資源簡介

技術試驗及其方法
教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書 通用技術（必修1）
文檔內容：技術試驗及其方法
章　　節：第二章　技術世界中的設計 第三節 技術試驗及其方法
課 時：第1課時
作 者：林雅芝（浙江省嵊泗中學）
一、教學目標
1. 知識與技能目標
(1)知道什么是技術試驗，了解技術試驗的重要性。
(2)了解技術試驗的五種常用方法和廣泛應用。
2. 過程與方法目標
(1)在對具體技術試驗案例思考、分析的過程中認識到技術試驗的重要性。
(2)在對具體案例的思考、分析、實踐的過程中理解常用的技術試驗方法。
(3)在具體技術試驗方法應用案例的分析過程中，學會針對簡單的試驗選擇正確的試驗方法。
3. 情感態度和價值觀目標
(1)感受技術試驗的魅力。
(2)增強對技術的興趣、熱情和創新意識。
(3)認識技術試驗的內在價值和作用。
二、教學重點
了解五種常用的技術試驗方法。
三、教學難點
針對簡單的試驗選擇正確的試驗方法。
四、教學方法
談話法，講授法、演示法等。
五、設計思想
1. 教材分析
本節課是第二章“技術世界中的設計”第三節“技術試驗及其方法”的第1課時，學習內容包括“什么是技術試驗”、“技術試驗方法”。這部分內容有兩個方面要求：一是要知道什么是技術試驗，了解技術試驗的重要性。二是了解技術試驗的五種常用方法和應用。技術試驗是技術設計的重要思想方法，它貫穿于設計過程的始終，是全書的重點之一。是技術設計過程中的一個重要環節，也是技術探究、解決技術問題的一個重要方法。技術試驗在技術發明、技術革新、技術推廣過程中的作用不可忽視。通過啟發、思考、引導、活動、交流等教學過程，讓學生明白技術試驗的重要性和作用，了解技術試驗的五種常用方法和廣泛應用，學會針對簡單的具體試驗案例選擇正確的試驗方法，才能形成基本的技術試驗素養，為下堂課技術試驗的實施和教材第三章測試和評估的學習打下基礎。因此，本節的重點應該放在的過程了解技術試驗的重要性和作用、了解五種常用的技術試驗方法上。
2. 設計理念
“技術試驗及其方法”是技術設計的重要思想方法，是后面內容學習的基礎。知識點較多，必須做到詳略得當，突出重點。因此，本節從直接從試驗入手直觀地表明技術試驗的重要性。在此基礎上增加大量案例，創設技術試驗情景，讓學生通過案例充分了解技術試驗的廣泛應用，大到宇宙飛船，小到生活用品讓學生感知和理解技術試驗的重要性和作用，從中汲取知識的養分，并認識到技術試驗其實也經常伴隨著我們的生活。在此基礎上，增加演示和討論環節，使學生進一步克服對技術試驗的畏懼感，產生對技術的積極情感，增強對技術的興趣、熱情和創新意識，樂意進行知識的學習和自我建構。所以的本節重點應該讓學生在了解常用方法及其重要作用，能針對簡單案例做出合理的分析，選擇正確的試驗方法上。
3．教學策略設計
本節課從提出多功能“小凳”能不能坐的技術問題入手，展開教學。通過“小凳”的演示試驗導入技術試驗概念的學習，并引出技術試驗的重要性。通過相關技術案例的情景創設，通過啟發、思考、體驗試驗學習常用的五種技術試驗方法，培養學生的技術素養。
(1)多功能“小登”的設計要具備新穎性，吸引學生注意和興趣。使學生產生躍躍欲試的心情?！靶“宓试囼灐币箤W生感知技術試驗是技術研究不可缺少的基本方法和手段，理解技術試驗是重要性的技術思想方法。試驗操作要規范，注意安全，并進行必要的提示和啟發學生，為下堂課實施技術試驗做準備。
(2)技術試驗的概念要在啟發學生的過程中給出。
(3)講解我國“神舟”上天案例要聲情并茂，既讓學生夠受理解技術試驗的重要性，又要激發學生熱愛技術和祖國的情感。
(4)“技術試驗有什么作用？”要啟發學生進行歸納。
(5)要多啟發學生聯系生活進行思考，達到理解優選技術試驗方法等目的。
