通用技術(shù)教學(xué)活動指導(dǎo)

1、通用技術(shù)學(xué)生活動手冊·必修1·技術(shù)與設(shè)計(jì)1教師參考總體說明通用技術(shù)課程以技術(shù)素養(yǎng)的提高為主要目標(biāo),注重基礎(chǔ)知識與基本操作技能,注重學(xué)生對技術(shù)的思想和方法的領(lǐng)悟與運(yùn)用,注重學(xué)生對技術(shù)的人文因素的感悟與理解,注重學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)中的探究、試驗(yàn)與創(chuàng)造,注重學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀以及共通能力的發(fā)展。通用技術(shù)課程將技術(shù)設(shè)計(jì)作為組織高中學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的主要線索,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對技術(shù)所蘊(yùn)含的思想方法、技術(shù)的操作方法、技術(shù)試驗(yàn)的方法以及技術(shù)學(xué)習(xí)的探究方法等方面的學(xué)習(xí),突出學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中,課程目標(biāo)如何在課堂中落實(shí),通用技術(shù)課程的特點(diǎn)如何在課堂中體現(xiàn),活動如何設(shè)計(jì),操作載體如

2、何選擇等問題都是每位通用技術(shù)教師面臨的問題。通用技術(shù)學(xué) 這些活動的設(shè)計(jì)緊扣教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),考慮到實(shí)際教學(xué)的需要,力圖使活動所需的材料容易解決,在活動時(shí)間安排上力求不超過一節(jié)課。根據(jù)實(shí)際的情況,這些活動可以作為學(xué)習(xí)探究的載體,或邊學(xué)邊做的載體,或應(yīng)用的載體。具體由教師靈活處理為了輔助教師使用活動手冊,編寫了本<通用技術(shù)學(xué)生活動手冊·必修1·技術(shù)與設(shè)計(jì)1>教師參考對每項(xiàng)活動進(jìn)行說明,包括本活動說明(活動設(shè)計(jì)意圖、使用時(shí)間建議、教學(xué)建議(對學(xué)生活動的指導(dǎo)、難點(diǎn)提示、答案提示、學(xué)生評價(jià)、補(bǔ)充資料(與本活動相關(guān)的案例、圖片、視頻、軟件等?；顒右晃磥淼氖謾C(jī)杭州師范大學(xué)附屬

3、中學(xué)何威年提供一、本活動說明根據(jù)通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見,技術(shù)與設(shè)計(jì)1的第一章就是走進(jìn)技術(shù)世界,共3節(jié)內(nèi)容,安排5個(gè)課時(shí)。所以在這里安排一個(gè)活動,使同學(xué)們可以通過對“手機(jī)”這樣一個(gè)大家都熟悉的事物的發(fā)展預(yù)測,來理解技術(shù)的價(jià)值和性質(zhì),推測技術(shù)的發(fā)展趨勢。本次活動時(shí)間約需15分鐘。教師可以根據(jù)實(shí)際情況,靈活處理該活動,可以安排用在學(xué)生學(xué)完第一章第二節(jié)后進(jìn)行,也可以全章完成后進(jìn)行。建議按照活動手冊中的“活動提示”一步步進(jìn)行活動,一方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,一方面可以復(fù)習(xí)所學(xué)的有關(guān)概念。二、教學(xué)建議1.活動可以用手機(jī)發(fā)展的一系列圖片來導(dǎo)入,以激發(fā)學(xué)生的活動興趣。2.活動提示:(1現(xiàn)在的手機(jī)都具有哪些功能

4、?提示:通信、收發(fā)短消息、上網(wǎng)、游戲、FM廣播、播放各種格式的音頻和視頻文件、拍照片、拍短片、看小說等等。(2你希望得到一個(gè)什么樣的手機(jī)?(從功能、形狀、大小等方面來回答提示:不同同學(xué)有各自不同的答案,教師注意引導(dǎo)學(xué)生從功能、形狀、大小等幾方面詳細(xì)說明。(3手機(jī)的改進(jìn)與技術(shù)的進(jìn)步有什么關(guān)系?提示:我們都相信未來的手機(jī)會更加智能化,微型化,安全化,多功能化。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,新手機(jī)的開發(fā)過程中會有更多的多媒體功能被引入進(jìn)來。手機(jī)將會具有更加強(qiáng)勁的運(yùn)算能力,成為個(gè)人的信息終端,而不是僅僅具有通話和文字消息的功能。(4全班學(xué)生按照座位分成若干個(gè)24人小組,進(jìn)行小組討論,并完成“未來的手機(jī)”這個(gè)

