2020版 人教版 高中通-用技术 选择性必修10 科技人文融合创新专题《第二章 科技人文融合创新专题实践》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术选择性必修10科技人文融合创新专题《第二章科技人文融合创新专题实践》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《科技人文融合创新专题》是高中通用技术选择性必修10的内容，该专题旨在通过跨学科的学习，将科学、技术、工程、艺术、数学和社会（STEAMS）等多学科的知识、方法和技能融合在一起，解决实际问题，培养学生的综合素养。本单元的教学内容共分为五个部分，分别是桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计和矿山工程设计。这五个部分既相对独立，又相互关联，共同构成了科技人文融合创新的教学体系。桥梁设计：这部分内容通过介绍桥梁建筑与文化、社会的关系，让学生理解桥梁的结构、材料等技术要素，初步掌握桥梁设计的基本原理和方法。通过设计一座人行天桥的项目，让学生体验桥梁设计的全过程，培养其结构设计和材料选择的能力。交通工具设计：交通工具设计部分着重介绍能源与动力、机械与结构、节能与环保等方面的知识。通过设计太阳能汽车的项目，让学生理解交通工具系统的构成，掌握其基本结构和设计方法，同时培养学生的环保意识。飞行器设计：飞行器设计部分通过介绍空气动力学原理，让学生了解常见飞行器的结构。通过设计无人机的项目，让学生体验飞行器的设计过程，掌握空气动力学原理在飞行器设计中的应用。医疗器械设计：医疗器械设计部分通过介绍医疗器械的分类和重要性，让学生了解医疗器械涉及的科学、技术、工程和社会问题。通过设计电子血压计的项目，让学生掌握医疗器械设计的基本原理和方法，培养其在医疗领域的应用能力。矿山工程设计：矿山工程设计部分通过介绍矿山地面工程和地下工程的协同性，让学生了解矿山工程设计中涉及的科学、技术、工程、数学和社会等方面问题。通过设计矿山工程的项目，让学生体验矿山工程设计的全过程，培养其系统思维和工程设计能力。（二）单元内容分析本单元的内容涵盖了科技人文融合创新的多个方面，从桥梁设计到矿山工程设计，每个部分都有其独特的学科特点和应用领域。这些内容不仅要求学生掌握相关的技术知识和设计方法，还要求学生具备跨学科的综合应用能力。桥梁设计：桥梁设计部分注重培养学生的结构设计和材料选择能力。通过设计人行天桥的项目，学生需要了解桥梁的结构类型、材料特性及其在工程实践中的应用。学生还需要考虑桥梁与周围环境的关系，体现桥梁设计的美学价值。交通工具设计：交通工具设计部分强调能源与动力、机械与结构、节能与环保等方面的知识。在设计太阳能汽车的过程中，学生需要掌握太阳能电池的工作原理、电动机的控制方法以及车辆的节能设计技巧。学生还需要考虑交通工具的实用性、安全性和经济性。飞行器设计：飞行器设计部分主要介绍空气动力学原理及其在飞行器设计中的应用。通过设计无人机的项目，学生需要了解无人机的结构特点、飞行控制原理以及空气动力学参数的计算方法。学生还需要考虑无人机的续航能力、飞行稳定性和安全性。医疗器械设计：医疗器械设计部分注重培养学生的创新设计能力和医疗领域的应用能力。在设计电子血压计的过程中，学生需要了解血压测量的基本原理和方法，掌握电子电路的设计技巧以及软件的编程方法。学生还需要考虑医疗器械的精度、可靠性和用户体验。矿山工程设计：矿山工程设计部分强调系统思维和工程设计能力的培养。在设计矿山工程的过程中，学生需要了解矿山地面工程和地下工程的协同性，掌握工程设计的基本原理和方法。学生还需要考虑矿山工程的安全性、经济性和环保性。（三）单元内容整合本单元的内容整合以科技人文融合创新为核心，通过跨学科的学习和实践，培养学生的综合素养。在整合过程中，注重知识的内在联系和逻辑顺序，确保教学内容的连贯性和系统性。知识整合：将科学、技术、工程、艺术、数学和社会等多学科的知识融合在一起，形成完整的知识体系。通过设计具体的项目，让学生在实际操作中应用这些知识，加深对学科知识的理解。方法整合：将各学科的设计方法和思维方式整合在一起，培养学生的跨学科综合应用能力。例如，在桥梁设计中运用结构力学的方法，在交通工具设计中运用能源管理的方法，在飞行器设计中运用空气动力学的方法等。实践整合：通过设计具体的项目，让学生在实践中体验科技人文融合创新的全过程。这些项目既可以是单一的工程设计项目，也可以是涉及多个学科的综合性项目。通过实践整合，提高学生的动手能力和创新能力。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。这些核心素养目标在本单元的教学内容和教学设计中得到了充分体现。（一）技术意识技术意识是指对技术现象及技术问题的感知与体悟。在本单元的教学中，通过介绍各种工程设计项目，让学生形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识。通过讨论技术对社会、环境、文化等方面的影响，培养学生的技术伦理和道德意识。感知技术现象：通过介绍桥梁、交通工具、飞行器、医疗器械和矿山工程等设计项目，让学生感知技术的多样性和复杂性。理解技术规范：在讲解设计原理和方法的过程中，强调技术规范的重要性，培养学生的规范意识。讨论技术影响：通过讨论技术对社会、环境、文化等方面的影响，引导学生形成正确的技术观和价值观。（二）工程思维工程思维是指以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。在本单元的教学中，通过工程设计项目的实践，培养学生的系统分析能力和决策能力。系统分析：在讲解工程设计原理和方法的过程中，强调系统分析的重要性，引导学生从整体上把握工程设计的各个环节。比较权衡：在设计项目的过程中，要求学生考虑多种设计方案，并进行比较和权衡，选择最优方案。决策能力：通过小组讨论和团队合作的方式，培养学生的决策能力和团队合作精神。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元的教学中，通过设计具有挑战性的工程项目，激发学生的创新意识和创新能力。问题导向：以实际工程问题为导向，引导学生发现问题、分析问题和解决问题。创新构思：鼓励学生提出新颖的设计方案，并进行实验验证和优化。团队合作：通过团队合作的方式，促进不同思想之间的碰撞和融合，激发学生的创新灵感。（四）图样表达图样表达是指运用图形样式对意念中或客观存在的技术对象进行可视化的描述和交流。在本单元的教学中，通过绘制工程设计图纸和制作模型等方式，培养学生的图样表达能力。绘制图纸：要求学生运用CAD等绘图软件绘制工程设计图纸，培养其二维和三维图形表达能力。制作模型：通过制作工程设计模型，让学生直观地感受和理解工程设计的实际效果。交流展示：通过小组讨论和班级展示的方式，让学生分享自己的设计成果和经验，培养其交流和表达能力。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工艺方法等将意念、方案转化为有用物品或对已有物品进行改进与优化的能力。在本单元的教学中，通过制作工程设计模型和产品原型等方式，培养学生的物化能力。工艺选择：在讲解工程设计原理和方法的过程中，介绍不同工艺的特点和应用范围，引导学生选择合适的工艺方法。制作模型：要求学生运用所学知识和技能制作工程设计模型和产品原型，培养其动手能力和实践能力。优化改进：通过对制作过程中出现的问题进行分析和解决，培养学生的优化改进能力和创新思维。通过以上内容分析和整合以及课程标准的分解，我们可以清晰地看到本单元教学设计的核心目标和主要内容。在接下来的教学实施过程中，我们将围绕这些目标和内容展开具体的教学活动和实践操作，以培养学生的通用技术核心素养和综合能力。三、学情分析（一）已知内容分析进入高中阶段的学生，在物理、数学、化学等自然科学领域已经有了一定的知识基础，并且在初中阶段对科学、技术、工程等领域有了一定的接触和了解。具体到通用技术课程，学生们在必修模块中已经学习了“技术与设计1”和“技术与设计2”，对技术设计的一般过程、结构设计、流程设计、系统设计和控制设计等内容有了基本的认识和实践经验。在选择性必修模块中，学生可能已经选择了如“现代家政技术”、“电子控制技术”等相关模块，进一步拓宽了技术视野，增强了技术实践能力。对于科技人文融合创新专题的学习，学生已经具备了一定的科学与技术基础，能够理解一些基本的科学原理和技术应用。