资源简介

(共118张PPT)
必修模块
《技术与设计2》
——课标解读与教材分析（苏教版）
人民教育出版社 编审
国家普通高中技术课程标准组核心成员
鲍珑
bl1024@
010-82088513
技术与设计2
结构与设计
流程与设计
系统与设计
控制与设计
技术与设计2
一 结构与设计 二 流程与设计 三 系统与设计 四 控制与设计
常见结构的认识 生活和生产中 系统的结构 控制的手段与应用
的流程
稳固结构的探析 流程的设计 系统的分析 控制系统的工作
过程与方式
简单结构的设计 流程的优化 系统的设计 闭环控制系统的
干扰与反馈
经
经典结构的欣赏
系 控制系统的设计与实施
《通用技术》必修模块：
由认
识到
实践
学
中
做
典型技术
技术方法
技术文化
典
型
技术
与设
计 2
由实
践到
认识
做
中
学
技术的性质设计一 般过程
通
识
技术
与设
计 1
途径
方法
内容
性质
模块
◎独特的思想方法
稳定、协调、整体、优化、系统、反馈、控制等核心思想方法。
◎广泛的应用
应用于人们的日常生活、工农业生产、社会经济等方面。
《技术与设计2》模块的主题具有
“技术与设计2” 各单元的开篇语或以远古先人对技术的奇妙应用，或以技术与设计造就的现代文明，清新自然、具有亲和力，以叙事的方式展现，由此导入正文，激发学生学习技术设计的兴趣，使他们喜欢技术、愿意学习技术。
正文再沿着以下思路展开：
生活中的设计
设计方法分析
案例的剖析
形成基于问题的设计方案
从生活中常见的事例入手，引出结构强度
以学生熟悉的自行车为例，展开系统与设计讨论
精选富有典型意义、富有感召力的案例，或从多角度呈现技术设计对社会经济和人类文明带来的震撼人心的推动力，或揭示具有普通意义的技术思想和方法。
通过对汉字激光照排系统这一具有划时代意义案例的分析，揭示系统分析的步骤
以加拿大魁北克大桥的坍塌这一历史教训为例，揭示进行结构设计所应具有的责任感
以罗丹将巴尔扎克的塑像的手砍去这一行为为例，引导学生理解系统的整体性
强调师生的互动和内容的开放，每个案例后面都以“马上行动”“探究”等栏目的形式给学生留白，引导设计方案的创新、多样化和独特化。并适时引导学生认识技术与设计复杂多角度的现象，激发求知欲和想象力。
结构的稳定性案例分析和留给学生的“马上行动”
引导学生思考生活实际中结构的不稳定的应用。
注重引导学生关注技术文化，关注历史，关注人类，理解和尊重多样文化。
在“结构与设计”中，引导学生欣赏中国传统飞檐建筑文化和桥梁文化。
从厨房装修这一生活中的事例，看系统思想的运用。
从生活事例出发，理解设计的经济原则。
既有城市学生熟悉和乐于接受的生活实例，也有发生在农村学生身边的事例。
从环保餐具的设计，看设计对技术发展的重要性。
每一单元配有“小试验”，使学生通过方便易行的动手试验，体验解决问题的过程，领略技术的魅力，激发技术创造的灵感，凸显通用技术课程的特征。
在试验中体验构件的截面与强度的关系。
通过试验感受开环系统的输入与输出的对应关系。
书中多处采用了“信号图示法”，形象、简明、直观地描述某一内容，能帮助学生理解教材，便于记忆。
用信号图示法，直观、简洁地描述“产品的实用性”内容。
用信号图示法，描述“人”“物”“环境”的关系。
每一单元配有一定量的、经过筛选的练习和综合实践习题，这些题目都以生活生产实际为情境，提供给师生选择，以弥补目前通用技术课程参考书籍少的不足。
每一节配有练习，每一章配有综合实践。
本套教科书的特色
教科书不仅仅是呈现了学科内容，而且设计了教学策略和教学方法。
◎ 呈现学科内容，但不过分强调学科体系；
◎ 包含教学策略和教学方法；
◎ 由感性到理性，展现学生的活动内容和形式；
◎ 引导与生活的联系。
《技术与设计2》模块价值
本模块是在掌握《技术与设计1》的基础上，提升学生对技术设计的思想和方法的理解和应用能力，使学生具备使用和评价技术的能力，以及技术管理能力。
内容特点：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有效迁移的思想方法，它远超出了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。
无论是在技术中，还是在社会中，结构、流程、系统、控制无处不在，无处不有。解决这些问题的方法自然也就无处不需要。
四个主题之间的关系
这四个主题在反映各自特性的同时，又是在一步一步的进行系统思想方法的培养与提高。
系统的思想方法是《技术与设计2》体现的最基本的思想方法。
结构、流程的教学是系统教学的准备，控制的教学是系统教学的深化与提高。
课程目标中相关条目分析
３．能从技术设计的角度理解结构、系统、流程、控制的一般概念，了解简单的结构设计、系统设计、流程设计、控制设计的基本知识，以及这些知识与日常生活和工农业生产的内在联系和广泛应用。
第一单元
结构与设计
主要技术素养因素分析
结构与设计包含的主要的技术素养因素为结构的思想方法。它还具有为系统的思想方法的学习做准备；另一方面又可以复习设计的思想方法与设计的过程。