5、設(shè)計(jì)作業(yè)。作業(yè)要求:a.設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)有的科技有緊密的聯(lián)系,不允許使用過于科幻的科技概念。b.作品為1015年后一般人群所使用的大眾手機(jī)。c.要有現(xiàn)有的其他實(shí)際產(chǎn)品來借鑒。此過程時(shí)間安排為1015分鐘。部分答案如下: 3.問題討論未來手機(jī)使用可能會造成什么樣的負(fù)面影響?提示:手機(jī)的電磁波輻射影響健康;數(shù)量巨大的手機(jī)和手機(jī)電板廢棄后造成嚴(yán)重的環(huán)境問題;手機(jī)木馬和手機(jī)病毒的出現(xiàn)使得手機(jī)的使用安全下降,個(gè)人隱私難保;手機(jī)的娛樂功能的日益強(qiáng)大,浪費(fèi)了學(xué)生大量的精力和時(shí)間三、參考資料活動二和諧之美一、本活動說明人機(jī)關(guān)系簡單的說就是人和機(jī)器之間的關(guān)系。這里的“機(jī)”是一個(gè)泛指的概念,除了通常

6、說的機(jī)器以外,還可以是儀器、設(shè)備、工具等等,甚至是人所處的環(huán)境。所以人機(jī)關(guān)系研究的是人和產(chǎn)品、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合,使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特征。它是設(shè)計(jì)活動中要考慮的核心問題之一。本次活動就是通過對多種產(chǎn)品人機(jī)關(guān)系的分析,來形象的說明人機(jī)關(guān)系的含義、需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)合理人機(jī)關(guān)系的方法。本次活動時(shí)間約需25分鐘,建議作為課堂配套練習(xí)來使用。上完一個(gè)知識點(diǎn),做一部分練習(xí)的方式效果可能比較好。二、教學(xué)建議1.先講解人機(jī)關(guān)系的概念,然后可以從生活中具體事物中開始詳細(xì)講解。2.活動提示:(1舉例說出身邊具有合理的人機(jī)關(guān)系要求的事物。(如下面兩個(gè)圖例 A、扶手可以使夠不到公交

7、車橫桿的人也可以拉住扶手,彌補(bǔ)身高不足的尷尬。B、地面的銅條可以增大行走時(shí)的摩擦力,不容易打滑摔跤。C、殘疾人專用的工具和家電、左手剪刀、有磁性的螺絲刀、會自動鳴叫的電熱水壺(2舉例說出身邊符合合理的人機(jī)關(guān)系要求的事物。(例如下圖的扶手和銅條A:殘疾人專用的工具和家電B:左手剪刀C:有磁性的螺絲刀D:會自動鳴叫的電熱水壺(3下面的物品具有哪些特點(diǎn)?在這些物品中實(shí)現(xiàn)了哪些人機(jī)關(guān)系目標(biāo)? 提示:這個(gè)產(chǎn)品可以防燙、防滑,并且可以反復(fù)多次利用。它很好地實(shí)現(xiàn)了“安全、舒適”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。 提示:與現(xiàn)在到處可見的平板式的插座不同,這款插座最大的特點(diǎn)就是角度向上的面板不僅更加符合人眼的視線,可以讓使用者在