例如，在物理课程中，学生已经学习了力学、运动学、电学等相关知识，这对于理解桥梁结构、交通工具的动力学、飞行器的空气动力学原理等至关重要。在数学课程中，学生已经掌握了基本的代数、几何、概率统计等知识，这对于进行技术设计、数据分析、模型建立等提供了必要的数学工具。（二）新知内容分析“科技人文融合创新专题实践”模块，特别是本单元涉及的五个工程项目（桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计、矿山工程设计），要求学生综合运用科学、技术、工程、数学、艺术、社会等多学科知识、方法和技能，解决实际工程问题。这些项目不仅要求学生具备扎实的科学技术基础，还要求学生能够将所学知识应用到实际问题中，进行创新性思考和设计。具体来说，桥梁设计项目要求学生理解桥梁建筑与文化、社会的关系，了解桥梁的结构和材料，掌握桥梁设计的基本原理和方法。交通工具设计项目则涉及能源与动力、机械与结构、节能与环保等多方面的知识，要求学生能够设计一辆节能环保的太阳能汽车。飞行器设计项目需要学生理解空气动力学原理，了解常见飞行器结构，并初步掌握一种飞行器的设计和制作方法。医疗器械设计项目则要求学生了解医疗器械的分类和重要价值，体验应用结构、电子、控制、系统等相关专业知识设计一种医疗器械。矿山工程设计项目则涉及矿山地面工程和地下工程的协同性，以及相关的科学、技术、工程、数学和社会等问题。这些新知内容不仅要求学生具备跨学科的知识整合能力，还要求学生能够将理论知识与实践操作相结合，进行创新性设计和实践。（三）学生学习能力分析高中阶段的学生已经具备了一定的自主学习能力、分析问题和解决问题的能力。他们能够通过查阅资料、小组讨论、实验操作等多种方式进行学习。在通用技术课程的学习过程中，学生已经习惯了基于项目的学习模式，能够通过团队合作完成技术设计和制作任务。科技人文融合创新专题实践的学习要求学生不仅要掌握跨学科的知识，还要能够将所学知识应用到实际问题的解决中，进行创新性设计。这对学生提出了更高的要求。学生需要具备将抽象知识具体化、将理论知识实践化的能力，同时还需要具备良好的创新思维和团队协作精神。学生在进行项目设计和制作过程中，还需要具备较强的动手能力、计算机辅助设计能力以及数据分析能力。这些能力都是学生在高中阶段需要重点培养和提高的。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习过程中可能遇到的学习障碍，我们可以采取以下突破策略：跨学科知识整合：由于本单元涉及多个学科的知识，学生可能会感到难以将所学知识整合起来。为了解决这个问题，我们可以在教学过程中采用主题式或项目式学习模式，围绕具体工程项目展开教学，引导学生将不同学科的知识应用到实际问题的解决中。我们可以通过组织跨学科的教学研讨会、专题讲座等形式，帮助学生建立不同学科之间的联系。理论与实践相结合：学生在学习过程中可能会遇到理论知识难以应用到实际问题中的情况。为了解决这个问题，我们可以增加实验、实训、项目制作等实践环节，让学生在实践中加深对理论知识的理解。我们还可以邀请行业专家、工程师等走进课堂，分享他们的实践经验，帮助学生将所学知识与实践相结合。创新思维培养：创新思维是科技人文融合创新专题实践的重要培养目标之一。为了培养学生的创新思维，我们可以采用启发式教学、问题导向式教学等方法，引导学生从多角度、多层次思考问题，提出创新性的解决方案。我们还可以组织学生参加科技创新竞赛、发明创造等活动，激发学生的创新热情和实践能力。团队协作能力培养：在项目实施过程中，团队协作至关重要。为了提高学生的团队协作能力，我们可以采用小组合作学习的模式，让学生在团队中相互学习、相互帮助。我们还可以组织团队拓展活动、角色扮演等形式的训练，帮助学生提高沟通技巧、领导能力和团队凝聚力。动手能力与计算机辅助设计能力提高：动手能力和计算机辅助设计能力是科技人文融合创新专题实践的重要技能。为了提高学生的这些能力，我们可以增加实验、实训课时，提供足够的实践机会。我们还可以开设相关的选修课程或兴趣小组活动，让学生有更多机会接触和使用计算机辅助设计软件等工具。数据分析能力培养：在项目实施过程中，数据分析是必不可少的环节。为了提高学生的数据分析能力，我们可以在教学中增加数据分析的内容和方法介绍。我们还可以组织学生进行实际的数据分析项目实践，让学生在实践中提高数据分析能力。通过以上策略的实施，我们可以帮助学生克服学习障碍，提高学习效果和创新能力，实现科技人文融合创新专题实践的教学目标。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“科技人文融合创新专题实践”，旨在通过五个具体工程项目——桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计和矿山工程设计，综合运用科学、技术、工程、数学、艺术和社会等多学科的知识、方法和技能，系统地分析和解决实际工程问题。通过这一主题的实践活动，学生能够深入理解科技人文融合创新的内涵，培养工程思维，提高创新能力，发展综合素养。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够认识到技术在社会、经济、环境等方面的影响，形成对技术的敏感性和理性态度。学生能够理解技术发展的历程和趋势，以及技术创新对社会进步的推动作用。学生能够分析技术现象，辨识技术问题的本质，形成初步的技术解决方案意识。工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，对技术问题进行综合分析和优化设计。学生能够理解结构与功能、流程与时序、系统与控制等基本工程概念，并将其应用于实际问题的解决中。学生能够初步掌握工程设计的一般过程和方法，具备初步的工程设计和实施能力。创新设计：学生能够发现并提出技术问题，明确设计需求，制定创新设计方案。学生能够综合运用多学科知识，进行技术试验和探究，优化设计方案。学生能够体验创新设计的全过程，形成初步的创新意识和设计能力。图样表达：学生能够识读和理解常见的技术图样，如机械加工图、电子线路图、流程图等。学生能够运用手工绘图和计算机辅助设计软件，绘制和表达技术设计方案。学生能够通过图样表达，清晰地传递设计思想和信息，实现技术与艺术的融合。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型或原型的制作和装配。学生能够掌握一定的工艺技术和操作方法，进行技术试验和测试，验证设计方案的可行性。学生能够通过物化过程，将设计思想转化为实际产品，体验技术创造的乐趣和成就感。六、大单元教学重点科技人文融合创新的理论与实践结合：强调科技与人文的有机融合，通过具体工程项目实践，让学生体验科技人文融合创新的内涵和价值。引导学生理解技术在社会、文化、环境等方面的影响，形成正确的技术观和价值观。工程设计与实践能力的培养：通过五个具体工程项目的设计与实践，让学生初步掌握工程设计的一般过程和方法。培养学生的系统思维和综合分析能力，提高他们解决复杂工程问题的能力。创新设计与图样表达能力的提升：鼓励学生发挥想象力，提出创新性的设计方案，并通过图样表达清晰地传递设计思想。培养学生的创新意识和设计能力，以及运用计算机辅助设计软件进行图样表达的能力。物化能力的实践与体验：通过模型或原型的制作和装配，让学生体验技术创造的乐趣和成就感。培养学生的工艺技术和操作能力，提高他们的物化能力。七、大单元教学难点多学科知识的综合运用：科技人文融合创新专题涉及科学、技术、工程、数学、艺术和社会等多学科的知识，如何引导学生综合运用这些知识解决实际问题是一大难点。教师需要帮助学生建立跨学科的知识体系，培养他们的综合思维能力和解决问题的能力。工程设计的复杂性与系统性：工程设计涉及多个环节和因素，需要学生进行系统分析和比较权衡，这对学生的系统思维和综合分析能力提出了较高要求。教师需要引导学生理解工程设计的复杂性和系统性，逐步培养他们的工程设计能力。创新设计的挑战性与不确定性：创新设计需要学生发挥想象力和创造力，提出新颖独特的设计方案，但这也带来了挑战性和不确定性。教师需要鼓励学生勇于尝试和创新，同时提供必要的指导和支持，帮助他们克服创新过程中的困难和挑战。图样表达的准确性与规范性：图样表达是工程设计的重要环节，需要学生具备较高的绘图技能和规范意识。教师需要加强对学生图样表达能力的培养，引导他们掌握正确的绘图方法和规范，提高图样表达的准确性和规范性。