普通高中通用技术课程“技术与设计2”标准解读

第1页共12页苏教版必修二课程标准解读“技术与设计2”模块是在“技术与设计1”模块的基础上，对技术与设计过程中所涉及的一些基本问题的进一步深入，其目的是培养学生对技术与设计的思想和方法的理解以及应用技术解决实际问题的能力，使他们具备利用和评价技术的方法和策略，以及受用终身的技术管理能力。模块内容构成了技术设计过程中特有的、具有广泛的应用价值和可以有效迁移的思想方法，它远超出了人们一般意义上的习得性的知识和技能，使对事物的事实认定，上升为指导实践的规律并渗透在人们处理各种问题的过程中，即对事物的价值认定。一、简要说明“技术与设计2”模块共设“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”等四个主题。尽管从技术角度来看，这4个主题分属不同的专业，但是这些环节是一个技术设计过程必不可少的基本内容，它们自成体系，相对独立，但又相互呼应，具有内在的联系。结构是系统的组成形式，流程是系统按时间顺序的描述。被控制的事物和控制装置本身是一个系统，控制就是对系统状态所施加的干预。因此，将它们集中放在这一个模块中进行讲述，既能体现出技术与设计的整体性，有能体现出各部分的联系与侧重点，其目的是让学生从宏观和微观两个层次把握技术与设计的基本内容与思想方法。“结构与设计”强调从力学的角度理解结构、结构的强度和稳定性等问题，关注简单的结构设计；“流程与设计”强调对流程和流程优化的理解，以及简单流程和流程改进的设计；“系统与设计”则侧重对系统的理解，以及运用系统的思想解决一些生活中问题的设计；“控制与设计”应注重理解控制的涵义和控制的应用，以及生活生产中的简单控制系统的设计。本课程内容的四个主题之间既有一定的独立性，又具有一定的关联性。其中所运用的一些思想与方法：例如，“系统与设计”中整体与部分、独立与关联、优化思想与方法；“控制与设计”中的反馈调节方法；“流程与设计”中流程改进的思想等等具有广泛的应用价值和可迁移性，均可运用在其他主题的一些技术问题的解决中。这些思想与方法使技术与设计由经验上升到了理性，由单纯的展现设计技巧提升到了形成设计的思想和方法。本模块与“技术与设计1”共同构成了本课程的选修模块的基础。二、内容标准及相关活动的说明（一）结构与设计第2页共12页本主题共有5条标准。1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类从不同的角度理解结构的涵义与作用：广义上讲，结构是指物体各个组成部分之间的搭配和排列。结构的作用：结构决定了事物的性质和形态。从力学角度的理解：结构是指可承受一定应力的架构形态。结构的作用：结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。结构的一般分类有：实心结构、框架结构、壳体结构。本标准不要求学生对这三种结构类型的特征进行定性地描述，但应能对生活中常见的简单结构实例进行归类，并指出这三种结构的不同应用场合。教学中，教师可用简单的材料制作的不同结构的物体给学生作演示，也可在课前布置学生自带材料进行不同结构类型的简单制作。在我们周围，有各种各样不同形状、不同用途的物体和结构。实心结构如铅球或砖石、大坝等；框架结构如大桥、自行车、铁塔等；壳体结构如汽车、建筑工人用的安全帽、气罐、油罐等。不同的结构类型，具有不同的特征和受力特点。2、能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的张力或压力的解释与说明：当一个构件承担负载时，就可能受到张力、压力或扭力的作用。张力（拉力）是拉伸材料的力，组成材料的粒子被拉开；压力是压缩材料的力，组成材料的粒子被推近。例：桥墩、房屋的柱子承受压力；拉索桥的钢丝承受拉力；一根两端被托住的梁，受到弯曲力；梯子、大坝承受压力、剪切力；当大风或冰雪等外力作用在桥上，桥则受到扭力、拉力、压力等等。对结构承受应力的分析，应根据学生已有的知识水平，分析生活中常见结构的应力，可进行一些定性的分析，不要求学生作进一步的定量分析，不要求画物体结构的受力图。