8、連線時(shí)更好的進(jìn)行定位,而且避免了老年人在彎腰和下蹲時(shí)出現(xiàn)的健康問題。另外,新穎的造型并不影響它的兼容性。目前市場上的插頭都可以使用該插座,標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)接口方便了眾多的使用者。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“健康、高效”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。 提示:該產(chǎn)品為兩用的沙發(fā)和茶幾,既可以當(dāng)作一般的沙發(fā)和茶幾來使用,還可以當(dāng)作書架,一物兩用,節(jié)省空間。而且在沙發(fā)上休息時(shí),存放和拿取書都很方便。這個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“高效、舒適”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。 提示:普通的筆都是通過手指與筆桿的摩擦來獲取壓力的,實(shí)際上這樣會加速手部的疲勞。長時(shí)間書寫,容易造成手部酸痛,影響手腕和手指關(guān)節(jié)的健康。而這款新型的Y形筆,則是通過一個(gè)Y形的分叉將食指架住,從

9、而分擔(dān)一部分壓力,減緩疲勞。這個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“高效、舒適、健康”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。 提示:為了方便對暗處進(jìn)行操作,有設(shè)計(jì)師就在螺絲刀上增加了照明燈。獨(dú)立的照明部分可以適應(yīng)大部分尺寸的螺絲刀,只要將它套在普通的螺絲刀上,即可在使用時(shí)提供照明。這個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“高效”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。 提示:彎腰這種在普通人看來小菜一碟的動作對于腿腳不靈便的人卻成了高難度的動作,所以一旦拐杖意外脫手,想要再撿起來可就不那么容易了。不過有了這樣一款拐杖墊,就可以大大減小這個(gè)動作的難度。它不僅可以像普通的拐杖墊一樣防滑、減震,更重要的是當(dāng)拐杖倒地的時(shí)候,你只要用腳尖輕踩一下防滑墊的邊緣即可輕易的讓拐杖重新回到你的手中。這個(gè)產(chǎn)

10、品實(shí)現(xiàn)了“高效、健康”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。3、問題討論(1除了教材中提到的“高效、健康、舒適、安全”這4個(gè)目標(biāo)外,人機(jī)關(guān)系還可以實(shí)現(xiàn)哪些目標(biāo)?提示:還有:“實(shí)用、環(huán)保、美觀、便捷、”等人機(jī)關(guān)系目標(biāo)。(2通過上述例子,簡單講述人機(jī)關(guān)系對設(shè)計(jì)有哪些作用?提示:人機(jī)關(guān)系反映了“以人為本”的設(shè)計(jì)理念,是一種較為重要的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用人機(jī)關(guān)系的目的主要是通過各學(xué)科知識的應(yīng)用,來指導(dǎo)工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計(jì)和改造,使得人的作業(yè)在高效、安全、健康、舒適等幾個(gè)方面的特性得以提高。(3舉例說明人機(jī)關(guān)系不合理的設(shè)計(jì)會給使用者帶來什么不好的影響?提示:例如在一些大客車座椅,或者老板椅的靠背上部,都有一道

11、鼓起來的凸包。從設(shè)計(jì)上來說,這道凸包本來是用來墊靠頸部的凹處,使人的頭頸更舒服的。但是這些座椅的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)直接從國外引進(jìn),而生產(chǎn)者又沒有有關(guān)的常識,尺寸上完全照搬。由于中國人的身材較西方人小,結(jié)果西人墊頸的凸包對于大多數(shù)中國人來說,常常是頂在后腦勺的,使得當(dāng)身體后靠在椅背時(shí),不得不稍稍低頭。又例如在操作計(jì)算機(jī)的時(shí)候,人們常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和鼠標(biāo)的。手臂的懸空形成了肩頸部的靜態(tài)疲勞,使得我們能后靠在椅子靠背上作業(yè)(后靠姿勢會加大懸空的手臂的前伸程度,從而增大肩部所需的平衡力矩,加快肩頸部的疲勞,而當(dāng)我們脫離靠背又手臂懸空時(shí),體重就全部需要由脊柱來承擔(dān),其結(jié)果或者是腰背的疲勞酸痛,或者