物化过程的复杂性与精细性：物化过程涉及材料选择、工具使用、工艺操作等多个环节，需要学生具备较高的实践能力和精细意识。教师需要加强对学生物化能力的培养，提供必要的实践机会和指导，帮助他们掌握物化过程的各个环节和技巧。通过以上大单元教学设计的实施，旨在培养学生的科技人文融合创新能力，提高他们的工程设计与实践能力、创新设计与图样表达能力以及物化能力，为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。八、大单元整体教学思路一、教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《科技人文融合创新专题实践》的教学内容，本大单元的教学目标将从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面进行设定。（一）技术意识理解技术应用的价值与影响：通过实际项目的学习，学生能够理解桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计和矿山工程设计等技术在现实生活中的应用价值，以及这些技术对人类生活和社会发展的影响。具备技术伦理与安全意识：学生能够分析技术应用中的伦理问题，了解技术在环境保护、资源节约和可持续发展方面的重要性，形成安全使用技术的意识。技术文化的感悟与理解：学生能够理解技术与文化、社会的关系，体会技术在文化传承和创新中的作用，提升对技术文化的理解和感悟。（二）工程思维系统分析与综合：学生能够通过系统分析的方法，对桥梁、交通工具、飞行器、医疗器械和矿山工程等复杂系统进行整体把握和综合分析，理解各组成部分之间的相互作用和影响。权衡与优化：学生能够根据项目需求，综合考虑技术、经济、环境和社会等多方面因素，进行方案设计和优化，实现资源的有效配置和系统的最优性能。模型构建与仿真：学生能够运用模拟和仿真技术，对设计的系统进行初步评估和验证，提高设计的可靠性和有效性。（三）创新设计发现与明确问题：学生能够敏锐地发现问题，明确设计需求，提出具有创新性的设计方案。综合设计思维：学生能够综合运用多学科知识，结合实际情况，进行创新性设计，提出新的技术解决方案。设计思维与实践：学生能够通过设计实践，体验设计过程，理解创新设计的重要性，提升设计能力和创新思维。（四）图样表达技术图样绘制：学生能够掌握常见技术图样的绘制方法，如草图、三视图、机械加工图等，能够准确表达设计意图。技术语言应用：学生能够熟练运用技术语言，如尺寸标注、公差配合、表面粗糙度等，进行技术交流和信息传递。图样优化与改进：学生能够根据设计需求和技术要求，对图样进行优化和改进，提高设计的准确性和可行性。（五）物化能力材料选择与加工：学生能够根据设计要求，选择合适的材料，掌握材料的加工方法和工艺流程，进行产品的制作和装配。工具使用与设备操作：学生能够熟练使用常见的手工工具和机械设备，进行精确的加工和测量，确保产品的质量和精度。产品测试与优化：学生能够制定测试方案，对产品进行测试和分析，根据测试结果进行优化和改进，提高产品的性能和可靠性。二、教学内容安排本大单元的教学内容围绕《科技人文融合创新专题实践》的五个项目展开，包括桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计和矿山工程设计。每个项目都包含项目需求与信息收集、设计方案制定、实践操作与测试等多个环节，旨在通过实际项目的学习，提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。（一）桥梁设计项目需求与信息收集：通过案例分析，了解桥梁建筑与文化、社会的关系，掌握桥梁的结构、材料等主要技术要素。设计方案制定：根据实际需求，进行桥梁的造型设计、结构设计和材料选择，制定详细的设计方案。实践操作与测试：进行桥梁模型的制作和装配，进行承重测试和结构优化，确保设计的合理性和可行性。（二）交通工具设计项目需求与信息收集：了解交通工具的类型、结构和主要技术特点，掌握交通工具的工作原理和能源动力系统。设计方案制定：以太阳能汽车为例，进行能源动力系统、传动系统、车身结构和电气系统的设计，制定详细的设计方案。实践操作与测试：进行太阳能汽车模型的制作和调试，进行性能测试和优化，确保设计的可靠性和实用性。（三）飞行器设计项目需求与信息收集：了解飞行器的类型、结构和主要技术特点，掌握空气动力学原理和飞行器的工作原理。设计方案制定：以无人机为例，进行飞行器的结构设计、动力系统设计、控制系统设计和外观设计，制定详细的设计方案。实践操作与测试：进行无人机模型的制作和调试，进行飞行测试和性能优化，确保设计的稳定性和安全性。（四）医疗器械设计项目需求与信息收集：了解医疗器械的分类、重要价值和相关技术特点，掌握医疗器械的工作原理和使用方法。设计方案制定：以电子血压计为例，进行测量原理分析、结构设计、电路设计和软件设计，制定详细的设计方案。实践操作与测试：进行电子血压计模型的制作和调试，进行功能测试和性能优化，确保设计的准确性和可靠性。（五）矿山工程设计项目需求与信息收集：了解矿山工程的主要组成部分和相互之间的关系，掌握矿山工程的设计原则和技术要求。设计方案制定：以矿山通风系统为例，进行通风网络设计、设备选型和布置、监测与控制系统设计，制定详细的设计方案。实践操作与测试：进行通风系统模型的制作和调试，进行通风效果测试和性能优化，确保设计的有效性和可靠性。三、教学方法与策略项目式学习：通过实际项目的学习，让学生在真实情境中体验和感悟技术应用的价值，提升解决实际问题的能力。探究性学习：引导学生进行探究性学习，通过提出问题、分析问题、解决问题的过程，培养学生的创新思维和解决问题的能力。合作学习：通过小组合作学习的方式，促进学生之间的交流与合作，提高学生的团队协作能力和沟通能力。实践性学习：强调实践操作的重要性，通过动手操作和亲身体验，提升学生的物化能力和实践技能。四、教学评价与反馈过程性评价：在教学过程中，通过观察、记录和分析学生的学习过程和表现，及时给予反馈和指导，促进学生的持续进步。结果性评价：通过测试、作品展示、项目汇报等方式，对学生的学习成果进行评价，检验学生的学习效果和达成度。自我评价与同伴评价：鼓励学生进行自我评价和同伴评价，培养学生的自我反思能力和批判性思维能力。反馈与改进：根据评价结果，及时调整教学策略和方法，针对学生的不足之处进行有针对性的辅导和补充，提高教学效果和质量。五、教学实施建议加强师资培训：提升教师的专业素养和教学能力，确保教师能够准确把握课程标准和教学要求，有效实施教学。完善教学资源：提供丰富的教学资源和实验设备，满足学生的学习需求和实践操作要求。营造学习氛围：创设良好的学习环境和学习氛围，激发学生的学习兴趣和积极性，促进学生的自主学习和合作学习。注重家校合作：加强与家长的沟通和合作，共同关注学生的学习情况和成长发展，形成教育合力。通过以上教学思路的实施，旨在培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，提升学生的综合素质和创新能力，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。九、学业评价一、教学目标与评价目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，以及所提供的《第二章科技人文融合创新专题实践》的教学内容，本节课的教学目标与评价目标设定如下：（一）技术意识目标设定：学生能够理解并感知桥梁、交通工具、飞行器、医疗器械和矿山工程等实际项目与技术、人、自然、社会的关系。学生能够结合具体案例，讨论并分析这些项目在设计和实施过程中的技术选择、环境影响和伦理问题。评价目标：学生能否结合具体项目，阐述技术对人、自然、社会的影响。学生能否在技术选择和实施过程中，体现对环境保护和伦理问题的关注。（二）工程思维目标设定：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，识别并解决桥梁、交通工具、飞行器、医疗器械和矿山工程等实际项目中的技术问题。学生能够理解并应用结构、流程、系统和控制等基本工程原理，进行项目设计和优化。评价目标：学生能否运用系统分析的方法，识别并解决项目中的技术问题。学生能否在项目设计和优化过程中，合理应用工程原理和方法。（三）创新设计目标设定：学生能够基于用户需求和技术条件，提出具有创新性的设计方案。学生能够运用创造技法，对设计方案进行优化和改进。