(6) 要指導學生規范操作“薄鋁片”試驗，培養認真、嚴謹的科學態度，為下堂課實施技術試驗做準備。
(7)“技術試驗衛星”案例要提示學生從目的和作用出發進行分析。
(8) 要啟發學生展開討論“兩個小試驗” 的試驗方法是否合理，說出理由。
4. 學情分析
本節課是第二章“技術世界中的設計”第三節“技術試驗及其方法”的第1課時。學生雖對科學實驗并不陌生，但與技術試驗的區別并不是很能表達，所以有必要進行區分。學生通過前面章節的學習，知識基礎做了鋪墊，但現在高中生接觸生活不多，一部分學生對技術難免產生畏懼感。所以，情景案例的選擇面要盡可能廣，特別要貼近學生的生活。這樣才能易于學生的理解，培養學生對技術親近感，增強對技術的興趣、熱情和創新意識，樂意進行知識的學習和自我建構。
六、教學準備
1. 教學資源的準備
多媒體教學設備、普通教室或技術專用教室、教學課件PPT、簡易多功能小板凳、薄鋁片等。
2. 教學課件的準備
結合本節的教學設計，課件總體比較簡潔。主要是為提出問題、案例分析等安排教學環節和教師講解教學內容提供方便。
七、教學過程
1. 提出問題
教師：同學們，老師設計了這款多功能小凳，給同學們旅游途中使用（邊講邊演示）。那到底同學們能不能坐呢？這就涉及到我們技術里的試驗問題。今天我們就來學習第三節內容技術試驗及其方法
那什么是技術試驗？
我們通常將技術活動中為了某種目的（如材料的彎曲強度、小桌的承載強度等）所進行的嘗試、檢驗、優化等探索性實踐活動稱為技術試驗。
要回答老師設計的小凳能不能做的問題，我們該怎么做？
學生1：叫某某同學（最大個）直接坐上去試一試好了。（其他同學笑，并表示反對，說不能直接坐上去。）
教師：為什么不能直接坐上去？
學生2：萬一強度不夠，人要摔倒受傷的。
學生3：用承載重物的方法對小板凳進行試驗。
2．演示試驗
教師演示小板凳強度試驗。
學生觀察
教師：小凳強度試驗回答了能不能坐的問題。請（二人小組）討論一下小凳試驗使我們發現哪些具體問題？如果不經過試驗就大批量投入生產將造成怎樣的后果？
學生：是小凳的腳強度不夠。如果不經過試驗就大批量投入生產將造成很大的經濟損失或者事故。
教師：對，通過試驗，同學們首先看出的是凳腳的強度不夠，其實凳面可能也有問題，需要進一步檢驗。
大家都知道，我們國家的宇航員楊利偉首次乘坐“神舟五號”上了天，之后又有“神舟六號”送費俊龍聶海勝上天，“神舟七號”再送翟志剛、景海鵬、劉伯明，其中翟志剛還進行了太空行走活動。2011年“神舟八、九、十號”也將相繼上天。
設問：前面的四艘飛船為什么沒有送人上天呢？它們去干什么了呢？（課件）
“神舟一號”搭載10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麥農作物種子等；“神舟二號”搭乘一批南通靈芝、冬蟲夏草等，“神舟三號”乘載設備和完全模擬載人狀態的一名矮小結實 的“小伙子”；“神舟四號”搭乘更多設備和一個模擬人。而在1990年10月，載著兩只小白鼠和其他生物的衛星升上太空，開始了我國首次攜帶高等動物的空間軌道飛行試驗。試驗的圓滿成功，為我國載人航天器生命保障系統的設計以及長期載人太空飛行獲得了許多寶貴數據。
為什么要送小白鼠上天呢？
白鼠體積小，繁殖能力強，它們14天就能繁殖一代，可以在太空中受孕，回地面繁殖，也可以受孕后上天在太空中繁殖，還可以很快地了解太空飛行對其子孫后代的影響。
通過試驗獲得許多飛船設計的經驗，使飛船的技術也不斷更新，搭乘物品也不斷增加，才有了今天我們航天的輝煌成就。
3．案例分析
下面我們來閱讀課本P36技術試驗衛星，并進行案例分析。
教師：試驗的目的是和作用是什么呢？
學生：考驗衛星的技術性能，積累經驗，掌握技術。
教師：現在請同學們歸納一下：技術試驗的作用