12、是腰肌放棄維持直坐姿勢而塌腰駝背,或者是把手腕抵在桌沿而引發(fā)腕管綜合癥。(4以同學(xué)們現(xiàn)在的校服為例,從人機(jī)關(guān)系的角度談?wù)勅绾胃倪M(jìn)?提示:可以從校服的顏色、款式、大小、材料等方面來改進(jìn)。由于每個(gè)學(xué)校的校服都不一樣,而每個(gè)同學(xué)對事物的看法也都不一樣,所以答案也會有很大的差異。教師要讓學(xué)生根據(jù)人機(jī)關(guān)系的觀點(diǎn)來回答。三、參考資料這種吸管杯子上的兩個(gè)把手可以防止兒童使用時(shí) 濺出飲料。很多兒童都喜歡用吸管喝飲料,但是通常的吸管杯子都比較大,而且很笨重。結(jié)果小孩根本就拿不住,最后往往搞的一團(tuán)糟。這種杯子添加了兩個(gè)小把手,為了更加穩(wěn)定把杯底的基座加大,再加上防飲料濺出的設(shè)計(jì),很適合兒童使用。而內(nèi)外杯的組合設(shè)計(jì)

13、可以讓飲料更加保溫,為了吸引更多的孩子使用,設(shè)計(jì)師足足采用了四種明亮而單純的顏色樣式。這是一款最新的手電設(shè)計(jì),對于出門遠(yuǎn)足或者需要 夜間跑步、散步的人們來說再合適不過了。我們知道,目前傳統(tǒng)手電的手柄很長,里面裝著多節(jié)的電池,拿的時(shí)間長了很容易感到疲憊,因?yàn)槟闶掷镞姵氐闹亓磕?。而這個(gè)手電,將手柄設(shè)計(jì)在上部,將裝電池的部位放在燈體的下部,這樣以來,用戶的手拎著手柄時(shí)感覺到更加自然和舒適。開關(guān)就設(shè)計(jì)在手柄上面,正好在放臵拇指處,操作起來很方便,即便對戴著手套或者關(guān)節(jié)不太靈活的人們來說也非常方便。設(shè)計(jì)師同樣設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)距燈和近距燈,這樣以來,觀測地形更加方便了。活動三電池性能的試驗(yàn)一、本活動說明電池的

14、容量通常是指電池存儲電量的大小。例如一節(jié)電池的額定容量是1300mAh,那么如果以0.1C(C為電池容量即130mA的電流給電池放電,該電池可以持續(xù)工作10小時(shí)(1300mAh/130mA=10h;如果放電電流為1300mA,那供電時(shí)間就只有1小時(shí)左右。理想狀態(tài)下,當(dāng)然是額定容量越大的電池電量越大。但是數(shù)碼設(shè)備實(shí)際工作時(shí)的電流不可能始終恒定在某一數(shù)值的。以數(shù)碼相機(jī)為例,工作電流會因?yàn)長CD顯示屏、閃光燈等部件的開啟或關(guān)閉而發(fā)生較大的變化。因而電池能對某個(gè)設(shè)備的供電時(shí)間只能是個(gè)大約值,而這個(gè)值也只有通過實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)來估計(jì)。本次試驗(yàn)就是通過測量各種電池的正常工作時(shí)間,來判斷哪種電池的使用實(shí)際件時(shí)間

15、最長,為今后的選購作了技術(shù)性準(zhǔn)備。同時(shí),通過這個(gè)試驗(yàn),我們還可以熟悉常見技術(shù)試驗(yàn)的一般過程和方法,并學(xué)會簡單技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告的書寫。本次活動時(shí)間約需45分鐘,建議在技術(shù)試驗(yàn)的內(nèi)容講解完成后,作為穩(wěn)固練習(xí)來使用。二、教學(xué)建議1.活動提示(1先把學(xué)生分為若干個(gè)4人小組。由于本次試驗(yàn)所需要的電池種類有點(diǎn)多,所以試驗(yàn)的樣品可以由各組同學(xué)自行準(zhǔn)備。最好選擇那些廣告中常見的、市場占有率較大的產(chǎn)品,同時(shí)最好也收集幾個(gè)價(jià)格低廉的小廠家生產(chǎn)的電池或者假冒的劣質(zhì)電池。(2進(jìn)行測試的電路可以如圖31所示連接,電阻的大小可以通過并聯(lián)或者串聯(lián)的方式來進(jìn)行調(diào)整。(3表31和圖32,學(xué)生根據(jù)自己小組的測試數(shù)據(jù)自行完成。其中圖3

