1.2 认识设计（教案）-高中通用技术必修技术与设计1（豫科版2019）

1.2 认识设计（教案） 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 1.2认识设计 教学 目标 1.理解设计的概念。 2.懂得技术目标的实现要靠精心设计来完成。 3.了解技术与设计的相互关系。 教学 重难点 重点： 1.理解设计的概念。 2.懂得技术目标的实现要靠精心设计来完成。 难点： 1.掌握技术与设计的相互关系。 教学 准备 多媒体课件、多媒体教室 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 一、课堂导入 1.以一个发散式思维问题导入：同学们站在大街上，看到最多的是什么？ 大街上形形色色的汽车给我们的出行带来了极大的便利，除了运输和代步功能外，汽车的各项性能指标及款式、颜色、商标等特性，无不体现着设计者的意图。汽车发展到今天，每一阶段的进步，都是结合当时的技术水平运用设计而促成的。同学们畅想一下你们脑中20年后的世界是什么样子呢？ 汽车的发展历程 在此基础上，在抛出一个问题：一提到“设计”，你会想到什么？ 你觉得什么是“设计”呢？ 在日常生活中你有“设计”过什么东西吗？ 技术设计：功能、材料、结构、程序、工艺...... 艺术设计：色彩、造型、欣赏、审美........ 程序设计： 工业设计： 教学设计： 技术的发展历程告诉我们，从人类早期的简单技术到现代技术，都是通过不断改进来提升其功能的。 设计是人类的一种重要创造活动，是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。具体地说，设计是把预定的目标经过一系列的规划、分析和决策，产生相应的文字、数据、图形、实物的过程。 以一个问题提问的方式，吸引学生参与课堂，再展示汽车的发展历程，在此基础上，在抛出一个问题：一提到“设计”，你会想到什么？从而引出设计的概念让学生感悟设计。 新 知 讲 授 一、技术目标通过精心设计实现 “核桃好吃壳难剥”。大家在平时的生活中是如何剥核桃的啊？ 右图是我们日常用到的家用夹核桃工具，它简单、实用，凝聚了设计者的智慧。但是，这样的核桃夹每次只能剥一个核桃，如要实现批量剥壳以满足工厂生产的要求，显然必须重新研究设计方案了。 我们先从工作原理来分析，是否可参考其他坚果或谷物的破壳方法，进而拟订核桃剥壳机的工作方式？ 先来考察几种常用的破壳方法。 1.撞击法 坚果以较大的速度 υ 撞击打板（或衬板），经反复撞击后使外壳破碎而实现脱壳。 1.料斗2.带轮3.加速盘4.打板5.卸料器 撞击法及实验装置 2.挤压法 在花生、稻谷等的去壳设备中，多使用一对转向相反、间距可调的平行放置的轧辊，将其调整到适当的间隙，使花生或稻谷等通过间隙时受到轧辊的挤压而破壳。运用同样的原理，也可以实现核桃破壳。 挤压法的工作原理 3.搓碾法 坚果在两片相对运动着的齿盘 1、齿盘 2 间受到强烈的搓碾和剪切作用，外壳破碎并脱离，达到去壳目的。 搓碾法的工作原理 4.高真空度法 将坚果放在真空爆壳机中，在真空条件下，将具有一定水分的坚果加热到一定温度，在真空泵的抽吸下，坚果吸热使外壳的水分不断蒸发，其韧性与强度降低，脆性大大增加；真空作用又使壳外压力降低，壳内部处于较高压力状态，在内外压力差的作用下，外壳爆裂，从而使外壳脱去。 小贴士 真空度是指容器内或深空中的气体的稀薄程度。若所测容器内气体压强低于大气压强，其压强测量需要用真空表，从真空表读得的数值称为真空度。真空度数值是容器内气体压强低于大气压强的数值，即真空度 = 大气压强 - 容器内气体压强。 5.燃烧法 该法利用火焰在高温下将坚果物料外壳烧焦，然后对未烧尽的物料进行挤压刮除。之后将仁、壳一起送进分离器，使仁、壳分离，再将仁进行清洗即可。这种方法虽脱壳率高，但燃烧温度较难控制，很容易使物料熟化甚至焦化。 6.