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如何把握《技术与设计2》的基本内容

一、《技术与设计2》模块的主要教学内容。
本模块由“结构与设计”“流程与设计”“系统与设计”“控制与设计”共4个主题组成。这四个主题是具有典型意义的、与技术发展密切相联系的内容。
结构与设计——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——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——在对系统的理解，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——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。
结构、流程、系统和控制是技术中常用的概念，体现了技术设计中最为典型的一些思想方法，如整体、协调、关联、控制、稳定、比较选择、改进优化等思想和方法，具有广泛的应用价值和可迁移性，它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。
（一）结构与设计
1、理解结构
结构是指物体各个组成部分之间的搭配和排列。结构决定了事物的性质、形态和功能。
从力学角度的理解是：结构是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。通常所指的结构的一般分类有：
实心结构：如埃菲尔铁塔底座
框架结构：如埃菲尔铁塔上部的框架
壳体结构：高压储气罐、贝壳
2、简单结构的受力分析
结构构件的基本受力形式:拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
3.结构的强度和稳定性
强度和稳定性是很多结构的重要性质。
强度，是指构件在载荷作用下，抵抗破坏的能力。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。如：健身椅，4根拉带，增加强度。
稳定性就是结构保持原有平衡状态的能力。
影响结构稳定性的因素主要有：结构重心位置、结构的支撑状态、结构的形状、结构所受的运动和力等等。
相片架：不同支撑方式，稳定性不同 。
4.简单结构的设计
日常生活中，需要进行结构设计和结构改造设计的事例很多。学生可以根据需要和个人的爱好，选择一个设计对象或项目。在进行设计前，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、美观等角度思考设计方案和选择材料。
5.经典结构的赏析
结构设计富含着浓郁的人文色彩，从古今中外的经典设计物中，我们可以看到不同时期不同文化背景的烙印。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，也是本模块的教学任务。
如：结构欣赏：飞檐 、伦敦塔桥
（二）流程与设计
1．了解流程
生活中的很多事件以及技术产品的生产过程，都可理解为流程，重要的是如何使得流程产生更大的效益和具有可持续发展性。
在了解流程的涵义时，应抓住两个关键点：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。
2.流程的设计
流程的设计主要是对过程的环节和时序进行科学合理的安排。需要了解影响流程设计的主要因素。
流程设计的实践可以用布置作业和对作业进行交流或者讲评来进行。
3.流程的优化
流程的优化，需要明确优化的目的、内容和所需的条件。着重从质量、效率等方面对流程进行分析。
（三）系统与设计
1、理解系统
系统即由相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。系统中的各个部分都可被看为该系统的子系统。
对系统的理解，可以从系统的实例开始。如一台电冰箱可以看作是一个系统，学校的一间多媒体教室也可看作是一个系统，人体本身同样是一个复杂而精密的系统。
2、系统的特性和系统分析
系统的基本特性，如有：
整体性
相关性
目的性
环境适应性
系统的特性构成了系统的基本思想。
系统分析的方法就是运用系统的思想和定性定量相结合的方法分析处理问题的基本思路，可归纳为阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。
3.系统设计和优化
系统设计建立在系统分析的基础上，系统设计的运用比比皆是，例如学校运动会赛事的合理安排等。对系统的设计，可以用作业的方式来要求，以设计报告的形式来完成。
系统的优化，是指在给定条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段，使系统目标值达到最大化（或最小化）。
生活生产中，人们通过各种手段对系统进行优化的事例很多：农业生产中的植物套种，在一定面积、一定时间内，利用作物的生长特性，使农作物套种，农民增加收入。
四、控制与设计
控制已经深入到人们生活和工作的方方面面，如经常提到的“质量控制”、“车速控制”、“安全控制”、“人口控制”、“情绪控制”等等。
1、理解控制
人们按照自己的意愿改变条件，使事物向着期望的目标发展，就形成了控制。
必须在人的直接干预下才能完成控制任务的控制系统属于手动控制（人工控制）；不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统称为自动控制。