评价目标：学生能否提出具有创新性的设计方案，并阐述其创新点。学生能否运用创造技法对设计方案进行优化和改进，提高方案的可行性和实用性。（四）图样表达目标设定：学生能够识读并绘制桥梁、交通工具、飞行器、医疗器械和矿山工程等项目的技术图样。学生能够运用图样表达设计构想，实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。评价目标：学生能否准确识读并绘制项目的技术图样。学生能否运用图样清晰表达设计构想，并与他人进行有效交流。（五）物化能力目标设定：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型或原型的制作和装配。学生能够对模型或原型进行测试和优化，提高其性能和可靠性。评价目标：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，进行模型或原型的制作和装配。学生能否对模型或原型进行测试和优化，提高其性能和可靠性，并撰写相应的测试报告。二、评价内容与方式（一）桥梁设计评价内容：项目需求与信息收集：学生能否准确理解项目需求，并收集相关桥梁类型和结构的信息。设计方案：学生能否根据项目需求和收集的信息，提出合理的桥梁设计方案，并绘制相应的技术图样。模型制作与测试：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，制作桥梁模型，并进行测试和优化。评价方式：自评与互评：学生根据评价标准对自己的设计方案、图样表达和模型制作进行测试和评价，同时与同学进行互相评价。师评：教师根据学生的设计方案、图样表达、模型制作和测试报告进行综合评价。（二）交通工具设计评价内容：项目需求与信息收集：学生能否准确理解项目需求，并收集相关交通工具工作原理和结构的信息。设计方案：学生能否根据项目需求和收集的信息，提出合理的交通工具设计方案，并绘制相应的技术图样。模型制作与测试：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，制作交通工具模型，并进行测试和优化。评价方式：自评与互评：学生根据评价标准对自己的设计方案、图样表达和模型制作进行测试和评价，同时与同学进行互相评价。师评：教师根据学生的设计方案、图样表达、模型制作和测试报告进行综合评价。（三）飞行器设计评价内容：项目需求与信息收集：学生能否准确理解项目需求，并收集相关飞行器工作原理和结构的信息。设计方案：学生能否根据项目需求和收集的信息，提出合理的飞行器设计方案，并绘制相应的技术图样。模型制作与测试：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，制作飞行器模型，并进行测试和优化。评价方式：自评与互评：学生根据评价标准对自己的设计方案、图样表达和模型制作进行测试和评价，同时与同学进行互相评价。师评：教师根据学生的设计方案、图样表达、模型制作和测试报告进行综合评价。（四）医疗器械设计评价内容：项目需求与信息收集：学生能否准确理解项目需求，并收集相关医疗器械分类和工作原理的信息。设计方案：学生能否根据项目需求和收集的信息，提出合理的医疗器械设计方案，并绘制相应的技术图样。模型制作与测试：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，制作医疗器械模型，并进行测试和优化。评价方式：自评与互评：学生根据评价标准对自己的设计方案、图样表达和模型制作进行测试和评价，同时与同学进行互相评价。师评：教师根据学生的设计方案、图样表达、模型制作和测试报告进行综合评价。（五）矿山工程设计评价内容：项目需求与信息收集：学生能否准确理解项目需求，并收集相关矿山工程组成部分和协同性的信息。设计方案：学生能否根据项目需求和收集的信息，提出合理的矿山工程设计方案，并绘制相应的技术图样。模型制作与测试：学生能否根据设计方案选择合适的材料和工具，制作矿山工程模型，并进行测试和优化。评价方式：自评与互评：学生根据评价标准对自己的设计方案、图样表达和模型制作进行测试和评价，同时与同学进行互相评价。师评：教师根据学生的设计方案、图样表达、模型制作和测试报告进行综合评价。三、评价标准与等级划分（一）评价标准技术意识：能否结合具体项目阐述技术对人、自然、社会的影响。能否在技术选择和实施过程中体现对环境保护和伦理问题的关注。工程思维：能否运用系统分析的方法识别并解决项目中的技术问题。能否在项目设计和优化过程中合理应用工程原理和方法。创新设计：能否提出具有创新性的设计方案，并阐述其创新点。能否运用创造技法对设计方案进行优化和改进。图样表达：能否准确识读并绘制项目的技术图样。能否运用图样清晰表达设计构想，并与他人进行有效交流。物化能力：能否根据设计方案选择合适的材料和工具进行模型或原型的制作和装配。能否对模型或原型进行测试和优化，提高其性能和可靠性，并撰写相应的测试报告。（二）等级划分A级（优秀）：完全达到评价标准，表现突出。B级（良好）：基本达到评价标准，表现较好。C级（合格）：达到评价标准的基本要求，表现一般。D级（待改进）：未达到评价标准的基本要求，需要改进。四、评价实施建议注重过程性评价：在教学过程中，教师应注重观察学生的表现，及时给予反馈和指导，帮助学生改进和提高。鼓励自评与互评：教师应鼓励学生进行自评和互评，提高学生的自我反思能力和团队协作能力。综合运用多种评价方式：教师应综合运用自评、互评和师评等多种评价方式，全面、客观地评价学生的表现。注重评价结果的反馈与应用：教师应将评价结果及时反馈给学生，并帮助学生根据评价结果制定改进计划，促进学生的持续发展。通过以上学业评价的设计与实施，可以全面、客观地评价学生在科技人文融合创新专题实践中的表现，促进学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养的提升。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元以《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，结合2020版人教版高中通用技术选择性必修10《科技人文融合创新专题》的教学内容，围绕“科技人文融合创新”的主题，通过五个具体工程项目（桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计、矿山工程设计）的实践，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。具体实施思路如下：情境导入与问题明确：通过情境导入，激发学生对工程项目的兴趣，明确每个项目的需求和目标，为后续的学习奠定基础。信息收集与理论分析：引导学生收集相关项目信息，了解项目涉及的科学、技术、工程、数学、艺术、社会等多学科知识，并进行理论分析，为后续设计提供理论支持。设计方案制定：在信息收集和理论分析的基础上，引导学生制定初步的设计方案，包括结构设计、材料选择、工艺流程等，培养学生的创新设计和图样表达能力。物化实践与测试优化：组织学生进行物化实践，将设计方案转化为具体的产品或模型，并进行测试和优化，培养学生的物化能力和解决实际问题的能力。总结反思与评价：对整个项目实施过程进行总结反思，评价学生的核心素养达成情况，提出改进建议，为后续学习提供参考。二、教学目标设定本大单元的教学目标设定如下：技术意识：学生能够理解技术与社会、文化、环境的关系，形成正确的技术价值观。学生能够识别和分析技术问题，提出合理的解决方案。工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，解决复杂的工程问题。学生能够理解和运用结构、流程、系统、控制等工程原理和方法。创新设计：学生能够结合用户需求和技术发展趋势，提出创新性的设计方案。学生能够运用创造技法和工具，进行创造性设计。图样表达：学生能够识读和绘制常见的技术图样，表达设计构想。学生能够运用图样表达进行技术交流和合作。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行物化实践。学生能够对物化产品进行测试和优化，提高产品质量。三、教学结构图科技人文融合创新专题实践|+++|||桥梁设计交通工具设计飞行器设计|||+++++++++||||||信息收集方案制定物化实践总结反思信息收集方案制定物化实践总结反思信息收集方案制定物化实践总结反思|||医疗器械设计矿山工程设计||++++++||||信息收集方案制定物化实践总结反思信息收集方案制定物化实践总结反思|总结反思与评价四、具体教学实施步骤（一）桥梁设计情境导入与问题明确通过展示港珠澳大桥等著名桥梁的图片和视频，激发学生对桥梁设计的兴趣。