控制的手段与应用教学设计

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技术试验及其方法

教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修1） 文档内容：技术试验及其方法

章 节：第二章 技术世界中的设计 第三节 技术试验及其方法 课 时：第1课时

作 者：林雅芝（浙江省嵊泗中学）

一、教学目标

1. 知识与技能目标

(1)知道什么是技术试验，了解技术试验的重要性。 (2)了解技术试验的五种常用方法和广泛应用。 2. 过程与方法目标

(1)在对具体技术试验案例思考、分析的过程中认识到技术试验的重要性。 (2)在对具体案例的思考、分析、实践的过程中理解常用的技术试验方法。

(3)在具体技术试验方法应用案例的分析过程中，学会针对简单的试验选择正确的试验方法。 3. 情感态度和价值观目标 (1)感受技术试验的魅力。

(2)增强对技术的兴趣、热情和创新意识。 (3)认识技术试验的内在价值和作用。

二、教学重点

了解五种常用的技术试验方法。

三、教学难点

针对简单的试验选择正确的试验方法。

四、教学方法

谈话法，讲授法、演示法等。

五、设计思想

1. 教材分析

本节课是第二章“技术世界中的设计”第三节“技术试验及其方法”的第一课时，学习内容包括“什么是技术试验”、“技术试验方法”。这部分内容有两个方面要求：一是要知道什么是技术试验，了解技术试验的重要性。二是了解技术试验的五种常用方法和应用。技术试验是技术设计的重要思想方法，它贯穿于设计过程的始终，是全书的重点之一。是技术设计过程中的一个重要环节，也是技术探究、解决技术问题的一个重要方法。技术试验在技术发明、技术革新、技术推广过程中的作用不可忽视。通过启发、思考、引导、活动、交流等教学过程，让学生明白技术试验的重要性和作用，了解技术试验的五种常用方法和广泛应用的基础上，才能针对简单的具体试验案例选择正确的试验方法，才能形成基本的技术试验素养，为下节课技术试验的实施和教材第三章测试和评估的学习打下基础。

2. 设计理念

“技术试验及其方法”是技术设计的重要思想方法，是后面内容学习的基础。本节知识点较多，必须做到详略得当，突出重点。本节课从提出科学问题开始，带过次要的内容，进而增加了较多的案例，创设技术试验情景为学习重点内容服务。让学生通过案例充分了解技术试验的广泛应用，大到宇宙飞船，小到生活用品让学生感知和理解技术试验的重要性和作用，从中汲取知识的养分，并认识到技术试验其实也经常伴随着我们的生活。在此基础上，增加亲历试验、演示和讨论环节，使学生进一步克服对技术试验的畏

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惧感，产生对技术的积极情感，增强对技术的兴趣、热情和创新意识，乐意进行知识的学习和自我建构。所以的本节重点应该让学生在了解常用技术试验方法及其重要作用上。

3．教学策略设计

本节课从提出科学问题开始，引入技术问题，并起到区分两者区别的目的。通过创设问题情景，设置“想一想”、“试一试”、“做一做”、“谈一谈”等环节，让学生在启发、思考、体验等过程中学习知识，培养学生的技术素养。

(1)注意要让学生明白技术试验和科学试验的区别在于出发点和结果不相同。 (2)技术试验的概念要在启发学生的过程中给出。

(3)讲解我国“神舟”上天案例要声情并茂，既让学生够受理解技术试验的重要性，又要激发学生热爱技术和祖国的情感。

(4)“阿什塔比拉河桥的垮塌”案例提供的是技术设计中的一个教训，要使学生感知技术试验是技术研究不可缺少的基本方法和手段，巩固技术试验重要性的技术思想。

(5)要启发学生联系生活进行思考，达到理解优选试验、强化试验等技术试验方法的目的。 (6)防水试验要适当启发学生如何开展技术试验，为下堂课实施技术试验做准备。

(7)小板凳试验要规范操作，注意安全，并提示和启发学生为下堂课实施技术试验做准备。 (8)谈一谈环节，要让男生来做，通过他切身的体会讲解，很容易使同学们理解“虚拟试验”。 (9)海参养殖案例，要注意启发学生，引出移植试验的概念。

（10）要启发学生展开讨论“两个小试验” 的试验方法是否合理，说出理由。 （11）技术试验的分类简单带过，不必详细展开。 4. 学情分析

本节课是第二章“技术世界中的设计”第三节“技术试验及其方法”的第一课时。学生虽对科学实验并不陌生，但与技术试验的区别并不是很能表达，所以有必要进行区分。学生通过前面章节的学习，知识基础做了铺垫，但现在高中生接触生活不多，一部分学生对技术难免产生畏惧感。所以，情景案例的选择面要尽可能广，特别要贴近学生的生活。这样才能易于学生的理解，培养学生对技术亲近感，增强对技术的兴趣、热情和创新意识，乐意进行知识的学习和自我建构。