控制在生活和生产中的应用非常广泛，如自行车速度控制、红外线自动出水龙头装置、银行的自动取款机、农田节水灌溉控制、十字路口红绿灯自动控制、炼钢炉的温度控制等等。
2.控制系统的工作过程及方框图
一个控制过程的实现，往往要经过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，所以我们把它看作是一个控制系统。
开环控制系统：控制系统的输出量不对输入量产生影响，称之为开环控制系统。
闭环控制系统：控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统，称为闭环控制系统。
没有反馈的控制系统为开环控制，具有反馈的控制系统为闭环控制。
方框图。
3.控制系统中的干扰因素
除了输入量以外，引起控制系统输出量变化的各种因素称为干扰因素。控制系统必须克服干扰因素，才能处于稳定的工作状态。
控制系统的设计中，干扰因素的分析重要。
控制系统的几个重要概念：
开环控制——
闭环控制——
控制系统的方框图
反馈
干扰
4.简单控制系统的设计
根据各地条件，指导学生进行一个开环控制系统或简单的闭环控制系统的设计，要求学生完成从方案设计到制作的整个过程，并进行测试和评价。
水位控制系统的设计
自动门控制的设计
汽车倒车雷达的设计
下面是几位实验区教师关于如何把握本模块教学内容的体会。（座谈会发言）
教师1：我说一个例子，我听了某老师的一节课，这节课是“流程的设计”，课上这个老师要求学生设计四个“流程”：一是邮寄一封信件给远方的朋友,信件从寄出到对方收到的过程。二是早晨起床后,必做的三件事。三是文艺晚会节目的安排。四是体育比赛的安排。
四个“流程”例子全部是生活中的，生产中的“流程”没有一个，我想，这是否偏离了这个课时的教学目标？
如果换上一个制作方面的“流程”是否更好一些？
例如，制作一个小书包,材料可选用布、纸、皮革等。思考需要考虑哪些基本因素,并画出流程图。
教师2：换上制作方面的“流程”是好一些，但是需要制作材料，材料由谁来买？可能有的学校的老师受到条件的限制，只好用生活中的流程例子，而不用生产中的流程例子。学校条件的限制可能是我们有的老师偏离教学目标的一个原因。
我说一个例子，我听了某老师的一节课，这节课是“结构的欣赏”，整个一节课，老师和学生一起从美学角度欣赏 “宙斯神殿”。宙斯是希腊众神之神，为崇拜而兴建的宙斯神像是当时世上最大的室内雕像，宙斯神殿所在地也是奥林匹克运动会的发源地。
这个老师课讲得很生动，但遗憾的是，没有讲如何从技术的角度来欣赏。
教师3：我认为，“结构的欣赏”的教学重点还是在从技术的角度来欣赏、评价结构。对于美术欣赏课来说， “宙斯神像”这个案例选得很好，这或许是一节好的美术欣赏课。但对于通用技术课来说，却偏离了教学目标。其实，宙斯神殿是上这节课的很好的资源，宙斯神殿位于希腊西岸奥林比亚（Olympia）的古城中。建于公元前470年，神殿以石灰岩、大理石兴建而成，神殿共由三十四条约高17米的科林斯式支柱支撑。教师完全可以引导学生从技术的角度来欣赏。
教师4：还有一种现象，就是有的老师采用传统教学，“粉笔加黑板”， 而有的老师又大量使用ppt，采用“电灌”我认为，这也偏离了通用技术的教学目标，这对通用技术这门课来说是非常有害的，这也是不可取的。
教师5：我说一个教学片断吧！
这是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“无处不在的结构”的第一课时。
这个课时的教学目标是：学生通过学习了解结构的含义；激发学生的学习激情和兴趣。
教学重点：结构概念。教学难点：结构多种多样且决定着事物存在的性质。
本课时老师通过放映蜂窝、蜘蛛网、大树、鹰的身体与器官等结构图，引起学生的思考。让学生知道，世界上任何事物都存在结构,通过对结构的分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。引导学生感悟“结构多种多样且决定着事物存在的性质”。激发学生的学习激情和兴趣，让学生知道为什么要学习“结构与设计”：自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。
教师6：我说一个教学片断。
这是《技术与设计2》第四单元“控制与设计”中的内容。
“控制与设计”的教学目标是：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。在当今社会,控制已经深入到人们生活和工作的方方面面, 如公共场所的红外线自动出水龙头装置、红外自动烘手机、银行的自动取款机、农田节水灌溉的自动控制、楼宇防盗控制、十字路口红绿灯自动控制、炼钢炉的温度控制、精确制导武器等等。教学中,可以引导学生根据自己的生活经验, 列举控制应用的例子,并说明自己对它们的理解。很多老师抱怨，技术课程没有科学课程那样严密的逻辑性，课不好上，学生也不喜欢听。“控制与设计”的教学，可从学生寻找生活中开环控制的事例到学生动手试验，再到开环控制系统特征和框图的归纳，环环相扣，引导学生思维步步深入，从而满足学生发展逻辑思维品质的需要。
刚才老师们谈了如何从通用技术的教学目标来把握《技术与设计2》的教学内容，我想，教学目标是把握教学内容的依据，我们是否还可以更具体的谈把握教学内容呢？请大家踊跃发言。