學生：技術試驗在技術活動中，不僅是對技術成功與否的驗證、更是發現問題、研究規律、優化技術的關鍵。技術試驗使設計得以改進和完善，將設計風險和失誤降到最低。并對技術應用的實現起到了有力的保障作用。
教師：所以，無論什么產品，大到航天飛機，小到吃穿用的生活用品，設計制造出來的產品都要進行一系列的試驗,來檢驗你的設計是否合理,性能是否達到要求。下面我們進一步來學習有關技術試驗的知識。
4．思考和比較
請同學們思考一下：技術試驗和科學實驗的區別？
學生：科學實驗是為了檢驗理論或假設是否正確。技術試驗是為了發現問題，檢驗設計的可行性。
教師：科學實驗是為了檢驗某種科學理論或假設而進行某種操作或從事某種活動。如化學反應實驗。技術試驗是為了察看某事的結果或某物的性能而從事某種活動。如，量子電話試驗等。
教師：技術試驗和科學實驗的區別
技術試驗 科學實驗
驗證內容
目的
技術試驗 科學實驗
驗證內容 驗證方案的可行性與合理性，并實現優化。 驗證假設，行成結論
目的 選擇和優化 甄別真偽
教師：我們用承載重物的方法對小板凳進行試驗屬于什么試驗方法呢？
通過擴大對試驗對象的作用，以提高試驗效率的方法叫強化試驗法。
閱讀課本P38小資料
教師：這些強化試驗可以在專用的萬能試驗機上做。[圖片]
5．試驗活動
這一金屬鋁片需要來回折幾次才會斷裂？
下面我們進行金屬鋁的疲勞強度試驗活動。
請同學們拿出材料試驗，注意每次翻折的角度為90度，最后把翻折的次數紀錄下來，全班同時公布。
學生拿出材料試驗。
教師：準備好了嗎？
學生：準備好了。
教師：開始心里計數。
學生試驗、計數。最后同時公布次數，相差1～2次。
教師：為什么有所差異？
學生：因為我們的用力有大小，角度也存在誤差。
教師：而試驗機器就比我們精確。強化試驗的應用很多，如箱梁靜載試驗、汽車的高溫高濕試驗、強化壞路行駛、鹽水噴霧室、鹽水搓板路等。
6．討論
教師：請大家思考一下，李寧同學自己做了兩個小試驗來檢驗小凳的承重力和穩定性，你認為他的試驗合理嗎？
在小凳上逐步加重物，把重物將小凳壓垮前的一次重力記錄為小凳的承重力。
在小凳上固定一個特制的擋風屏障用電風扇在一定距離之外吹風，電扇由遠及近移動，風力由小變大，記錄屏障連同小凳一同倒下時電風扇與小凳之間的距離以及電風扇的風力。（課件）
學生：試驗一合理，試驗二不合理。
教師：為什么？
學生：小凳的作用力主要來自人的重力，而且直接作用在小凳上，所以后面一種方法不合理。
7．聯系生活
生活中，我們許多情況下都會面臨選擇物品的問題，如選擇學習用品?；貞浺幌?，你是怎么選擇購買水筆的？
學生：看上了，在紙上寫一寫，書寫順利的就買下，不然就不買。
教師：用這樣的方法最后肯定能買上滿意的筆。優選試驗法在其它方面也應用廣泛，如工業設計中通過隨機抽取若干頂安全帽得出整批安全帽的性能。通過來回幾個有代表性的溫度試驗得出最佳溫度值。農業中如：袁隆平的同種水稻有沒有施肥的對比試驗。通過幾組水稻的對比試驗得出全部試驗的結論。還有水稻選種對比試驗等。在相同的自然環境和管理條件下，通過種植不同品種的棉花進行對比試驗找到棉花的良種試驗。（課件）
通過再現的形式來模擬現實發生情況的方法稱為模擬試驗法。如飛機風洞模擬試驗、模擬太空飛行、月球車模擬落月試驗、還有行人安全等模擬試驗?，F在我們看視頻“模擬汽車撞擊 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )”。
學生觀看。
教師：那為什么要用模擬人參加撞擊試驗 ？[圖片]
學生：人會不會受傷也可以看出來。
教師：用模擬人試驗可以檢測在事故發生時對撞擊人體造成的傷害，從而總結經驗，改善汽車的安全性能設計，降低事故風險。
教師：模擬試驗可以通過縮小或放大比例來模擬所設計的現場效果，如大壩模擬試驗。
