资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修7 职业技术基础
第一章 材料与加工
第二节 产品设计与材料规划
教学设计
教学背景
党的二十大报告对“实施科教兴国战略,强化现代化建设人才支撑”作了详尽丰富、深刻完整的论述, 提出坚持高中阶段学校多样化发展和推进职普融通策略。在高中阶段，有效开展职业技术基础教育是落实国家实施科教兴国战略的重要路径。
随着现代技术突飞猛进的发展，职业与技术的联系越来越紧密。本教材旨在带领同学们初步探索进入职业世界所必需的基本技术技能，提高职业认知，为同学们未来从事某一职业做好准备。
教学目标：
知识与技能目标:
1.学习常见材料的适用范围。
2.了解产品设计时的材料规划原则。
教学内容分析:
第一章主要介绍材料及其加工技术，通过学习让学生对常见材料有所认知，了解材料的特征，能够恰当选择、安全使用材料；在选择材料时，能认真考虑有关技术、社会、法律、环保等方面的因素，能根据不同材料的特性来制作产品，安全、有效地使用材料。
第二章主要介绍能源及其转换技术，学习能源存在的不同形式及能源的转换与利用；通过了解传统能源和新能源的特点，确认能源应用的经济性和环保性，从而增强节约和开发能源的意识，倡导简约适度、绿色低碳的生活方式。
第三章主要介绍信息技术这一新兴的职业技术对传统行业的影响和发展，从收集信息、处理信息、管理信息等角度让大家认识这些信息时代的基本技能，从而激发大家不断学习新兴信息技术的兴趣，以期胜任未来信息技术的新职业。
第四章主要介绍产品的技术使用、维护保养和故障维修等知识。无论是在生活中还是在工作中，我们都离不开各种各样的产品，我们要学会掌握产品的正确操作，养成良好的操作习惯。同时，能通过阅读用户手册、产品使用说明书等，合理使用工具、仪器和设备来进行简单的故障检测与维修。
学情分析:
学生对职业技术的基础知识认识有限，面对未来，他们需要学习有关职业技术的基础知识的知识。
了解职业技术的基础知识，探索关于材料和能源科技的无限奥秘，把握信息技术的发展方向，掌握产品使用与维护的基本技能，从而培养职业意识，明确自身职业生涯规划，培养技术素养，提高未来的职业技术能力。
教学重难点:
学习常见材料的适用范围。
了解产品设计时的材料规划原则。
教学策略:
通过“案例”等内容引导学生进行“思考”，接着用通俗易懂的方式介绍基础理论知识，每一个知识点后都附有“思考”“探究”“立即行动”等活动让学生充分消化所学知识。每节设有“习题”，每章设有“学习内容梳理”和“学习评价”，用于归纳教学内容，反馈教学效果。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:
情景导入:
老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修7 职业技术基础　第一章 材料与加工 第二节 产品设计与材料规划。
材料是用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。材料的发展反映了人类文明的发展进程，各种新材料的使用解放了生产力，推动了人类社会的进步，促进了人类文明的发展。
本章我们将通过学习常见材料的物理、化学特性，了解常见材料在生活中的应用；学习根据材料的适用范围和规划原则，恰当地选择和安全地使用材料；学习根据不同材料的特性，加工不同类型的产品，同时树立对新材料的敏感性和探究意识。
案例
小凡想自制遥控航空模型参加学校科技节活动。活动对模型大小和起飞重量有规定，其他均不限，模型外观和飞行情况是活动的评分点。小凡先设计好了模型外观，难点是如何选择制作航模的材料。为了了解各种材料的适用范围，小凡查阅了相关资料，了解到制作遥控航模的材料有轻木板、EPP板（由聚丙烯塑料发泡材料切割而成的板材）、KT板（由聚苯乙烯材料发泡出来的板材）、魔术板（即PP板，是聚丙烯材料物理发泡的闭孔结构板材）、D板（闭孔聚苯乙烯泡沫板材）等。在比较各种板材性能和价格之后，小凡最终选择了性价比最高的KT板，设计制作出一架外形美观、性能优异的航空模型（如图1-10所示），一举夺得了比赛的冠军。
导学思考
生活中常见材料的适用范围有哪些？如何根据材料特性来进行产品设计和材料规划？
一、材料适用范围
不同材料适用于不同的产品，具有不同的适用范围。金属材料常用于强度、塑性和硬度要求较高的零件生产，如强度高的承载工件、硬度高的耐磨零件、塑性好的冲压和拉伸件。
非金属材料常用于导热性和导电性较差、机械性能要求不高的零件生产，如塑料、橡胶、陶瓷等。