作为一个系统，它是由两个以上的要素构成的集合体，各个要素之间的相互联系和相互作用，形成特定的整体结构。系统的结构是要素之间相互联系和相互作用的形式。结构对于系统的功能具有决定的作用。一个系统必须是稳定的。结构的稳定是系统稳定的保证之一。结构的稳定性与强度是其稳定性的表现。
课程目标中相关条目分析
在课程标准三、课程目标（一）知识与技能中，专门有一条：
３．能从技术设计的角度理解结构、系统、流程、控制的一般概念，了解简单的结构设计、系统设计、流程设计、控制设计的基本知识，以及这些知识与日常生活和工农业生产的内在联系和广泛应用。
（一）结构与设计
了解结构的涵义，能从力学角度理解结构的概念和一般分类。
内容标准
结构（广义）：物体的各个组成部分之间的搭配和排列。
从力学角度理解：指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
依据结构力学的分类：实体结构、框架结构、壳体结构。
注意：不要将结构 扩大到一般性的结构概念。
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。
主要是指物体的以下基本受力形式：
（只考虑受力情况，不要求做数量分析）
拉力、弯曲力、压力、扭转力、剪切力
例：梁的受力：
上部受到压力
下部受到拉力
能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
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。
能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例 。
根据生活实际的需要和个人的爱好，选择一个设计对象或项目。应从功能的角度对设计对象进行结构的强度和稳定性分析，从既满足功能要求又做到轻便、美观等角度选择设计方案和材料。
任何结构设计已经不仅仅局限于只满足它的使用功能了，结构设计中的美学因素、环境因素以及时尚、个性、文化等都已成为人们综合评价结构设计成败的重要组成。
注意：是结构的欣赏，不是外形设计的欣赏。
教材分析
教材首先指出了结构无处不在，结构决定着事物存在的性质，强调了学习结构的价值，接着说明我们学习的结构是技术产品的结构，而且是从力学的角度来研究结构。之后又研究了决定结构质量的两大要素结构：稳定性与强度，并进一步学习了结构对事物功能的影响。在学习了这些基础知识的基础上，学生进入简单结构设计的学习与实践。最后进行典型结构欣赏，进一步理解结构设计的要点，并体会技术文化的内涵。
由于学生知识的限制只能进行较简单的结构设计，除了要按照设计的过程进行，进一步体会设计的过程外，更为主要的是体会结构的思想。
本单元主要论点
一 常见结构的认识
1 无处不在的结构
结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
结构决定着事物的性质。
合理的结构是事物存在的基础。
2 结构与力
从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗引起形状、大小改变的力。
构件基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
构件可以同时受到几种不同的力的作用。
力的分析方法。
3 结构的类型
结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。
实体结构 通常指结构体为实心的结构；
框架结构 结构体由细长的构件组成的结构；
壳体结构 层状的结构。
很多物体的结构是有两种或两种以上基本结构类型合成而成的。
二 稳固结构的探析
1 结构与稳定性
结构的稳定性是指结构在负荷下维持其原有平衡状态的能力。
影响结构稳定性的因素：重心的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状。
重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的。（重心越高、底面越小，受力后，重心就容易移出。为什么？）
影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素。
2 结构的强度
结构的强度指结构抵抗外力破环的能力。
影响结构强度的因素：结构的形状、使用的材料、构件之间的联结方式。
三角形是框架结构中最基本的形状之一。
不同横截面的构件所能承受的力不一样。
不同材料构成的结构其强度各不相同
构件的连接常有以下两类：铰链接、刚连接。
3 结构与功能
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生直接影响。
结构的变化可以导致功能的变化。
三 简单结构的设计
1 结构设计应考虑的主要因素
在进行结构设计时，必须明确设计的目的和要求。必须抓住主要因素展开工作。
结构设计应以一种或几种功能为基本目标，应满足技术规范，满足使用者的基本要求。
结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求、安全因素、公众和使用者的审美需求、使用者的个性化需求、成本控制要求和使用寿命要求。
