资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修9：创造力开发与技术发明
第三章 创新工具与创客文化
第一节 常用工具与创新工具
教学设计
教学背景
清代文学家王国维在《人间词话》写道：“古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：‘昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路’，此第一境也。‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴’，此第二境也。‘众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处’，此第三境也。” 原本这三首词写的是儿女私情，王国维却用创造性思维的方法，在古人的知名词作品中巧妙地摘引出这几段名句借用来讲做学问的三种境界，不但一语中的，讲得非常透彻，而且让人印象十分深刻。
创造力开发过程是技术发明人的创造性思维过程，也是一种做学问的探索过程，其思维方法在很大程度上与王国维归纳总结出来的“成大事业、大学问者，必经过三种之境界”有一致性，也给选修这门课的同学指出了学习方法。
通用技术是以设计学习、操作学习为主要特征的基础教育课程，技术设计的学习贯穿于整个技术学习的过程。技术的本质在于创造，在通用技术系统课程里专门设置是一门以创造为核心的课程，其目的就是有效地培养学生的创造力与想象力，培养其创造性思维能力， 从而学好通用技术的各项课程。
教学目标：
知识与技能目标:
1.掌握常用工具及其特点。
2.了解创新工具及其与传统工具的不同之处。
3.理解工具的丰富性和发展性。
教学内容分析:
本书第三章则介绍了创新工具和创客文化。通过常用工具的引入，理解创新工具的丰富性和发展性。通过本章的学习，学生将回顾在进行创新作品制作时经常会使用的常用工具，懂得如何利用三维打印机、激光切割机和数控机床等创新工具进行创造性设计的物化实现的基本途径。创客与创客文化是新生事物，创客活动离不开创新和创造性制作。本章中还介绍了创客文化及其对社会进步的影响，从而让学生知晓众创空间的基本概念及其存在的多种形态，能够对创客制作实际效果进行创造性效果和实现路径的具体分析，懂得如何像一个真正的创客那样进行创造。
本书第四章的主题是发明成果与专利。通过案例的引入，让学生能够对创造成果进行实事求是的评价，懂得优化的路径。通过对本章的学习，学生将理解保护知识产权的重要性，在保护自己的创造性成果的同时也懂得尊重他人的劳动成果，并能够通过网络查询有关专利技术的资料，学会专利的申请方法和基本流程。
学情分析:
学生对技术与创造力开发的了解认识有限，面对未来，他们需要学习有关技术与创造力开发的知识。
了解发明创造的必要条件，使学生能够有意识地运用创造性思维体验发明创造的过程，形成积极的创造意向和兴趣，培养良好的批判性思维和创造性思维等思维品质。
教学重难点:
掌握常用工具及其特点。
了解创新工具及其与传统工具的不同之处。
理解工具的丰富性和发展性。
教学策略:
栏目“思考”“讨论”“探究”“知识窗”“设计与实践”等，要求学生开动脑筋，相互启发，把自己代入情景之中，感受技术与创造的魅力。同时也让学生养成良好的思维习惯，能够对身边的事物进行判断和分析，设想有无改善和提高的可能性。技术的发展推动了社会的发展，在“大众创业、万众创新”的今天，更需要提升和发挥我们的创造力，希望通过本书能够让学生理解技术，热爱创造，拥有属于自己的设计和作品。
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9：创造力开发与技术发明　第三章 创新工具与创客文化　第一节 常用工具与创新工具。
现今的世界处在一个充满创新的时代，我国也正在打造万众创新的全新局面。创新是世界各国追求的目标，创客就应运而生。创客就是创新者，适宜的环境下创客云集并畅所欲言，新的创意不断涌现，这种人人追求创新的文化氛围形成了创客文化。创新需要具有一定的物化能力，认识和使用创新工具是其中必须经历的过程。本章我们来认识常见的物化加工工具和一些创新工具，同时了解创客及创客文化。
俗话说“工欲善其事，必先利其器”，可见工具在各类活动中的重要性，创新活动离不开工具。人是创新主体，工具是创新手段。光有好的想法和设计还不行，熟练掌握工具的使用，我们才能得心应手地进行创新。
一、常用工具
案例
积木的制作
要制作一套木质积木，需要准备好木条及制作工具。首先选择适当大小的木条，根据要制作的积木的形状，用直尺、角尺、铅笔等工具，在木条上画出积木的轮廓，用夹具等固定工具将木条固定好，用锯 子 切 割 出 所 需要制作积木的雏形，然后用不同规格的锉刀反复加工，直到将每个积木块修平整，再用不同规格的砂纸，逐步将每个积木块表面打磨光滑，最终制作出产品。
