高中通用技术教学设计:技术试验及其方法

《技术试验及其方法》教学设计

教材分析：

《技术试验及其方法》是通用技术必修模块“技术与设计1”第二章第三节（苏教版）的内容。本章对本册教科书涉及的设计进行了界定，有选择的对技术与设计的关系、技术与设计的重要知识进行介绍。本章节对设计的最基本概念和原理进行了铺垫，力求贴近学生生活实际，以激发学生的学习兴趣。教材从技术试验的定义分析技术试验在设计中的作用，通过具体案例说明技术试验在技术设计过程中的重要性。介绍了几种技术试验的方法，阐述了技术试验报告的写作范例。技术试验可以验证技术方案是否可行，寻求技术问题的解决方法，探究技术过程的内在规律。技术试验具有很丰富的教育价值，对于培养学生的技术素养和良好的品质，培养学生的创新精神和实践能力，具有不可替代的作用。教材能正确把握技术试验教学的要求，对落实课程目标具有十分重要的意义。 学情分析：

同学们在前面已经学习了“技术与设计的关系”和“设计中的人机关系”两节,对技术已有初步认识，但对技术试验很陌生，甚至将理、化、生中的科学实验与技术试验相混淆，他们不知道技术试验目的在于选择和优先，是一种很重要的技术方法，也不知道技术试验的实施方法以及试验报告的撰写和科学实验的区别，因此让学生将技术试验和科学实验两者很好的区别开来这成为本节内容上的教学难点。

教学目标：

1.知道技术是人类为满足自身的需要和愿望对大自然进行的改造，能够对技术与设计的案例进行分析，理解涉及的丰富内涵，理解技术与设计的关系。

2.能够从人机关系角度对日常生活事件进行思考，了解什么是人机关系，人机关系在设计中要实现的目标，以及如何合理的运用人机关系。

3.能够认真思考和分析技术试验的案例，了解技术试验的重要性。在技术试验的过程中，能认真观察和操作，能够完成简单的技术试验，写出规范的试验报告，培养认真严谨的态度、一定的创新精神和实践能力。

第三节 技术试验及其方法

教学目标：

1.知识与技能：了解什么是技术试验以及技术试验的方法。理解技术试验在技术发明、技术革新中的作用，能够进行简单的技术试验并写出试验报告。

2.过程与方法：通过探究、试验、讨论等教学方法，使学生明白技术试验是一个复杂曲折的过程。

3.情感态度于价值观：激发学生探究的兴趣，培养学生勇于探索、善于动脑，勤于动手的科学精神。通过对技术试验的体验，提高学生学好通用技术课的信心，培养学生爱科学、学科学的兴趣和理论联系实际的思维方法。

教学重点与难点：

1.教学重点：理解技术试验的重要性，知道技术试验的方法。

2.教学难点：初步的技术试验分析设计能力，能进行简单的技术试验并写出试验报告。

教学方法与手段：

体验法、讲授法、讨论法。教师演示讲解，学生主动探究。

使用教材的构想：

力求以通过经典的“案例分析”、“阅读材料”和师生“讨论”为课堂主线，从一个个学生感兴趣的现实生活和知识经验中的实例出发展开教学，引导学生由浅简到深繁、由易到难地参与讨论和分析，去了解和掌握相关知识和概念，在完成教与学的过程中，适时地了解有关的概念与思想，掌握相应的学习方法。 教学流程：

一、导入新课

［设置问题］“怎样拍掌拍得最响？”让学生不由自主的动手拍掌进行试验。 ［教师评析］

拍掌响与不响，同学们不能直接回答，所以同学们要亲自拍掌来试一下，这种尝试可以称为试验。但是怎样拍的最响，我们可以通过对本节的学习找到答案。引出课题：第五节 技术试验。

二、新课讲解

（一）什么是技术试验

［案例分析］

图片展示“神州5号载人飞船飞上太空以及神舟六号载人飞船返回舱顺利着陆的情景。”大家都知道我们国家的载人航天成就让我们每一个中国人感到骄傲和自豪，那么为什么只有神舟5号、6号、7号真正的载人上天，神舟1、2、3、4号我们很少听说呢？