六、教学准备

1. 教学资源的准备

多媒体教学设备、教室、教学课件PPT、简易多功能小板凳、防水手表、盆、水等。 2. 教学课件的准备

结合本节的教学设计，课件总体比较简洁。主要是为提出问题、案例分析等安排教学环节和教师讲解教学内容提供方便。

七、教学过程

1. 提出问题

教师：当我们想知道一些科学问题如：外力作用对物体运动状态的影响时，可以通过物理实验加以观察，总结规律。或者想知道洋葱炒了以后为什么会产生甜味等，我们也可以通过一系列的实验和分析得出结论。（课件）

在技术活动中，当我们遇到如：“某种材料强度适合做台灯的支撑吗？桥的图纸设计好了，我们是否开始直接动工？产品做成了，人机关系等方面符合要求吗？”等技术问题时该怎么办? （课件）

学生：技术试验

教师：什么是技术试验呢？它有什么作用呢？都有哪些技术试验呢？为了解决这一系列的问题，今天我们就来学习第三节内容技术试验及其方法

一、什么是技术试验？

在技术活动中，为了某种目的（如材料的弯曲强度、小桌的承载强度等）所进行的尝试、检验、优化

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等探索性实践活动。（课件）

同学们都知道，我们国家的宇航员杨利伟首次乘坐“神舟五号”上了天，之后又有“神舟六号”送费俊龙、聂海胜上天，“神舟七号”再送翟志刚、景海鹏、刘伯明，翟志刚还进行了太空行走活动。2011年，“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”也将相继上天。

问题：前面的四艘飞船为什么没有送人上天呢？它们去干什么了呢？（课件） “神舟一号”搭载10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麦农作物种子等；“神舟二号”搭乘一批南通灵芝、冬虫夏草等，“神舟三号”乘载设备和完全模拟载人状态的一名矮小結实 的“小伙子”；“神舟四号”搭乘更多设备和一个模拟人。而在1990年10月，载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空，开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验。试验的圆满成功，为我国载人航天器生命保障系统的设计以及长期载人太空飞行获得了许多宝贵数据。

为什么要送小白鼠上天呢？

白鼠体积小，繁殖能力强，它们14天就能繁殖一代，可以在太空中受孕，回地面繁殖，也可以受孕后上天在太空中繁殖，还可以很快地了解太空飞行对其子孙后代的影响。

通过试验获得许多飞船设计的经验，使飞船的技术也不断更新，搭乘物品也不断增加，才有了今天我们航天的辉煌成就。

2．案例分析

教师：请同学们阅读课本P37“阿什塔比拉河桥的垮塌” 案例（课件） 小知识：桁架结构房屋、桥梁等的架空的骨架式承重结构。 案例给了我们什么启发？

学生：如果不进行技术试验，不可能了解材料的性能，产品的性能，不能发现设计中的问题，不能避免事故的发生。如果事先对材料的性能和设计方案进行了试验，将会最大限度降低失误，避免损失。

教师：请同学们归纳一下：技术试验的作用?

学生：技术试验在技术活动中，不仅是对技术成功与否的验证、更是发现问题、研究规律、优化技术的关键。技术试验使设计得以改进和完善，将设计风险和失误降到最低。并对技术应用的实现起到了有力的保障作用。

教师：所以，无论什么产品，大到航天飞机，小到吃穿用的生活用品，设计制造出来的产品都要进行一系列的试验,来检验你的设计是否合理,性能是否达到要求。下面我们进一步来学习有关技术试验的知识。

技术试验的分类：（课件） 对技术试验，我们可以根据应用的范围不同进行分类，如应用于农业的试验归为农业试验、应用于工业的试验归为工业试验、应用于国防的试验归为国防试验、应用于科学技术研究的试验归为科学技术试验等。

还可以根据目的的不同进行分类，如想知道材料或产品的抗拉力、冲击力，耐高低温等所做的试验归为性能试验；想提高质量、产量、性能、效益等所做的试验归为优化试验；想知道受淋雨、撞击等的结果状态所做的试验归为预测试验；如为了研究设计行人保护装置进行采集数据等试验等归为信息试验等。

3．想一想

如果你想买十斤橘子，而水果店有三个可供你选择的品种，你会怎么做？（课件） 学生1：观察橘子的大小和成色，再做决定。 学生2：尝一尝每种橘子的味道，再买。 教师：那种方法可靠些？ 学生：后面一种。

教师：尝一尝试验可以比较可靠地帮助我们选优。这种运用数理统计方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑地推出全面试验所达到的最佳效果称为优选试验法。（课件）