化学腐蚀法 在花生、稻谷等的去壳设备中，多使用一对转向相反、间距可调的平行放置的轧辊，将其调整到适当的间隙，使花生或稻谷等通过间隙时受到轧辊的挤压而破壳。运用同样的原理，也可以实现核桃破壳。 每一种方法用于核桃去壳都不够理想。为此，需要我们在总结分析的基础上，充分发挥自己的想象力和创新意识，设计开发出相对完美的剥壳设备来。 总结出三种较优方案。 ①将多种方法组合使用，提高破壳的效果。下图所示的实验装置即是搓碾法与撞击法的组合使用。甩料盘将核桃甩出，核桃高速撞击机壳，使核桃仁与壳结合松动，以减少搓碾时核桃仁的破碎。 1.带轮2.甩料盘3.动齿盘4.定齿盘5.卸料器6.机壳7.喂料器 搓碾法与撞击法组合实验装置 ②对挤压法进行改进，使挤压和搓碾同时起作用，增大核桃壳的裂缝。这种方法如下图所示，核桃在齿盘的旋转带动下挤入，一定间距的齿尖不断沿着壳表面施压，裂缝不断扩大，最后果壳基本上完全破裂，碎壳和果仁通过最小间隙处掉落下来。 双齿盘 - 齿板式破壳设备 ③离心式核桃破壳设备。离心式核桃破壳设备是对撞击法的改进，使核桃高速甩出并撞击导向板，利用离心力所产生的撞击作用完成核桃破壳。这种方法如下图所示。 1.出料口2.传动轴3.导向板4.转盘5.入料斗6.机架 离心式核桃破壳设备 7.探讨与交流 核桃虽小，但破壳技术至今仍不成熟。请你开动脑筋，也许会设计出更便捷、更简单、效果更好的方案！也许可以从核桃的品种改良来解决问题，如纸皮核桃的推广种植等。 精心周到的设计是实现预期功能、满足预定需求的保证。反过来，设计的任何疏忽都可能导致产品失效，甚至造成灾难性的损害或破坏。二、设计与技术相互促进 设计是技术发展的驱动力，是技术成果转化为现实的桥梁和纽带。 人们通过设计可以把技术的潜在价值发挥出来，拓展技术应用的空间，同时也使科技成果更贴近人们的生活，更好地为人类服务。 许多设计都是创新活动，但设计并不等同于创新，重复的设计（如重复设计另一座大厦）、侵犯他人版权的设计、落后的设计都不是创新活动。 设计驱动技术发展、拓展技术应用空间的例子不胜枚举。 技术的发展也为设计提供了更多的可能性和手段，推动了设计水平的提高。 试分析讨论雅西高速公路“天梯高速”路段方案设计。 (1)工程技术人员为什么不采用前三个方案? (2)第四个方案解决了哪些技术难题，从而达到了高速公路的设计要求? (3)如果要求再降低高速公路的上升坡度，你会如何修改这个设计方案? 扼要叙述你的方案，并说明理由。 观看视频 三、课堂练习 1.传统塑料不可降解给环境带来危害，塑料可否回收利用?为此研究人员研制出一种可回收利用的新型塑料。该案例说明( ) A.技术的发展与设计没有关系 B.设计是技术发展的重要驱动力 C.设计其实是不需要技术参与的 D.有了好的设计就必然产生好的技术 2.纯电动车的设计理念是用电代替用石油驱动车辆，具有环保的作用，纯电动汽车的根本问题在于电池技术的进步，如果电池技术可以在短时间内取得突破，纯电动汽车时代将会提前到来，这一实例说明了( ) A.技术总是能满足设计的需求 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计制约技术的发展 D.我们只要掌握技术，就可完成任何事情 3.1884年英国的沃特曼设计了一种用毛细管供给墨水的钢笔.此笔的端部可以卸下用一个小的滴管即可将墨水注入毛细管，这样，钢笔就可以自由吸水了.钢笔的设计是对鹅毛吸水技术的改进，而小圆珠代替笔尖的设计则使圆珠笔技术得以诞生.这个案例说明了技术与设计的关系是( ) A.技术的发展离不开设计 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计的丰富内涵 D.设计制约技术的发展 4.“嫦峨奔月”是中华民族早期的伟大飞天设想，为什么这一设想当时不能实现，这说明了技术与设计的什么关系?( ) A.技术的发展离不开设计 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计共有丰富的内涵 D.