《技术与设计2》教学策略.ppt

技术与设计2重点内 容解析与教学策略 深圳市福田外国语高级中学 单瑜彬 2011、8 甘肃 提纲： 一、 必修2的价值及特点 二、必修2内容解析教学策略 （一）必修2的价值及特点 通用技术课程结构通用技术课程结构 现代农业技术 汽车驾驶与保养 建筑及其设计 服装及其设计 家政与生活技术电子控制技术 技术与设计1 技术与设计2 简易机器人制作 结构、流程、系统和控制四个 主题是具有典型意义的、与技术 发展关系密切联系的内容，学习 本模块内容将使学生在进一步巩 固和掌握技术设计的过程基础上 ，提升对技术设计的思想和方法 的理解和应用能力。 技术与设计2模块价值： 灯泡 灯罩 支撑架 开关 底座 台灯的组成结构图 对台灯各个部件进行设计分析与选择 台灯标准件：灯泡 台灯标准件：开关 灯罩 支架与低座 1、内容的典型性 选择的内容结构、流程、系统和控制四 个专题是具有典型意义的专题性技术设计 ，对学生的发展具有终身受益的教育价值 。 “技术与设计2”模块的特点 ： 2、方法的可迁移性 这些专题具有丰富的思想内涵和方 法论意义。可以应用于人们的日常生 活、工农业生产和社会经济等领域。 木桶的盛水量取决于桶壁上最木桶的盛水量取决于桶壁上最 短的那块木板短的那块木板 3、实施的开放性 不同地区、不同条件、不同学校 的不同学生可以做出不同的设计。 （二）技术与设计2 重点内容解析 一、结构与设计 结构空间的艺术 认知过程 认识 探究 设计 欣赏 结构无处不在 认识结构 实 体 结 构 砖 墙 认 识 结 构 薄 壳 结 构 认识结构 汽车外壳 认 识 结 构 框 架 结 构 认识结构 木 屋 埃 菲 尔 鉄 塔 万 里 长 城 认 识 结 构 轮船的外壳是什么结构？ 起重机吊臂是什么结构？ 认 识 结 构 结构的基本类型： 根据物体结构的形态, 通常将结构分为： 实体结构 框架结构 壳体结构 结构与力 从力学角度来说，结构是指可承受一定应 力的架构形态，它可以抵抗引起形状和大 小改变的力。 为保证正常工作，要对构件进行承载能力 的分析。 常见的力有拉力、压力、剪切力、扭转力 和弯曲力，很多情况下，构件可能同时受 到几种力的作用。 功能决定结构 人工世界中的产品， 为什么有各种不同结构？ 技术探究 产品的功能是为了满足人的需求。 产品的功能决定了产品的结构。 人有不同的需求，所以产生了各种结构。 探究结构 结构两大特性： 结构的稳定性 结构的强度 结构的稳定性是指结构在负载的作 用下维持其原有平衡状态的能力。 影响稳定性的因素主要有重心的位 置、底面积的大小和结构的几何形 状等。 结构的稳定性 12 结构稳定性与底面积的关系 12 结构稳定性与重心的关系 小试验什么几何形状最稳定？ 结构稳定性与结构的几何形状 任何一种产品都具有结构。结构 是实现产品功能的一种重要手段。 结构的強度与稳定性是结构设计 中重要的因素。 结构与设计实践之一 塔式起重机稳定性设计和试验塔式起重机稳定性设计和试验 塔式起重机 平臂式起重机 塔式起重机的稳定条件研究 为使塔式起重机正常工作，必须保证当起重机在起吊重物 时和不起吊重物时都一不至于翻倒。为此，需要运用物理 学中关于力矩平衡原理的角度去讨论、试验和分析起重机 工作的稳定条件。 0 2 0 1 空载满载 塔式起重机的稳定性设计是一 个十分优秀的教学载体，它较好地体 现了课程的理念和要求。 看电影，思考问题 思考？！ 1.为什么一只飞鳥能使一辆汽车 坠入河中？ 2.这对设计塔式起重机模型有什 么启示？ 结构强度 结构的强度是指结构具有的抵抗被外 力破坏的能力。 结构的强度与结构的形状、 使用的材料、构件之间的 连接方式等因素有密切的 关系。 用结构承重仪做个承重试验，就能判断它 们承受力的程度 比较工字形、十字形、长方形、L 形、圆形、U形截面的构件承受力的 程度。 做中学 加拿大魁北克大桥的倒坍 这座大桥本该是美国著名设计师特奥多罗库帕 的一个很有价值的悬索桥杰作。库帕曾称他的设 计是“最佳、最省的”。