明确项目需求：设计一座满足人流量需求、与周围环境相协调的人行天桥。信息收集与理论分析收集桥梁类型、结构、材料等相关信息。分析桥梁的受力特点，理解梁式桥、拱桥、刚架桥等桥梁结构的优缺点。讨论桥梁设计涉及的科学、技术、工程、艺术、社会等学科知识。设计方案制定根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案，包括桥梁类型选择、结构设计、材料选择等。绘制桥梁设计草图，用图样表达设计构想。物化实践与测试优化选择合适的材料和工具，进行桥梁模型的制作。对桥梁模型进行测试，包括承重能力测试、稳定性测试等。根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价对整个设计过程进行总结反思，评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。提出改进建议，为后续学习提供参考。（二）交通工具设计情境导入与问题明确通过展示现代交通工具的发展历程和现状，激发学生对交通工具设计的兴趣。明确项目需求：设计一辆节能环保的太阳能汽车。信息收集与理论分析收集汽车工作原理、能源与动力、机械与结构等相关信息。分析太阳能汽车的优缺点，了解节能技术和环保要求。讨论交通工具设计涉及的科学、技术、工程、环境、社会等学科知识。设计方案制定根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案，包括动力系统设计、车身结构设计、电气设备配置等。绘制汽车设计草图，用图样表达设计构想。物化实践与测试优化选择合适的材料和工具，进行太阳能汽车模型的制作。对太阳能汽车模型进行测试，包括动力性能测试、续航里程测试等。根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价对整个设计过程进行总结反思，评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。提出改进建议，为后续学习提供参考。（三）飞行器设计情境导入与问题明确通过展示飞行器的历史和现状，激发学生对飞行器设计的兴趣。明确项目需求：设计一部滞空时间长、可以进行直播的无人机。信息收集与理论分析收集飞行器类型、工作原理、空气动力学原理等相关信息。分析无人机结构的优缺点，了解旋翼型无人机的设计要点。讨论飞行器设计涉及的科学、技术、工程、数学等学科知识。设计方案制定根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案，包括旋翼类型选择、动力系统配置、控制系统设计等。绘制无人机设计草图，用图样表达设计构想。物化实践与测试优化选择合适的材料和工具，进行无人机模型的制作。对无人机模型进行测试，包括滞空时间测试、飞行稳定性测试等。根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价对整个设计过程进行总结反思，评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。提出改进建议，为后续学习提供参考。（四）医疗器械设计情境导入与问题明确通过展示医疗器械在现代医疗中的应用，激发学生对医疗器械设计的兴趣。明确项目需求：设计一个小巧的电子血压计。信息收集与理论分析收集医疗器械分类、血压测量方法、电子电路设计等相关信息。分析电子血压计的工作原理和设计要点。讨论医疗器械设计涉及的科学、技术、工程、社会等学科知识。设计方案制定根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案，包括测量方法选择、电路设计、外观设计等。绘制电子血压计设计草图，用图样表达设计构想。物化实践与测试优化选择合适的材料和工具，进行电子血压计模型的制作。对电子血压计模型进行测试，包括测量准确性测试、使用便捷性测试等。根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价对整个设计过程进行总结反思，评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。提出改进建议，为后续学习提供参考。（五）矿山工程设计情境导入与问题明确通过展示矿山工程的复杂性和重要性，激发学生对矿山工程设计的兴趣。明确项目需求：设计一个协同生产的矿山工程方案。信息收集与理论分析收集矿山工程组成、地面工程与地下工程协同性等相关信息。分析矿山工程设计涉及的科学、技术、工程、数学、社会等学科知识。讨论矿山工程设计中需要考虑的安全、效率、成本等因素。设计方案制定根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案，包括地面工程布局、地下工程结构设计、通风排水系统设计等。绘制矿山工程设计草图，用图样表达设计构想。物化实践与测试优化通过模拟实验等方式，对矿山工程方案进行测试，包括生产效率测试、安全性能测试等。根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价对整个设计过程进行总结反思，评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。提出改进建议，为后续学习提供参考。通过以上五个工程项目的实践，学生将综合运用科学、技术、工程、数学、艺术、社会等多学科知识、方法和技能，系统地分析和解决实际工程问题，进一步提高科技人文融合创新能力。十一、大情境、大任务创设一、大情境创设在当今快速发展的科技时代，技术、工程、艺术、数学、社会等多学科知识的融合创新已成为推动社会进步的重要力量。在此背景下，高中通用技术课程应注重培养学生的综合应用能力和创新精神，使学生能够在真实情境中运用多学科知识解决实际问题。基于此，本教学设计以“科技人文融合创新”为主题，通过“桥梁设计”、“交通工具设计”、“飞行器设计”、“医疗器械设计”和“矿山工程设计”五个具体项目，创设一个大情境，引导学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科知识，进行创新性设计和实践。二、大任务创设（一）大任务概述在大情境下，学生将围绕“科技人文融合创新”主题，通过五个具体项目的设计与实践，综合运用多学科知识，解决实际问题，培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。具体大任务包括：桥梁设计：设计一座满足特定需求的人行天桥。交通工具设计：设计一辆节能环保的太阳能汽车。飞行器设计：设计一部滞空时间长、可以进行直播的无人机。医疗器械设计：设计一个小巧的电子血压计。矿山工程设计：设计一个协同生产的矿山工程方案。（二）具体任务设计1.桥梁设计教学目标设定：技术意识：理解桥梁建筑与文化、社会的关系，形成正确的技术价值观。工程思维：运用系统分析和比较权衡的方法，解决桥梁设计中的复杂问题。创新设计：结合用户需求和技术发展趋势，提出创新性的桥梁设计方案。图样表达：识读和绘制桥梁设计图样，表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行桥梁模型的制作和测试优化。任务设计：情境导入：展示港珠澳大桥等著名桥梁的图片和视频，激发学生对桥梁设计的兴趣。项目需求：设计一座满足学校周边人流量需求、与周围环境相协调的人行天桥。信息收集与理论分析：收集桥梁类型、结构、材料等相关信息，分析桥梁的受力特点，讨论桥梁设计涉及的多学科知识。设计方案制定：制定初步的设计方案，包括桥梁类型选择、结构设计、材料选择等，绘制桥梁设计草图。物化实践与测试优化：选择合适的材料和工具，制作桥梁模型，并进行承重能力、稳定性等测试，根据测试结果优化设计方案。2.交通工具设计教学目标设定：技术意识：理解交通工具与社会、环境的关系，形成正确的技术价值观。工程思维：运用系统分析和比较权衡的方法，解决交通工具设计中的复杂问题。创新设计：结合节能环保需求，提出创新性的交通工具设计方案。图样表达：识读和绘制汽车设计图样，表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行太阳能汽车模型的制作和测试优化。