資源簡介

如何把握《技術與設計2》的基本內容

一、《技術與設計2》模塊的主要教學內容。
本模塊由“結構與設計”“流程與設計”“系統與設計”“控制與設計”共4個主題組成。這四個主題是具有典型意義的、與技術發展密切相聯系的內容。
結構與設計——從力學的角度理解結構、結構的強度和穩定性等問題，關注簡單的結構設計；
流程與設計——對流程和流程優化的理解，以及簡單流程和流程改進的設計；
系統與設計——在對系統的理解，以及運用系統的思想解決一些生活中問題的設計；
控制與設計——注重理解控制的涵義和控制的應用，以及生活生產中的簡單控制系統的設計。
結構、流程、系統和控制是技術中常用的概念，體現了技術設計中最為典型的一些思想方法，如整體、協調、關聯、控制、穩定、比較選擇、改進優化等思想和方法，具有廣泛的應用價值和可遷移性，它使技術與設計由經驗上升到了理性，由單純的展現設計技巧提升到了形成設計的思想和方法。
（一）結構與設計
1、理解結構
結構是指物體各個組成部分之間的搭配和排列。結構決定了事物的性質、形態和功能。
從力學角度的理解是：結構是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。通常所指的結構的一般分類有：
實心結構：如埃菲爾鐵塔底座
框架結構：如埃菲爾鐵塔上部的框架
殼體結構：高壓儲氣罐、貝殼
2、簡單結構的受力分析
結構構件的基本受力形式:拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。
3.結構的強度和穩定性
強度和穩定性是很多結構的重要性質。
強度，是指構件在載荷作用下，抵抗破壞的能力。強度取決于形狀，形狀略作改變，強度就會改變；強度還取決于材料以及材料的連接方式，了解應力對不同材料的影響可以幫助我們選擇正確的材料建造堅固的結構。如：健身椅，4根拉帶，增加強度。
穩定性就是結構保持原有平衡狀態的能力。
影響結構穩定性的因素主要有：結構重心位置、結構的支撐狀態、結構的形狀、結構所受的運動和力等等。
相片架：不同支撐方式，穩定性不同 。
4.簡單結構的設計
日常生活中，需要進行結構設計和結構改造設計的事例很多。學生可以根據需要和個人的愛好，選擇一個設計對象或項目。在進行設計前，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、美觀等角度思考設計方案和選擇材料。
5.經典結構的賞析
結構設計富含著濃郁的人文色彩，從古今中外的經典設計物中，我們可以看到不同時期不同文化背景的烙印。引導學生學會欣賞和評價經典的、有特色的結構設計的杰作，也是本模塊的教學任務。
如：結構欣賞：飛檐 、倫敦塔橋
（二）流程與設計
1．了解流程
生活中的很多事件以及技術產品的生產過程，都可理解為流程，重要的是如何使得流程產生更大的效益和具有可持續發展性。
在了解流程的涵義時，應抓住兩個關鍵點：流程的時序和環節。時序是指隨時間變化的發展經歷；環節是指事件在發展的過程中，總可以依據某種特征或方式把它分解為若干個小的過程。
2.流程的設計
流程的設計主要是對過程的環節和時序進行科學合理的安排。需要了解影響流程設計的主要因素。
流程設計的實踐可以用布置作業和對作業進行交流或者講評來進行。
3.流程的優化
流程的優化，需要明確優化的目的、內容和所需的條件。著重從質量、效率等方面對流程進行分析。
（三）系統與設計
1、理解系統
系統即由相互依賴的若干組成部分結合而成的具有特定功能的有機整體。系統中的各個部分都可被看為該系統的子系統。
對系統的理解，可以從系統的實例開始。如一臺電冰箱可以看作是一個系統，學校的一間多媒體教室也可看作是一個系統，人體本身同樣是一個復雜而精密的系統。
2、系統的特性和系統分析
系統的基本特性，如有：
整體性
相關性
目的性
環境適應性
系統的特性構成了系統的基本思想。