不同的结构设计要考虑的因素各有侧重，但安全都是至关重要的。
2 简单结构的设计案例
简单结构设计的过程与方法。
四 经典结构的欣赏
优秀的结构设计不仅表现在结构的实用性上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。
赏析结构设计作品，可以从技术与文化两个角度进行。
小结
结构的稳定性与强度是结构设计必须考虑的重要内容，二者相互联系，相互影响。
在物质文明、精神文明高度发展的今天，任何一种结构设计已不仅仅局限于只满足它的使用功能，结构设计中的美学因素、环境因素、安全因素，以及时尚、个性、文化等都已成为评价结构设计的重要因素。
第二单元 流程与设计
了解流程的涵义及其对生产、生活的意义。
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。
内容标准
生活中的很多事件以及生产的过程，都可理解为流程。正确理解和分析流程，是提高的生活生产的效益和质量的前提。教学中，流程可以和生活中的流程相结合。要结合学生的生活实际。
事件所遵循的时间上的先后顺序，是时序。
流程中的各个小的过程，是环节。
时序有的是可以颠倒的，有的是不可以颠倒的；
环节有些是可改变的，有些是不可变的；
时序、环节，总是依据事件自身的内在规律进行的。
教学中要注意给学生以这些认识。
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。
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。
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。
教材分析
流程在生活与生产中处处可见的，学生虽然不知流程的名称，但实际上已进行过流程设计与执行过流程。因此，这一单元的教学内容学生接触较多，也较容易体会其中的思想方法，只要选题得当，学生可以进行较为完整的技术设计过程。因此，教学中要很好地利用流程教学的这个有利条件进行技术的思想方法的教学，以提高学生的技术素养。
本单元主要论点
流程就是做事的顺序。科学合理的流程就是高效率，就是高质量。用科学合理的流程安排生活与生产，生活将变的更美好，生产将变得更有效率。
生活和生产中的流程
1 认识流程
时序体现了具体活动内容的先后关系，有些步骤的时序是不可以颠倒的；有些步骤的时序是可以颠倒的。
不可颠倒的时序往往反映了事物或活动的内在规律或机理，我们应当尊重和遵循这些规律或机理。对一些可以颠倒的时序，我们应注意分析和比较，并根据一定的目的和条件进行适当的安排。
时序、环节、流程。
流程的表达。
2 生活与流程
生活中处处有流程。科学合理的流程，可以指导我们正确地做事，提高工作学习效率是我们的生活变得有数、合理，为我们的安全提供保障。
3 生产与流程
运用科学合理的流程，可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保护环境。
在工农业生产中，是否严格按照流程要求生产，将直接影响安全生产和产品质量。
二 流程的设计
应以科学、严谨的态度，充分考虑流程设计中的基本因素和相关因素，遵循事物的内在性质、规律进行设计。
流程是一项活动或一系列连续有规律的事项和行为进行的程序（小结）。
1．流程设计应考虑到的基本因素
设计一个流程首先应明确流程要实现的具体目标。
不同行业的流程有不同的特点，所以流程设计中应考虑的基本因素也有不同。（教材中列举了生产活动的基本因素：材料、工艺、设备、人员、环境等因素，但不具一般性。）
2．流程设计的步骤
确定目标，明确任务
↓
分析基本因素
↓
明确主要事项
↓
确定时序，划分环节
↓
画出流程图
↓
完成或修改
这就是设计流程的流程。
三 流程的优化
1．流程优化的内容
流程优化涉及到工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等优化指标。对一个特定流程的优化，往往是由某一个指标为主。
2．流程优化的条件
流程的改进和优化需要一定的条件，它建立在设备和工艺水平提高的基础上。
第三单元
系统与设计
（三）系统与设计
从应用的角度理解系统的含义。
通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法。
内容标准
系统是指由相互联系、相互依赖的若干组成部分组成的具有一定功能的有机整体。通常是人们为了分析问题的方便，而人为介定的一个确定的分析对象，就可看作是一个系统。
培养学生运用系统分析方法解决问题是至关重要的。
系统的整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性等都是系统的重要特性。
整体性是系统的基本特性。系统中的任何一个组成部分不能离开整体去研究，一个系统组织得好不好，就看它的整体功能实现得怎样。
理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。