任务设计：情境导入：展示现代交通工具的发展历程和现状，激发学生对交通工具设计的兴趣。项目需求：设计一辆节能环保的太阳能汽车。信息收集与理论分析：收集汽车工作原理、能源与动力、机械与结构等相关信息，分析太阳能汽车的优缺点。设计方案制定：制定初步的设计方案，包括动力系统设计、车身结构设计、电气设备配置等，绘制汽车设计草图。物化实践与测试优化：选择合适的材料和工具，制作太阳能汽车模型，并进行动力性能、续航里程等测试，根据测试结果优化设计方案。3.飞行器设计教学目标设定：技术意识：理解飞行器设计与空气动力学、材料科学等的关系，形成正确的技术价值观。工程思维：运用系统分析和比较权衡的方法，解决飞行器设计中的复杂问题。创新设计：结合滞空时间和直播需求，提出创新性的飞行器设计方案。图样表达：识读和绘制飞行器设计图样，表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行无人机模型的制作和测试优化。任务设计：情境导入：展示飞行器的历史和现状，激发学生对飞行器设计的兴趣。项目需求：设计一部滞空时间长、可以进行直播的无人机。信息收集与理论分析：收集飞行器类型、工作原理、空气动力学原理等相关信息，分析无人机结构的优缺点。设计方案制定：制定初步的设计方案，包括旋翼类型选择、动力系统配置、控制系统设计等，绘制无人机设计草图。物化实践与测试优化：选择合适的材料和工具，制作无人机模型，并进行滞空时间、飞行稳定性等测试，根据测试结果优化设计方案。4.医疗器械设计教学目标设定：技术意识：理解医疗器械与健康、社会的关系，形成正确的技术价值观。工程思维：运用系统分析和比较权衡的方法，解决医疗器械设计中的复杂问题。创新设计：结合用户需求和医疗技术发展趋势，提出创新性的医疗器械设计方案。图样表达：识读和绘制医疗器械设计图样，表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行医疗器械模型的制作和测试优化。任务设计：情境导入：展示医疗器械在现代医疗中的应用，激发学生对医疗器械设计的兴趣。项目需求：设计一个小巧的电子血压计。信息收集与理论分析：收集医疗器械分类、血压测量方法、电子电路设计等相关信息，分析电子血压计的工作原理和设计要点。设计方案制定：制定初步的设计方案，包括测量方法选择、电路设计、外观设计等，绘制电子血压计设计草图。物化实践与测试优化：选择合适的材料和工具，制作电子血压计模型，并进行测量准确性、使用便捷性等测试，根据测试结果优化设计方案。5.矿山工程设计教学目标设定：技术意识：理解矿山工程与社会、环境的关系，形成正确的技术价值观。工程思维：运用系统分析和比较权衡的方法，解决矿山工程设计中的复杂问题。创新设计：结合协同生产需求，提出创新性的矿山工程设计方案。图样表达：识读和绘制矿山工程设计图样，表达设计构想。物化能力：通过模拟实验等方式，对矿山工程方案进行测试优化。任务设计：情境导入：展示矿山工程的复杂性和重要性，激发学生对矿山工程设计的兴趣。项目需求：设计一个协同生产的矿山工程方案。信息收集与理论分析：收集矿山工程组成、地面工程与地下工程协同性等相关信息，分析矿山工程设计涉及的多学科知识。设计方案制定：制定初步的设计方案，包括地面工程布局、地下工程结构设计、通风排水系统设计等，绘制矿山工程设计草图。物化实践与测试优化：通过模拟实验等方式，对矿山工程方案进行生产效率、安全性能等测试，根据测试结果优化设计方案。三、总结与反思在大情境、大任务下，学生通过五个具体项目的设计与实践，综合运用了科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科知识，培养了技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。在教学过程中，教师应注重引导学生积极参与、主动探究，鼓励学生在实践中发现问题、解决问题，不断提升学生的综合应用能力和创新精神。教师还应关注学生的学习过程和学习成果，及时给予反馈和指导，帮助学生不断优化设计方案，提高设计质量。通过这样的大情境、大任务教学，学生不仅能够掌握相关知识和技能，还能够在实践中锻炼能力、提升素养，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时本单元主题为“科技人文融合创新专题实践”，包含五个具体工程项目：桥梁设计、交通工具设计、飞行器设计、医疗器械设计、矿山工程设计。每个项目均按照“情境导入与问题明确、信息收集与理论分析、设计方案制定、物化实践与测试优化、总结反思与评价”五个步骤进行。本单元共设计20课时，每个项目各占4课时。桥梁设计（4课时）情境导入与问题明确（1课时）信息收集与理论分析（1课时）设计方案制定（1课时）物化实践与测试优化（1课时）总结反思与评价（1课时）交通工具设计（4课时）情境导入与问题明确（1课时）信息收集与理论分析（1课时）设计方案制定（1课时）物化实践与测试优化（1课时）总结反思与评价（1课时）飞行器设计（4课时）情境导入与问题明确（1课时）信息收集与理论分析（1课时）设计方案制定（1课时）物化实践与测试优化（1课时）总结反思与评价（1课时）医疗器械设计（4课时）情境导入与问题明确（1课时）信息收集与理论分析（1课时）设计方案制定（1课时）物化实践与测试优化（1课时）总结反思与评价（1课时）矿山工程设计（4课时）情境导入与问题明确（1课时）信息收集与理论分析（1课时）设计方案制定（1课时）物化实践与测试优化（1课时）总结反思与评价（1课时）（二）学习目标技术意识学生能够理解每个工程项目与社会、文化、环境的关系，形成正确的技术价值观。学生能够识别和分析每个工程项目中的技术问题，并基于调研提出合理的解决方案。工程思维学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，解决每个工程项目中的复杂问题。学生能够理解和运用结构、流程、系统、控制等工程原理和方法，设计合理的工程方案。创新设计学生能够结合用户需求和技术发展趋势，提出创新性的设计方案。学生能够运用创造技法和工具，对每个工程项目进行创造性设计。图样表达学生能够使用技术图样表达每个工程项目的设计构想，包括草图、结构图、流程图等。学生能够通过图样进行技术交流和工程表达，清晰传达设计意图。物化能力学生能够将设计方案转化为具体的产品或模型，具备实际制作和测试的能力。学生能够对产品或模型进行测试和优化，提高产品质量和性能。（三）评价任务情境导入与问题明确评价学生对工程项目背景的理解和问题的识别能力（观察、口头提问）。信息收集与理论分析检查学生收集的信息是否全面、准确，理论分析是否合理（信息报告、小组讨论）。设计方案制定评估学生设计方案的创新性、可行性和完整性（设计方案报告、草图）。物化实践与测试优化观察学生的实际操作能力，评价产品或模型的制作质量和测试效果（实物制作、测试报告）。总结反思与评价反思总结报告：评价学生对整个项目过程的反思和总结能力。互评与师评：通过同学互评和教师评价，综合评估学生的核心素养达成情况。（四）学习过程1.桥梁设计情境导入与问题明确活动：展示港珠澳大桥等著名桥梁的图片和视频，激发学生对桥梁设计的兴趣。任务：明确项目需求，设计一座满足人流量需求、与周围环境相协调的人行天桥。信息收集与理论分析活动：收集桥梁类型、结构、材料等相关信息。任务：分析桥梁的受力特点，理解梁式桥、拱桥、刚架桥等桥梁结构的优缺点。讨论：桥梁设计涉及的科学、技术、工程、艺术、社会等学科知识。设计方案制定活动：根据项目需求和收集的信息，制定初步的设计方案。任务：选择桥梁类型、设计结构、选择材料，绘制桥梁设计草图。物化实践与测试优化活动：选择合适的材料和工具，制作桥梁模型。任务：对桥梁模型进行测试，包括承重能力测试、稳定性测试等。优化：根据测试结果对设计方案进行优化。总结反思与评价活动：对整个设计过程进行总结反思。任务：评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。改进：提出改进建议，为后续学习提供参考。2.交通工具设计（类似桥梁设计的步骤，但聚焦于交通工具设计，如设计一辆太阳能汽车）3.飞行器设计（类似桥梁设计的步骤，但聚焦于飞行器设计，如设计一架无人机）4.医疗器械设计（类似桥梁设计的步骤，但聚焦于医疗器械设计，如设计一个小巧的电子血压计）5.