技术进步制约设计的发展 四、小结 1.技术目标通过精心设计实现 （1）撞击法 （2）挤压法 （3）搓碾法 （4）高真空度法 （5）燃烧法 （6）化学腐蚀法 （7）混合方法 ①将多种方法组合使用，提高破壳的效果。 ②对挤压法进行改进，使挤压和搓碾同时起作用，增大核桃壳的裂 ③离心式核桃破壳设备。 2.设计与技术相互促进 设计是技术发展的驱动力，是技术成果转化为现实的桥梁和纽带。 从学生的感性认识出发，逐步把学生的思路引导到设计的思路上来。 通过案例分析，让同学们思考，大家在平时的生活中是如何剥核桃的，用到了哪些具体的技术(意图:体现先学后教的理念。） 讲授基础理论，辅以图示，让学生对理论有更形象的了解，落实教学重点。 在一个破核桃壳案例分析中理解设计的基本特征，从而得出技术目标通过精心设计实现。 通过身边的破核桃案例，每一种方法都可以，都不够理想。引导同学们总结分析，充分发挥自己的想象力和创新意识，设计开发出相对完美的剥壳设备来。在同学们讨论之后，总结出三种较优方案。体现我们身边的技术的在设计的加持下的变化，让同学们感同身受。再次强调：技术目标通过精心设计实现。 后通过探讨与交流，得出精心周到的设计是实现预期功能、满足预定需求的保证。反过来，设计的任何疏忽都可能导致产品失效，甚至造成灾难性的损害或破坏。以讨论形式，现学现用。 培养学生感受生活中设计与技术是相互促进的，设计是技术发展的驱动力，是技术成果转化为现实的桥梁和纽带。 人们通过设计可以把技术的潜在价值发挥出来，拓展技术应用的空间，同时也使科技成果更贴近人们的生活，更好地为人类服务。 设置难度适当的实践练习，让学生更加感悟设计与技术，感悟设计与技术对我们生活的影响。 梳理本次课内容，形成知识体系；分析设计的重要性，并对今后学习进行展望。 课 堂 练 习 （有题有答案有解析） 1.设计是人类的一种重要 ，是把各种先进技术成果转化为 的一种手段和方法。 2.设计是把 经过一系列的规划、分析和决策，产生相应的文字、数据、图形、实物的过程。通过这个过程，把创新构思转化为符合人类需要的某类产品或工程，所以说设计的本质是一个 的过程。 3.真空度是指容器内或深空中的气体的 。 4.真空度数值是容器内气体压强低于大气压强的数值，即真空度 = - 。 5.设计是技术发展的 ，是技术成果转化为 的桥梁和纽带。 6.技术的发展也为设计提供了更多的可能性和手段，推动了 的提高。 7.传统塑料不可降解给环境带来危害，塑料可否回收利用?为此研究人员研制出一种可回收利用的新型塑料。该案例说明() A.技术的发展与设计没有关系 B.设计是技术发展的重要驱动力 C.设计其实是不需要技术参与的 D.有了好的设计就必然产生好的技术 8.纯电动车的设计理念是用电代替用石油驱动车辆，具有环保的作用，纯电动汽车的根本问题在于电池技术的进步，如果电池技术可以在短时间内取得突破，纯电动汽车时代将会提前到来，这一实例说明了() A.技术总是能满足设计的需求 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计制约技术的发展 D.我们只要掌握技术，就可完成任何事情 答案： 1.创造活动、生产力 2.预定的目标、创新 3.稀薄程度 4.大气压强、容器内气体压强 5.驱动力、现实 6.设计水平 7.答案：B [解析]通过设计可回收利用的新型塑料来代替传统塑料带来的危害，体现了设计及技术发展的重要驱动力，选项B符合题意。故选:B。 8.答案：B [解析]“如果电池技术可以在短时间内取得突破，纯电动汽车时代将会提前到来”说明了技术更新对设计产生的重要性，电动汽车减少了污染，更加绿色环保，说明技术更新对设计产生重要影响。故选:B。 课 堂 小 结 课堂小结 1.技术目标通过精心设计实现 （1）撞击法 （2）挤压法 （3）搓碾法 （4）高真空度法 （5）燃烧法 （6）化学腐蚀法 （7）混合方法 ①将多种方法组合使用，提高破壳的效果。 ②对挤压法进行改进，使挤压和搓碾同时起作用，增大核桃壳的裂 ③离心式核桃破壳设备。 2.设计与技术相互促进 设计是技术发展的驱动力，是技术成果转化为现实的桥梁和纽带。 作 业 设 计 1.1884年英国的沃特曼设计了一种用毛细管供给墨水的钢笔.此笔的端部可以卸下用一个小的滴管即可将墨水注入毛细管，这样，钢笔就可以自由吸水了.钢笔的设计是对鹅毛吸水技术的改进，而小圆珠代替笔尖的设计则使圆珠笔技术得以诞生.这个案例说明了技术与设计的关系是() A.技术的发展离不开设计 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计的丰富内涵 D.设计制约技术的发展 2.“嫦峨奔月”是中华民族早期的伟大飞天设想，为什么这一设想当时不能实现，这说明了技术与设计的什么关系?() A.技术的发展离不开设计 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计共有丰富的内涵 D.技术进步制约设计的发展 3.随着激光技术的不断发展，激光唱片被设计出来。它采用激光束照射唱片上的音槽，不会发出摩擦声，播放的乐曲优美纯洁、自然动听。并且采用激光技术后，唱片的信息量也大大增加。这说明() A.技术的发展离不开设计 B.技术更新对设计产生重要影响 C.设计具有丰富的内涵 D.技术进步制约设计的发展 4.为解决塑料袋“白色垃圾”问题，研究人员研制出了一种新型塑料，它像纸张一样可回收利用，为塑料产品的设计提供了新的材料。根据这个案例，以下说法正确的是() A.技术与设计是相互促进相互制约的关系 B.技术的发展与设计没有关系 C.设计其实是不需要技术参与的 D.有了好的设计就必然产生好的技术 5.电动剃须刀发明之初体积很大，携带不方便，于是有人设计出一种小巧、便携式的电动剃须刀。这一设计推动了电机微型化技术的发展。这个案例说明() A.设计是技术发展的重要驱动力 B.技术的发展与设计无关 C.技术的发展对设计不产生影响 D.技术的丰富内涵 6.由中央广播电视总台等单位主办的《2024中国·AI盛典》活动展示了许多人工智能创作的视频作品，为全球观众献上高水准的视听盛宴。借助多模态AI大模型，沉睡2000多年的兵马俑与当代歌手“跨时空阔台”，永乐宫壁画《朝元图》中的人物形象在数字世界里重归完整，短片《百家争鸣》拓展了人们对孔子、老子、韩非子、苏格拉底的常规想象。这表明() ①新质生产力通过实践活动转化为作品感染力和文化传播力 ②人工智能为作品创意提供新的源泉并丰富作品的文化内涵 ③科技的革新为优化劳动成果产出提供了更有力的支撑 ④科学技术的更新拓展了文化创新的主体 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 7.下面选项中，不属于仿生的选项是() A.根据长颈鹿的血液循环发明了宇航服 B.人们学习青蛙的游泳方法 C.利用萤火虫的冷光原理发明了冷光灯 D.利用蝙蝠的回声定位原理发明了雷达 8.鼠标形因似老鼠而得名，下图是50年的发展历程中的几款代表作，他们主要体现（　　） A.技术的发明 B.技术的革新 C.科学的发现 D.科学的传承 9.21世纪，随着微型计算机的广泛应用，人类社会逐步进入计算机时代，以计算机为依托的设计层出不穷，这一事实说明（　　） A.技术的发展离不开设计 B.设计是技术发展的基础 C.技术发展为设计创新提供了条件 D.设计是技术的平台 10.为了克服台式电脑体积大，不易携带等问题．于是，有电脑设计师设计出了一种小巧、便携式的手提电脑，俗称“笔记本电脑”．这一设计推动了电脑技术的发展．说明了（　　） A.技术的发展离不开设计 B.技术的发展和设计无关 C.技术的发展对设计产生影响 D.设计是技术发展的重要推动力 11.乐器演奏者通常用乐谱架摆放乐谱，演奏者进行时需人工翻动换页，极为不便．随着液晶显示屏技术的发展，出现了一种电子乐谱，从而使换页变得方便、快捷．这一案例主要说明（　　） A.