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
第四章 发明成果与专利
第 一 节 发明成果分析及优化
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.能对发明成果进行利弊分析并提出优化方案。
2.学习伦理道德与发明成果的关系。
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:
能对发明成果进行利弊分析并提出优化方案。
学习伦理道德与发明成果的关系。
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　第四章 发明成果与专利　第 一 节 发明成果分析及优化。
任何发明成果的问世，都凝聚着发明人的辛勤劳动及付出，有的发明人甚至投入毕生的时间、精力及财力来完成一项发明。如何让发明人通过自己的发明获得合理的回报，从而更有信心继续从事自己的发明事业？专利就是这样一个全世界通用的技术创新保护手段，它是创新发展的重要动力。专利制度在世界范围内获得了广泛认同，进行专利申请及保护已经成为广大科技人员的基本技能。
社会的物质文明及精神文明的发展离不开科技的推动，发明创造作为支撑科技发展的核心动力之一，受到全社会高度重视，但任何事物都有两面性，发明创造也不例外，我们要正确判断一项发明成果对社会的影响，对其利弊进行分析，通过一定的优化措施，限制其弊端，强化其优势，从而让发明成果更有效地造福社会。
一、发明成果的利弊分析及优化
案例
太阳能发电技术的利与弊
太阳能是公认的最理想的清洁环保能源，因此太阳能发电技术被赋予无限的遐想，其优点很多，如资源分布广泛且取之不尽、用之不竭，发电过程无噪声、无排放、无污染，可就地发电而无传输损耗，发电设备运行稳定、寿命长，安装简单，容易扩充或搬迁，可以大规模部署等（图4-1）（参见教材P71）。
专业人士却从另外角度发现了其越来越多的弊端，充满了担忧。被神化了的太阳能发电到底有哪些缺点？
1．对野生动物造成致命伤害。
在美国加州和内华达州交界的莫哈韦沙漠伊凡帕地区，有一座世界上最大的太阳能发电站。经测试，太阳能板上空的温度远超人体及动物的承受极限，常常发现被烧死和烧伤的鸟类及其他一些野生动物，引来动物保护主义者的不断抗议。
2．发电效率低且不稳定。
占地面积大、单位面积能量密度低、转换效率低；只能在有阳光时间歇性工作，受地域气候环境因素影响大，供电不稳定。
3．发电设备制造过程存在高污染及高能耗。
太阳能发电的主要设备为晶体硅电池，其主要原料是纯净的晶体硅，硅的主要存在形式是沙子（SiO 2 ）。从硅砂变成纯度为99.999 9％以上的晶体硅，要经过多道化学和物理工序的处理，整个过程高污染、高能耗。因此从这个意义上讲，太阳能发电只是将污染转向产业上游，转移了人们的视线而已，并未彻底解决发电的环保问题。
1．发明成果的常见利弊分析方法
任何事物都有正反两面性，任何技术都是一把双刃剑，发明成果也不例外。一般发明人往往过分强调甚至夸大发明成果的优势，而对其弊端很少考虑甚至刻意隐瞒，等发明成果的弊端出现时，让使用者措手不及。因此，我们有必要对一个发明成果从正反两方面，分析其利弊，一般可以从如下角度来进行分析，并对弊端进行适当防范及改进。
（1）用户体验：用户使用是否方便，有无误操作的可能性。还要考虑特定人群使用产品的体验，如老年人、儿童或残疾人。
（2）制造成本：成本是否过高，市场能否接受，能否通过选用低成本材料、改善工艺等方式来降低成本。
（3）产品寿命：产品寿命是否合理，如果寿命过短用户接受度就低。
（4）环保：产品在生产和使用中是否会产生环境污染或传染疾病等。
（5）是否存在人身伤害：产品是否可能对人体造成触电、刮伤、夹伤等。
上面只列举了一部分，还可以从更广泛的角度来分析发明的利与弊。如本案例的太阳能发电，就存在阴雨天无法发电等发电不稳定的问题，所以采用太阳能发电可能需要用大容量蓄电池来储存电能，对蓄电池充电时，还要有稳压保护装置。
完成一项发明创造，我们思考得更多的是该发明创造能产生的正面价值。事实上，我们同样需要对可能的负面影响进行评估，一般可以采用头脑风暴、调查问卷、样品的实际测试等方法。
2．发明成果的优化路径
当发明成果存在缺陷，可能会产生负面影响时，就要通过一系列的优化路径找到防止产生负面影响的有效措施，一般来说，可以通过技术手段限制、警示提醒等方式来实现。
如在太阳能发电的案例中，可采用以下措施避免对鸟类的伤害：一是通过技术手段来防范，如在太阳能发电区上空安装驱鸟装置，防止鸟类进入；二是提醒用户选择合理的太阳能发电装置安装区域，避开鸟类聚集及活动区。
思考
回想自己参与过的发明创造作品的过程，梳理一下该发明成果经过了哪些过程，该过程有哪些步骤可以优化，该怎么优化？
立即行动
无人机作为一个集成了多项高科技的发明成果，在社会上广泛应用，但无人机在高空作业时，难免会因与异物碰撞、内部故障等事故而坠落，如何防止它坠落时发生伤人或损坏事故？请提出你的改进技术方案，并与其他同学讨论完善。
二、发明创造中的伦理道德与社会责任
案例
氟氯烃的禁用
氟氯烃曾被广泛应用于制冷、发泡、电子元件的清洗及灭火等行业。20世纪80年代中期，人们在南极上空观测发现臭氧层空洞。研究表明，氟氯烃等化合物分解产生的氯、溴等自由基破坏了臭氧。为此，1987年在世界范围内通过《蒙特利尔议定书》规定禁止使用氟氯烃，南极洲上空的情况已慢慢改善。
讨论
还有哪些发明成果在带来便利的同时，也引发了各种问题？
发明创造能给人们的生活带来便利，也推动着社会的发展。发明人应具备正确的伦理道德和社会责任意识，进行有意义的发明活动。
1．发明人应具备正确的价值观
发明人在进行发明创造的过程中，对发明的价值和可能的负面影响进行评估，这样也有助于促进发明的实现。发明是一项利人利己的事，应该带给人们欢乐。如果以不良的发明动机进行发明，最终的结果只能是害人害己。
2．发明人要勇于承担社会责任
发明人要对发明的过程以及可能产生的结果负责，发明人从满足自己或他人需求的角度进行设计和制作，值得尊重和支持。
课后作业
习 题
1．留意生活中出现的创新设计产品，挑选其中一样产品分析其利弊。
2．你认为作为从事发明创造工作者，除具备一个公民的基本道德素质外，还需要具备哪些道德素质？请列举出来。
板书设计
第四章 发明成果与专利
第 一 节 发明成果分析及优化
一、发明成果的利弊分析及优化
1．发明成果的常见利弊分析方法
2．发明成果的优化路径
二、发明创造中的伦理道德与社会责任
1．发明人应具备正确的价值观
2．发明人要勇于承担社会责任
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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