制作过程中对材料进行加工使用到的直尺、角尺、锯、锉刀、砂纸等的都是常用工具。除此之外，电工工具、机床工具等也属于常用工具。
扳手、螺丝刀、钳子、锤、尺、剪刀等五金工具，主要用于常见材料的机械加工，这些工具一般比较轻巧、便于携带、易于使用，在我们的日常生产生活中的使用非常普遍［图3-1（a）］（参见教材P39）。
万用表、验电笔、电烙铁、剥线钳等电工工具，主要用于电子电路相关的检测及设计制作［图3-1（b）］（参见教材P39）。
常用的五金工具和电工工具
金属切削机床、金属成形机床、铸造机械、木工机床、量刃具、磨料磨具等，主要用于成套连续的中高级机械加工（图3-2）（参见教材P39）。
思考
1．如果家里的家具坏了，需要用到哪些常用工具进行维修？如椅子的一条腿断了，如何自己动手更换一条新椅子腿。
2．观察一个组合工具箱，里面有哪些常用工具，它们的主要用途有哪些？
讨论
常言道“手巧不如工具妙”，谈谈你对工具看法，完成一个发明作品的制作。发明者的创造能力及工具的作用到底哪个更重要，请说明理由。
知识窗
一般来说，常用工具只适合以手工方式制作少量发明作品或对作品进行修改及维修，如果相同的作品制作数量大，制作精度要求高，就很难达到理想的效果。如本案例中相同形状的积木块要制作很多个，常用工具的制作效率就非常低，而且也难以保证同种积木块的形状完全相同。因此为了更快、更精细的制作作品，就要使用一些多功能高级工具，这些工具的优点有以下几点。
1．更快的加工速度。
通常在规模化加工产品时需要，如一次性要制作很多块积木，用手工锯从木条上一个个去切割积木块就显得太慢，通常要使用电动工具代替手工工具，电动锯就是理想的高级工具，电动化的五金工具就是在选择加工工具时的一个方向。
2．更高的加工精度。
手工制作作品的人为误差过大，如果改为电动车床，就会大大提高加工精度。进一步发展到人机互动工具，以及机器半自动或全自动完成作品制作是大势所趋。
3．可加工复杂形状的作品。
如手工工具难以加工曲面作品，如果使用电动转盘再配合其他工具，就可以解决这个问题。
多功能高级工具在我们设计制作发明作品时使用很普遍，它能大幅提高制作效率，能完成许多常用工具不能完成的工作。
思考
你用过哪些多功能高级工具？
讨论
一些工具的功能从单一性向复合性发展，请以多功能电动螺丝刀或其他类似工具为例，谈谈这些工具有哪些特点。
二、创新工具
案例
三维打印定制个性化产品
赵强是一名自行车发烧友，不仅喜爱骑行运动，而且喜欢设计自行车。
这几天，他构思了一个创意设计，想请工厂制作加工，却被告知需要准确的零件图纸。而且，制造这种特殊形状的零件，光开发模具就是一笔不小的费用，赵强顿时傻眼了。
正当赵强感到沮丧的时候，听说用三维打印技术可以定制个性化产品，制作复杂的结构，而且耗时短、成本低，只需要提供三维数字模型就可以将他的设计制造出来。赵强仿佛又看到了希望。
随着材料技术、控制技术、信息技术的发展，人们开发出更为丰富的创新工具，如三维打印机、激光切割机、数控机床等。这些创新工具以数字技术、计算机技术进行控制，使用各种媒介进行加工，具有更高的加工效率和加工精度。创新工具随科学技术的进步而不断发展，能够帮助我们高质量、高效率地完成产品的制作。
掌握和运用好这些创新工具需要掌握数字化的设计与制作技术。首先需要将设计方案通过计算机程序绘制设计图样；其次运用计算机辅助制造（CAM）技术，将数字化的设计方案转换成能指挥数字化的加工设备；最后按控制指令进行加工操作，把所设计的东西制作成型。我们的大飞机、高铁、神舟飞船、远洋巨轮，它们的生产加工都是由创新工具完成的。
思考
总结创新工具的主要特点，思考在我们所能见到的工作中，哪些工作可以由创新工具来替代。创新工具还有哪些不足的地方，能从哪一些方面进行改进？
课后作业
习 题
1．请举例说明工具有哪些发展趋势。
2．上网查询创新工具的相关资料，谈谈创新工具的主要技术优势是什么。
3．常用工具和创新工具分别有哪些特点，在不同情况下应如何决定使用哪种工具？
板书设计
第三章 创新工具与创客文化
第一节 常用工具与创新工具
一、常用工具
二、创新工具
教学反思
通用技术
选择性必修9：创造力开发与技术发明
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：肖 萍
编 写 人 员：陈晓民 顾文扬 陈 威 赵忠华
宋向明 梁剑文
广东教育出版社
广东科技出版社

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