设计的核心是艺术设计 B.技术是设计实现的平台 C.设计促进了技术的发现 D.技术设计就是艺术设计 答案： 1.答案：A [解析]题干强调的是钢笔、小圆珠代替笔尖的设计推动了笔相关技术的发展，主要体现的是设计对于技术的影响，技术的发展离不开不断改进的设计。故选:A。 2.答案：D [解析]“嫦峨奔月”是中华民族早期的伟大飞天设想，但由于当时技术手段的限制，导致人们无法实现飞天梦想.“嫦峨奔月”在当时的社会不能变成现实，主要是飞天技术不够发达所致.故选D. 3.答案：B [解析]随着激光技术的不断发展，激光唱片被设计出来。它采用激光束照射唱片上的音槽，不会发出摩擦声，播放的乐曲优美纯洁、自然动听。并且采用激光技术后，唱片的信息量也大大增加。这说明技术更新对设计产生的重要影响。故选:B。 4.答案：A [解析]A、普通塑料产品污染环境，可回收利用的新型塑料的产生为设计新塑料产品提供了途径，体现了设计与技术之间相互影响相互制约的关系，故正确。B、技术的发展促进设计的更新，故错误。C、新塑料产品的设计源于新型塑料的诞生，设计需要技术参与，故错误。D、有好的设计，并不一定产生好的技术，要受到当前技术水平的限制，故错误。故选:A。 5.答案：A [解析]题干中“这一设计推动了电机微型化技术的发展”说的是技术的发展离不开设计，设计促进技术的革新，故A选项正确;技术和设计关系密切相互影响，故BC选项错误;技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现，可以理解为技术是它们共同发展的主要推动力，故D选项错误。故选:A。 6.答案：A [解析]①③: 《2024中国-AI盛典》活动借助多模态AI大模型，为全球观众献上高水准的视听盛宴，弘扬和传播了中华优秀传统文化,这表明科技的革新为优化劳动成果产出提供了更有力的支撑，新质生产力通过实践活动转化为作品感染力和文化传播力，①③正确。②:实践为作品创意提供新的源泉，且人工智能没有丰富作品的文化内涵，②不选。④:人民群众是文化创新的主体，材料未体现拓展了文化创新的主体，④不选。故本题选A。 7.答案：B [解析]A、科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，制造出可以保持宇航员血压的抗荷宇航服，属于仿生，A错误;B、蛙泳只是模仿青蛙的游泳方式，没有制造出仪器或设备，不属于仿生。B正确;C、模仿萤火虫的发光原理制造了冷光灯;属于仿生，C错误;D、模仿蝙蝠的回声定位发明了雷达，属于仿生，D错误。故选:B。 8.答案：B [解析]技术发明是一项新技术的产生，比如首个鼠标就是技术发明，技术的革新是在原有技术的基础上的变革和改进，本题中强调50年的鼠标发展，主要体现了技术的革新。故选：B。 9.答案：C [解析]人类社会逐步进入计算机时代，以计算机为依托的设计层出不穷，这一事实说明技术发展为设计创新提供了条件。故选：C。 10.答案：D [解析]A电脑技术的发展离不开设计是正确的，但本题侧重设计推动技术的发展。错误； B技术和设计相互影响，相互促进。错误；C技术的发展对设计产生影响是正确的，但本题强调笔记本电脑的设计推动技术的发展。错误；D笔记本电脑设计推动了技术的发展，说明设计是技术的重要驱动力。正确。故选：D。 11.答案：B [解析]A、D项的说法意思一样，但是这两项说法本身就是错误的；C项，在题中并没有体现这一点；智能翻页的电子乐谱是使用者所期待的一种功能，所以B选项体现了题意，正确。故选：B。 反 思 评 价 在教学过程中，可以尽可能创设学生参与的情景，调动他们的学习热情，例如技术目标通过精心设计实现的举例，讨论等，通过一个核桃剥壳的实例来讲解。在讲解设计与技术的关系时，让同学们试分析讨论雅西高速公路“天梯高速”路段方案设计，要注意总结归纳讲解设计与技术是相互促进的，不要单纯观看图片资料。更重要的是总结出设计与技术的关系与区别。 学科网（北京）股份有限公司 $$