由于自我陶醉于他的设计 ，在没有经过试验的情况下，把大桥的长度由原 来的500米加到600米，想以此成为当时世界上最 长的桥。 桥的建设速度很快，施工组织也很完善。正当 投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪 彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响大 桥的整个金属结构垮了！19000吨钢材和86名建桥 工人落入水中，只有11人生还。 鉴于魁北克大桥不寻常的故事，1996年1月24日 ，加拿大政府宣布其为国家历史遗址。 2020世纪世界世纪世界 十大技术失误十大技术失误 坍台后的加拿大魁北克大桥 20世纪 世界十大 技术失误 之一 新建与重建的魁北克大桥 重建 新建 影响结构强度的因素 结构的形状 结构的材料、材料的截形状 结构的连接 结构设计分析 结构分析 结构的架构形态 结构受力情况分析 选择结构种类 选择材料 选择连接方式 结构的设计在我们日常生活中随处可见 ，课桌椅、自行车、立交桥等等都是结构 设计的结果。 学习结构的强度和稳定性，体验简单 结构的设计过程以及结构的和谐、简练和 经典，其意义除了解决简单结构设计的问 题以外，更有利于帮助学生清晰地把握生 活中各类问题解决的主要架构，拓宽思维 和想象空间。 怎样欣赏结构设计作品 优秀的结构设计不仅表现在结构的实 用功能上，也表现在形式上，特别是功能 与形式的统一上，给人实用与美的感受。 欣赏结构设计作品：技术、文化两个角度 技术角度：结构使用功能的表现，稳固耐用，结 构造型的创意和表现力，材料使用合理，工艺制 造精湛程度等。 文化角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的 美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征 ，结构的个性等。 经典结构欣赏： 建筑结构是人类赖以生存 的、最为常见的人造结构，它 承载着人类的历史、文化、民 俗、以及技术的发展等丰富的 内涵。 二、流程与设计 流程时间的安排 保留入学资资格 被录录取的工程硕硕士研究生按规规定签签合同书书，并在指定的时时 间间内寄送研究生部招生办办公室 工程硕硕士研究生新生持入学通知书书按合同规规定交纳纳培养费办费办理入学手续续 领领取入学登记记表交纳纳一寸免冠照片三张办张办理学生证证、图书证图书证 等 取得入学资资格 申请请保留入学资资格 办办理保留入学资资格手续续，领领取保留资资格凭 证证（保留资资格最多不超过过二年） 办办理注册手续续 研究生录取报到流程图 在了解流程的涵义时，应抓住两个关键 点：流程的时序和环节。时序是指随时间 变化的发展经历；环节是指事件在发展的 过程中，总可以依据某种特征或方式把它 分解为若干个小的过程。 生活中的很多事件以及任何产品的生产 过程，都可理解为流程，重要的是如何使 得流程产生更大的效益和具有可持续发展 性。 时序有可颠倒的，也有不可颠倒的。 自行车装配过程中，先装钢丝 后装内胎，是不可颠倒的，先装车 铃还是先装座垫，是可颠倒的。 时序的不可颠倒性，反映了事物 的内在规律，必须遵守。 时序 做任何事情，都要知道先做什 么，后做什么。流程就是为了一定的 目的去做事的顺序。 我们每天的生活离不开流程， 工厂生产也离不开流程，农业生产也 离不开流程。 用科学合理的流程安排生活和 生产，让生活变得更加美好，使生产 提高效益。 马上行动 体验流程 回到家里有一大堆家务要做：要洗菜、烧菜 、电饭锅煮饭、。要用全自动机洗衣机、看 晚报、还拖洗地板。 请你安排一个流程，完成上述工作。 比较不同流程，看哪个流程的效率最高。 洗衣做饭的流程安排 、洗衣与后四项工作并列安排； 、煮饭与烧菜同时做，再吃饭读报。 煮饭 烧菜 洗衣 吃饭读报 案例 分析 青霉素注射的流程 注射 试验 针 观察 过敏 反映 无过 敏反 映 有过 敏反 映 注射 取消注 射 分钟 工艺流程的设计 1.明确流程设计的目标与要求 2.