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

第3节 技术与科学的关系（1课时） 第1章 技术及其性质 豫科版2019 必修一 技术活动需要多种科学知识的支撑 01 技术活动受当时技术等条件的限制 02 科学发现与技术创新 03 学习目录 理解技术与科学的关系。 01 了解技术活动与技术创新。 02 学习目标 新课导入 想 想 一 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？ 问题： 科学 技术 新课导入 我们互动探究一下课本中的案例：欹器 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 新课导入 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。” 做中学： 新课导入 思 考 欹 器 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。 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。 欹器模型 PART 01 技术活动需要多种科学知识的支撑 技术活动需要多种科学知识的支撑 一 机械式鼠标 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。 技术活动需要多种科学知识的支撑 一 功能设计 1 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 技术活动需要多种科学知识的支撑 一 造型设计 2 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。 技术活动需要多种科学知识的支撑 一 产品试制或模型制作 3 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（右图所示）。 机械设计软件做出的模型 技术活动需要多种科学知识的支撑 一 实现鼠标功能需要的技术 4 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。 PART 02 技术活动受当时技术等条件的限制 技术活动受当时技术等条件的限制 二 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（右图所示）；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（右图所示）。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 技术活动受当时技术等条件的限制 二 关键文本 更多的鼠标设计产 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（右图所示）。 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。 PART 03 科学发现与技术创新 科学发现与技术创新 三 科学发现是技术发明的基础 科学技术的发展遵循着“生产—技术—科学”的模式。 先有生产活动 在漫长的生产活动中积累经验 早期人类的生产活动主要靠经验的积累。 提升认知 提炼出技术 无数科学家的努力奋斗，使科学从技术实践中独立出来。 科学发现与技术创新 三 19世纪以后 从科学（包括科学实验）出发 先进行科学基础理论研究，发现自然规律和基本原理 再利用这些原理，通过一定的技术途径，使其转化为现实的产品，形成新的生产力 技术 科学 生产 先有科学，后有技术，最后才将其应用于生产 科学发现与技术创新 三 1879 年 电话被发明并投入使用。 爱迪生（1847— 1931）改进了电灯。 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。 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。 1860~1877 年 19 世纪 80 年代 在这个时代 科学发现与技术创新 三 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。 20年后 根据这个科学原理 基因工程 染色体工程 这些生物技术在医学和农业科学领域中得到了广泛的运用，从而又掀起了医学和农业生产的革命。 DNA分子的双螺旋结构模型 21世纪 生物技术 生物制药 计算机生物芯片 科学发现与技术创新 三 科学发现是技术发明的基础 有了科学的指导，技术发展和应用的速度也大大提高了。 科学知识是从事科学研究和科学实验的基础，只有掌握丰富的科学知识，才能更好地参加科学实践活动，才能更好地使技术得到发展。 新的科学革命 引起新的技术革命 最终推动整个社会发生巨大的变革 科学发现与技术创新 三 技术发明与技术革新为科学的发展提供了技术手段 科学 技术 密切结合 相互促进 科学实验手段的进步 现代科学的发展越来越依赖于先进、复杂的技术手段 2 4 5 3 1 自动化检测仪器 电子显微镜 高能加速器 射电 望远镜 超级计算机等技术 科研探索的领域不断开阔 科学发现与技术创新 三 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 合 科学文化知识 技术实践 结 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。 科学发现与技术创新 三 用科学 热情 爱科学 认真学习科学文化知识 创新型 学科学 贡献 积极参加科学技术实践活动 投身于创新型国家的建设 第二个百年奋斗目标 建设创新型国家，青少年负有重任。 课堂练习 四 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 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 A C 课堂练习 四 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 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 A B 小结 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 小结 五 谢谢观看 第3节 技术与科学的关系 豫科版2019 必修一 $$