第一章第三节感受设计与技术的关系（第一课时）教学设计-高中粤科版通用技技术必修-技术与设计1

第一章 技术及其巨大的作用 第三节 感受设计与技术的关系教学设计 仁寿中学朱祖德 一、教材分析 本节课主要介绍设计与技术的关系，包括三个部分内容“发明和改进是技术的源泉”“设计需要用到已有的技术”“设计是技术发展的关键”。在本这节内容里首先出现了设计的概念，并将技术与设计联系起来，是从技术向设计过渡。这节课的内容对材涉及的设计进行了界定，因而显得尤为重要。本节重点是理解设计与技术的关系。本节难点是理解设计需要综合应用已有的技术。 二、学情分析 通过前两节课的学习，学生对技术有了一定的认识。从日常经验中，学生对“设计”也有一定的了解。但对于技术与设计之间的关系，学生并不知道，这也是节课的重点。表述设计的内涵和外显因素是教学难点。让学生明白设计与技术的关系，感受设计的重要性，对技术设计产生兴趣和学习欲望，是本节课的重点。 三、学习目标 1、理解设计是技术的关键。 2、理解设计需要综合运用多种知识。 3、通过案例说明设计在技术发明和革新中的作用，分析设计与技术的关系。 4、通过案例分析，感受到设计的重要性，领会到技术与设计的丰富内涵。学习目标 四、教学建议 1、本节内容理论性较强，在教学过程中要注意穿插案例、增设活动，激发学生的学习兴趣，使学生成为课堂学习的主体。结合第一节技术这两个特性“创新性”和“综合性”讲解“技术的发展需要不断改进设计”和“设计需要用到已有的技术”阐述如何做好设计。 2、教学重点 ①技术发明与技术改进的涵义；设计的重要性。 ②理解技术与设计的关系和技术革新对设计的影响。 3、教学难点 ①设计的重要性。 ②理解技术与设计的关系。 4、教学方法 案例分析法、合作探究法、小组讨论法 5、教学准备 收集辅助教学的相关案例、教学图片素材，设计好教学课件以及多媒体教学设备。 五、教学过程 （一）、新课导入 科技日新月异，技术迅猛发展。通过上两节课的学习，对技术的历史、性质和影响有所了解。通过展示飞机的设计和洗衣机的改进实例，激发学生的兴趣，导入新课，带领学生一起感受设计与技术的关系。 （2） 新授课 1、发明和改进是技术的源泉 （1）技术发明 展示：中国古代四大发明、20世纪四大发明、21世纪四大发明。 ①知识讲解： 技术发明是指创造自然界原来没有的事物。从中国的四大发明，到我们身边随处可见的电灯、眼镜、时钟等。这些发明改变了人类的生活，推动了人类社会的前进。 技术改进是对原有技术加以改造和提高。设计推动着技术不断进步和展。 ②学生活动： 案例对比分析：比较微波炉和飞机这两种技术发明有什么区别和联系 案例1：莱特兄弟设计出第一架飞机（教材22页） 莱特兄弟都十分热衷于飞行器研究，他们经常阅读、讨论有关飞行器的报道和文献。他们观察鸟的飞行姿势，把这种现象与空气动力学原理相联系，并应用到飞行器设计上(图1-19)。他们设计建造了一个小型风洞实验室，通过试验发现使飞行器保持平衡的方法。他们以此制造了滑翔机，并通过多次滑翔飞行试验，获得了宝贵的数据。 1903年，莱特兄弟在取得了大量滑翔飞行经验之后，在滑翔机上安装发动机，并加装了螺旋桨，兄弟俩将其命名为“飞行者”号。他们不断改进设计：装配新型发动机，为驾驶员和乘客安装座位......经过多次改造试飞，使飞机具有实用效能，满足设计的需求。“飞行者”号也被认为是世界上的第一架飞机。 案例2：微波炉的发明（补充材料） 微波炉的偶然发明 微波炉的发明者斯本塞在启动的雷达设备上工作时，发现自己放在口袋里的巧克力软化了。他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前，发现玉米粒就像放在火堆前一样，他猜测可能是微波使物体发热。第二天，他又将一个鸡蛋放在喇叭口前，结果鸡蛋受热突然爆炸，溅了他一身。这证实了他对微波能使物体发热的猜测。他把微波使物体发热应用到烹饪炉子的研制中，并经过进一步的设计与改造，获得了成功。从此，微波炉逐渐走入了千家万户。 偶然的发现，并经设计与改造后，微波炉诞生了。 ③学生分组讨论： ④学生分享讨论结果： 飞机的发明是有目的、计划的设计；微波炉的发明具有偶然性；要设计发明成功，要以必要的技术作为支撑；技术发明要通过设计来实现；设计过程中不断改进提高…… 只有在实践中不断地发明，才能产生新的技术，人类社会的发展是生产力的发展，即技术的发展，那么，除了发明能得到新技术，还有什么途径获得新技术？ （2）技术的发展需要不断改进设计 ① 设计是技术的关键，在技术发明和技术创新中起着重要的作用。过程中不断改进提高。技术发明是技术创新的主要部分，而创新是技术发展的核心。 ②学生活动： 学生阅读材料： 案例一：汽车发动机“点火角”的调节和改进（教材23页） 创新性的设计不断推动着技术的进步，改变着我们的生活。以汽车的功能与性能为例，在汽车发动机中，如果燃油喷射量不准确、点火不是发生在活塞与汽缸的最合适位置，汽油和空气混合物都会发生不完全的燃烧，导致发动机功率不高，不仅造成能量损失，还会使排放出的尾气含有大量杂质，污染空气。“点火角”又叫“点火提前角”，是指从点火时刻起到汽缸活塞上行到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度。能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火提前角称为最佳点火提前角(发动机都是在活塞运行至上止点之前开始点火)，点火提前角一般为6°～12°。通过设计，采用电子控制燃油喷射装置精确地控制燃油喷射及点火时间，不但可以使燃油燃烧更充分、发动机功率得到提高，而且还可以降低汽车尾气有害物质的含量。 ( 图 (a) 图(b) )案例二：汽车悬挂系统的改进（补充材料） 图(a)所示为汽车的两轮的非独立的悬挂系统， 当一个车轮遇到路面颠簸时，另一个轮子也会 受到影响;图(b)所示为改进设计后的汽车的两 轮独立悬挂系统，轿车的两个轮子不是简单地 用一根整体的车轴与汽车连接，而是各自独立悬挂在汽车大梁上，并设有减震和缓冲系统。这样，当单个车轮遇到路面颠簸时，不会对其他车轮造成影响，以提高轿车的舒适性与平顺性。 ③学生分组讨论： ④学生分享讨论结果： 没有一项技术是会天然生成和进步的，所有技术，都是在人类的设计、不断改进下，不断发展的。离开了设计，高铁技术、港珠澳大桥的架桥技术等，将不复存在!综观技术历史，蒸汽机、内燃机的发明，才使以此为动力的车、船、飞机等诞生;发电机的发明，才使世界有了电动机、电灯等电器，使世界进入了电器时代;而半导体集成电路技术的发明和创新进步，才使我们的广播电视技术、通信技术和设备得到飞跃的发展。 2、设计需要用到已有的技术 案例 汽车设计中综合运用的知识及技术 表1-7汽车设计中综合运用的知识及技术 序号 用途或功能 运用的知识及技术 综合运用说明 1 燃烧更完全，产生最大动力 燃烧学、动力学 点火时间不同等 2 研究各部件承重状态、传动方式等 机械学、力学 不同汽车有不同要求 3 使用部件材料性能满足其功能要求 材料学 由于不同部位受力状态和温度不同，应采用不同材料 4 发动机点火、防盗、智能防撞、导航、娱乐及车载信息系统 电子学、计算机技术 提高汽车的动力性、安全性和信息化水平等 技术发明和技术活动往往需要多种知识和技术的综合运用，这种综合不是简单地组合，它是在不同情况、不同条件下对已有的技术和知识进行有机的综合运用。 随着现代社会的发展，除了要求从业人员掌握特定的知识和技能外，还要求其掌握相关的各门学科的知识和技术，并要求其有较强的创新能力、设计能力。 任何专业，要开展技术设计，都要了解它与其他专业的相关性，都离不开各种专业知识、技能及其综合应用。 知识延伸：交叉科学指的是两个或多个学科相互合作，在同一个目标下进行的学术活动。交叉学科的生成一般有两种情况。一种是起源于新的研究方向，有的研究方向需要综合数个学科的知识和研究方法时，才有可能取得成功。当某些重大的科研课题涉及两个或两个以上学科领域，在研究过程中，便在这些相关领域的结合部产生了新兴学科，诸如物理化学、生物力学、技术经济等。另一种情况，是运用某学科的理论和方法去研究另一学科领城的问题，也会形成一些交叉学科。诸如射电天文学和天体物理等。 技术发展的关键是什么？ 3、设计是技术发展的关键 ①、定义： 设计是指基于预定的设想和目标，遵从相关的原则和规范进行构思，并将其用某种形式(模型、图纸、图表、文字文本等)表达出来的活动。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。 ②、分类： 设计可以是技术设计、艺术设计、工业设计(包括外观、概念、平面、景观设计等)、程序设计和教学设计等。本书讨论的主要是技术设计(简称设计)。 技术的根本目的是解决实际问题，而设计正是产生解决问题方法的主要途径。 ③来源： 技术创新将来源可分为两大类:一类是来源于有计划、有步骤的设计，如航天技术;一类是来源于偶然的发现，如抗生素药物的发明。 ④、学生活动： 雅西高速公路“天梯高速路段”方案的设计 雅西高速公路是连接雅安市和西昌市的高速公路，全长240km。由四川盆地边缘向横断山区爬升，跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系和12条地震断裂带沿途的地质灾害众多。整条高速路线穿梭在崇山峻岭之间，山峦重叠、地势险恶，公路每向前延伸1km，平均海拔就上升7.5m，因此，雅西高速又有了“天梯高速”的别称。 设计的条件和困难 1.石棉县至菩萨岗段。石棉位于拖乌山脚，海拔仅640m，而菩萨岗海拔高达3200m，短短46km相对高差达2600m，其纵坡堪称世界之最。按照公路设计规范，高速公路的纵坡不能超过3%，40km里最多能爬升1200m，按照常规，爬升相对高差达2600m的纵坡，这几乎是不可能完成的任务。 2.该路段有三个山头，山的一侧(前进方向的左侧)表面是地质不良地段及自然保护区，不能修建高速公路。 3.在海拔2300m高度 铁寨子1号隧道口出门海拔2220m处，三个山头的半经各自都有600m左右。 方案的设计和选择 1.在该路段采用直线拉升到足够高度的方案。 2.全部在山的前进方向山头表面的右侧，采用之字形爬升公路的设计方案。 图1-20雅西双螺旋隧道高速公路示意图 3.全部采用公路绕山头表面转大圈的设计方案。 4.采用在山的前进方向第一个山头表面的右侧转大圆圈爬升，另一个半圆从山中挖爬升弧形隧道出来，构成第一个螺旋，再在第三个山头，用同样方法设计，构成第二个螺旋，形成双螺旋隧道高速公路。这样既达到爬升高度、坡度要求，又达到汽车在高这条件下对道路转弯半径的要求。如图1-20所示。 工程设计人员采用了第4个方案。 设计是技术的关键，主要体现在设计过程中的科学性、完整性、严谨性，以及设计成后该技术的先进性、创新性和所起的巨大作用。 (1)从被设计的对象(事物)外部关系的整体要求来设计。即从功能、性能指标、耐用、安全、外观、环境适应性、可持续发展(环保)等多种角度进行设计，使其达到最优化。 (2)从被设计的对象(事物)内部关系来设计。即从它们的结构、系统、流程、控制等方面的矛盾，协调、制约进行设计，使其能完全达到对外部关系整体的各种要求。 (3)从设计的过程来分析。设计过程应遵守规定的流程、规范、原则、方法、标准并符合相关法律规范，确保被设计的对象(事物)达到最优。 (4)从技术革新、创新、推动技术进步的角度来分析。要求设计者具有创新精神能力和方法，来超越老旧技术，创造新的技术、解决新的技术难题;要求设计者能将新原理、新知识、新材料、新器件和其他新技术综合应用到设计中，使产生的技术达到新高度，推动技术向前发展。 总而言之，设计是技术发展的关键。 （三）课堂小结 ( 课堂小结： )一、发明和改进是技术的源泉 二、设计需要用到已用的技术 三、设计是技术发展的关键 六、板书设计 1.3受设计与技术的关系 1、 发明和改进是技术的源泉 1.技术发明 2.技术的发展需要不断改进设计 2、 设计需要用到已有的技术 3、 设计是技术发展的关键 1.设计的概念 2.设计的分类 3.设计的来源 七、教学反思 这节课设计1课时讲述技术设计的内容，并开展对应的实践活动，让学生学以致用。很多人都认为通用技术课没必要像其他课程一样详细讲解，只需要动手实践就可以了，实际是错误的。在课程的讲解中更应该提升实践活动或典型案例的规律性，让学生学会方法论，而不仅是完成一个简单的实践活动。 通过实践和理论相结合，不仅能够满足学生的兴趣，还能提高他们对课程学习的热情，调动课堂的气氛，增加这门课的吸引力。 这节课内容稍显多，课堂需进一步优化。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 7 页） 学科网（北京）股份有限公司 $