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  • 必修2:技术与设计2
  • 作者: 来源: 时间:2009-5-15 14:56:28 阅读次 【
  • 本模块是在“技术与设计1”的基础上设置的具有典型意义的专题性技术与设计的教学内容,它所体现的技术设计的思想和方法,对于高中生的生活、学习以及人生规划都具有普遍的价值。
    通过本模块的学习,学生应该理解结构、流程、系统和控制的基本概念,掌握结构设计、流程设计和系统设计的基本思想和方法,初步掌握简单控制设计的基本思想和方法;能使用常用的规范的技术语言表达设计方案;能结合生产和生活的实际形成设计方案并初步实施;学会从技术、环境、经济、文化等角度综合评价技术设计方案和实施的结果,增强革新意识。
    本模块的教学要面向生活和生产的实际;引导学生关注技术试验,理解技术设计中所蕴含的文化内涵,注重归纳技术设计的思想和方法,并将它们迁移到日常生活中灵活运用;要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。
    本模块由4个主题组成:

    (一)结构与设计
    1.内容标准
    (1) 了解结构的涵义,能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
    例 结构是指可承受一定应力的架构形态,结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
    (2)能结合1~2种简单的结构案例,分析结构是如何承受应力的。
    例 支柱能抵抗压力,捆绑能抵抗张力等。
    (3)能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素,并写出试验报告。
    例 结构的类型、材料的选择、连接处的强度等影响着结构的强度和稳定性。
    (4)能确定一个简单对象进行结构设计,并绘制设计图纸,做出模型或原型。
    (5)能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
    例 赵州桥、长城、埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等经典建筑的欣赏。
    2.活动建议
    (1)自行设计一个试验方案,对公路旁的单脚标志牌、双脚标志牌、家用单脚支撑的茶几等物体进行强度和稳定性的试验,记录试验数据,指出提高它们的强度和稳定性的方法。
    (2)通过各种途径收集相关资料,选择典型结构的案例,分析其结构的特点。例如:
    △犁田的犁,幼儿学步车,高压线铁架,大坝,泥墙等。
    △多伦多的天虹体育馆,上海杨浦大桥,博鳌亚洲论坛会议厅等。
    (3)选择一个对象进行结构设计,形成设计方案、绘出简单的设计图纸,并做出实物模型或原型。
    以下所列的设计项目可供参考:
    △台式相片架支撑部分的结构设计。
    △个性化台灯罩的结构设计。
    △个性化(或多功能)的折叠雨伞的设计。
    △乐(琴)谱架的结构设计。
    △双人自行车的结构设计。
    △简支(独木)桥的结构设计。
    △连续(有桥墩的)桥的结构设计。
    △拱型桥的结构设计。
    △简单的农家屋架的结构设计。
    △蔬菜大棚的结构设计。
    (4)收集某些建筑物坍塌、扭曲或断裂的案例,讨论并分析其主要技术问题所在。

    (二)流程与设计
    1.内容标准
    (1)了解流程的含义及其对生产、生活的意义。
    (2)通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分析,理解流程中的时序和环节的意义,学会阅读简单的流程图。
    例 某快餐配送中心一天的工作流程,合成氨的工艺流程,木制家具的生产线等。
    (3)能分析流程设计中应考虑的基本因素,并画出流程设计的框图。
    例 流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关因素,应以时序和环节为设计的主要线索。
    (4)能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系,能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题。
    例1 流程设计的改进通常以提高工作质量,或提高工作效率,或降低成本,或节约能源,或省力,或减少环境污染等为目的。 
    例2 利用CAD对绘制图纸环节进行改进,优化了工程设计的流程,提高了效率;利用先进的医疗设备取得病人的数据信息以代替以往的人工检查环节,优化了医生对病情诊断的流程,提高了诊断的正确率和工作效率。
    (5)能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流程的改进设计,并用文字或图表说明流程设计方案的特点,或者流程的改进方案的优越之处。
    2.活动建议
    (1)分析某些流程设计的案例,画出流程框图,说明它们的设计特点。例如:
    △邮局运送邮件的流程、联合收割机的工作流程、法院处理一个案件的工作流程、城市污水处理的工艺流程、印染的工艺流程、某种儿童玩具的加工工艺流程、冲洗照片的工作流程、家用全自动洗衣机的工作流程、ATM自动取款机的工作流程、海水淡化的工艺流程等。
    (2)选择一个对象,进行流程设计或流程的改进设计,绘出简单的工艺流程图;在设计说明书中写出该流程设计方案的特点,实施过程中的主要环节、设备、环境等;就设计的思路和过程进行讨论。有条件可使用计算机辅助设计(CAD)。
    以下所列的设计项目可供参考:
    △墙面涂刷的施工工艺流程的改进设计。
    △农村住宅建筑施工的流程设计。
    △汽车模型的制作流程设计。
    △河水净化的实验流程设计。
    △土壤的酸碱度测定的实验流程设计。
    △茶叶加工工艺流程的改进设计。
    △从茶籽饼中提取茶皂素的工艺流程的改进设计。
    △垃圾处理的工作流程设计。
    △小型印刷厂的印刷工艺流程的改进设计。
    △服装制作工艺流程的改进设计。
    △邮件处理(分检)工艺流程的改进设计。
    △某种工业产品(如电视机、摩托车、自行车)装配工段的组装工艺流程的改进设计。

