資源簡介 《技術與設計1》與《技術與設計2》重點內容《技術與設計1》一、《技術與設計1》的總體分析技術設計1中四個主題的教學內容實際上分成了技術的性質和技術設計兩個部分。后三個主題中的設計的交流和設計的評價要貫穿于設計過程的始終,是技術設計的組成部分。這兩部分又不是相互獨立的。技術的性質是技術設計的依據和基礎,對技術的性質認識又要在技術設計的教學與技術設計的實踐中才能得以加深與鞏固。高中技術教育的主要目標不是培養技術人才,學習《技術與設計1》也不是為了培養技術設計師,而是為了提高學生的技術素養,技術的性質、技術的思想方法與創新精神則是技術素養的核心內容之一。我們所處的時代是技術飛速發展的時代,一個國家如果沒有高度發展的技術,就難以在世界上立足。更別說有發言權了。一個國家的技術要能得到發展,必須要有對技術的正確認識,重視發展技術。在課程目標(三)情感、態度、價值觀中指出:形成和保持對技術問題的敏感性和探究欲望,領略技術世界的奧秘與神奇,關注技術的新發展,具有對待技術的積極態度和正確使用技術的意識。只有全社會都形成了這樣的認識,才能形成技術發展的有利環境,形成技術發展才能有良好態勢。這一點對于我國來說尤為重要。幾千年來的觀念:勞心者治人,勞力者治于人;工匠、技術屬于下九流。在近代更形成理論高于實踐,科學高于技術,認為學好數理化走遍天下都不怕等鄙視技術的觀念。造成我國的普通教育中的技術教育體系至今尚未能得到應有的地位。(不要認為在當代技術人員的地位就高了。)在當今世界,技術一方面促進了社會的發展,一方面又給世界帶來了嚴重環境污染。給人類的生存造成巨大威脅。只有對技術的性質有了正確的認識,才能在開發技術、使用技術時具有正確的態度。使國民建立正確的技術觀,對我國可持續發展尤為重要。學習技術的性質,就是為了使學生建立正確的技術觀,為我國的可持續發展打下基礎。通過技術性質的學習,進行正確技術觀的教育不是僅依靠某些章節的學習就可以完成的,而是要在貫穿于整個技術課程的教學,不僅要在通用技術課中進行,也要在信息技術課中進行,而且應當在學校的各門學科中都進行這方面的教育。通用技術課《技術與設計1》擔負的則是進行建立技術觀的系統教育任務。課程標準選擇了對每個學生將來發展都是最必需的作為培養的核心。在技術設計過程的教學,除了進行技術設計過程及其相關的技術內容的教學外,其主要任務是進行技術的思想方法和創新精神培養。技術設計的過程是技術的思想方法和創新個性心理品質教育的主要載體.二、技術的性質中的核心內容技術的性質是技術技術素養的重要組成部分。使學生理解技術的性質,形成正確的技術觀,不僅對于學生的發展有利,對于國家的發展也是十分重要的。課程標準中的相關內容技術及其性質的學習主要應以幫助學生建立正確的技術觀為主要教學目標。這就需要使學生了解技術是什么?技術有哪些重要性質?特別是技術的價值,他在人類社會發展的進程中所起的作用。另一方面,還要使學生了解技術的負面作用和我們的對策。最重要是使學生能以正確的態度對待技術、使用技術、發展技術,使技術能為人類社會的發展進步起到更大的促進作用。1.“課程目標”中相關條款:(1)具有正確的技術觀,理解技術的性質,了解技術的發展歷史和一些最新的技術成果以及技術在生活和生產中的應用。了解技術對人類文明和社會進步的推動作用,能正確認識技術對人們日常生活及社會產生的正反兩方面的影響。(2)關心新技術的發展,形成和保持對技術的興趣與初步建立參與對重大公共技術問題的討論與決策意識。(3)養成積極、負責、安全地使用技術的習慣。(4)理解科學、技術與社會的相互關系,認識技術的經濟性。理解知識產權與專利的重要性,樹立正確的技術道德觀,學會保護自己技術成果。(5)形成和保持對技術問題的敏感性和探究欲望,領略技術世界的奧秘與神奇,關注技術的新發展,具有對待技術的積極態度和正確使用技術的意識。(6)理解科學、技術與社會的相互關系,增強勞動觀念,具有敬業意識與創業意識,形成與技術相聯系的經濟意識、質量意識、環保意識、倫理意識,以及主動參與當地經濟建設的意識。2.《技術與設計1》中內容目標相關條款:(1)知道技術是人類為滿足自身的需求和愿望對大自然進行的改造。(2)知道技術的發展需要發明和革新,并能通過案例進行說明。(3)理解技術與設計的關系,能分析設計在技術發明和革新中的作用。(發明與革新的區別?)(4)理解技術對個人生活、經濟、社會、環境、倫理道德等方面的影響,能對典型案例進行分析。(5)理解技術活動往往需要綜合運用多種知識。(6)知道知識產權在技術領域的重要性,了解專利的作用、有關規定及申請方法。其中的重點是:1.具有正確的技術觀,理解技術的性質,了解技術對人類文明和社會進步的推動作用,能正確認識技術對人們日常生活及社會產生的正反兩方面的影響(問題:什么是負面影響?)。2.養成積極、負責、安全地使用技術的習慣。樹立正確的技術道德觀。3.科學與技術的聯系與區別(發現客觀存在,實現主觀愿望;間接生產力,直接生產力)。4.形成與技術相聯系的經濟意識、質量意識、環保意識、倫理意識。三、技術設計過程中的核心內容技術設計本身就是技術素養的重要內容。技術設計是解決技術問題的過程,技術的思想方法就是解決問題的思想方法。技術設計過程的教學,除了初步掌握技術設計的一般程序之外,更重要的是掌握一些技術設計的思想方法。這些思想方法,不僅在技術設計,解決技術問題時有用,它的可遷移性較大,可用于解決一般社會問題。1.“課程目標”中相關條款:課程標準中的課程目標是最基本的,是教學的根據,是內容目標的根據。內容目標是為實現課程目標服務的。(1)學會或掌握一些通用技術的基本知識和基本技能,掌握技術及其設計的一般思想和方法;具有一定的技術探究、運用技術原理解決實際問題以及終身進行技術學習的能力;形成和保持對技術的興趣和學習愿望;養成積極、負責、安全地使用技術的行為習慣,發展初步的技術能力和一定的職業規劃能力,為迎接未來社會挑戰、提高生活質量、實現終身發展奠定基礎。(2)了解技術設計的基本知識,初步掌握技術設計的一般程序和基本技能,了解它們在日常生活和工農業生產中的應用,能對技術設計的過程、方案和成果作出比較全面的評價。熟悉一些常見材料的屬性及加工方法,能根據設計要求選擇材料和工具,能根據設計方案制作產品或模型。(3)具有較強的創新欲意識和培養創新的欲望、信心和能力。認識技術的創造性特征,形成實事求是、精益求精的態度,培養富于想象、善于批判、敢于表現個性、勇于創新的個性品質。(4)具有初步的技術試驗的操作技能,能進行基本的技術測試和技術指標測量,會寫簡單的技術測試和技術試驗報告。