3、能通过技术实验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出实验报告强度概念的解释与说明：强度是指构件在载荷作用下，抵抗破坏的能力。一个结构的强度取决于它对张力和压力两方面的反应能力。决定强度的因素：强度取决于形状，形状略作改变，强度就会改变；强度还取决于材第3页共12页料以及材料的连接方式，了解应力对不同材料的影响可以帮助我们选择正确的材料建造坚固的结构。稳定性概念的解释与说明：稳定性就是结构保持原有平衡状态的能力。稳定性阻碍翻倒或被移动，是很多结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素主要有：结构的形状、结构重心位置、结构所受的运动和力等等。例如，人们利用三角形或由三角形组成的多面体来增加结构的稳定性，底面越大、重心越低结构就越稳定。应引导学生通过生活观察和技术实验，对简单结构进行强度与稳定性分析，解释它的强度高或低、稳定或者不稳定的原因。教师可以引导学生进行实验，也可以让学生自己根据生活经验、兴趣爱好和已有条件，自行设计和制作实验，并得出结论。教师应指导学生对技术实验与观察的过程进行记录，并按照比较规范的格式写出实验报告，从而培养良好的实验作风与习惯。4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型学生可以根据生活中的需要和个人的爱好，选择一个设计对象或项目，进行一个实际的设计过程。要注意引导学生养成良好的设计习惯，在设计方案的构思时，应从外观、重量、大小、强度和稳定性等方面综合考虑，尽量做到既满足功能要求又做到轻便、美观等。还要学会画草图，所画草图应能清晰地显示出设计对象的骨架形式、尺寸比例等，然后就草图的方案与小组同学共同商讨，吸取大家智慧，培养协作意识。设计方案确定之后，应绘制出比较规范的设计图纸（图纸应含通用的技术符号、精度要求、尺寸标注、文字说明等等），对于简单的设计对象，可以依据图纸直接制作出原型，若是比较复杂的结构设计对象，如新居室的衣柜、书柜等，不能在短时间内做出原型，可以因地制宜地选择材料做出其模型。5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例技术设计要避免走向功利化的极端。设计不仅仅要从满足人的物质需求出发，同时需要关注人的审美准则、民族特色、生态文化等精神领域的需要。结构设计的人文色彩尤为浓烈，古今中外，从若干经典的建筑物设计中，我们就可以看到不同时期不同文化背景的烙印。学习结构与设计，需要引导学生学会欣赏和评价经典的、有特色的结构设计的杰作。教师可以通过带领学生参观本地的特色建筑，从各类教学资源中筛选有价值的结构设计实例介绍给学生，引导学生学习对作品进行欣赏和评价的角度和方法，比如从”形”“意”“神”第4页共12页等方面来评价等。6、关于活动建议建议1进行关于结构强度和稳定性测量的实验。所选结构既要简单又要能说明问题，实验过程中，应设计一个表格来记录实验数据和结果，并且对所测量的数据进行引导行的解释与说明。若不具备条件，也可定性描述。建议2分析典型案例的结构特点。可从所列实例的功能实现，结构的类型和文化特点等角度进行分析评价。建议3对产生了一定影响的建筑物的坍塌、扭曲或断裂的事件，进行分析讨论，简要说明该结构所存在的主要技术问题。可以引导学生对此类问题展开讨论研究，由于可能涉及的原因或问题比较复杂，故讨论的深度不限。（二）流程与设计通过对流程的介绍，使学生理解流程的涵义与流程涉及的各个因素，培养学生优化生活和工作流程的能力，使学生体验革新的成功感和革新可能带来的经济、环境等方面的成果。本主题共有5条标准：1、了解流程的涵义及其对生产、生活的意义在介绍流程的涵义时，应抓住两个基本点：流程的时序和环节。时序是指随时间变化的发展经历；环节是指事件在发展的过程中，总可以依据某种特征或方式把它分解为若干个小的过程。结合生活中的多种实例，具体讲解与流程对应的各个环节，使学生充分理解流程，并且要强调流程能产生更大的效益和具有可持续发展性。2、通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分析，理解流程中的时序和环节的意义，学会阅读简单的流程图可以选择一个有代表性的流程案例，与学生共同分析，使学生学会阅读工艺机理不太复杂的流程图。