通过简单的系统设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。
确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。
系统设计举例：
◇ 某场运动会赛事安排设计；
◇ 城市公交系统线路模拟规划设计；
◇ 某块坡地植物套种方案的设计；
◇ 一项研究课题的计划、组织和实施方案设计。
教材分析
和结构、流程一样，系统也是普遍存在的，世界上万事万物无不由系统构成。了解系统，认识系统，分析系统是我们了解认识事物的基本功。尤其是系统分析方法（决策方法），更是我们必须掌握的基本思想方法，系统设计也是我们做好每一件事的基本功。学好本章知识，对每一个学生来说，是一生受益的。因此，这一章的教学内容是本书的重点，其中系统分析方法又是本单元的重点。
本单元主要论点
系统是由相互联系、相互作用、相互依赖或相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。
系统的基本特性有整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等。（小结）
一 系统的结构
1 什么是系统
构成系统的条件：
（1）至少要有一个以上的要素；
（2）要素之间相互联系、相互作用，按一定方式形成的一个整体；
（3）具有整体目标（是各要素所没有的）。
2 系统的类型
大千世界，系统无处不在，无时不有。（系统的普遍性。）
根据需要，可以对系统进行不同的分类。
3 系统的基本特性
整体性：系统的整体性是最基本的特性，也是观察和分析系统的最基本的思想方法。
一个系统组织得好不好，就看它的整体功能实现得怎样。
相关性：组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
目的性：系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。
动态性：任何系统都是一个动态的系统。
环境适应性：环境是变化的，会引起系统特性改变，系统要能适应环境变化，能保持或恢复原有特性。
二 系统的分析
1 系统分析的一般步骤
系统分析是一种科学决策的方法。
为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策。
系统分析的一般过程：明确问题，设立目标；收集资料，制定方案；分析计算，评价比较；检验核实，作出决策。
系统分析的主要原则：整体性原则（系统分析要着眼于整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前）。科学性原则（系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面要运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的结果更具说服力）。综合性原则（系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，系统分析还要考虑一项决策所引起的后果；在某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外的效果）。
2 系统的优化
系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统优化的目标，通过一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大（最小）化的方案。
目标函数。
三 系统的设计
1 系统的设计
对系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等，直到完成一个能协调工作的实际系统，就是系统设计。就是在系统分析的基础上，设计出满足预订目标的系统的过程。
系统设计的内容包括：确定总体设计方案和方法，将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系。对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计及评价。
2 简单系统设计的实现
简单系统设计的过程与方法：确定设计要求；进行设计分析；制定多个设计方案并进行方案优化；制作模型。
（教材指出了系统设计的步骤不是千篇一律的，也没有给出一个设计步骤。教学中还是要从案例中得出一般步骤，上面的步骤就是从案例1中得到的。）
（四）控制与设计
（四）控制与设计
理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。
分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。
内容标准
控制是为了达到人们所期望的目标而进行的活动。
控制，已经不仅仅是解决某一具体问题的工具，它更包含了丰富的思想和方法（反馈、干扰、稳定等）。
控制系统存在于我们身边：
自行车中的动力控制系统、方向控制系统、刹车控制系统。
几个关键概念：
开环控制——