(5)經歷將人們的需求和愿望確認為值得解決的技術問題、并形成設計方案的過程,初步學會從技術的角度提出問題、解決問題,能多角度提出解決問題的方案,發展批判性思維和創造性想象的能力。(6)經歷技術方案的實現或轉化為產品的過程,初步學會模型或產品的制作、裝配、調試的方法。體驗意念具體化和方案物化過程中的復雜性和創造性,發展動手實踐能力。(7)經歷觀察、設想、安裝、測試、調試、測量等簡單的技術試驗過程,學會簡單的技術試驗方法,理解技術試驗在技術發明、技術革新中的作用,形成初步的技術試驗能力。(8)經歷典型的技術設計、制作和評價的活動過程,初步掌握基本的技術學習方法和技術探究方法,具有初步的參與技術活動的能力和使用技術及其產品的能力,發展技術的決策能力、創新能力和終身學習能力。(9)熟悉從實技術活動必須具備的品質,能夠安全而又負責任地參加技術活動,具有良好的合作和交流的態度,養成嚴謹、守信、負責、勤儉、進取等良好品質。(10)體驗技術問題解決過程的艱辛與曲折,具有克服困難的勇氣和決心,培養不怕困難、不屈不撓的意志,感受解決技術難題和獲得勞動成果所帶來的喜悅。(11)認識技術的創造性特征,形成實事求是、精益求精的態度,培養富于想象、善于批判、敢于表現個性、勇于創新的個性品質。 (12)理解技術的文化特性和藝術特性,具有認識技術問題的國際視野和全球意識,以及一定的對技術文化的理解和選擇能力。1.知道工藝的含義和常用工藝的種類。2.了解l~2類常用的工具和設備,學會一種材料的l~2種加工方法,能根據設計方案和已有條件選擇加工工藝,并能正確、安全地操作。3.能根據設計方案制作一個簡單產品的模型或原型。1.在設計過程中和設計完成后,能用恰當的方式與他人交流設計想法和成果,并能在交流中提煉出有價值的信息。2.了解技術語言的種類及其應用,能識讀一般的機械加工圖、線路圖、效果圖等常見的技術圖樣,能繪制草圖和簡單的三視圖。(1)能對技術設計的過程、方案和成果做出比較全面的評價。(2)經歷技術設計中交流與評價的過程,發展技術的評價能力。(3)經歷典型的技術設計、制作和評價的活動過程,學會對自己、他人或現有的技術產品與技術過程的評價方法,提高選擇、決策能力,培養質量意識與精益求精、不斷改進的意識。(4)認識技術的創造性特征,形成實事求是、精益求精的態度,培養富于想象、善于批判、敢于表現個性、勇于創新的個性品質。(1)能根據設計過程中每一階段的要求進行評價,樹立質量管理意識。對設計過程中每一階段要求的評價,即每進行一步都要進行評價。這種評價包括兩個方面,一是評價所進行的工作是否達到了設計要求,是否保證設計質量;二是檢查設計工作整體有無考慮不周之處,有無需要事先做好準備的工作尚未進行,以致會影響整個設計工作的進程。另外,還要考慮整個設計工作繼續進行下去,設計項目的產品是否會產生較大的負面作用,如有,要立即停止設計工作。(2)能根據需要進行簡單的技術試驗,并進行評價,寫出試驗報告。技術試驗是設計工作中的重要方法,實驗結果也是評價的重要依據。一些設想再還沒有理論依據的情況下,也要通過技術試驗來探求套的可行性。即使有些通過理論計算得出的數據,有時也要通過技術試驗來進行驗證。其實,一個技術試驗相當于一項設計。它包括實驗目的、要求的論證與確定;試驗對象與方法、過程設計;實驗結果測試;實驗結果分析論證、評價;實驗結果的應用。試驗是每一項新的工作開展之前應當進行的準備,以保證工作的質量與順利進行。具備進行技術試驗的能力對學生來說是十分必要的。(3)能根據設計要求對設計過程和最終產品進行多方面的評價,并寫出設計總結報告。(4)能對他人的、現有的技術產品做出自己的評價,并寫出比較全面的評價報告。1.技術的創造性特征;創新能力的培養 創新的個性心理品質〖技術的本質在于創造,創新是技術設計的靈魂。可以說,技術和創造、創新是密不可分的。在技術設計過程中,學生可以而且必須進行真實的創新,因而,技術教育是培養學生的創新意識的最佳載體。與其他文化學科相比,學生在技術課程中所進行的創新能更加真實,更能做出實實在在的創新。只有通過實實在在的創新活動,使學生真實地感受到創新的價值與樂趣,才能培養學生創造或創新的欲望,才能使學生體會到真實地創新的過程與對創新人才的要求。一個人的創新精神應當說包括兩個方面,一是創新的欲望;一是創新的能力。對于同一事物,人們同樣發現了它的不足與缺陷,有的人可能會無動于衷,得過且過;有的人會想進行改進,但感到力不從心,也就不了了之;有的人可能也會感到自己力有不足,但下決心去解決它,一方面補充自己的不足,一方面努力研究,終于解決了這個問題。這說明,創新意識包括兩個方面,一是創新欲望;一是創新能力,也就是想不想、敢不敢創新和能不能、會不會創新。而創新能力又包含兩個方面,一是科學、技術、社會、經濟等各方面的知識與技能;一是創新的思想方法與個性心理品質。對于前一個要求是較容易理解的,對于后一個要求可能會有些不太理解。要理解這一點,只要了解了創新的思想方法與個性心理品質是什么,就會清楚了。這里所說的創新的思想方法,包括創新思維品質、創新技法與創新技能(下一條所說的創造性想象、批判性思維都是創新思維品質的重要內容)。創性的思想方法在其他學科的教學中也要學習,不過在技術教育中更方便學習。創造性想象、批判性思維它也是技術的一種重要的思維形式,在技術設計中離不開創造性想象和批判性思維。應當注意,創新、設計是有其獨特的思想方法的。在高中學生不可能完全掌握這些思想方法,但要使學生知道有其獨特的方法,能在技術課程的教學中真正體驗這些方法。創新的個性心理品質包括:創新意識、意志、毅力、自信力、活力、誠信、積極、樂觀、膽識、團隊精神、合作精神,以及創造性人才的思維特質,如直覺、潛意識和靈感等(注意,在個性心理品質里,我們強調了合作精神與團隊精神。這是因為,在有些學科里培養這些精神有一定的局限性,而技術教育是培養這些品質的好載體)。我們將創新欲望與創新能力并列,而不是像有些書中把創新欲望放在創新個性心理品質里,這一方面是強調創新欲望的重要性;另一方面,也是區分這兩個方面,一是要不要創新,一是有沒有能力創新,是一個問題的兩個方面,混為一談對我們有意識地培養學生創新意識不利。〗2.掌握技術及其設計的一般思想和方法;〖技術的思想方法與科學的思想方法的不同:為了更清楚地理解這一點,我們需要進一步了解科學與技術在思想方法上的不同。例如:(1)無論是研究科學問題,還是研究技術問題,都需要首先確定研究的問題。