矿山工程设计（类似桥梁设计的步骤，但聚焦于矿山工程设计，如设计一个协同生产的矿山工程方案）（五）作业与检测桥梁设计作业：绘制桥梁设计草图，并撰写设计方案报告。检测：制作桥梁模型，并进行承重能力和稳定性测试，提交测试报告。交通工具设计作业：设计一辆太阳能汽车的方案，包括结构、动力系统等。检测：制作太阳能汽车模型，测试其行驶性能和续航能力。飞行器设计作业：设计一架无人机的方案，包括飞行控制、结构设计等。检测：制作无人机模型，测试其飞行稳定性和控制性能。医疗器械设计作业：设计一个小巧的电子血压计方案，包括测量原理、结构设计等。检测：制作电子血压计模型，测试其测量准确性和稳定性。矿山工程设计作业：设计一个协同生产的矿山工程方案，包括地面工程和地下工程布局。检测：通过模拟实验测试矿山工程方案的生产效率和安全性。（六）学后反思个人反思：学生反思自己在整个单元学习过程中的收获和不足，特别是在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的提升情况。小组讨论：学生分组讨论各自在项目中的表现，分享经验和教训，相互学习和借鉴。教师总结：教师总结整个单元的教学情况，评估学生的核心素养达成情况，提出后续教学的改进建议。十三、学科实践与跨学科学习设计一、教学目标通过科技人文融合创新专题的实践，学生将综合运用科学、技术、工程、数学、艺术、社会等多学科知识、方法和技能，系统地分析和解决实际工程问题，提高科技人文融合创新能力，同时发展学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。具体教学目标如下：技术意识：学生能够理解技术与社会、文化、环境的关系，形成正确的技术价值观，能够识别和分析技术问题，提出合理的解决方案。工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，解决复杂的工程问题，理解和运用结构、流程、系统、控制等工程原理和方法。创新设计：学生能够结合用户需求和技术发展趋势，提出创新性的设计方案，并运用创造技法和工具进行创造性设计。图样表达：学生能够识读和绘制常见的技术图样，表达设计构想，并能运用图样表达进行技术交流和合作。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行物化实践，对物化产品进行测试和优化，提高产品质量。二、学习目标1.桥梁设计技术意识：理解桥梁建筑与文化、社会的关系，认识到桥梁工程在交通建设中的重要性。工程思维：了解桥梁建筑的结构、材料等主要技术要素，掌握桥梁设计的基本原理和方法。创新设计：结合项目需求，初步设计一座满足人流量需求、与周围环境相协调的人行天桥。图样表达：绘制桥梁设计草图，用图样表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行桥梁模型的制作和测试。2.交通工具设计技术意识：理解常见能源、交通、环境、社会之间的关系，认识到交通工具设计对社会和环境的影响。工程思维：了解节能技术、交通工具系统的构成，掌握交通工具的基本结构和设计方法。创新设计：设计一辆节能环保的太阳能汽车，结合现代科技实现节能减排的目标。图样表达：绘制汽车设计草图，用图样表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行太阳能汽车模型的制作和测试。3.飞行器设计技术意识：理解空气动力学原理在飞行器设计中的应用，认识到飞行器设计对科技发展的推动作用。工程思维：了解常见飞行器结构，掌握飞行器设计的基本原理和方法。创新设计：设计一部滞空时间长、可以进行直播的无人机，结合现代通讯技术进行创新。图样表达：绘制无人机设计草图，用图样表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行无人机模型的制作和测试。4.医疗器械设计技术意识：了解医疗器械分类和重要价值，认识到医疗器械设计对人类健康的重要性。工程思维：初步了解常见医疗器械涉及的科学、技术、工程和社会等方面问题，掌握医疗器械设计的基本原理和方法。创新设计：设计一个小巧的电子血压计，结合现代电子技术提高测量的准确性和便捷性。图样表达：绘制电子血压计设计草图，用图样表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，进行电子血压计模型的制作和测试。5.矿山工程设计技术意识：理解矿山工程对国民经济和社会发展的重要性，认识到矿山工程设计的安全性和环保性。工程思维：了解矿山工程组成、地面工程与地下工程协同性等相关知识，掌握矿山工程设计的基本原理和方法。创新设计：设计一个协同生产的矿山工程方案，结合现代科技提高生产效率和安全性。图样表达：绘制矿山工程设计草图，用图样表达设计构想。物化能力：通过模拟实验等方式，对矿山工程方案进行测试和优化。三、作业目标设定1.桥梁设计作业技术意识：分析桥梁设计对社会经济、文化和环境的影响，提出合理的桥梁设计方案。工程思维：研究不同桥梁结构的特点和适用场景，选择最适合项目需求的桥梁类型。创新设计：设计一座具有创新性和实用性的人行天桥，考虑桥梁的美观性和功能性。图样表达：绘制详细的桥梁设计图，包括结构图、施工图等，清晰表达设计构想。物化能力：选择合适的材料和工具，制作桥梁模型，并进行承重能力和稳定性测试。2.交通工具设计作业技术意识：分析不同能源类型在交通工具设计中的应用，提出环保节能的设计方案。工程思维：研究汽车的工作原理和结构，设计合理的动力系统和车身结构。创新设计：设计一辆具有创新性和实用性的太阳能汽车，考虑车辆的续航能力和驾驶舒适性。图样表达：绘制汽车的详细设计图，包括外观图、结构图、电路图等。物化能力：选择合适的材料和工具，制作太阳能汽车模型，并进行动力性能测试和续航里程测试。3.飞行器设计作业技术意识：分析空气动力学原理在无人机设计中的应用，提出符合飞行要求的设计方案。工程思维：研究无人机的结构和控制系统，设计合理的旋翼类型和动力系统。创新设计：设计一部具有创新性和实用性的无人机，考虑其滞空时间和直播功能。图样表达：绘制无人机的详细设计图，包括外观图、结构图、控制系统图等。物化能力：选择合适的材料和工具，制作无人机模型，并进行滞空时间测试和飞行稳定性测试。4.医疗器械设计作业技术意识：分析医疗器械设计对人类健康的重要性，提出符合医疗需求的设计方案。工程思维：研究电子血压计的工作原理和结构，设计合理的测量系统和电路。创新设计：设计一个小巧且功能齐全的电子血压计，考虑其便携性和准确性。图样表达：绘制电子血压计的详细设计图，包括外观图、结构图、电路图等。物化能力：选择合适的材料和工具，制作电子血压计模型，并进行测量准确性和使用便捷性测试。5.矿山工程设计作业技术意识：分析矿山工程设计对国民经济和社会发展的重要性，提出安全环保的设计方案。工程思维：研究矿山工程的组成和协同性，设计合理的地面工程和地下工程布局。创新设计：设计一个具有创新性和协同性的矿山工程方案，考虑生产效率和安全性。图样表达：绘制矿山工程的详细设计图，包括地面工程图、地下工程图、通风排水系统图等。物化能力：通过模拟实验等方式，对矿山工程方案进行测试和优化，包括生产效率测试和安全性能测试。四、学科实践与跨学科学习设计科技人文融合创新专题实践旨在通过跨学科的学习方式，培养学生的综合素养和创新能力。以下是对各专题的学科实践与跨学科学习设计：1.桥梁设计学科实践：技术：研究桥梁的结构类型、材料选择、施工工艺等。数学：应用数学知识进行桥梁的受力分析和稳定性计算。艺术：考虑桥梁的美学设计，使其与周围环境相协调。社会：分析桥梁建设对社会经济和文化的影响。跨学科学习：结合地理知识，分析桥梁建设地点的地质和水文条件。结合历史知识，研究古代桥梁的建设技术和文化意义。结合环保知识，提出桥梁建设的环保措施和可持续发展方案。2.交通工具设计学科实践：技术：研究汽车的工作原理、动力系统、车身结构等。物理：应用物理知识分析汽车的运动状态和能耗。化学：研究新能源汽车的电池技术和环保材料。经济：分析不同能源类型对汽车成本和使用效益的影响。跨学科学习：结合地理知识，分析交通工具在不同地形和气候条件下的适应性。结合社会学知识，研究交通工具设计对人类出行方式和社会结构的影响。结合心理学知识，研究驾驶员的人机交互界面设计。3.飞行器设计学科实践：技术：研究飞行器的空气动力学原理、结构设计和控制系统。物理：应用物理知识分析飞行器的飞行状态和稳定性。数学：应用数学知识进行飞行器的轨迹计算和性能评估。计算机：利用计算机仿真技术进行飞行器的设计和测试。