分析流程设计中的基本因素 生产活动中的流程设计的基本因素有： 材料：不同材料有不同的处理方法 工艺：不同产品的工艺要求不一致。 设备：生产设备往往决定了流程的自动化水平 人员和资金：人员的技术水平和资金多少直接影响生产 的过程、质量和周期。 环境：生产过程对环境的污染和环境对生产的影响。 流程对生活、生产的意义： 合理安排流程，可节 约时间、提高效率；保 证生活安全、有序，提 高质量。 3.流程设计的步骤 确 定 目 标 明 确 任 务 分 析 基 本 因 素 明 确 步 骤 确定时序，划分环节 绘 制 流 程 图 试验能否达到目标要求 结 束 修改方案 否 是 三、系统与设计 系统整体成功的保证 分工合理，协调配合 系统的概念来源于人类的长期社会 实践，运用系统的思想和定性定量相 结合的系统方法分析和处理生产和生 活中的问题，是大家都可能遇到的。 学习和掌握系统的思想并运用系统 的方法解决问题，有助于减少处理问 题过程中的盲目性，学会对事件的理 性分析和科学决策。 申鉴时事 某人在林中看到别人布了一张捕雀的 大网，捕到的麻雀都是钻进一个个网 眼的。于是，他回家用一截截短绳结 成许多互不相连的小绳圈，也去捕雀 ，有人问：“这绳圈做什么用？”他说 ：“网雀用的。既然一只雀只钻一个网 眼，我这种绳圈岂不比一张大网省事 ？” 自然，此人是一只麻雀也不会捕到 的。他的可笑之处在于没有意识到 网中的每个网眼是互相联系而不是 孤立存在的，因此，单个网眼就没 有整个网所有的捕雀功能。 在我们的生活中，如果不用整体的 、相互联系的系统的观点解决问题 ，就会犯与此人同样的错误。 系统是由相互依存的若干部分组 成的、具有特定功能的有机整体 。 或者说，系统是由相互依存、相 互作用的若干个元素构成的，并 完成特定功能的统一体。 构成系统要具备三条件 1、至少要有两个或两个以上的要 素才能组成系统。 2、要素之间相互联系、相互作用 ，按照一定方式形成一个整体。 3、这个整体具有的功能是各个要 素的功能中所没有的。 1 1、整体性：非各个要素的简单相加、整体性：非各个要素的简单相加 例：一支球队例：一支球队 系统的基本特性系统的基本特性 系统是一个整体，它不是各个要素的 简单相加，系统的整体功能是各要素 在孤立状态下所没有的。系统的任何 一个要素发生变化或出现故障时，都 会影响其他要素或整体的功能发挥。 系统的功能大于组成系统的各部分的 功能之和，就是我们常说的“21 1” 2、相关性：各要素之间相互作用 、相互联系。 3、目的性：实现一定的功能。 4、环境适应性：对环境变化的适 应能力。 铁链的强度取决于最弱的一环 用系统分析和方法 设计自动升旗系统模型 学中做 做中学 创设情景，。引领学 生发现问题形成解决技 术问题的需求 激发学生参与的兴 趣和学习的动力。 动手做小试验 准备旗杆的模型和播放国歌音乐的装置， 请同学来模拟升旗的过程。 要求： 1.播放国歌，国旗升起。 2.国旗升到旗杆顶端，国旗播放结朿。 3.国旗上升速度比较均匀。 让学生经历过程，形成系统的概念 1.乐曲播放器、旗杆和升旗手是组成升旗装 置的三个主要要素，这三者之间相互关联、相 互作用、相互依赖和相互制约，为了完成升旗 的功能，组成了一个有机整体，叫做升旗系 统。 2.只要升旗系统中任何一个组成要素出现问 题，都有可能导致升旗装置无法正常工作。 3.用系统的概念观察生活和生产中的常见事 物，分析哪些事物可以属于系统？ 4.通过讨论，知道系统是普遍存在的。 使用系统方法进行设计分析 从自动升旗装置的整体性、目的性、相关性 、环境的适应性分析各组成部分的关系。 乐曲播放部分 旗杆部分 控制部分 动力部分传动部分 一 传统与新课程的教学过程比较： 传统的教学的过程： 1.介绍升旗控制装置的组成。 2.讲解操作的步骤 3.示范工具的使用方法 4.学生动手操作实践 5.作品评价 在新课程中，通过教师引领 ，学生参与，整个教学过程渗 透了设计、优化、试验、结构 、系统和控制等技术思想，重 视技术方法的运用，扎扎实实 地把课程目标落实到每一节的 课堂教学之中。 