16、2用的是“先描點(diǎn),后連線”的方法,與數(shù)學(xué)課上一樣。(4試驗(yàn)報(bào)告提示:試驗(yàn)名稱:電池的性能測試試驗(yàn)?zāi)康?探究各種常見電池的續(xù)航能力。試驗(yàn)準(zhǔn)備:不同品牌的5號一次性鋅錳干電池、萬用表、3.8V的小電珠、電池盒、開關(guān)、導(dǎo)線、秒表、試驗(yàn)報(bào)告紙。試驗(yàn)過程:1.收集電池和電池盒,根據(jù)電路圖連接好電路。2.電路接通后,單節(jié)電池開始連續(xù)放電、每隔3分鐘,測量一次電池兩端電壓的方式來進(jìn)行,連續(xù)測量7次。測量結(jié)果記錄在活動手冊的相關(guān)位臵。3.更換一節(jié)電池再進(jìn)行相同的測試。4.根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在繪圖紙上畫出每個(gè)品牌電池放電的圖像。5.進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。試驗(yàn)總結(jié):一般是根據(jù)自己的分析結(jié)構(gòu),得出結(jié)論。提示:技術(shù)試驗(yàn)的格式不

17、是唯一的,不同的試驗(yàn)者和試驗(yàn)過程,其試驗(yàn)報(bào)告可以有不一樣的形式,只要基本內(nèi)容都表達(dá)清楚就可以了。五、問題討論1.如果我們要選擇電池使用在照相機(jī)的閃光燈上,如何設(shè)計(jì)合理的技術(shù)試驗(yàn)?提示:照相機(jī)的電池與一般的電池有差異,使用5號電池的數(shù)碼相機(jī)主要使用的是鎳氫充電電池。堿性干電池的特點(diǎn)是:在使用過程中電池電壓會逐漸下降。如果在具有機(jī)械驅(qū)動裝臵、變焦鏡頭、閃光燈及液晶顯示屏等配臵的數(shù)碼相機(jī)中使用這種堿性干電池,那么在拍攝過程中電壓將會變得不足,在降低到一定程度后,即使電池容量還有剩余,電池也無法繼續(xù)使用。而鎳氫充電電池則具有電池品質(zhì)下降較為緩慢,可以有效地將電池能量用完的特性。所以我們設(shè)計(jì)技術(shù)試驗(yàn)時(shí),

18、可以簡單的用閃光燈的閃爍次數(shù)來檢測各種電池的好壞。2.我們都知道費(fèi)舊電池的危害性很大,如何設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)試驗(yàn)來形象的說明?提示:為了弄清廢舊電池對環(huán)境的危害程度,可以讓電池對水、植物、土壤、動物等進(jìn)行一系列不同實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)舉一例如下:實(shí)驗(yàn)名稱:廢舊電池污染對蒜苗生長所產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究廢舊電池污染對蒜苗生長所產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)器材:完整、可發(fā)育的蒜頭一顆;培養(yǎng)皿一個(gè);小水槽一個(gè);廢舊的南京電池一節(jié);錘子、刀各一個(gè);水若干。實(shí)驗(yàn)步驟:第一步:用清水在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)蒜頭,我們發(fā)現(xiàn),16天后,已長出蒜苗,頂部綠苗約15厘米,底部根長約5厘米。第二步:將南孚電池用錘子和刀子弄碎放入水槽中,加入適量清水,

19、3天后,我們提取了水槽中液體的上清液,其中含有電池污染土壤的各種有害成份。我們將上清液倒入蒜苗培養(yǎng)皿中。第三步:我們觀察發(fā)現(xiàn),在以后的12天里,蒜苗幾乎停止生長,頂部綠苗全部變黃,根部發(fā)黑,最后蒜苗死亡。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通過實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)廢舊電池對土壤污染很嚴(yán)重,可以造成農(nóng)作物絕收。三、參考任務(wù)5號電池的另一種測試(小熊在線提供5號一次性電池可以廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、MP3、便攜式CD機(jī)、掌上游戲機(jī)、對講機(jī)、遙控器和時(shí)鐘等家用電器上。作為使用量最大的一次性電池,我們決定使用家用電子產(chǎn)品對5號一次性電池的性能進(jìn)行檢測,貼合實(shí)際使用環(huán)境,讓消費(fèi)者更直觀的了解電池的性能表現(xiàn)。參加測試產(chǎn)品:南孚5號堿性電池、

