1.3 技术与科学的关系 （教案）-高中通用技术必修技术与设计1（豫科版2019）

1.3 技术与科学的关系 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 1.3技术与科学的关系 教学 目标 1. 理解技术与科学的关系。 2. 了解技术活动与技术创新。 教学 重难点 重点： 1. 理解技术与科学的关系。 2. 了解技术活动与技术创新。 难点： 1.知道技术与科学的关系，正确理解技术的影响。 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，学校每年都组织你们参加研学行活动？这些活动中有没有科技实践活动呢？是一些什么样的活动呢？我们常提到“科学技术”这个词，你思考过技术与科学的关系吗？ 技术所涉及的领域和范围不同，其复杂程度也不一样，但考察一项技术的设计和实施过程后很容易发现，技术活动的进行往往需要应用许多相关科学知识。 做中学→我们互动探究一下课本中的案例：欹器 欹（qi）器，是我国古代劳动人民智慧的结晶，欹器有一种奇妙的本领，未装水时略向前倾，待灌入少量水后，罐身就竖起来一些，而一旦灌满水时，罐子就会一下子倾覆过来，把水倒净而后自动复原，等待再次灌水。 欹器在古代还是一种诫器，具有对人的警示作用。《孔子家语》中记载：孔子观于鲁桓公之庙，有欹器焉。夫子问于守庙者曰：“此为何器？”对曰：“此盖为宥坐之器。”孔子曰：“吾闻宥坐之器，虚则欹，中则正，满则覆。明君以为至诫，故常置之于坐侧。” 我们一起来做一个欹器。然后观察在灌水过程中，整个容器系统的重心是怎样变化的？ 找一只塑料杯，设法找到空杯子的重心位置，在重心所在水平面上方一点的杯壁上钻两个孔，孔径与自行车辐条的直径等大，并且使两孔的连线稍稍偏离孔所在的圆的圆心（即使你对准圆心钻孔，一般也会产生 1~2 mm 的偏差）。取一段铁丝（直径与自行车辐条相同），紧紧地插入杯壁的两个小孔中，作为容器的转轴。然后用铁丝做一个支架，把杯子的转轴架在支架顶端的凹槽内，欹器就制作成功了，如下图所示。 欹器模型 制好后，请灌水试试。想一想：在灌水的过程中，整个容器系统的重心是怎样变化的？为什么灌一点水以后，容器会竖直一些？灌满水后，为什么容器又会一下子倾覆过来？水倒净后，为什么会自动复原？请用平衡的原理加以解释。 以一个问题提问的方式，吸引学生参与课堂，让全班同学体验做中学，互动探究一下课本中的案例：欹器，讲解欹器。 展示欹器模型的图片，让同学们观察在灌水过程中，整个容器系统的重心是怎样变化的，让学生感悟技术与科学。 新 知 讲 授 一、技术活动需要多种科学知识的支撑 简单、具体的制作、发明等，用到的知识虽然不是很深奥，却可以锻炼我们的动手能力，启迪思维，培养创新意识和创造力，提高我们学习基础知识和从事科学技术的兴趣。从事比较系统、复杂的技术活动，就需要有全面、深入的自然科学和社会科学的知识。只有具备了扎实、全面的基础知识，不断进行技术实践，才能较好地解决技术活动中的实际问题。 鼠标是计算机重要的指向设备之一。以机械式鼠标（右图所示）为例，设计制造出一款造型美观、性能优良、操作舒适的鼠标，需要考虑以下几个主要因素。 机械式鼠标 1.功能设计 鼠标外壳的主要作用是支撑、保护其内部的元件。只有具备材料学及相关的知识才能选择出合适的材料，使外壳坚固耐用又造价低廉。 鼠标的基本作用是控制计算机显示屏上光标的移动以拾取目标。如右图 所示，机械式鼠标移动时，滚动球滚动，并带动两个方向上的带条纹的滚轮（光栅轮）转动。光敏三极管感应到反射光线的变化并形成脉冲电信号，并把信号传输到鼠标内的控制芯片，再由芯片将鼠标的变化数据传给计算机。此时屏幕上的箭头就可以移动了。 机械式鼠标的内部结构 2.造型设计 造型设计必须以人机工程学的观点，去确定人和产品之间最适宜的相互作用方式和方法，提高人的操纵活动能力，以达到高效和高准确度的要求。