［学生思考讨论］

提出的问题能够让同学们独立思考,然后幻灯片演示让同学们了解神州1、2、3、4号飞天的情景同时了解什么是技术试验卫星。

技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星，人造卫星在发射上天前必须经过一系列的地面试验，以考验卫星的技术性能，但是地面试验毕竟不同于天上，在地面上试验完了还必须上天试一试，无论哪个国家在发射每一种应用卫星之前，都要发射一些技术试验卫星。

［教师评析］

一项新产品设计生产出来后，其设计是否合理，性能和质量是否符合要求，都需要通过技术试验来验证，同样的航天火箭发射也一样，我们开始不能保证我们的火箭能载人航天，所以我们分别进行了神舟１号到４号火箭的发射，这四枚火箭相对神舟５号６号7号而言都可以说是在进行技术试验。那么到底什么是技术试验呢？

1.技术试验的概念

我们通常将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称为技术试验（Technical Test）。

［设置问题］技术试验与科学实验是不是一样的呢？

［学生思考讨论］

［教师评析］

我们在实验室熟悉的实验是指为了验证某种科学理论或假设而进行的某种操作或从事某种活动。而课本中的试验是为了查看某事物的结果或某物的性能而从事的某种活动。科学实验的目的在于甄别真伪，而技术试验的目的在于选择和优化，大家要对比和区别。

2.为什么要进行技术试验

［案例分析］

技术试验卫星、阿什塔比拉河桥的垮塌、青梅素皮试试验、药品小白鼠试验、计算机性能测试、安全帽超载试验、苹果树嫁接移植试验、大桥通车试验、弹簧床垫弹性测试试验、青藏铁路通车试验、防弹背心击穿测试试验、橡皮筋弹性试验、各种疫苗测试试验、天气预报等。

［设置问题］这些案例给了我们什么启发？

［学生思考讨论］

［教师评析］

技术试验是技术研究不可缺少的基本方法和手段，它对技术应用的实现起到了有力的保障作用。通过技术试验，可以使设计得以改进和完善，将设计的风险和失误降到最低。

［马上行动］

李宁同学自己做了个小板凳，他要做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？

（1）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。

（2）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。

［教师评析］

凳子的承重力和稳定性主要决定于凳腿对地面的支撑力和角度、所以第一个试验应该做而第二个试验不必做。由此也可以看出,对不同用途的产品,其功能不同,用途不同，用来检验的方法也有所不同。

3.技术试验的分类

对技术试验，我们可以根据应用范围不同进行分类，如农业试验、工业试验、国防试验、科学技术试验等；还可以根据目的的不同进行分类。如性能试验、优化实验、预测试验、信息试验等。

性能试验：通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障，如对产品的高（低）温试验、振动颠簸试验等。

优化试验：对试验对象进行条件优化或条件组合。如农业中不同的品种的对比试验。

预测试验：通过试验，预测被试对象状态的变化及产生的后果，如老化试验、天气预测—预测台风。

信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。如航测。 还可以根据试验的性质不同分类，如物理性能试验，如：材料机械性能试验。试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。机械性能试验可分为静力试验和动力试验两大类。静力试验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度试验、应力松弛试验、断裂韧性试验等。动力试验包括冲击试验、疲劳试验等。展示教材P38图片。

［教师评析］

同学们应当注意到，对技术试验类型的划分不是绝对的，有时同样的试验，因为目的的不同，也可以从不同的类型来理解。

在技术发展的漫长过程中，人们总结了许多技术试验的方法。这些方法有着各自的特点，同时也有着各自的适用范围和作用。下面我们来对常用的方法进行学习。

（二）技术试验方法

1.优选试验法

运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果，这种试验方法称为优选试验法。如：不同品种水稻的对比试验、袁隆平与杂交水稻的育种成功。在钢里加入某种元素以制造特种钢的时候，要用优选试验法测定加入某种元素的量。

2.模拟试验法

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。如汽车的碰撞试验就可以选用模拟试验法进行试验，在专用的场所模拟现实中的撞车事故，以考察汽车的性能。采用这种方法进行试验，可以减小风险，提高效率。模拟试验法还可以通过缩小(放大)比例来模拟所设计的现场效果。