例合成氨的生产工艺流程首先利用适当的方法，生产大量合成氨的原料——氮气、氢气，氮气和氢气的混和气体在合成塔的6000C高温、200帕斯卡下，通过催化剂的作用产生氨气，再通过氨分离器不断地把生成的氨分离出来，同时未转化的反应气体又进入合成塔循环加工。这就是合成氨的生产流程。第5页共12页在此流程中，氮气和氢气的混和、氨的合成、分离、循环这几个主要生产环节的顺序是不可倒置的。生活中，经常有需要读懂流程图的场合，简单的有公共汽车或地铁线路的上行、下行流程图；复杂一些的有，当我们参观发电厂或化工厂，在工厂的中控室会看到一幅生产工艺流程图，要了解生产情况，就要读懂这张图；当我们走进军营，可能看到一幅作战流程图等等。流程图的表达有多种形式，有图示、模型表示、动画演示等等。3、能分析流程设计中应考虑的基本因素，并画出流程设计的框图生产、生活中流程的设计有两种情况，一种是流程的若干环节是显性的，也就是事物发展的规律较容易描述，如邮局邮件的分检流程设计、快餐配送中心的工作流程等；另一种流程的设计要依据事物的内在属性和规律，需要进行大量的实验和漫长的探究才能得出的，如合成氨的工艺流程。学生对某一简单流程设计的分析，应根据事物的内在性质、规律和相关因素，对流程设计的时序和环节线索进行把握。4、能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系，能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题。生活生产中的技术改进或革新，多数出自对已有生产流程的整体改进或者是对其中某一环节的改进，其目的不外乎为了提高工作效益、降低生产成本、节约能耗、保护环境等。在一个流程的设计或优化过程中，应考虑以下几个问题：材料：不同的材料有不同的加工方法。工艺：不同的产品有不同的工艺要求，流程也不同。设备：生产设备的水平往往决定了流程的自动化水平。人员和资金：人员的技术水平和必要的资金会影响生产的过程、质量和周期，是流程设计必须考虑的主要因素。环境：生产过程与环境的相互作用，是流程设计中应该关注的重要因素，等等。要使学生通过具体的流程案例的分析，进一步理解流程改进的条件。从外部条件来讲，是建立在设备和工艺水平提高的基础上；从内部条件而言，是建立在对流程内在机理的进一步研究的基础上。流程的改进过程就是优化的过程。第6页共12页例1银行储蓄所顾客存取款的流程原先是人工填单、记账，保存的是纸质的帐单，自从引入计算机管理系统，改进了存取款的流程，减少了中间环节，提高了工作效率，降低了差错率。例2用于建筑结构承重的人造板的研发设计目前我国生产的人造板本身的强度决定了其主要用途是室内装修、家具制作等，若要将人造板作为建筑结构承重的材料使用，就必须增加人造板的强度，就需要通过研究、改变现有人造板的材料组成结构，改变加工工艺的流程来实现。5、能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流程的改进设计，并用文字或图表说明流程设计方案的特点，或者流程的改进方案的优越之处。学生可以结合生活生产中已经存在的、尚有改进的可能的流程进行讨论，在指出问题所在的基础上，提出改进方案，并论证这一方案的可行性。改进的对象的选择很关键，学生理解和改进工业生产中复杂的流程有一定困难，可以结合研究性学习中提出的相关问题进行讨论和研究。例1家用燃气炉灶在使用过程中热能的高效利用问题。（分析略）例2化学课中的”氢气在氯气中燃烧”的实验改进。一般实验步骤是将氢气在空气中点燃，再直接伸入装有氯气的容器中，观察实验现象。这一实验的问题是，将点燃的氢气伸入氯气瓶中时，会有一定量的氯气外漏，而外泄的氯气对人体有强烈的刺激。如何从安全环保的角度改进这一实验流程？（分析略）6、关于活动建议建议1，通过对比较成熟的流程设计的事例的分析和评价，为进行下一步的流程设计和改进提供准备。建议2，为学生的流程设计提供了若干参考项目，也可根据当地条件另作选择。（三）系统与设计系统的概念来源于人类长期的社会实践，运用系统的思想和定性定量相结合的系统方法分析和处理生产和生活中的问题，是大家都可能遇到的。学习和掌握系