系統分析的方法就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法分析處理問題的基本思路，可歸納為闡明問題、分析研究、評價比較三個階段。
3.系統設計和優化
系統設計建立在系統分析的基礎上，系統設計的運用比比皆是，例如學校運動會賽事的合理安排等。對系統的設計，可以用作業的方式來要求，以設計報告的形式來完成。
系統的優化，是指在給定條件下，根據系統的優化目標，采取一定的手段，使系統目標值達到最大化（或最小化）。
生活生產中，人們通過各種手段對系統進行優化的事例很多：農業生產中的植物套種，在一定面積、一定時間內，利用作物的生長特性，使農作物套種，農民增加收入。
四、控制與設計
控制已經深入到人們生活和工作的方方面面，如經常提到的“質量控制”、“車速控制”、“安全控制”、“人口控制”、“情緒控制”等等。
1、理解控制
人們按照自己的意愿改變條件，使事物向著期望的目標發展，就形成了控制。
必須在人的直接干預下才能完成控制任務的控制系統屬于手動控制（人工控制）；不需要人的干預，就可按期望規律或預定程序進行的控制系統稱為自動控制。
控制在生活和生產中的應用非常廣泛，如自行車速度控制、紅外線自動出水龍頭裝置、銀行的自動取款機、農田節水灌溉控制、十字路口紅綠燈自動控制、煉鋼爐的溫度控制等等。
2.控制系統的工作過程及方框圖
一個控制過程的實現，往往要經過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，所以我們把它看作是一個控制系統。
開環控制系統：控制系統的輸出量不對輸入量產生影響，稱之為開環控制系統。
閉環控制系統：控制系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統，稱為閉環控制系統。
沒有反饋的控制系統為開環控制，具有反饋的控制系統為閉環控制。
方框圖。
3.控制系統中的干擾因素
除了輸入量以外，引起控制系統輸出量變化的各種因素稱為干擾因素。控制系統必須克服干擾因素，才能處于穩定的工作狀態。
控制系統的設計中，干擾因素的分析重要。
控制系統的幾個重要概念：
開環控制——
閉環控制——
控制系統的方框圖
反饋
干擾
4.簡單控制系統的設計
根據各地條件，指導學生進行一個開環控制系統或簡單的閉環控制系統的設計，要求學生完成從方案設計到制作的整個過程，并進行測試和評價。
水位控制系統的設計
自動門控制的設計
汽車倒車雷達的設計
下面是幾位實驗區教師關于如何把握本模塊教學內容的體會。（座談會發言）
教師1：我說一個例子，我聽了某老師的一節課，這節課是“流程的設計”，課上這個老師要求學生設計四個“流程”：一是郵寄一封信件給遠方的朋友,信件從寄出到對方收到的過程。二是早晨起床后,必做的三件事。三是文藝晚會節目的安排。四是體育比賽的安排。
四個“流程”例子全部是生活中的，生產中的“流程”沒有一個，我想，這是否偏離了這個課時的教學目標？
如果換上一個制作方面的“流程”是否更好一些？
例如，制作一個小書包,材料可選用布、紙、皮革等。思考需要考慮哪些基本因素,并畫出流程圖。
教師2：換上制作方面的“流程”是好一些，但是需要制作材料，材料由誰來買？可能有的學校的老師受到條件的限制，只好用生活中的流程例子，而不用生產中的流程例子。學校條件的限制可能是我們有的老師偏離教學目標的一個原因。
我說一個例子，我聽了某老師的一節課，這節課是“結構的欣賞”，整個一節課，老師和學生一起從美學角度欣賞 “宙斯神殿”。宙斯是希臘眾神之神，為崇拜而興建的宙斯神像是當時世上最大的室內雕像，宙斯神殿所在地也是奧林匹克運動會的發源地。
這個老師課講得很生動，但遺憾的是，沒有講如何從技術的角度來欣賞。
教師3：我認為，“結構的欣賞”的教學重點還是在從技術的角度來欣賞、評價結構。對于美術欣賞課來說， “宙斯神像”這個案例選得很好，這或許是一節好的美術欣賞課。但對于通用技術課來說，卻偏離了教學目標。其實，宙斯神殿是上這節課的很好的資源，宙斯神殿位于希臘西岸奧林比亞（Olympia）的古城中。建于公元前470年，神殿以石灰巖、大理石興建而成，神殿共由三十四條約高17米的科林斯式支柱支撐。教師完全可以引導學生從技術的角度來欣賞。