要综合地运用人体测量学、生物力学、生理学和心理学等知识，来确定鼠标的比例尺度、色彩的搭配等，使其色彩宜人、造型别致且实用。 3.产品试制或模型制作 完成设计后，按照传统的方法，就要制作样品，检验设计思路和设计方案是否合 理，并做出必要的修改。试制模型或产品，就要懂得不同的加工设备、各种加工工艺、技术和手段，以及成型技术、检测技术等。 现代设计及制造越来越多地应用了计算机进行辅助制造，并可以用计算机模拟，提高设计效率和设计质量。 机械设计软件做出的模型 4.实现鼠标功能需要的技术 设计和制造鼠标，需要电子技术、机械设计、计算机科学、人机工程学等知识。电子技术包括电器件设计和选用、电子电路设计、电磁技术、光电技术等知识；机械设计包括机构设计、材料选用、强度理论、散热、润滑、振动等知识；计算机科学涉及处理器、存储器、显示器、总线及接口等技术；人机工程学涉及人机界面等知识。 二、技术活动受当时技术等条件的限制 仍以鼠标为例，早期我们使用的鼠标为机械式鼠标。后来的设计者用光电位移传感器取代机械式鼠标的滚动球，设计出了光电式鼠标；用激光光源代替 LED（发光二极管）光源，又设计出了激光式鼠标。鼠标的性能变得越来越优越。 显然，机械式鼠标的设计者在设计鼠标时，肯定也做了很精心的方案论证，光电位移传感器或激光技术的应用在当时肯定受到某种限制而没有被采用，比如是否形成了可应用的技术、可靠性、性价比等。 光电式鼠标的工作原理 激光式鼠标的工作原理 近年来，无线鼠标、空中鼠标、手套鼠标、磁悬浮鼠标等产品也相继被设计出来，体现了技术发展的无限潜力。 虽然无限制的、充满想象力的概念设计是每个设计师所向往的，但这些设计往往包含成本太高、可靠性差、难以生产制造、有待突破的新技术的应用等制约因素。因此，设计必须以现有技术为基础，考虑设计方案能否靠现有技术手段实现。当设计原理有重大突破时，制造工艺技术往往也需要创新。 更多的鼠标设计产 三、科学发现与技术创新 1.科学发现是技术发明的基础 1860~1877 年：电话被发明并投入使用。 1879 年:爱迪生（1847— 1931）改进了电灯。 19 世纪 80 年代：交流电及交流电系统的广泛使用，使得电能能够远距离输送，从而使人类进入了一个伟大的新时代。 在这个时代：人们的劳动生产力得到了很大的提高，社会经济的发展也突飞猛进。 DNA双螺旋结构模型是James Watson 和Francis Crick 于1953年提出的描述DNA二级结构的模型，也称为Watson –Crick 结构模型。 在20世纪50年代前后，经过许多生物学家的持续努力，提出了 DNA 分子的双螺旋结构模型。 DNA分子的双螺旋结构模型 20年后 21世纪：生物技术、生物制药、计算机生物芯片 2.技术发明与技术革新为科学的发展提供了技术手段 科学实验手段的进步→科研探索的领域不断开阔 3.技术实践的积累是技术创新的重要条件 技术活动的开展:科学文化知识的掌握、技术实践的积累，实践能力的形成 科学文化知识与技术实践相互结合 更深刻地体会、理解、巩固所学的相关知识，使所学知识“活化”，反过来又能在更高层次上指导技术活动的开展。 四、课堂练习 1.下列关于科学与技术区别的描述,错误的是（ ）。 A.科学与技术的含义是一样的 B.科学与技术的成果形式不同 C.科学与技术的任务不同 D.科学与生产不直接发生联系,而技术直接服务于生产 2.下面叙述，正确的是（ ） A、科学要回答“是什么”和“做什么”的问题 B、技术要回答“为什么”和“怎样做”的问题 C、科学只有通过技术这个中介才能转化成生产力 D、科学与技术之间是一种相互独立、互不干涉的关系 3.下列关于技术的说法，不正确的是（ ） A.“科学技术是第一生产力”告诉我们，科学即技术，技术即科学 B.技术发明与技术革新都是技术创新的表现形式 C.