同学们还知道优选试验法其他的应用吗？（课件） 学生1：选拔宇航员。

学生2：农作物选择优良品种。

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学生3：选择炼钢温度。 学生4：选择育种方法。

教师：还有袁隆平院士杂交水稻试验中的水稻施肥对比试验、水稻选种对比试验等。（课件） 4．做一做

某经销商想进一批外观时尚的防水手表，为确保质量，他要求供货商能证明给他看。供货商该怎么办呢？

学生：放到水里试一试。 教师：请你上来试一试。 学生做试验。

教师：在这个试验中，哪些数据能表明防水性能好呢？ 学生1：时间长短。 学生2：水深浅。

教师：我们在做试验时，应该把这些重要数据都纪录下来。

这种通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法称为模拟试验法。模拟试验可以通过缩小或放大比例来模拟所设计的现场效果。

那么，你们还知道哪些模拟试验呢？ 学生1：“神舟三号”、“神舟四号”乘载完全模拟载人状态的试验 。 学生2：汽车模拟撞击试验

学生3：模拟水库大坝进行强度试验。 学生4：电器模拟潮湿环境进行防潮试验。

教师：还有飞机风洞模拟试验、模拟太空飞行、还有行人安全、汽车撞击等等模拟试验等。那为什么还要模拟人参加撞击试验 ？[图片]

学生：人会不会受伤也可以看出来。

教师：用模拟人试验可以检测在事故发生时对撞击人体造成的伤害，从而总结经验，改善汽车的安全性能设计，降低事故风险。

5．谈一谈

教师：请某某同学谈一谈，玩游戏的经验是怎样得来的？ 学生：多玩玩就玩得好了，经验值就上升了。

教师：我们在电脑游戏里不断重复各种事项和动作，从而获得经验。同样，在很多高科技设计研究中，我们也利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原形并进行试验。这种试验方法称为虚拟试验法。如用计算机模拟“勇气号”火星探测仪登陆火星表面。[图片]

采用虚拟试验方法有什么好处？ 学生1：可以节省财力和物力。 学生2：还可以提高试验效率。

教师：采用虚拟试验技术，很多试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期与研制经费。如虚拟人——研究者利用来源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

采用虚拟试验技术，很多试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期与研制经费。虚拟人――研究者利用来源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

6．做一做 教师：老师设计了一把简易多功能小板凳，用什么方法可以知道这把小板凳的强度是否适合老师用呢? 学生1：老师，你直接坐上去试一试好了。（其他同学笑并表示反对，说老师不能直接坐上去。） 教师：为什么不能直接坐上去？

学生2：万一强度不够，老师会摔倒受伤的。 学生3：用承载重物的方法对小板凳进行试验。

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教师在学生的帮助下演示简易多功能小板凳试验。

教师：用承载重物的方法对小板凳进行试验属于什么试验方法呢？ 通过扩大对试验对象的作用，以提高试验效率的方法叫强化试验法。 阅读课本P38小资料

教师：这些强化试验可以在专用的万能试验机上做。[图片]强化试验的应用很多，如公路静载试验、箱梁静载试验、汽车的高温高湿试验、强化坏路行驶、盐水喷雾室、盐水搓板路等。

7．讨论

教师：一位渔民看到大连人养殖海参经济效益好，也想到老家东海养海参致富。 他马上从大连引进大批量 “参苗”进行养殖合适吗？

在相互有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验叫作移植试验法。如人工心脏移植试验；橘子移植试验等。

同学们还知道哪些移植试验法的应用？ 学生1：树木移植试验。

学生2：用动物试验“非典”疫苗。 学生3：克隆器官移植试验。

除了以上这些常用的试验方法外，还有创新试验法、中间试验法、工业试验法等，并随着技术的发展还会有更多更好的试验方法。

8．讨论

教师：请大家思考一下，李宁同学自己做了两个小试验来检验小凳的承重力和稳定性，你认为他的试验合理吗？

在小凳上逐步加重物，把重物将小凳压垮前的一次重力记录为小凳的承重力。 在小凳上固定一个特制的挡风屏障用电风扇在一定距离之外吹风，电扇由远及近移动，风力由小变大，记录屏障连同小凳一同倒下时电风扇与小凳之间的距离以及电风扇的风力。（课件）

学生：试验一合理，试验二不合理。 教师：为什么？

学生：小凳的作用力主要来自人的重力，而且直接作用在小凳上，所以后面一种方法不合理。 9．马上行动

教师：好，下面我们来完成椅子测试内容和相应的试验操作连线。 学生：稳定性——用手左右晃一晃,看是否稳定； 舒适度——亲自坐在椅子上感受一下；

结构强度——放一些重物在椅子上,看是否能承受。 10．教师小结

教师：技术试验：在技术活动中，为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动。试验类型可以有不同的分类。常用的技术试验方法有优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法、移植试验法。在技术活动中，技术试验具有重要作用！

八、教学反思

本课的设计注重在情景中思考、交流中激发学生对技术的兴趣与热情，去感悟和理解如何实现合理的人机关系的许多细节，能较好地达到教学目标的预设要求。

但在实际授课过程中应注意创设师生平等、宽松的教学氛围，努力调动学生学习积极性。

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