教師4：還有一種現象，就是有的老師采用傳統教學，“粉筆加黑板”， 而有的老師又大量使用ppt，采用“電灌”我認為，這也偏離了通用技術的教學目標，這對通用技術這門課來說是非常有害的，這也是不可取的。
教師5：我說一個教學片斷吧！
這是《技術與設計2》第一單元“結構與設計”的第一節“無處不在的結構”的第一課時。
這個課時的教學目標是：學生通過學習了解結構的含義；激發學生的學習激情和興趣。
教學重點：結構概念。教學難點：結構多種多樣且決定著事物存在的性質。
本課時老師通過放映蜂窩、蜘蛛網、大樹、鷹的身體與器官等結構圖，引起學生的思考。讓學生知道，世界上任何事物都存在結構,通過對結構的分析和研究,使學生明白“結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。引導學生感悟“結構多種多樣且決定著事物存在的性質”。激發學生的學習激情和興趣，讓學生知道為什么要學習“結構與設計”：自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域, 是為了更好地服務于人類。
教師6：我說一個教學片斷。
這是《技術與設計2》第四單元“控制與設計”中的內容。
“控制與設計”的教學目標是：理解控制的涵義和控制的應用,以及生活生產中的簡單控制系統的設計。在當今社會,控制已經深入到人們生活和工作的方方面面, 如公共場所的紅外線自動出水龍頭裝置、紅外自動烘手機、銀行的自動取款機、農田節水灌溉的自動控制、樓宇防盜控制、十字路口紅綠燈自動控制、煉鋼爐的溫度控制、精確制導武器等等。教學中,可以引導學生根據自己的生活經驗, 列舉控制應用的例子,并說明自己對它們的理解。很多老師抱怨，技術課程沒有科學課程那樣嚴密的邏輯性，課不好上，學生也不喜歡聽。“控制與設計”的教學，可從學生尋找生活中開環控制的事例到學生動手試驗，再到開環控制系統特征和框圖的歸納，環環相扣，引導學生思維步步深入，從而滿足學生發展邏輯思維品質的需要。
剛才老師們談了如何從通用技術的教學目標來把握《技術與設計2》的教學內容，我想，教學目標是把握教學內容的依據，我們是否還可以更具體的談把握教學內容呢？請大家踴躍發言。
教師7：當前，在教學內容的把握上存在的問題，更具體的說，還表現在教學內容的廣度上。下面我以 “結構的類型”為例，談談教學內容廣度的把握問題。
按照教學目標要求，“結構的類型”主要講實體結構、框架結構和殼體結構，當然，老師可以根據當地學校和學生的具體情況補充一些相關內容。 但，有一個老師是這樣設計這堂課并進行教學的，他簡單地講了實體結構、框架結構和殼體結構之后，用較多的時間講各種機械和工程結構。講機床由齒輪、傳動軸、床身等零部件組成。大講桿、板、殼、塊體等四類按其幾何形狀來劃分的構件。
我不知道學生是否能夠聽懂，但，我想，至少這個老師沒有把握好教學內容廣度，他把教學內容推得太廣了。
教師8：有一個老師在講 “結構的類型”時，用大量的時間講結構的研究對象中桿類的構件。講直桿、曲桿，變形固體、可變形固體。彈性變形、殘余變形、斷裂破壞等等。這都是固體力學中的內容。另一個物理老師，講 “結構的類型”時，講電機的轉子和定子，彎曲變形，構件產生失穩現象。
剛才老師們談了如何從廣度上把握《技術與設計2》的教學內容，我想，是否還可以從深度上來把握教學內容呢？
教師9：是必須從深度上來把握教學內容。當前，有的老師的教學內容太深了。
如有的老師在講“系統與設計”的時候，認為教材比較淺薄，學生沒有興趣，于是，在課上把系統的涵義引深到系統科學。在課堂上大講系統科學的來源，大談系統科學發展的三個階段。從古代人類對系統的認識到現在人們在哲學、科學、軍事、工程、天文歷法等領域中所進行的系統的實踐和系統的思維；從《周易》到《孫子兵法》。總之，把系統的涵義引得很深，這不象是普通高中新課程改革的課堂，倒是有點象關于“系統論”的講座。