    (三)系统与设计
    1.内容标准
    (1)从应用的角度理解系统的含义。
    例 系统由相互依赖的若干部分组成,各部分之间存在着有机的联系,形成一个整体,以实现一定的功能。
    (2)通过简单的系统的案例分析,理解系统的基本特性,初步掌握系统分析的基本方法。
    例 系统有大有小。把某一个研究对象看作是一个系统,可以对它进行有针对性的研究,讨论其内部的多种关系。
    (3)理解系统优化的意义,能结合实例分析影响系统优化的因素。
    例 系统设计要注意各组成部分或各层次的协调和连接,以提高系统的有序性和整体的运行效果。
    例 学校课程表的合理编排。
    (4)通过简单的系统设计案例的分析,初步学会简单系统设计的基本方法。
    (5)确定一个生活或生产中的简单对象,根据设计要求完成系统的方案设计。
    例 室内照明系统的设计。
    2.活动建议
    (1)分析某些系统设计的案例,列出系统中的各组成部分,分析它们之间是怎样相互联系、相互制约的,如何协调好这些关系。例如:
    △铁路部门列车时刻表,运动会的赛事安排等。
    △汽车底盘的系统,人造卫星的惯性导航系统等。
    (2)选择生产或生活中的一个对象进行系统设计,绘出简单的设计图纸,编写设计说明书(设计说明书应列出该系统设计中应重点考虑的因素和它们之间的关系),尝试进行(或模拟进行)系统方案的实施。
    下列项目的系统设计,可供参考:
    △室内装修的设计。
    △学校植物园几种作物合理套种的设计。
    运用系统的思想进行设计,下列项目可供参考:
    △手表的包装设计(综合考虑包装的材料、包装的外形、包装成本、包装的安全性等)。
    △筑路工程方案的模拟设计(为坐落在山里的村庄策划一个通向山外的筑路工程的设计方案,综合考虑资金分配、人员调配、地质勘探、路向选择、材料购置、施工进度等的关联)。
    △城市公交系统的模拟设计(综合考虑道路布局、城市建设规划、交通流量预测、人群需求、线路简捷等因素)。

    (四)控制与设计
    1.内容标准
    (1)理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。
    例 事物的发展有多种可能性,人们根据自己的目的,通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展,就形成了控制。
    (2)分析典型的案例,了解手动控制、自动控制,熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
    例1 控制设计是对系统的信息流程、反馈机制进行分析和设计,使系统的运行达到最佳状态。
    例2 开关控制灯的亮与灭(手动、开环控制)。
    例3 电冰箱冷藏室温度的控制(自动,闭环控制)。
    (3)能画出一个简单的闭环控制系统的方框图,理解其中的控制器、执行器等环节的作用,熟悉反馈环节的作用。

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    例 画出家用空调控制系统的方框图。
    (4)能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素,并作分析。
    例1 飞机飞行导航系统的干扰因素的分析,如电磁波等。
    例2 恒温箱的恒温控制中,影响温度的干扰因素分析,如环境温度等。
    (5)了解简单的被控制对象的基本特性,能确定被控量、控制量,画出控制系统的方框图,并形成初步的控制设计的方案。
    (6)能根据开环控制系统的设计方案,制作一个控制装置;或者能根据简单闭环控制系统的设计方案进行实施或模拟实施,学会调试运行,提出改进方案。
    2.活动建议
    (1)观察家用抽水马桶水箱水位的自动控制工作过程。动手试验,将一个人工水位控制系统改进为自动水位控制系统,画出它的方框图并说明其工作原理。
    (2)收集并分析日常生活中控制系统的案例,对该控制系统的组成、对象的基本特性、控制的工作过程、控制效果等进行讨论,并加以说明和描述。例如:
    △热水器出水温度的控制、锅炉的蒸汽汽包的水位控制(给水、蒸发)、潜水艇潜水深度的控制等。
    △都江堰水利工程的经典控制系统(鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道和宝瓶口进水口三大部分科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题)。
    (3)选择一种控制设计的对象,进行控制设计,绘出简单的设计图纸(或程序设计框图),在设计说明书中写出该控制设计的特点,尝试运行(或模拟运行)设计方案,对该控制系统进行评价,对所出现的偏差进行分析。建议使用计算机辅助设计(CAD)。
    以下所列的设计项目可供参考:
    △升国旗的定时控制装置的设计与制作。
    △自动计时装置的设计与制作。
    △宾馆自动门的设计与制作。
    △恒温箱的温度控制设计。
    △自行车轮胎充气压力的控制设计。
    △沼气燃料系统的压力控制的模拟设计。
    △蔬菜大棚的恒温控制的设计。
    △流速控制系统的模拟设计(如依据土壤的湿度来控制灌溉过程中水的流量或流速)。
    △道路的十字路口的红绿灯翻转时间随汽车流量而变化的控制设计。
    (4)在控制系统的设计中,出于安全或其他因素的考虑,往往需要进行系统的切换。比如,连续生产过程中当一套控制系统出现故障时,为了不影响正常工作就需要切换到另一套备用的控制系统进行工作;再如,宾馆为节约能源,先使用太阳能装置供应热水,当太阳能装置的热量不足时,要能自动切换到锅炉提供的热水供应系统。查找有关资料,研究这类控制系统切换方案的实现。

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