看到問題:研究科學問題的人首先想到的是:“為什么會是這樣?現在能不能說明出現這個問題的原因或道理?是否有必要去發現產生這個現象的原因?” 研究技術問題的人首先想到的則是:“其中存在什么優點與缺點?是否需要改進?有沒有可能改進?”他們即使面對同一事物,看到的與想到的是很不相同的。(2)在解決科學問題時,最后的結論最多只能有一個是正確的;對于一個技術問題,存在多種可能的解決方法,而且這些解決方法都是正確的,都是成功的方案。對于一個問題或現象,科學工作者,如果有多個可能的結論,他要考慮的是確定哪一個結論是正確的;而技術工作者如果有多個可供選擇的方案,他要考慮的是哪一個方案更好。(3)在研究科學問題時,在它的研究過程中較少于政治、經濟、資源等社會問題發生聯系;而技術研究則不同,它的研究過程時時刻刻都要考慮與社會方方面面的關系。(4)在研究與處理科學問題時,科學的原則是必須遵從的,違反的這些原則就得不出正確的結論;而在研究處理技術問題時,也有些原則是不應違背的,但有些原則是可以考慮放棄的。在技術的思想方法中,更為強調的是“權衡”。例如,在設計產品時,考慮到經濟問題,常常就要放棄一些美觀、舒適,甚至是方便使用的要求。(5)在研究科學問題時,我們不知道結果,即我們要論證的結論是什么。雖然在研究科學問題時,我們常常做一些假說、設想,但我們不能把論證某個假說、設想作為我們研究的唯一目標。而在進行技術研究時,目標是確定的,技術就是要去實現這個目標。這使得,在研究科學問題時,它是把紛繁復雜的現象統一于某一種本質,從多樣到單一。而技術則是從它的單一目標出發,去尋求種種手段,制定各種各樣的方案,解決方方面面的問題,是從單一走向多樣。(6)研究技術問題時,可以“異想天開”,而且提倡離奇設想,提倡不同的答案。可以做突發奇想而暫時不起分析它的科學性與可能性,在研究技術問題時,是鼓勵這種想象的。應當注意到,在研究科學問題時,這是不允許的。即使是一些猜想、假說,也要以某些事實做不完全歸納得出。(7)對于一個科學論點或命題,可以采用“舉反例”的方法來否定它。在技術問題中,常常不宜簡單地采用“舉反例”的方法來否定它,原因是產生問題的原因遠為復雜。對待技術問題強調權衡。(8)在研究技術問題時,經驗是很重要的。在缺乏理論根據時,經驗常可以作為根據使用,這在研究科學問題時是不可以的。(9)技術是不斷更新的,當舊的技術常常被新的技術所替代時,舊的技術常會被淘汰。科學的結論是真理,它只能是發展,只是更深入、更完善,原有的理論依然存在。(10)結構的思想方法、流程的思想方法、系統的思想方法、控制的思想方法,都是技術所特有的思想方法,都是現代人們在處理、解決問題時所必須具有的種思想方法。這些思想方法都有一個特點,他們都是要求事物的發展、變化按照人的需求去進行,要考慮到人、經濟、社會。對于科學來說,它在考慮問題與人的需求無關,與經濟、社會無關,而且要避免受到人的主觀愿望和社會、經濟的影響。以上這些不同僅僅是其中的一部分,從以上的比較中,就可以看出我們為什么要將學習技術的思想方法作為技術素養的核心目標。〗3.設計原則 科學原則與技術原則的區別;權衡,經濟性原則(不是價廉物美,而是效益最大化);4.團隊精神 服務團隊,服從團隊的需求。一切以實現整體的需求為準則。5.設計的過程 不是流程。發現問題;〖技術設計的過程與方法,看上去好像比較專業,為什么對于將來不從事技術工作的人也要學習設計的思想方法呢?即它為什么是每個人都應當具有的技術素養呢?原來技術設計的過程就是解決實際問題的過程,不管是技術問題還是社會問題,其發現問題與解決問題的過程是大體相似的。設計的過程為:發現與確定問題(命題),調查研究與案例分析;收集資料與提出初步設想;方案論證與技術試驗;方案優化與方案確定;技術工作總結。解決其他實際問題同樣也基本上是這樣的過程,其在解決問題的過程中采用的思想方法大致相同。這個共同點正是對全體學生都要培養技術素養,都要學習技術的思想方法的根據。也正是這一點,是使得在技術素養中,對技術文化的理解比掌握技術本體更為重要原因之一。〗6.技術試驗 過程 方法 操作 分析與評價 實驗報告。7.評價 兩類評價〖對自己設計過程和最終產品進行評價也包含了兩方面的意思:一方面是對產品是否滿足設計要求和設計原則,即產品是否合格。另一方面是對設計工作做出總結。如設計工作是否合理,優點是什么,有無不當安排?產品的優點是什么?還有什么不足,值得今后進一步加以完善。這種評價是任何一項工作完成后應當做的事,總結成績、發現不足,為今后的工作與進一步完善產品打下基礎。對他人設計、現有產品評價和對自己設計的評價不同之處在于評價標準的不同。對自己設計產品的評價是一設計要求和設計原則是標準,對別人的、現有的產品的評價則是從使用者的角度去考慮問題,產品是否有實用價值,能滿足什么樣的人的需求?是否符合設計原則?性價比如何?等等。每一格人在采購商品時都要進行這種評價。是一種重要能力。〗8.設計總結 9.終身學習能力 l~2類常用的工具和設備,學會一種材料的l~2種加工方法;教學法。幾點注意:技術制作 關于動手的概念;動手操作的要求。視圖 能識讀一般的機械加工圖、線路圖、效果圖等常見的技術圖樣,能繪制草圖和簡單的三視圖。不要求畫透視圖。注意與數學的聯系,主要是機械加工圖的符號認識。技術造型與美感 不是重要內容。這是美術課的內容。《技術與設計2》一、《技術與設計2》總體分析本模塊由四個主題構成。分別是結構與設計;流程與設計;系統與設計;控制與設計。通用技術課的九個模塊中,《技術與設計1》和《技術與設計2》是基礎模塊。這兩個模塊體現了提高技術素養的基本教學目標。《技術與設計1》體現的是基礎、系統的技術素養因素;《技術與設計2》體現的則是較高層次的技術素養因素。《技術與設計2》重點體現結構的思想方法、流程的思想方法;系統的思想方法;控制的思想方法。當然,它同時也擔負了對《技術與設計1》體現的技術素養因素的加深與鞏固。如技術設計的過程、設計的基本思想方法、創新的思想方法,等等。而《技術與設計2》中體現的技術素養因素有是以后繼續學習其它選學模塊的基礎。模塊各主題之間的關系從四個主題的體現得技術素養因素和教學內容來看這四個模塊式獨立的。分別講的是結構、流程、系統和控制。我們再進一步分析這四個主題可以看到,結構、流程、控制都是系統,它們的基本特性都反映出系統的特性。但是,他們又有各自的特點。這四個主題在反映各自特性的同時,是在一步一步的進行系統思想方法分配養與提高。也可以這樣講,系統的思想方法是《技術與設計2》體現的最基本的思想方法。