四、控制与设计 控制 达到预想目标的必要手段 人们按照自己的意愿改变条件，使 事物向着期望的目标发展，就形成了 控制。 通过对控制系统中控制的目标、 控制的过程和控制的机理等的理解， 有助于学生运用简单的控制方法解决 现实生活中遇到的相关问题，发展学 生良好的逻辑思维品质。 控制系统的工作过程与方式控制系统的工作过程与方式 自行车速度的控制的实现过程自行车速度的控制的实现过程 踩动脚蹬的力是该控制系统的输 入,车轮的转速是该控制系统的输出,踩 动脚蹬的力越大,车轮的转速就越快. 踩动脚蹬的力 脚蹬、曲柄 ，链轮、中 轴、链条、 飞轮。 自行车行驶 的速度 输出输入 电风扇风速的控制过程电风扇风速的控制过程 电风扇的风速是通过改变电机的 转速来实现的。给电风扇设定风速档 位，电机就以一定的转速带动扇叶转 动，输出预定的风速，风速挡位是该 控制系统的输入，扇叶转动的风速挡 位是该控制系统的输出，一个挡位对 应着一个风速。 挡位 电机、扇叶 风速 输出 输入 控制系统的概念控制系统的概念 任何一种控制的实现，都要通 过若干个环节，这些环节构成一个系 统，我们称之为控制系统。 一般的控制过程都有一个输入和 一个输出。控制系统的输入输出之间 有一定的对应关系。 控制系统 输出 输入 控制系统的分类控制系统的分类: : 1 1、按用途分：工业控制、农业控制按用途分：工业控制、农业控制 2 2、按手动自动分：人工控制、自动控制按手动自动分：人工控制、自动控制 3 3、按工作方式分：开环控制、闭环控制按工作方式分：开环控制、闭环控制 在游泳池注水控制系统中， 如果单位时间的水流量一定，那 么游泳池的水位高度与进水时间 是一一对应的，我们可通过设定 进水时间，控制水位的高度。 控制系统的两种工作方式控制系统的两种工作方式 进水时间 定时器 水位 输出 输入 进水阀游泳池 水流量 如果单位时间的水流量不 一定呢？ 控制系统的两种工作方式控制系统的两种工作方式 检测装置 比较、控制 执行器 被控对象 控制量 水流量 供水水箱水位控制系统框图 设定水位 供水 水箱 水位 传感器 进水 阀门 自动 控制箱 水箱中水位 比较器 进水时间 定时器 水位 输出 输入 进水阀游泳池 水流量 对 比 设定水位 供水 水箱 水位 传感器 进水 阀门 自动 控制箱 水箱中水位 比较器 开环控制系统开环控制系统 控制系统的输出量不对系统的 控制产生任何影响，这种控制系 统成为开环控制系统。 闭环控制系统闭环控制系统 控制系统可以把输出量返回 到输入端与给定值进行比较， 构成一条闭合回路。把系统的 输出量返回到输入端并对控制 过程产生影响的控制系统称之 为闭环控制系统。 闭环控制系统方框图闭环控制系统方框图 开环控制与闭环控制对比： 1、形式上：开环是一条直线，闭环 是一闭合环路； 2、器件上：闭环有检测装置和比较器； 3、闭环控制有反馈，能自动调节。 4、开环与闭环都能实现自动控制； 水箱自动供水的装置。 控制与设计案例 教学案例分析： 1、楼梯走廊电灯自动控制； 2、红外线水龙头自动出水控制； 3、房间内空调自动控制室温 案例： 自动门的控制是开环还是闭环控制？ 自动门控制装置设计 3.1自动门控制装置的硬件组成： 自动门控制装置由门内光电探测开关 K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开 关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构 KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构 KM2（使直流电动机反转）等部件组成。 3.2 控制要求： 1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转， 到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。 2）自动门在开