技术是人类利用自然、改造自然的方法与手段 D.技术是人类在长期的生产与生活中积累起来的知识、经验、技巧和手段的总和 4.下列选项中，属于技术活动的是（ ） A.牛顿发现万有引力定律 B.瓦特发明蒸汽机 C.居里夫人发现镭 D.爱因斯坦发表相对论 五、小结 1.技术活动需要多种科学知识的支撑 （1）功能设计 （2）造型设计 （3）产品试制或模型制作 （4）实现鼠标功能需要的技术 2.技术活动受当时技术等条件的限制 设计必须以现有技术为基础，考虑设计方案能否靠现有技术手段实现。当设计原理有重大突破时，制造工艺技术往往也需要创新。 3.科学发现与技术创新 （1）科学发现是技术发明的基础 （2）技术发明与技术革新为科学的发展提供了技术手段 （3）技术实践的积累是技术创新的重要条件 从学生的感性认识出发，逐步把学生的思路引导到技术活动需要多种科学知识的支撑的思路上来。 通过案例分析，让同学们思考，鼠标的设计需要考虑哪些因素。让同学们认识到只有具备了扎实、全面的基础知识，不断进行技术实践，才能较好地解决技术活动中的实际问题。(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。 仍以鼠标为例，讲解鼠标的一系列发展历程，让铜须门们理解并感悟到技术活动受当时技术等条件的限制，所以在此基础上，同学们能够深刻的认识到设计必须以现有技术为基础，考虑设计方案能否靠现有技术手段实现。当设计原理有重大突破时，制造工艺技术往往也需要创新。 通过流线型的时间线展示，让同学们认识到早期的科学技术的发展遵循着“生产→技术→科学”这一模式。 在案例分析中理解科学、技术、生产之间的关系。 通过历史上的案例，电话、电灯和交流电的发明和使用，让同学们感悟人们的劳动生产力得到了很大的提高，社会经济的发展也突飞猛进。培养学生自主学习能力，并把学到的知识，并辅以实例，形式化的描述出来。在此基础上讲解技术的作用，循序渐进，更好理解。 通过思维风暴，让学生感受到技术实践的积累是技术创新的重要条件，从而更深刻地体会、理解、巩固所学的相关知识，使所学知识“活化”，反过来又能在更高层次上指导技术活动的开展。 设置难度适当的实践练习，加深学生对技术与科学的关系的理解，确定后续新知讲授的推进。 梳理本次课内容，形成知识体系；分析技术与科学之间的关联，并对今后学习进行展望。 课 堂 练 习 （有题有答案有解析） 1.设计必须以现有 为基础，考虑设计方案能否靠 实现。 2.科学发现是 的基础。 3.技术发明与技术革新为科学的发展提供了 ，科学与技术 并 。 4.技术活动的开展，除了科学文化知识的掌握，还需要技术实践的积累，也就是 。 5.技术活动需要 ；技术实践的积累是 的重要条件。 6.只有把科学文化知识与技术实践相 ，才可能在技术活动中有所发现、有所创新。 7.技术与科学没有任何关系，它们相互独立，这个观点是 。（正确或错误） 8.技术与科学是有区别的。科学是人们 自然界的一种活动，它的成果是科学理论的发现，其途径是科学探究;而技术则是人们 世界的一种社会实践活动，它的成果是新产品或新工艺的发明，其途径的核心部分是技术设计。 答案： 1.技术、现有技术手段 2.技术发明 3.技术手段、术密切结合、相互促进 4.实践能力的形成 5.多种科学知识的支撑、技术创新 6.结合 7.答案：错误 [解析]本题考查技术与科学的关系。科学是技术的理论基础，技术是科学理论的实践，它们相互联系，相互促进，故题干说法错误。 8.答案：认识、改造 [解析]本题考查科学就是力量。科学是人们认识自然界的一种活动，它的成果是科学理论的发现，其途径是科学探究;而技术则是人们改造世界的一种社会实践活动，它的成果是新产品或新工艺的发明，其途径的核心部分是技术设计。 课 堂 小 结 课堂小结 1.