它是貫穿于全書的主線。課程目標中相關條目分析在課程標準三、課程目標(一)知識與技能中:(一)知識與技能3.能從技術設計的角度理解結構、系統、流程、控制的一般概念,了解簡單的結構設計、系統設計、流程設計、控制設計的基本知識,以及這些知識與日常生活和工農業生產的內在聯系和廣泛應用。(二)過程與方法5 .經歷將結構、流程、系統與控制的基本知識應用于技術實踐的過程,初步掌握結構、流程、系統與控制的基本思想方法,并能綜合運用所學知識和技能解決一些實際問題,發展創新精神和理論運用于實踐的能力。在這里,我們只列出了2條。實際上,通用技術課程目標里與技術設計的思想方法、創新的思想方法等有關的條目,都與技術與設計2有關。前一條目闡述了對本模塊各內容的教學目標,當然,這是本模塊的主要教學目標。在這一條目中指出,“能從技術的角度理解……”這是因為除技術之外,在社會生活的方方面面也用到“結構、流程、系統、控制”這些概念,所以強調我們是在技術領域去研究這些問題。科學中也用到“結構、流程、系統、控制”但它是應用這些知識去研究問題,去發現“結構、流程、系統、控制”及其性質;技術中要做的是構建“結構、流程、系統、控制”,兩者在思想方法上是有不同的。還要住意到的是,與這四個詞相關的技術設計及其思想方法是可以遷移到其他領域的。這就是我們從技術設計的角度學習本模塊的原因,也就是其價值所在。在后一條中,強調了將結構、流程、系統與控制的基本知識和基本思想方法運用于解決實際問題。并特別強調了“發展創新精神和理論運用于實踐能力”這是由于本模塊中各個主題的結構都是:概念內涵——技術知識——設計——優化與欣賞。先學習一些相關的基礎知識,然后將這些知識運用與設計,即解決實際問題。在這種學習過程中,提出“發展創新精神和理論運用于實踐能力”就是必然的了。這兩點同樣是本模塊提高技術素養的重點。在本模塊中,各主題都強調了設計,其教學內容目標里都有設計。關于設計的過程我們已經在《技術與設計1》中進行了教學,學生已經初步掌握了技術設計的過程與技術與設計基本的思想方法。在《技術與設計2》中我們進行的設計,由于需要用到一些技術要求較高的知識,學生一般進行的是改進性設計。對于這樣的設計,我們還是要求學生按照設計的一般過程進行,以進一步熟悉掌握設計的過程。在這樣的設計中,其重點在于改進,就是優化。在本模塊中,學生將會接觸較多的先進技術,特別是高科技知識,這些技術學生會感受到他們是如何改變我們生活的;感受到他們對社會發展所起到的作用;也同時會感受到這些技術對社會發展所起的負面影響。對于技術的性質的教學,重點在“具有正確的技術觀和較強的技術創新能力;養成積極、負責、安全使用技術的行為習慣”“關注技術的新發展,具有對待技術的積極態度和正確使用技術的意識”“發展技術的決策能力、創新能力和終身學習能力”。理論教學的重點在于應用。模塊的地位與價值本模塊是繼“技術與設計1”之后的必修內容。學習本模塊內容將使學生在進一步鞏固和掌握技術設計過程的基礎上,提升對技術設計的思想和方法的理解和應用能力,使他們具備利用和評價技術的方法和策略,以及受用終身的技術管理能力。本模塊的價值主要體現在:1. 本模塊所學習的技術的思想和方法,將使學生終身受益。“結構與設計”“流程與設計”“系統與設計”“控制與設計”這4個主題是具有典型意義的、與技術發展密切相聯系的內容。并且,由于結構、流程、系統、控制處處存在,其中包含的思想方法具有的潛抑作用就相當巨大,對于每一個人未來的發展都會有較大的作用。這四個專題,從技術角度來講,它們分屬不同的專業,我們從課程角度把它們集中放在這一個模塊中作為學生技術與設計的學習內容,正是因為它們在技術的思想和方法方面的典型性和代表性。模塊內容所體現的整體、協調、關聯、控制、穩定、比較選擇、改進優化等思想和方法,具有廣泛的應用價值和可遷移性,它使技術與設計由經驗上升到了理性,由單純的展現設計技巧提升到了形成設計的思想和方法。2.模塊內容中,多處對技術設計的改進和優化的強調,將促進學生批判、反思等思維習慣的養成,培養他們的創新意識和能力。技術設計的靈魂是創新,在技術設計中,“每一個問題在被技術解決的同時,總是又生長出一些新的問題,這些問題又進一步要求技術加以解決”[],模塊內容本身知識的綜合性、趣味性和應用性,使學生可以在不斷生長出的新的技術問題中,實現科學理論向技術的轉化,實現問題解決的個性化技術表達和設計的創新。3.模塊內容所蘊含的技術與生活、技術與社會、技術與科學、技術與文化等內容,有助于強化學生對技術的理解和使用。高中學生對技術與設計的學習,已經不是僅僅停留在傳藝或傳術的層面,應該走向理解和關注設計與社會、設計與科學、設計與人、設計與生活環境和生活方式的開放境界,追求技術與生活、技術與科學、設計與文化的完美結合、設計與人的需求的完美結合。恩格斯曾說過,在一切方法的背后,要有一種生氣勃勃的精神,如果沒有這種精神,再好的方法,也不過是一堆笨拙的工具。我們理解,在技術設計的方法背后,“精神”應該是技術設計的社會觀和人文觀。二、結構與設計核心內容本主題在通用技術教育中的地位與作用“結構與設計”是《技術與設計2》模塊的開篇單元,“結構與設計”具有直觀易學,設計實踐項目易操作等特點,力學原理與高中物理的力學部分既有聯系又有拓展。本單元所涉及的思想方法,如結構的穩定性分析、結構強度分析、結構與功能的關系等,是學習后續三個單元的重要基礎。結構是生活中最為常見的存在形式,結構的設計在日常生活中隨處可見,課桌椅、房屋、橋梁等都是結構設計的結果。本單元從力學的角度認識和理解結構,分析結構的強度和穩定性,欣賞結構的和諧、簡練和經典之美,體驗簡單的結構設計過程。本單元學習的意義除了解決簡單結構設計的問題以外,更有利于幫助學生清晰地把握生活中各類問題解決的思路和架構,有序的分析問題,拓寬思維和想象空間。《技術與設計2》中內容標準相關條款分析(1)了解結構的涵義,能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。了解結構的涵義,不僅要知道概念的解釋:“物體的各組成部分的搭配和排列”更重要的是要知道結構決定了物體的性質與形態,并知道結構是如何決定物體的性質與形態的。這是我們設計、構建一個結構的基本出發點。一個結構確定的事物的性質與形態是否符合設計的要求,是檢驗一個結構設計的標準之一。(這里表明,一個設計對象的性質與形態也決定著設計要求。因而,在提設計要求時,必須充分考慮到設計對象的性質與形態。)