應該是根據需要適當的加深。在 “技術與設計 2”的教學中要注意提升學生對技術設計的思想和方法的理解和應用能力。還是前面說的“控制與設計” 中“開環控制系統”那節課，不能僅僅傳授知識，還要讓學生站在一個更高的平臺上思考問題。一是教師要引導學生探究時要指出“輸出” “輸入”的因果關系。增強學生的因果意識。二是通過引導學生畫出一個具體的控制系統方框圖，例如聲控燈，進而得出開環控制系統方框圖。讓學生從中學習到由具體到抽象的科學研究方法，使學生獲得大智慧。
教師要對教材的進行適度的挖掘。如教“無處不在的結構”中“鷹眼與導彈跟蹤系統” 時，可以進行適度的挖掘。要求學生自學了這個案例之后，討論并回答三個問題：為什么要研究鷹眼的結構？如果人類的視網膜上像鷹一樣有兩個凹槽，世界將會如何變化？將來運用技術手段在人的視網膜上造出兩個凹槽，有這種可能嗎？通過上述一連串的環環緊扣的問題，加強師生的互動，活躍課堂氣氛，培養了學生的想象能力和語言表達能力，充分體現以學生為主體的新課程理念。
剛才老師們談了如何從深度上把握《技術與設計2》的教學內容，我想，是否還可以從難度上來把握教學內容呢？
我來說說教學內容難度的把握存在的問題，有一個老師在講“流程與設計”時，用到
的案例是非常復雜的化學反應的流程，一節課講了三個復雜的化學實驗的流程，這無疑也增加了學習“流程與設計”的難度。
有一個老師在講“系統的分類時”，花大量的時間講什么是開放系統，什么是封閉系統，講什么是有序，什么是無序，還講到了“熵”的概念，講到了“熵增”、 “熵減”。這無疑也增加了學習的難度。我認為，這也是不可取的。
有一個老師在講“系統的優化” 時，花大量時間講利潤問題，如何確定決策變量、列
出約束條件、建立目標函數、求解不等式，最后計算最大利潤。也增加了學習的難度。
關于從難度上來把握教學內容，我舉個例，學生在學習“控制與設計”中的開環、閉環
控制系統時，對有些開環、閉環控制系統難以區分，容易出錯。而有的老師偏偏尋找一些復雜的開環、閉環控制系統的讓學生練習。那么，在這個問題上怎么把握？我認為，一個原則是，你所選擇的例子要有明顯的反饋裝置。
我舉個例，學生在學習“系統特性”時，特別是做有關練習題目，對整體性與相關性
把握不準，既有整體性，又有相關性，在這個問題上怎么把握。整體性側重于整體功能，而相關性側重于要素之間的相互作用、相互聯系。我認為，我們在選擇練習題時，應該選擇有明顯特性的例子。
小結：
一是從課程的通用性來把握教學內容
正如《課標》所說，本模塊包括的四個內容，是技術領域中具有典型意義的教學內容。
其典型意義在于，首先，它們既有專業技術的內涵，又有通用技術的特性，也就是說，這些專門的技術，就像工具一樣，可以在不同的技術行業中應用。其次是他們所體現的技術設計的思想和方法，不僅是解決技術問題的鑰匙，還可以向其它領域遷移，對人的一生都會產生積極的影響。
二是從課程的內在聯系把握教學內容
本模塊的四個內容自成體系，相對獨立。在教學中可以調換順序。
三是從廣度、深度和難度來把握教學內容
由于本模塊的四個教學內容都是專門的技術領域，從知識、能力的要求上說，每個單元都有著向深廣難發展的空間，差不多各個內容都可以找到大量的專門論著，基本上形成了一定的知識體系。因此，把握好內容的深度、廣度和難度就顯得尤為必要。
現提出如下參考意見：
1.所用案例力求簡單易懂，貼近學生實際體驗；
2.對于一些專業性較強的內容，一般只講“是什么”，不講“為什么”。能說明基本概念就行，沒有必要詳細介紹其工作過程；
3.本課程的內容原則上只作定性的分析，不作定量的計算。
4.設計實踐一定要在學生現有的知識水平上開展，要求要適當。應是大多數學生在規定的時限能完成的項目。

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