在很多高科技設計研究中，我們也利用計算機技術來虛擬現實中的技術設計原形并進行試驗。這種試驗方法稱為虛擬試驗法。如用計算機模擬“勇氣號”火星探測儀登陸火星表面?，F在我們觀看視頻： “ ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )勇氣號 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )” ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )火星探測器 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )3D ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )虛擬登陸 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )。
教師：采用虛擬試驗方法有什么好處？
學生1：可以節省財力和物力。
學生2：還可以提高試驗效率。
教師：采用虛擬試驗技術，很多試驗可以在計算機上完成，大大縮短研制周期與研制經費。虛擬人――研究者利用來源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虛擬的數字化人體信息資源，經計算機模擬構造出虛擬人，可以開展無法在自然人身上進行的一系列診斷與治療研究。
采用虛擬試驗技術，很多試驗可以在計算機上完成，大大縮短研制周期與研制經費。如虛擬人――研究者利用來源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虛擬的數字化人體信息資源，經計算機模擬構造出虛擬人，可以開展無法在自然人身上進行的一系列診斷與治療研究。
問題：有人設計了人工心臟，把他移植到人身上的試驗是什么試驗呢？
學生：移植試驗法。
教師：還有橘子移植試驗等，同學們還知道哪些移植試驗法的應用？
學生1：克隆器官移植試驗。
學生2：用動物試驗“非典”疫苗。
教師：除了以上這些常用的試驗方法外，還有創新試驗法、中間試驗法、工業試驗法等，并隨著技術的發展還會有更多更好的試驗方法。
8．馬上行動
教師：好，下面我們來完成椅子測試內容和相應的試驗操作連線。
學生：穩定性——用手左右晃一晃,看是否穩定；
舒適度——親自坐在椅子上感受一下；
結構強度——放一些重物在椅子上,看是否能承受。
9．了解試驗分類
技術試驗的分類：（課件）
對技術試驗，我們可以根據應用的范圍不同進行分類，如應用于農業的試驗歸為農業試驗、應用于工業的試驗歸為工業試驗、應用于國防的試驗歸為國防試驗、應用于科學技術研究的試驗歸為科學技術試驗等。
還可以根據目的的不同進行分類，如想知道材料或產品的抗拉力、沖擊力，耐高低溫等所做的試驗歸為性能試驗；想提高質量、產量、性能、效益等所做的試驗歸為優化試驗；想知道受淋雨、撞擊等的結果狀態所做的試驗歸為預測試驗；如為了研究設計行人保護裝置進行采集數據等試驗等歸為信息試驗等。
10．教師小結
教師：技術試驗： 在技術活動中，為了某種目的所進行的嘗試、檢驗、優化等探索性實踐活動。試驗類型可以有不同的分類。常用的技術試驗方法有優選試驗法、模擬試驗法、虛擬試驗法、強化試驗法、移植試驗法。在技術活動中，技術試驗具有重要作用！
八、教學反思
本課主要演示試驗入手展開教學，為確保教學效果，在實際授課過程中應注意這樣幾點：
1. 注意創設寬松的學習氛圍。
2．要注意多功能“小凳”教具制作的巧妙性（參考方案：大號一次性杯子，可折疊紙扇，紙扇上另外固定一次性杯子的杯底，便于和做凳腳的杯子插接。）
3．學生試驗材料備好讓小組長負責發和收。

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