20、雙鹿5號堿性電池、白象5號堿性電池、東芝5號碳性電池、松下5號碳性電池。測試電池用電器:柯達(dá)Z885數(shù)碼相機(jī)、A-DATA150XSD存儲卡;每次放入兩節(jié)5號一次性電池。測試方式:開機(jī)后立即執(zhí)行視頻拍攝功能,直至電量不足相機(jī)自動關(guān)機(jī),記錄視頻拍攝長度。測試環(huán)境:室內(nèi),氣溫25攝氏度。 將5個(gè)品牌電池的工作時(shí)間換算為秒后,我們繪制了下面這張圖表: 5號一次性電池測試-攝像時(shí)長圖表從測試成績來看,南孚5號堿性電池以領(lǐng)先第二名近一倍的成績拔得頭籌。堿性電池陣營的白象和雙鹿均大幅落后南孚。至于碳性電池的東芝和松下品牌,顯然非常不適合在數(shù)碼相機(jī)這類高負(fù)載的用電器上使用。 根據(jù)價(jià)格,我們通過拍攝時(shí)長/價(jià)格

21、公式,計(jì)算出各品牌電池的性價(jià)比。 5號一次性電池測試-性價(jià)比值圖表從上面繪制的“性價(jià)比值”圖表可以清晰的看到,南孚5號堿性電池的性價(jià)比將競爭對手遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。對于追求最高性價(jià)比的中國消費(fèi)者來說,相信您已經(jīng)有了明確的選擇?；顒铀募堉茦蛄旱脑O(shè)計(jì)一、本活動說明紙橋的制作是個(gè)非常有意思的活動,成本低廉,技術(shù)含量卻很高。學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作時(shí),可以有很多的方案,可以有效的開拓學(xué)生的創(chuàng)新意識。另外雖然同學(xué)們都知道橋梁是由橋面、橋墩等組成的,也知道橋梁的承受力與橋面形狀和所用的材料有關(guān)。但是由于學(xué)生平時(shí)較少接觸“壓力”、“形變”、“承重”等實(shí)際問題,所以他們雖然對物理中所學(xué)的力學(xué)知識有一些了解,但是很難與具體實(shí)

22、際中的事物聯(lián)系起來。通過本次試驗(yàn),可以讓學(xué)生自己觀察到什么樣的形狀是最可以承受重量。本次活動就是通過紙橋的設(shè)計(jì),來進(jìn)一步熟悉設(shè)計(jì)的一般過程的各個(gè)環(huán)節(jié)。本次活動時(shí)間約需4560分鐘,建議先安排設(shè)計(jì)和制作,第二節(jié)課再次完成測試,效果可能比較好,時(shí)間也會比較寬裕。二、教學(xué)建議1. 教師拿出一張A3白紙,均勻分成兩份,一半卷成直徑20毫米的圓柱型,另一半反復(fù)對折成20毫米寬的硬紙片。然后在講臺上放置兩張凳子,中間間隔150毫米,再把這兩個(gè)物體架在兩張凳子之間,兩端用膠帶紙固定。這時(shí),教師再取出重物(可以是塑料袋中加入若干水的礦泉水瓶子放置中央。結(jié)果我們每位同學(xué)都知道,直徑20毫米的圓柱型可以承受至少半