我們研究結構是從技術的角度去研究結構,就是從力學的角度去研究結構。需要解決的問題是一個物體都要承受各種各樣的力,抵抗由此引起的變形。(教學中要把握這一點,不要擴大學習范圍。)(2)能結合1~2種簡單的結構案例,分析結構是如何承受應力的。這里是力的分析,它也是分析能力中的一類。我們不僅要使學生能分析結構所承受的力,而且要使學生清楚在分析力之前。需要掌握哪些方面的知識,分析的過程及其思想方法。這樣我們的教學就可以區別于物理中的力學教學,把教學的重點放在思想方法的教學之中。(3)能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩定性的因素,并寫出試驗報告。對于一個結構系統來說,它會受到各種力的作用。結構這個系統就是為了抵抗這些作用力,抵抗這些力使物體產生的變形。強度與穩定性就是結構的這種性能的指標。他也是檢驗一個結構設計的標準之一。結構的強度與穩定性又與構成物體的材料、連接方法與結構的形狀等有關。我們在分析穩定性時,抓住了關鍵點:保住物體穩定性的主要因素是重心的垂線位置不移出支撐面。然后再分析在什么情況下重心較難移出支撐面。同樣對與結構的強度分析同樣要找出影響結構強度的主要因素。這就是我們研究解決問題的重要思想方法之一。要注意的是,我們教學的是結構的穩定性與強度,不是一般地講物理與力學理論,也不是教學物體的穩定性與強度。教學穩定性與強度的理論一定要回到結構上來。關于結構的穩定性與強度,學生只能做到定性分析,而無法進行定量分析。這對于設計是不夠的。為了解決這個問題,在設計中,需要學生對設計的項目進行穩定性和強度試驗。因而這一條目還要求進一步掌握技術試驗的能力。(4)能確定一個簡單對象進行結構設計,并繪制設計圖紙,做出模型或原型。這一條目是進行簡單對象的結構設計。要求是做設計的全過程。但是,實際上,由于學生的物理基礎對力的分析不能做數量分析,因而學生不能完成完全的結構設計,只能是象征性的設計。對此,選擇的設計題目只能是簡單的,對于設計是否能達到設計要求,對于設計的穩定性、強度要求,應當依靠試驗來進行鑒定。因而學生做的結構模型應當能用于進行試驗。在進行結構設計前要做結構的受力分析,在結構設計中同樣要做受力分析。如在作設計構思時,需要考慮什么樣的結構能較好地承受結構所受到的力,結構的每一個構件會受到什么樣的力的作用,是用什么材料與形狀能承受這樣的力。要注意到條目中的設計對象是產品結構,不整個產品。(5)能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。從技術和文化的角度欣賞結構要注意兩個問題,一是不要把欣賞的角度變為從美學的觀點欣賞;二是不要把對結構的欣賞變成對構造的欣賞。主要還是要對結構如何巧妙地解決受力問題。重點:1.受力分析不僅是一開始設計時要做,而是要不斷地做。在設計中每一個構件會受到什么樣的力,應力集中點在哪里。我們要加強的主要是這個應力集中的地方,就可以事半功倍。思想方法也就出來了,解決問題要抓住問題的關鍵處,不是全面用力。讓學生觀察觀察什么也有了,找出問題的關鍵所在,也就明確了學生觀察的目的性,從而提高了學生的觀察能力。2.怎樣評價一個結構設計的優劣。整體性、經濟性、技術性、文化性、環境適應性等。二、流程與設計核心內容本主題在通用技術教育中的地位與作用我們日常經常都能接觸得到流程,而且每個人都要使用流程。人們經常要按某個流程工作、生活與學習。學生要按課表上課,工人要按工藝生產等。不按流程做事就可能會發生混亂,出現事故。但人們常常并不知道,流程在我們的生活中起到什么作用,如何編制流程,什么樣的流程是好的流程,怎樣優化流程。學習流程與設計具有較大的實用價值,具有較大的可遷移性。在生活與工作中處處有流程,合理的安排流程對提高工作與生活的質量與效率具有重要作用。我們在生活與生產中都在按照一定的流程進行,流程無處不在。在技術活動領域中,流程是一個非常重要的概念,應用非常廣泛。科學合理的流程就是高效率,就是高質量。不同領域里的流程,它們的思想和方法是相通的,包括時序、環節、整體、協調、優化等思想和方法。這些思想和方法具有廣泛的應用價值和可遷移性。學習這些技術的思想和方法,將提升學生對技術設計的思想和方法的理解和應用能力,使他們具備受用終身的技術管理能力。流程是一個系統,它具有系統的基本特性,通過系統的特性的學習可以為學習系統地而打下基礎。《技術與設計2》中內容目標相關條款分析(1)了解流程的含義及其對生產、生活的意義。流程是由時序與環節構成。但我們應當注意到它是一個系統,是有目的的,是一個整體,這些都是系統的基本性質。我們無論做什么事情,都需要安排一個流程。好的、合理的工作、學習與生活流程,會提高我們工作、學習與生活的質量與效率。這些是需要學生通過實踐來理解的。(2)通過對典型的工作流程和生產工藝流程案例的分析,理解流程中的時序和環節的意義,學會閱讀簡單的流程圖。技術是解決問題的過程思想與方法。解決問題的過程就是一個流程。在分析時序與環節時要特別注意流程的目的性。目的不同,時序與環節、環節與環節之間的關系就會不同。如吃飯與刷牙,早上起床后的生活流程中兩者更關系是刷牙在前,吃飯在后;晚上的生活流程中,那就是吃飯在前,刷牙在后。在一個流程中不可改變的時序,在另一個流程中就變為不同了。流程中的環節不是固定不可變的,是可根據需要劃得大一些或分得細一些,當各環節的內容應當是確定的。流程圖是表示流程的重要方法。在實踐中有著廣泛的應用,它能直觀、清晰地表示流程,是一種重要的技術思想方法。(3)能分析流程設計中應考慮的基本因素,并畫出流程設計的框圖。設計流程首先要考慮的是流程的設計要求,明確所設計流程要實現的目標。這充分反映了技術的目的性。例如,生產活動的流程的設計目標主要含有提高效率、提高質量、節約資源、提高經濟效益、提高管理水平或保證安全生產等,一個流程它要達到的目標可能是以某個方面為主,主要目標的不同,所設計的流程也不會有相同。流程設計還要依據事物的內在屬性和客觀變化規律,不同行業的流程有不同的特點,這些都是設計流程時要考慮的基本因素。設計流程還要了解該事物的內在性質、規律和相關因素。對于以上一些基本因素,生活、工作或生產流程是各不相同的,就是同一類的流程,有時有較大區別的,很難一般性的講事物的內在屬性,規律和相關因素。要具體問題具體分析。 基本因素分析是流程設計中的關鍵步驟。因而選擇的設計項目應是學生所能了解的。(4)能解釋流程的改進與設備、材料等之間的關系,能概括某種簡單生產流程優化過程中所應考慮的主要問題。