［设置问题］在汽车碰撞试验中为什么要用模拟人试验呢？同学们还知道那些模拟实验的方法？

［小组讨论］回答：用模拟人试验可以检测在事故发生时撞击对人体造成的伤害，从而总结经验，改善汽车安全性能设计，降低事故风险。如水利工程模拟试验、航空地面模拟实验、神舟三号模拟人试验等

3.虚拟试验法

利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法称为虚拟试验法。如用计算机模拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。还有“嫦娥二号”月球探测器的模拟发射、变轨、奔月3D动画，

［设置问题］采用虚拟试验方法比传统的方法有什么好处？

［回答］很多虚拟试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期和节省研制经费。

4.强化试验法

通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法称为强化试验法。如测定某一地板的耐磨性和抗压性，再比如检测钢铁的硬度、汽车道路强化腐蚀试验、高温高湿试验、强化坏路行驶试验等。

5.移植试验法

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的方法。例如农作物的嫁接或移植试验（如橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验，这就是一种非常典型的移植试验）。

［设置问题］同学们还知道些什么样的移植试验法的应用？

［教师提示］西瓜移植试验、用小白鼠做药物试验。

［教师总结］

从以上的试验中我们知道,技术试验是从多方面多角度地检验材料,产品性能的技术手段，试验方法也不局限于上面提到的几种方法，除了我们刚才所学的以外还有创新转化试验法、中间试验法、工业试验法等。同学们以后也可以在自己的实践中学习和总结其他更多的试验方法。

（三）技术试验的实施与报告的写作

1.技术试验的实施包括：制定试验计划、抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论等几个步骤。在实施技术试验之前，必须对试验过程做周密的设计。

2.技术实验报告写作

技术试验报告是技术试验工作完成后应当形成的成果，其项目包括：试验目的、试验准备、试验步骤、试验记录、试验总结等。

3.引导学生进行简单的技术试验并纂写技术实验报告

参考题目：最佳的LED灯数量和灯头到桌面的距离的关系、瓦楞纸的强度。仿照教材P41［案例分析］中技术试验报告的格式或者自己设计格式，完成一份试验报告。

（五）技术试验在设计中的作用

在技术活动中，技术试验是必不可少的。 通过试验可以发现问题、深化认识、推动技术设计的发展。特别是在设计的后期，对设计进行综合性的整体试验，可以为设计的评价提供准确、客观的数据。

［随堂练习］

1.水利大坝从理论、设计到开工建设进行了许多次实验。一般采取下列的什么方法（ B ）

A.优选实验法 B.模拟实验法 C.虚拟实验法 D.强化实验法

2．汽车的碰撞实验是（ B ）

A.优选实验法 B.模拟实验法 C.移植实验法 D.强化实验法

3.对不同品种的水稻进行对比试验，这种试验方法是（ B ）

A.模拟试验法 B.优选试验法 C.移植试验法 D.强化试验法

4. 遭遇车祸的概率最高的是（ A ）

A．棕色车子 B．银灰色车子 C．白色车子 D．绿色车子

［板书设计］

三、技术试验及其方法

⑴技术试验：（根据目的分类）性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等。 ⑵技术实验法：优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法、移植试验法等。

⑶技术试验报告的写作

⑷技术试验在设计中的作用

教学反思：

本堂课的一个重点是要指导学生进行简单的技术试验并写出试验报告，本节课在这个环节要求还不够细致，学生还不能做到能独立设计并实施试验。课堂里通过耳闻能详的袁隆平的杂交水稻试验、汽车破坏性碰撞试验、青霉素皮下注射试验、原子弹试验等等这些例子让学生理解技术试验与科学实验的区别，使学生初步理解技术试验的概念及它在技术活动中的重要性。通用技术课程是一门立足于实践的课程，立足于学生直接的经验发挥和亲身经历，让学生感受到技术就在我们身边，不是深不可及，遥不可测的课程。同时以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，而获得情感态度、价值观以及技术能力的发展。