技术活动需要多种科学知识的支撑 （1）功能设计 （2）造型设计 （3）产品试制或模型制作 （4）实现鼠标功能需要的技术 2.技术活动受当时技术等条件的限制 设计必须以现有技术为基础，考虑设计方案能否靠现有技术手段实现。当设计原理有重大突破时，制造工艺技术往往也需要创新。 3.科学发现与技术创新 （1）科学发现是技术发明的基础 （2）技术发明与技术革新为科学的发展提供了技术手段 （3）技术实践的积累是技术创新的重要条件 作 业 设 计 1.下列关于科学与技术区别的描述,错误的是（）。 A.科学与技术的含义是一样的 B.科学与技术的成果形式不同 C.科学与技术的任务不同 D.科学与生产不直接发生联系,而技术直接服务于生产 2.下面叙述，正确的是（） A、科学要回答“是什么”和“做什么”的问题 B、技术要回答“为什么”和“怎样做”的问题 C、科学只有通过技术这个中介才能转化成生产力 D、科学与技术之间是一种相互独立、互不干涉的关系。 3.关于技术下列说法错误的是（） A.技术是为了满足人的需求而产生的 B.技术与科学没有区别 C.技术可以改造自然 D.创新是技术发展的核心,技术发展促进了科学的应用与延伸 4.下列关于技术的说法，不正确的是（） A.“科学技术是第一生产力”告诉我们，科学即技术，技术即科学 B.技术发明与技术革新都是技术创新的表现形式 C.技术是人类利用自然、改造自然的方法与手段 D.技术是人类在长期的生产与生活中积累起来的知识、经验、技巧和手段的总和 5.下列有关技术与科学的说法,不正确的是（） A.爱因斯坦提出相对论是技术活动 B.科学侧重认识自然,力求有所发现 C.牛顿发现万有引力定律是科学活动 D.技术侧重利用和合理地改造自然,力求有所发明 6.下列选项中，属于技术活动的是（） A.牛顿发现万有引力定律 B.瓦特发明蒸汽机 C.居里夫人发现镭 D.爱因斯坦发表相对论 答案： 1.答案：A [解析]科学与技术的含义是一样的，故选A。 2.答案：C [解析]科学是发现各种事实和现象的规律，并予以验证和公式化的知识体系，侧重于认识自然，回答的是是什么和为什么；而技术则是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造，侧重于开发和利用自然，回答的是怎么办。他们之间的联系是：科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。故选C。 3.答案：B [解析]科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。故选B。 4.答案：A [解析]本题综合考查了科学与技术的关系，技术对人类的影响等内容. A.科学与技术两个概念混为一谈，它们两者之间是完全不同的概念，该选项错误; B.技术发明与技术革新都是技术创新的表现形式，正确; C.技术是人类利用自然、改造自然的方法与手段，正确; D.技术是人类在长期的生产与生活中积累起来的知识、经验、技巧和手段的总和，正确; 故选:A。 5.答案：A [解析]爱因斯坦发表相对论属于科学活动，故选A。 6.答案：B [解析]本题主要考查技术活动的相关知识。A.牛顿发现万有引力定律属于科学活动，故A错误;B.瓦特发明蒸汽机属于技术活动，故B正确;C.居里夫人发现镭属于科学活动，故C错误;D.爱因斯坦发表相对论属于科学活动，故D错误。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，例如技术与科学之间的联系的事件的举例，讨论等。在展示技术发展史图片时，要注意总结归纳各时期的特点，不要单纯观看图片资料。更重要的是总结出发展史分类的规律，进而更好地掌握技术与科学的关系，正确理解技术的影响。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$