跨学科学习：结合地理知识，分析不同地区的飞行条件和气象影响。结合通讯技术知识，研究飞行器的远程控制和数据传输技术。结合材料科学知识，研究新型材料在飞行器设计中的应用。4.医疗器械设计学科实践：技术：研究医疗器械的工作原理、结构设计和制造工艺。生物：了解人体生理学和病理学知识，为医疗器械设计提供依据。电子：应用电子技术设计医疗器械的电路和控制系统。计算机：利用计算机技术进行医疗器械的数据处理和分析。跨学科学习：结合医学伦理学知识，研究医疗器械设计的伦理问题和患者权益保护。结合材料科学知识，研究医疗器械的生物相容性和耐用性。结合市场营销知识，研究医疗器械的市场需求和推广策略。5.矿山工程设计学科实践：技术：研究矿山工程的设计原理、施工技术和安全管理。地质：分析矿山的地质条件和矿产资源分布。环境：研究矿山工程对环境的影响和环保措施。经济：分析矿山工程的成本效益和生产效率。跨学科学习：结合地理信息系统知识，进行矿山资源的勘探和评估。结合管理学知识，研究矿山工程的项目管理和组织协调。结合法律知识，研究矿山工程的法律法规和政策环境。通过以上学科实践与跨学科学习设计，学生将能够在实践中综合运用多学科知识，提高科技人文融合创新能力，同时发展技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。十四、大单元作业设计一、教学目标本大单元的教学目标旨在通过科技人文融合创新专题的实践，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。具体目标如下：技术意识：学生能够理解技术与社会、文化、环境的关系，形成正确的技术价值观，并识别和分析技术问题，提出合理的解决方案。工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，解决复杂的工程问题，并理解和运用结构、流程、系统、控制等工程原理和方法。创新设计：学生能够结合用户需求和技术发展趋势，提出创新性的设计方案，并运用创造技法和工具进行创造性设计。图样表达：学生能够识读和绘制常见的技术图样，通过图样表达设计构想，实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：学生能够选择合适的材料和工具，将设计方案转化为具体的产品或模型，并进行测试和优化，提高产品质量。二、作业目标设定（一）桥梁设计技术意识：理解桥梁建筑与文化、社会的关系，形成对桥梁技术的尊重和欣赏态度。工程思维：运用结构分析方法，选择合适的桥梁类型和结构，考虑桥梁的受力特点和稳定性。创新设计：结合实际需求和环境特点，提出创新的桥梁设计方案，考虑桥梁的美观性和实用性。图样表达：绘制桥梁设计草图，用图样清晰表达桥梁的结构和布局。物化能力：选择合适的材料和工具，制作桥梁模型，并进行承重能力和稳定性测试。（二）交通工具设计技术意识：理解交通工具与能源、环境、社会的关系，形成绿色出行的意识。工程思维：运用系统分析方法，设计节能环保的交通工具，考虑动力系统的效率和稳定性。创新设计：结合现代科技发展趋势，提出创新的交通工具设计方案，如智能驾驶、智能导航等。图样表达：绘制交通工具设计草图，用图样表达交通工具的外观和结构。物化能力：选择合适的材料和工具，制作交通工具模型，并进行动力性能测试和续航里程测试。（三）飞行器设计技术意识：理解飞行器与空气动力学、材料科学的关系，形成对飞行技术的尊重和探索精神。工程思维：运用空气动力学原理，设计合理的飞行器结构和动力系统，考虑飞行器的稳定性和操控性。创新设计：结合现代科技发展趋势，提出创新的飞行器设计方案，如多旋翼无人机、垂直起降飞行器等。图样表达：绘制飞行器设计草图，用图样表达飞行器的外观和结构布局。物化能力：选择合适的材料和工具，制作飞行器模型，并进行飞行测试和稳定性测试。（四）医疗器械设计技术意识：理解医疗器械与人民健康的关系，形成对医疗器械技术的尊重和关注态度。工程思维：运用电子、控制、系统等技术原理，设计合理的医疗器械，考虑医疗器械的安全性和有效性。创新设计：结合现代医疗需求，提出创新的医疗器械设计方案，如便携式医疗设备、远程医疗设备等。图样表达：绘制医疗器械设计草图，用图样表达医疗器械的外观和结构。物化能力：选择合适的材料和工具，制作医疗器械模型，并进行功能测试和安全性测试。（五）矿山工程设计技术意识：理解矿山工程与环境保护、社会发展的关系，形成对矿山工程技术的尊重和责任感。工程思维：运用系统工程方法，设计合理的矿山工程方案，考虑地面工程与地下工程的协同性。创新设计：结合现代科技发展趋势，提出创新的矿山工程设计方案，如智能化采矿、绿色矿山等。图样表达：绘制矿山工程设计草图，用图样表达矿山工程的布局和结构。物化能力：选择合适的材料和工具，制作矿山工程模型，并进行生产效率测试和安全性能测试。三、作业内容设计（一）桥梁设计作业1.设计任务书作业要求：根据给定的环境条件（如河流宽度、水流速度、地质条件等），设计一座人行天桥。要求考虑桥梁的安全性、稳定性和美观性。作业提交：桥梁设计任务书，包括设计背景、设计目标、设计方案、结构分析、材料选择、施工步骤等内容。2.桥梁设计草图作业要求：根据设计方案，绘制桥梁设计草图，包括桥梁的整体布局、结构细节、材料标注等。作业提交：桥梁设计草图及设计说明。3.桥梁模型制作作业要求：选择合适的材料和工具，制作桥梁模型。要求模型能够体现设计方案的关键要素，如结构类型、承重能力等。作业提交：桥梁模型及制作过程报告。4.桥梁模型测试作业要求：对桥梁模型进行承重能力测试和稳定性测试，记录测试数据和分析结果。作业提交：测试报告，包括测试方法、测试数据、结果分析和改进建议。（二）交通工具设计作业1.交通工具设计任务书作业要求：设计一辆节能环保的太阳能汽车，要求考虑动力系统的效率、车身结构的稳定性、乘坐舒适性等因素。作业提交：交通工具设计任务书，包括设计背景、设计目标、设计方案、动力系统分析、车身结构设计等内容。2.交通工具设计草图作业要求：根据设计方案，绘制交通工具设计草图，包括车身外观、内部结构、动力系统布局等。作业提交：交通工具设计草图及设计说明。3.交通工具模型制作作业要求：选择合适的材料和工具，制作交通工具模型。要求模型能够体现设计方案的关键要素，如动力系统、车身结构等。作业提交：交通工具模型及制作过程报告。4.交通工具模型测试作业要求：对交通工具模型进行动力性能测试和续航里程测试，记录测试数据和分析结果。作业提交：测试报告，包括测试方法、测试数据、结果分析和改进建议。（三）飞行器设计作业1.飞行器设计任务书作业要求：设计一部滞空时间长、可以进行直播的无人机，要求考虑飞行器的稳定性、操控性、载荷能力等因素。作业提交：飞行器设计任务书，包括设计背景、设计目标、设计方案、空气动力学分析、结构设计等内容。2.飞行器设计草图作业要求：根据设计方案，绘制飞行器设计草图，包括飞行器外观、结构布局、动力系统配置等。作业提交：飞行器设计草图及设计说明。3.飞行器模型制作作业要求：选择合适的材料和工具，制作飞行器模型。要求模型能够体现设计方案的关键要素，如旋翼类型、动力系统、控制系统等。作业提交：飞行器模型及制作过程报告。4.飞行器模型测试作业要求：对飞行器模型进行飞行测试和稳定性测试，记录测试数据和分析结果。作业提交：测试报告，包括测试方法、测试数据、结果分析和改进建议。（四）医疗器械设计作业1.医疗器械设计任务书作业要求：设计一种便携式医疗设备，要求考虑设备的功能性、便携性、安全性等因素。作业提交：医疗器械设计任务书，包括设计背景、设计目标、设计方案、功能分析、安全性评估等内容。2.医疗器械设计草图作业要求：根据设计方案，绘制医疗器械设计草图，包括设备外观、内部结构、操作流程等。作业提交：医疗器械设计草图及设计说明。3.医疗器械模型制作作业要求：选择合适的材料和工具，制作医疗器械模型。要求模型能够体现设计方案的关键要素，如功能模块、操作界面等。作业提交：医疗器械模型及制作过程报告。4.医疗器械模型测试作业要求：对医疗器械模型进行功能测试和安全性测试，记录测试数据和分析结果。作业提交：测试报告，包括测试方法、测试数据、结果分析和改进建议。（五）矿山工程设计作业1.矿山工程设计任务书作业要求：设计一座矿山工程方案，要求考虑地面工程与地下工程的协同性、生产效率、安全性等因素。作业提交：矿山工程设计任务书，包括设计背景、设计目标、设计方案、工程布局、系统分析等内容。2.矿山工程设计草图作业要求：根据设计方案，绘制矿山工程设计草图，包括地面工程布局、地下工程结