23、瓶水的重量,而20毫米寬的硬紙片只可以承受非常少的重量,甚至都放不了一個(gè)空瓶子。由這個(gè)簡單的試驗(yàn)引出今天活動的主題紙制橋梁的承重試驗(yàn),希望同學(xué)們認(rèn)真思考,仔細(xì)制作,設(shè)計(jì)出自己最完美的紙制橋梁結(jié)構(gòu)。2.活動提示:(1如果沒有大量合適重量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼,教師也可以選擇別的試驗(yàn)用重物。重物有兩種,一種是裝有大半瓶自來水的500毫升的礦泉水瓶,每個(gè)凈重為0.5公斤;另一種是裝有小半瓶自來水的500毫升的礦泉水瓶,重量調(diào)整為0.25公斤。加重物時(shí),教師在20公分左右木板兩端各綁上一個(gè)塑料袋,然后逐步往塑料袋中加入不同重量的礦泉水瓶,每次加量為0.5公斤(兩端各加一個(gè)瓶子。試驗(yàn)時(shí),把兩端綁有裝若干礦泉水瓶的塑

24、料袋的木板放臵在學(xué)生橋梁模型的中央,來測試哪個(gè)小組設(shè)計(jì)并制作的橋梁結(jié)構(gòu)承受力最大。(4試驗(yàn)完成后,最好安排由得分優(yōu)秀的小組介紹他們作品的制作方法。然后教師與學(xué)生一起仔細(xì)研究好討論這些橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),并分析出這個(gè)橋梁模型結(jié)構(gòu)為什么會有比較高的承受力的原因。(5試驗(yàn)完成后,如果大多數(shù)學(xué)生都有比較高的學(xué)習(xí)興趣的話,教師可以把這個(gè)活動繼續(xù)深入下去。我們可以再發(fā)給學(xué)生2張A3鉛化紙和幾根普通的白線(選擇彈力較小的線,讓學(xué)生回家后用這些工具重新設(shè)計(jì)和制作一個(gè)橋梁模型,再來測試一下,哪個(gè)小組的作品結(jié)構(gòu)是最好的。3、問題討論(1橋梁的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中的哪幾個(gè)環(huán)節(jié)?提示:橋梁的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)一般過程中的:發(fā)

25、現(xiàn)與明確問題、制定設(shè)計(jì)方案、制作模型、測試和評估模型這幾個(gè)環(huán)節(jié)。(2為什么相同材料、同一種形狀的橋梁其承重力會有差異?提示:影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度主要有三要素,除了材料和結(jié)構(gòu)的形狀外,結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的連接方式(例如膠水的多少、連接處的大小等也有很大的影響。另外,制作的紙橋的精細(xì)程度也有很大的影響。(3如果用2張A3鉛化紙和幾根普通的白線(選擇彈力較小的線,我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)橋梁才能使橋梁達(dá)到最大承受力?提示:材料的增加可以使結(jié)構(gòu)有更多的選擇,還可以在薄弱的地方進(jìn)行加固。白線這種新材料的加入,可以做成懸索橋結(jié)構(gòu),也可以用來捆綁和加固。具體的設(shè)計(jì)方案由各小組自行完成。(4觀察生活中真實(shí)的橋梁,嘗試分析這些橋梁有很

26、高的承受力的原因?提示:生活中的橋梁在設(shè)計(jì)和施工時(shí),主要需要研究橋址的選擇;決定橋梁孔徑;考慮通航和線路要求以確定橋面高程;考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋臵深度;設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物等;橋式方案設(shè)計(jì);橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);橋梁施工;橋梁檢定;橋梁試驗(yàn);橋梁養(yǎng)護(hù)等方面。在建橋材料方面,以高強(qiáng)、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù),近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主,提高其強(qiáng)度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機(jī)理、初始幾何缺陷等,以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等,將繼續(xù)作充分的研究,使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用,還必須在降低成本以后才有可能。在橋梁勘察設(shè)計(jì)方面,隨著交通

27、事業(yè)的迅速發(fā)展,大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展,對橋梁設(shè)計(jì)亦將提出新的要求。在橋式方案設(shè)計(jì)中,將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,借助電子計(jì)算機(jī)選出最佳方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中,采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能;以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論,將進(jìn)一步反映在橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中,使橋梁設(shè)計(jì)的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時(shí)代、民族的文化在某些方面的反映,將愈來愈受到人們的重視:橋梁的面貌將蔚為大觀。在橋梁施工方面,對施工組織將充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的管理。在施工技術(shù)中,將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機(jī)具設(shè)備,借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價(jià)。如采用激光測量控