闭环控制——
控制系统的方框图
反馈
干扰
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰信号
+
反馈环节
-
能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。
能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置；或者能根据简单闭环控制系统的设计方案进行实施或模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。
控制系统的干扰因素是指除了给定值以外，对系统的输出量产生影响的因素。干扰因素的分析对控制系统设计是重要的。
在控制飞机的飞行中，
风速、凤向就是干扰因素 。
教材分析
控制和结构、流程、系统一样，在我们的周围处处存在。其思想方法同样是技术的思想方法的重要组成部分。这一单元，又是前三单元的应用，起到全书的总结的作用。
本单元主要论点
一 控制的手段与应用
1 控制的手段
人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。
理解任何一种控制，首先要明确控制的对象，控制的目的和控制的手段。
人工控制（手动控制）；机械控制；电子控制。
（要使学生明白，控制不一定是自动控制，也不一定电子控制就是最好的控制。）
2 控制的应用
控制的应用涉及到社会生活的各个领域。
二 控制系统的工作过程与方式
1 控制系统
环节、输入、输出。
控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系。
2 开环控制系统
输入量、输出量、被控对象、执行器、控制器、控制量。
3 闭环控制系统
检测装置、比较器。
三 闭环控制系统的干扰与反馈
1 干扰因素
在控制系统中，除输入量以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素，干扰因素可能不止一个，控制系统的任务就是要克服干扰因素。
2 反馈
将控制系统的输出量通过适当的测量装置返回到输入端，并与输入量比较的过程就是反馈。（反馈名词在上一节中出现比较自然。而在这里主要讲闭环控制系统的工作过程就可以了。）
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少偏差。一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量保持在给定值。
开环控制系统不能对被控量的偏差进行调整和补偿。
闭环控制系统控制精度高，但设计较麻烦，结构也复杂，成本也较高。用于要求高精度和高可靠性的地方。
3 功能模拟 4 黑箱方法
这种以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟法。
通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法就是黑箱方法。
四 控制系统的设计与实施
1 控制系统设计的一般思路
要设计好一个控制系统，应当明确所要控制的对象是什么？要达到什么目的？被控对象的特性，外界的主要干扰因素，被控量与控制量是什么？选择什么样的控制方案既能达到目的，又经济、易实现，如何选择设备和元件，等等
开环控制系统在明确设计要求、被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制方案。
稳定系统。控制精度、抗干扰性能。
在进行闭环控制系统设计是，几项控制要求之间往往会发生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。
2 控制系统的设计与实施案例
注意设计过程及方案确定的教学。
4个主题回顾：
☆ 对应课程目标；
☆ 关注知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维内容目标；
☆ 侧重于技术设计的思想与方法。
对内容标准的把握应注意：
1. 遵循学生技术学习的认知规律，由浅入深，循序渐进。不必从专业的角度，对技术原理性知识有过多的要求（对结构的理论力学分析，系统分析中建模技巧，控制论中轨迹方程等）。从以上情况可见，4个主题的内容标准的呈现方式基本是（要注意的是，这不是教学过程。）:
理解一般涵义
研究分析方法
对案例进行剖析
自行选题设计制作
2. 在进行设计和制作时应考虑某些注意事项，如设计的规范意识和安全意识、设计方案的多样性、制作工具和材料选择的多样性等。
童车的车闸外侧距离不超过8 cm
设计方案多样化
3. 在实际应用中，各主题的设计是相互联系的，综合的。
在技术教学中，教师既要关注书本上的内容，更应关注学生学习中获得的过程和方法，关注学生在技术设计活动中的真实体验和观察。 技术设计与日常生活、与社会经济相密切相连，各领域之间存在着复杂的交叉与内存相关性，应引导学生全面理解技术设计。
谢谢！

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