复合材料由两种或两种以上的材料复合而成，因此具有单一材料所不能具有的优越性能，常用于航空航天、汽车工业、化工和机械制造、医学等领域，如制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。
新型环保材料常用于减少环境污染、改善生态环境、保护自然资源等的产品设计中，比如在房屋装修设计中使用天然石粉涂料，防水、耐火、防潮、透气又易清洁。
案例
钢，是指含碳量为0.02%～2.11%的铁碳合金物。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；合金钢则除了含碳元素外，还含有其他合金元素。不同用途的钢含有的合金元素也不同，比如含有锰、镍、钒等，从根本上会改变钢的物理性质和化学性质。钢是人类应用较多的材料之一，人类对钢的应用和研究的历史也相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的材料。
思考
1.分别观察电动车或自行车，通过敲打或触摸，看看哪些地方使用了钢？并分析在该位置使用钢的合理性。
2.观察一辆汽车（ 如 图1-11所示）（参见教材P11），了解它使用金属和塑料材料的零件有哪些，探索该材料的选择是否合理，组合是否恰当，是否存在需要进一步改进的地方。
知识窗
钛合金的广泛应用
钛合金是一种具有强度高、耐蚀性好、耐热性好的常用结构金属，自20世纪50年代起就被广泛应用于各个领域。20世纪60年代，钛合金主要被应用于制造航空发动机；20世纪70年代，逐步开发出一批耐蚀钛合金；20世纪80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金均得到进一步发展。目前，钛合金已经应用于制造飞机发动机压气机部件、火箭、导弹和高速飞机等。
二、材料规划原则
材料是实现产品功能的物质基础和载体，利用现有材料进行合理的产品设计需要充分考虑材料的固有特性、美学特性和工艺特性。固有特性由材料本身的组成、结构所决定，包括物理性质、化学性质、机械性能等。美学特性是指材料被人们感知而给观察者带来的心理美和形式美。材料的工艺特性是指材料适应各种工艺处理要求的能力，包括成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。例如，制作电动车手柄的材料，要求摩擦系数较大，抗老化能力强，故常用橡胶做电动车手柄。而在设计时，还需在形态、色彩、质感等方面给人以舒服的感受，满足产品的美学特性。
探究
生活中，我们常常需要将性质不同的材料组合在一起，以彼此配合或制约其功能来适应人们的需求。说说电动车手柄分别由哪些材料构成，材料有何特性，结构有何特点，以及为什么要这样设计。
综合实践活动
设计制作手掷滑翔航模飞机
1．活动目的：合理应用材料，设计并制作一架可以飞行的手掷滑翔航模飞机。
2．活动材料（如图1-12所示）（参见教材P12）：KT板1张，大小可根据设计方案自定（一般规格60 cm×60 cm）；桐木条1根；热熔胶棒1条；热熔枪1把；美工刀1把；直尺1把。
3．活动过程：
（1）外观设计。每个小组先讨论活动方案，共同绘制本组的飞机外观设计图，如图1-13（参见教材P13）所示。
（2）制作航模。各小组根据设计图，分工切割部件，合作组装调试等，完成本组作品，如图1-14（参见教材P13），图1-15（参见教材P13），图1-16（参见教材P13）所示。
（3）调试航模与飞行比赛。各组完成作品之后，对模型进行调试优化，先进行外观评分，然后进行飞行性能比赛，以滑翔飞行距离计算成绩，最后评出各组的综合总分，并进行经验交流等，如图1-17（参见教材P13），1-18（参见教材P13）所示。
思考
1．用KT板材料制作航模飞机有哪些优点？
2． KT板材料受撞击容易断裂，如何提高KT板航模机身和主机翼的耐撞击性能？
课后作业
习 题
1．产品选材时主要考虑哪些因素？
2．从选材的原则方面解释为什么煮饭的锅是用铁做的而不是用黄金做的？
板书设计
第一章 材料与加工
第二节 产品设计与材料规划
一、材料适用范围
二、材料规划原则
教学反思
通用技术
选择性必修7：智能家居应用设计
普 通 高 中 教 科 书
主 编 刘琼发
副 主 编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲
本册主编：万录品
编写人员：周欢伟 徐 超 王水云 万录品
广东教育出版社
广东科技出版社

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