流程的優化不只是時序的改變,重要是采用新的設備、材料、工藝等。在一個流程中引進新的設備、材料、工藝等,常常是創新的重要內容。生活生產中的技術改進或革新,多數出自對已有生產流程的整體改進或者是對其中某一環節的改進,其目的不外乎為了提高工作效益、降低生產成本、節約能耗、保護環境等。要使學生通過具體的流程案例的分析,進一步理解流程改進的條件。從外部條件來講,是建立在設備和工藝水平提高的基礎上;從內部條件而言,是建立在對流程內在機理的進一步研究的基礎上。流程的改進過程就是優化的過程。流程的優化是本主題中的主要內容。(5)能對生活、生產中的簡單對象進行流程設計或流程的改進設計,并用文字或圖表說明流程設計方案的特點,或者流程的改進方案的優越之處。學生可以結合生活生產中已經存在的、尚有改進的可能的流程進行討論,在指出問題所在的基礎上,提出改進方案,并論證這一方案的可行性。改進的對象的選擇很關鍵,學生理解和改進工業生產中復雜的流程有一定困難,可以結合研究性學習中提出的相關問題進行討論和研究。可以選擇設計學生熟悉的生活中的流程。流程的優化常常是以主要改進某個方面問題為主,如何處理主次要方面的關系,是需要注意的重要問題。流程優化中,首先要對原有流程進行分析,原有流程中有什么優點,是那些因素影響了所要提高的指標,這個指標的優化會影響哪些指標,這些指標允許降低到什么程度,優化后可能產生什么問題等。總之,要全面地考慮問題,考慮流程的整體性。教學建議1.生產和生活中的流程(1)資源的準備本節教學前,教師應收集一些流程不合理而造成不良后果的案例和流程合理而形成良好結果的案例;收集生產、生活中流程的案例、流程圖。例如,軟皮椅生產流程及流程圖、軸承淬火工藝及流程圖等;收集流程的視頻。例如,汽車生產過程、發動機生產過程、鼠標生產過程的相關視頻。(2)不同教學策略的選擇 本節學生的學習目標是“了解流程的涵義及其對生產、生活的意義;通過對典型的工作流程和生產工藝流程案例的分析,理解流程中的時序和環節的意義,學會閱讀簡單的流程圖”。學生可能對流程的概念并不了解,但都經歷過一些日常生活中流程,因此對流程有一定的體驗,而且也不難理解其意義。因此,教學中可以通過與學生一起分析生產、生活中學生熟悉的案例來理解流程的涵義和意義,比如煮飯的流程、圖書館的借書流程和自動提款機的工作流程等。例如,通過讓學生分析圖書館沒有電腦前借書的流程和采用電腦后借書的流程,讓學生理解什么是流程和流程的意義。沒有采用電腦前的借書流程:采用人工檢索或進入圖書館查找;填寫所借的書的相關信息。采用電腦后的借書流程:采用電腦檢索;進入圖書館查找;刷磁條,記錄入電腦系統。對流程意義分析的同時,注意也要讓學生理解學習、研究流程的必要性和重要性。環節、時序的教學中,如能舉幾個由于環節缺少或時序顛倒而造成不良后果的案例作為反面例子,則更能吸引并震撼學生的心靈。例如,某航空公司飛機執行航班任務時,飛機在跑道起點加到起飛馬力后開始滑跑,但飛機一直到滑出跑道也未能起飛,最終以210公里/小時的速度撞在一條2米高的防洪堤上,并越過防洪堤于空中解體,墜地起火。造成107人死亡,19人受傷。根據地面記錄和對地面值班機務人員進行調證實查,導這次事故的直接原因是,機組未把飛機全動式平尾調整到與飛機重心相適應的角度起飛,致使飛機始終未能離開地面。這個案例中工作流程少了調平尾、校對平尾度數和與地面機務人員核準這些環節,盲目將消除警告按鈕按下,結果警告指示系統失去作用,釀成了大禍。(3)流程案例的選擇流程教學是這是整個模塊中,學生可以做得最完整的設計,但這也要選擇學生比較了解的設計對象。如果不是較為了解,學生無法做出正確完整的因素分析,也就做不好流程,也無法評價、判斷流程的優劣。選擇的設計項目,可以是生活項目,也可以是技術項目。選擇生產項目,學生對生產過程、設施了解不多,像計算機主機組裝這樣簡單的手工操作流程,學生可以做的主要是時序優化,還應讓學生在這之前實際進行安裝,掌握了安裝過程才行。對于學生熟悉的生活流程的設計項目,因一般這種流程都是已有的流程,學生做的實際上還是流程優化。因為學生對這種項目應當是比較了解的,;選項目最好能進行設備、工藝的優化。因為這類優化是優化中的重要部分。最能體現效率與工作質量的提高。重點:1.好的、合理的工作、學習與生活流程,會提高我們工作、學習與生活的質量與效率。2.流程因素分析 設計流程還要了解該事物的內在性質、規律和相關因素。3.流程優化 不要局限于時序優化,重在環節優化;不要僅考慮主要優化目標,還要考慮整體功能,考慮環境、條件等。要使學生全面考慮問題。全面地評價一個流程。三、系統與設計核心內容本主題在通用技術教育中的地位與作用系統的概念來源于人類的長期社會實踐,運用系統的思想和定性定量相結合的系統方法分析和處理生產和生活中的問題,是大家都可能遇到的。學習和掌握系統的思想方法并運用系統的方法進行系統分析,有助于減少處理問題過程中的盲目性,學會對事件的理性分析和科學決策。系統的思想方法是技術的思想方法的核心組成部分,它是很多思想方法的基礎與源泉。這一單元是全書的重點,也可以說是通用技術課的重點。世界的萬事萬物都是系統,構建系統是我們每個人都要做的工作。學習系統的設計及其思想方法,對于學生今后具有較大的實際應用價值。(1)從應用的角度理解系統的含義。我們研究系統是為了建立人造實體系統,我們也是要從這個角度去了解系統的特性。系統由相互依存、相互作用的若干元素構成的,并完成特定功能具有機整體。系統中的各個部分都可被看為該系統的子系統。大千世界,系統無處不在,無時不有。(系統的普遍性)構成系統的條件:(1)至少要有一個以上的要素;(2)要素之間相互聯系、相互作用,按一定方式形成的一個整體;(3)具有整體目標(是各要素所沒有的)。(2)通過簡單的系統的案例分析,理解系統的基本特性,初步掌握系統分析的基本方法。系統的基本特性可歸納為: 整體性、 相關性、目的性、環境適應性等。整體性是系統的基本特性。系統中的任何一個組成部分不能離開整體去研究,一個系統組織得好不好,就看它的整體功能實現得怎樣。系統的整體性是認識問題的重要思想方法,看問題眼前看整體,把握事物要首先把握整體,又要注意局部對整體的影響,這是十分重要的思想方法。系統的特性構成了系統的基本思想。系統分析的方法是決策的方法,它就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法分析研究問題的基本思路,整個過程可歸納為闡明問題、分析研究、評價比較三個階段。