教师7：当前，在教学内容的把握上存在的问题，更具体的说，还表现在教学内容的广度上。下面我以 “结构的类型”为例，谈谈教学内容广度的把握问题。
按照教学目标要求，“结构的类型”主要讲实体结构、框架结构和壳体结构，当然，老师可以根据当地学校和学生的具体情况补充一些相关内容。 但，有一个老师是这样设计这堂课并进行教学的，他简单地讲了实体结构、框架结构和壳体结构之后，用较多的时间讲各种机械和工程结构。讲机床由齿轮、传动轴、床身等零部件组成。大讲杆、板、壳、块体等四类按其几何形状来划分的构件。
我不知道学生是否能够听懂，但，我想，至少这个老师没有把握好教学内容广度，他把教学内容推得太广了。
教师8：有一个老师在讲 “结构的类型”时，用大量的时间讲结构的研究对象中杆类的构件。讲直杆、曲杆，变形固体、可变形固体。弹性变形、残余变形、断裂破坏等等。这都是固体力学中的内容。另一个物理老师，讲 “结构的类型”时，讲电机的转子和定子，弯曲变形，构件产生失稳现象。
刚才老师们谈了如何从广度上把握《技术与设计2》的教学内容，我想，是否还可以从深度上来把握教学内容呢？
教师9：是必须从深度上来把握教学内容。当前，有的老师的教学内容太深了。
如有的老师在讲“系统与设计”的时候，认为教材比较浅薄，学生没有兴趣，于是，在课上把系统的涵义引深到系统科学。在课堂上大讲系统科学的来源，大谈系统科学发展的三个阶段。从古代人类对系统的认识到现在人们在哲学、科学、军事、工程、天文历法等领域中所进行的系统的实践和系统的思维；从《周易》到《孙子兵法》。总之，把系统的涵义引得很深，这不象是普通高中新课程改革的课堂，倒是有点象关于“系统论”的讲座。
应该是根据需要适当的加深。在 “技术与设计 2”的教学中要注意提升学生对技术设计的思想和方法的理解和应用能力。还是前面说的“控制与设计” 中“开环控制系统”那节课，不能仅仅传授知识，还要让学生站在一个更高的平台上思考问题。一是教师要引导学生探究时要指出“输出” “输入”的因果关系。增强学生的因果意识。二是通过引导学生画出一个具体的控制系统方框图，例如声控灯，进而得出开环控制系统方框图。让学生从中学习到由具体到抽象的科学研究方法，使学生获得大智慧。
教师要对教材的进行适度的挖掘。如教“无处不在的结构”中“鹰眼与导弹跟踪系统” 时，可以进行适度的挖掘。要求学生自学了这个案例之后，讨论并回答三个问题：为什么要研究鹰眼的结构？如果人类的视网膜上像鹰一样有两个凹槽，世界将会如何变化？将来运用技术手段在人的视网膜上造出两个凹槽，有这种可能吗？通过上述一连串的环环紧扣的问题，加强师生的互动，活跃课堂气氛，培养了学生的想象能力和语言表达能力，充分体现以学生为主体的新课程理念。
刚才老师们谈了如何从深度上把握《技术与设计2》的教学内容，我想，是否还可以从难度上来把握教学内容呢？
我来说说教学内容难度的把握存在的问题，有一个老师在讲“流程与设计”时，用到
的案例是非常复杂的化学反应的流程，一节课讲了三个复杂的化学实验的流程，这无疑也增加了学习“流程与设计”的难度。
有一个老师在讲“系统的分类时”，花大量的时间讲什么是开放系统，什么是封闭系统，讲什么是有序，什么是无序，还讲到了“熵”的概念，讲到了“熵增”、 “熵减”。这无疑也增加了学习的难度。我认为，这也是不可取的。
有一个老师在讲“系统的优化” 时，花大量时间讲利润问题，如何确定决策变量、列
出约束条件、建立目标函数、求解不等式，最后计算最大利润。也增加了学习的难度。
关于从难度上来把握教学内容，我举个例，学生在学习“控制与设计”中的开环、闭环
控制系统时，对有些开环、闭环控制系统难以区分，容易出错。而有的老师偏偏寻找一些复杂的开环、闭环控制系统的让学生练习。那么，在这个问题上怎么把握？我认为，一个原则是，你所选择的例子要有明显的反馈装置。
我举个例，学生在学习“系统特性”时，特别是做有关练习题目，对整体性与相关性
把握不准，既有整体性，又有相关性，在这个问题上怎么把握。整体性侧重于整体功能，而相关性侧重于要素之间的相互作用、相互联系。我认为，我们在选择练习题时，应该选择有明显特性的例子。
小结：
一是从课程的通用性来把握教学内容
正如《课标》所说，本模块包括的四个内容，是技术领域中具有典型意义的教学内容。
其典型意义在于，首先，它们既有专业技术的内涵，又有通用技术的特性，也就是说，这些专门的技术，就像工具一样，可以在不同的技术行业中应用。其次是他们所体现的技术设计的思想和方法，不仅是解决技术问题的钥匙，还可以向其它领域迁移，对人的一生都会产生积极的影响。
二是从课程的内在联系把握教学内容
本模块的四个内容自成体系，相对独立。在教学中可以调换顺序。
三是从广度、深度和难度来把握教学内容
由于本模块的四个教学内容都是专门的技术领域，从知识、能力的要求上说，每个单元都有着向深广难发展的空间，差不多各个内容都可以找到大量的专门论著，基本上形成了一定的知识体系。因此，把握好内容的深度、广度和难度就显得尤为必要。
现提出如下参考意见：
1.所用案例力求简单易懂，贴近学生实际体验；
2.对于一些专业性较强的内容，一般只讲“是什么”，不讲“为什么”。能说明基本概念就行，没有必要详细介绍其工作过程；
3.本课程的内容原则上只作定性的分析，不作定量的计算。
4.设计实践一定要在学生现有的知识水平上开展，要求要适当。应是大多数学生在规定的时限能完成的项目。

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