制系統設計是,幾項控制要求之間往往會發生矛盾,需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。2 控制系統的設計與實施案例注意設計過程及方案確定的教學。4個主題回顧:☆ 對應課程目標;☆ 關注知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維內容目標;☆ 側重于技術設計的思想與方法。對內容標準的把握應注意:1. 遵循學生技術學習的認知規律,由淺入深,循序漸進。不必從專業的角度,對技術原理性知識有過多的要求(對結構的理論力學分析,系統分析中建模技巧,控制論中軌跡方程等)。從以上情況可見,4個主題的內容標準的呈現方式基本是(要注意的是,這不是教學過程。):理解一般涵義研究分析方法對案例進行剖析自行選題設計制作2. 在進行設計和制作時應考慮某些注意事項,如設計的規范意識和安全意識、設計方案的多樣性、制作工具和材料選擇的多樣性等。童車的車閘外側距離不超過8 cm設計方案多樣化3. 在實際應用中,各主題的設計是相互聯系的,綜合的。在技術教學中,教師既要關注書本上的內容,更應關注學生學習中獲得的過程和方法,關注學生在技術設計活動中的真實體驗和觀察。 技術設計與日常生活、與社會經濟相密切相連,各領域之間存在著復雜的交叉與內存相關性,應引導學生全面理解技術設計。謝謝! 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