本標準只要求學生掌握初淺的系統分析的基本方法。需要注意的是,第一、在系統分析的過程中,每個環節不一定一次就順利地完成任務,需要在反饋信息的基礎上反復進行;第二、在系統分析的過程中,要學會與不同角色的人對話,如與實施者、決策者等的對話;第三、對系統分析中的建模問題,在此不作過多要求;第四、學寫簡單的系統分析報告,對系統的分析過程、依據、結論和行動建議進行說明。(3)理解系統優化的意義,能結合實例分析影響系統優化的因素。為了使系統達到最優的目標所提出的各種解決方法,稱為最優化方法。通常是指在一定人力、物力和財力資源條件下,使經濟效果(如產值、利潤等)或社會效益達到最大,而投入的人力和物力達到最小的方法。最優化方法解決問題一般可分為以下幾個步驟:①提出需要進行最優化的問題,收集有關資料和數據;②建立求解最優化問題的有關數學模型,確定變量,列出有關約束條件,分析模型;③選擇合適的最優化方法;④求解方程;⑤最優解的驗證和實施。本條標準對第②、④步驟不作過高要求。(4)通過簡單的系統設計案例的分析,初步學會簡單系統設計的基本方法。系統設計建立在對系統進行有效分析的基礎上,在學生的學習生活中,系統設計的運用事例比比皆是。例如,學校運動會賽事的合理安排等。可以通過對類似系統設計案例的分析,總結和歸納簡單的系統設計的基本方法。大千世界,物質系統千變萬化,雖有一定的規律可循,卻難說有一成不變的模式可供套用。系統的分析和設計是建立在對該事件的內部規律、外部環境(條件)、實現功能等的充分研究的基礎之上的,它是一個不斷完善、不斷改進、不斷優化的過程。優化是系統設計所追求的永恒目標。在對系統設計的案例進行分析的基礎上,可以讓學生總結系統設計的基本原則:基本功能的實現、子系統間關聯、沖突問題的合理解決、效益的最大化、動態調整的實現、人性化設計和戰略性思考(長期性、穩定性等)。(5)確定一個生活或生產中的簡單對象,根據設計要求完成系統的方案設計。要求學生自行完成一項簡單的系統方案設計的任務。基本要求是,首先對所設計的系統進行比較詳細的定性分析,畫出分析簡圖并寫出定性的分析報告,其次,做出系統設計的技術框圖和技術設計報告,再次,根據設計方案嘗試實現這一系統的設計,對系統加以檢驗和優化。教學中應注意,對于學生的系統設計,兩種設計方式都應認可,一種是對一個簡單的系統進行設計,另一種是對某一系統進行改進設計。要注意的是,系統設計不是產品設計,而是產品的系統設計。教學建議學生對系統的理解,可以從系統的實例開始。如一臺電冰箱可以看作是一個系統,學校的一間多媒體教室也可看作是一個系統,人體本身同樣是一個復雜而精密的系統。一般而言,系統可分為:自然系統和人造系統、實體系統和抽象(概念)系統、靜態系統和動態系統、開放系統和封閉系統等。僅從概念來理解系統的特性,是比較抽象的。在教學中,可以引導學生從一、兩個典型系統的案例入手,把握系統的特性,也可以讓學生自己總結出這些特性。對教學實施活動的幾點建議:1.立足學情 教學中,要注意以下情況,做到立足學情 (1)在本單元中的系統、元素、特性等概念,較為抽象,難以理解。教學中要注意運用案例分析導入法,從對實例的分析入手,導入這些概念。(2)學生面對具體實際問題時,往往會不自覺地憑經驗和習慣進行思考和解決問題,這一習慣對養成學生運用系統的思想與方法分析解決問題習慣會有負面影響。教學中發生這樣的問題,不要只是簡單地否定學生的想法,而是要通過運用正確的分析方法得出不同結果,通過兩者的對比,說明應當怎樣思考分析問題。2. 把握好教學的深度和廣度 (1)對本單元所涉及數學表述的內容原則上只作定性的分析,不作定量數學計算。(2)設計實踐要注意學生認知能力和知識水平。設計選題要是貼近學生實際簡單問題,或是學生了解的系統的優化。3.本章涉及的知識內容比較抽象,如果教師過分注重知識傳授,不利于理解與接受。建議教師在教學實施時,注意讓學生通過一些典型案例分析或設計應用,感受和體會系統思想、系統分析方法及系統設計的基本知識,將系統知識的應用與學生的實踐活動貫穿于教學的全過程。4.在教學內容組織上,建議教師盡量遵循“具體—抽象—具體”的順序進行組織。從一些具體的典型事例出發,一邊引導學生通過對這些事例的感知與認識,一邊引導學生及時有目標地進行總結,再適時地引導學生運用這些結論發現和分析出現在身邊的事例。5.系統的基本特性和系統分析的原則是本主題教學的重點,也是教學的難點。在教學過程中,應注意分析它們之間的區別與聯系,讓學生領略系統思想方法的精髓。6.對教學方法的選擇,建議教師采用多樣化教學方法,對陳述性知識可采用講解、展示、演示教學法,對于系統的設計和優化等內容可采用任務解決、對話、討論等多種教學形式。7.教師應加強對學生的安全教育,在指導學生的技術試驗和系統設計的方案制作過程中適時進行安全管理。重點: 1.系統的含義及基本特性,團隊精神的教育,研究問題與看問題的基本思想方法。系統的整體性是認識問題的重要思想方法,看問題眼前看整體,把握事物要首先把握整體,又要注意局部對整體的影響,這是十分重要的思想方法。服務團隊,服從團隊的需求。一切以實現整體的需求為準則。 2系統分析的方法。這也是基礎設計分析的基本方法。可應用系統分析的方法分析原來進行過的設計,并進行對比。如何理解2>1+1 ,還是2<1+1的探討。在一些資料中,對系統的特性說成是2>1+1,有的說成是2<1+1。不好理解。解決對策 這兩個說法是一回事,是從不同角度來說系統的主體功能大于它的各組成部分功能之和。區別主要在對2的描述上。兩種說法中的“1”,都是指部分的功能,2>1+1中的“2”,指的是整體功能;2<1+1中的“2”則是指各組成部分功能的和,它不包含組成系統后產生的功能。四、控制與設計核心內容本主題在通用技術教育中的地位與作用控制技術已成為當今社會最重要的技術之一。它廣泛地運用與方方面面,特別是自動控制技術的進步,促進了生產的加速發展。當今高技術成果中控制技術起著核心的作用。人們的生活、工作都離不開控制設施,了解、學習控制技術是當代人們的必需。控制與反控制在社會生活中時刻進行著。掌握控制的思想方法,有助于學生未來解決工作與生活中所遇到的相關問題。控制系統比較深刻地反應了系統的思想方法,有助于我們進一步理解系統的思想方法。(1)理解控制的涵義及其在生產和生活中的應用。人們按照自己的意愿改變條件,使事物向著期望的目標發展,就形成了控制。控制在生活和生產中的應用非常廣泛,如公共場所的紅外線自動出水龍頭裝置、紅外自動烘手機、銀行的自動取款機、農田節水灌溉的自動控制、樓宇防盜控制、十字路口紅綠燈自動控制、煉鋼爐的溫度控制、合成氨合成塔的壓力控制、精確制導武器等等。可以引導學生根據自己的生活經驗,列舉控制應用的例子,并說明自己對它們的理解。(2)分析典型的案例,了解手動控制、自動控制,熟悉簡單的開環控制系統和閉環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。控制是為了達到人們所期望的目標。一個控制過程的實現,往往要經過若干個環節,這些環節就構成了一個系統,所以我們把它看作是一個控制系統。從不同的角度,對控制系統有不同的分類。本標準要求學生通過具體的實例,區分哪些是自動控制哪些是手動控制,哪些是開環控制哪些是閉環控制,說清楚簡單的開環控制和閉環控制系統的基本組成,以及它們是如何實現控制的。對于這些概念不必要求過高,只要求說清楚簡單的……基本組成即可。教學中不必再對這些概念的認識上過于糾纏。只要知道他們的基本特性就可以了。(3)能畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖,理解其中的控制器、執行器等環節的作用,熟悉反饋環節的作用。控制系統的方框圖是控制系統工作過程的基本圖示,本標準要求學生能畫出簡單的閉環控制系統的方框圖。學生應能列舉生活中所見所聞的閉環控制系統,簡要敘述其工作過程,要能通過對閉環控制系統與開環控制系統的工作過程的比較,指出各自的優越性是什么。在本主題中,限于學時以及高中學生現有的知識水平,對控制系統中的控制器、執行器、傳感機構和被控對象等環節只限定于一般性的理解,不作進一步的要求,不去探討其內部的工作過程,只需把它們看作黑箱,了解其輸入和輸出之間的關系就可以了。需要強調的是,這里所討論的帶有反饋環節的閉環控制系統的主要特點是以減少誤差的負反饋方式來達到控制目的的,正反饋控制問題在此不作研究,對于簡單的開環控制、單回路負反饋控制系統以外的其他控制方式在此不作討論。(4)能結合案例找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素,并作分析。在控制系統的設計中,對干擾因素的分析是重要的。確定一個系統的控制方案的前提,往往是建立在對影響系統穩定的干擾因素分析的基礎上。要注意到,這一主題中特別強調了干擾因素,并不是說其他系統中不存在干擾因素,而是在這里進行總結提高。(5)了解簡單的被控制對象的基本特性,能確定被控量、控制量,畫出控制系統的方框圖,并形成初步的控制設計的方案。這里的被控對象基本特性是指在正常的工作狀態,被控對象的輸出信號與輸入參數、與主要的干擾參數之間的關系,只需要有所了解,對被控對象的特性的數學模型的描述在此不作要求。當設計一個簡單的控制系統時,學生首先要學會分析這一系統中,需要控制的參數是什么,通過改變什么參數來實現控制,是采用開環控制還是采用閉環控制來形成控制設計方案,然后要能畫出這一系統的方框圖。(6)能根據開環控制系統的設計方案,制作一個控制裝置;或者能根據簡單閉環控制系統的設計方案進行實施或模擬實施,學會調試運行,提出改進方案。這是對控制系統設計的實施方面的要求,對于設計的開環控制系統要求能制作控制裝置;對于設計的閉環控制裝置要求能實施或模擬實施,要求能進行調試。對于兩者最后都要求提出改進方案。教學建議1.控制的基本概念的教學 教學中首先要從學生熟悉的事例著手,讓學生知道控制是處處存在的。接著再介紹什么是控制并能列舉身邊存在的控制事例。2.控制的應用教學 要用生活、生產、軍事、社會、管理等多方面的事例,讓學生知道控制技術應用的廣泛和深入。讓學生得到“離不開控制”、“喜歡控制”、“希望了解控制”的初步體驗。3..手動控制與自動控制教學 首先要通過具體的手動控制事例講清“人”在該控制過程中的作用。4.在介紹自動控制的概念時,最好是在列舉的手動控制的基礎上如何用控制裝置來替代“人”的作用而形成自動控制系統的。這樣做,能清楚地說明手動控制和自動控制的區別。5.開環控制與閉環控制。需要下大的力氣讓學生達到:能具體陳述閉環控制系統的特征;能對比開環控制系統和閉環控制系統,分析它們的特點。對于閉環控制系統中,是否考慮人的參與問題,只從有助于學生理解開環與閉環的區分的角度來認識這個問題即可,不必嚴格排除人的參與。主要是講清楚反饋的含義。6.控制系統的工作過程。這個部分的主要內容是,通過具體的控制案例,講清開環控制系統和閉環控制系統是怎樣完成控制要求的。對開環系統來說就是要說明給定一個輸入量后,怎樣產生一個對應的輸出量。對閉環來說就是要講清當輸出量和輸入量有偏差時,系統是怎樣消除偏差的。要求學生能畫出簡單的閉環控制系統的方框圖,理解給定量、被控量、反饋等概念。理解其中的控制器、執行器等環節的作用,熟悉反饋環節的作用。在本主題中,限于學時以及高中學生現有的知識水平,對控制系統中的控制器、執行器、傳感機構和被控對象等環節只限定于一般性的理解,不作進一步的要求,不去探討其內部的工作過程,只需把它們看作黑箱,了解其輸入和輸出之間的關系。正反饋控制問題在此不作研究,對于簡單的開環控制、單回路負反饋控制以外的其他控制方式不作討論。在教學控制系統的工作過程時,如果教師能提供簡單明確的教學演示,對教學效果是有很大幫助的。建議老師們能制作具體的演示教具。7.控制系統的方塊圖和主要控制術語。這個內容一般都是在講述控制系統的工作過程時一氣呵成來完成的。這是作為不節的一種技能要求。最好安排一定的時間,讓學生多做幾個練習使之達到比較熟練的程度。8.控制中的干擾及克服。一般的控制系統都是開放系統,和外界都存在著一定的信息交流,有的信息會對控制系統的被控量(輸出量)產生影響,使之偏離原有狀態。這種信息對控制來說就是干擾。這是干擾產生的根本原因,教學中,要結合具體的控制系統來說明外界是怎樣對控制產生影響的。需要指出的是,干擾對開環控制和閉環控制都有作用,只是開環控制抗干擾能力差,閉環控制則具有較好的抗干擾能力。對于干擾的教學,要回到加深對系統的干擾的認識。需要說明的是,對于控制系統的分析中上述各知識點的排列順序并不是教學順序的安排。只要能達到所要求的結果,就像對教材的處理一樣,老師在教學中可以靈活組織內容。重點:1.控制系統的工作過程;2.開環控制與閉環控制的特性比較與選用。3.干擾因素。4.控制系統的調試。 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