28、制結(jié)構(gòu)的精確定位;引用自升式水上平臺克服深水基礎(chǔ)的困難;利用遙控設(shè)備在沉井、沉箱中挖基,以減少勞動強(qiáng)度并避免人身危險(xiǎn);利用高質(zhì)量的焊接技術(shù),借能推廣工地焊接等,此外,裝配式橋梁也將有所發(fā)展,以使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化,生產(chǎn)工業(yè)化。在橋梁養(yǎng)護(hù)維修方面,要求對既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中,引用新型精密的測量儀表,如用聲測法對結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進(jìn)行測定;用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu)俾能及早進(jìn)行加固防患于末然,以便延長橋梁的使用壽命。三、參考資料橋梁結(jié)構(gòu)知識1、橋梁的組成部分與各部分的作用一根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨(dú)木橋。其所承受的重力(豎直的或外力(豎

29、直的或水平的,叫做荷載。樹干作為梁,起承受重力的作用,在橋梁上的學(xué)名就叫做承重結(jié)構(gòu)。如果木頭的長度小于兩岸的距離,則可在兩岸之間設(shè)立一至數(shù)個(gè)木的或磚、石砌筑的支承物,然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設(shè)由若干根木梁組成的承重結(jié)構(gòu),于是便形成了多孔橋。為了防止河岸在承重結(jié)構(gòu)的壓力作用下崩塌,則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻,將承重結(jié)構(gòu)支承在擋墻上。又為了便于通行,可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板,做成橋面。此時(shí)橋面與承重結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱橋的上部結(jié)構(gòu)。兩岸之間的支承物稱作橋墩;岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是跨越部分,又稱跨越結(jié)構(gòu)或橋跨結(jié)構(gòu);下部結(jié)構(gòu)是支承部

30、分,又稱支承結(jié)構(gòu)。2、上部結(jié)構(gòu)近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大,結(jié)構(gòu)就比上面說的要復(fù)雜一點(diǎn)。拿上部結(jié)構(gòu)來說,如果承重結(jié)構(gòu)是梁,就叫做主梁,可以用鋼(鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁、鋼筋混凝土(跨度不大時(shí)或預(yù)應(yīng)力混凝土做成。承重結(jié)構(gòu)如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱時(shí)拱肋;如果是懸索,就叫做主索或大纜。上承式(橋面在承重結(jié)構(gòu)的上方鐵路鋼桁梁的組成部分,其鋼軌鋪在枕木上,枕木鋪在縱梁上,縱梁支承在橫梁上,橫梁支承在主梁(行架式承重結(jié)構(gòu)上。此時(shí)鋼軌與枕木部分叫做橋面,縱梁與橫梁部分叫做橋道結(jié)構(gòu)。橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)上方的叫做上承式橋;橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)下方的叫做下承式橋(在兩片(或數(shù)片主梁之間用縱向的及橫向的

31、桿件,將兩片很薄的主梁聯(lián)成一個(gè)協(xié)性較大的空間結(jié)構(gòu),以抵抗橫向的及縱向的力(風(fēng)力、車輛搖擺力、線路在曲線上時(shí)的離心力等。這些聯(lián)結(jié)桿件形成一個(gè)聯(lián)結(jié)系統(tǒng),叫做聯(lián)結(jié)系。于是上部結(jié)構(gòu)便擴(kuò)充為四個(gè)部分,即:1.橋面;2.橋道結(jié)構(gòu);3.承重結(jié)構(gòu)及4.聯(lián)結(jié)系。3、下部結(jié)構(gòu)荷載是通過上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)傳遞至下部結(jié)構(gòu)的墩臺頂面的。為了使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的受力明確(在支點(diǎn)處力的作用位臵明確,以便進(jìn)行精確的力學(xué)計(jì)算,同時(shí)為了上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間的連接可靠,必須在上、下部結(jié)構(gòu)之間有一個(gè)保證力的作用位臵明確并且連接牢固的支點(diǎn)構(gòu)造,這個(gè)支點(diǎn)構(gòu)造就叫做支座。對于梁式橋來說,由于荷載和溫度的作用,梁都會發(fā)生變形。這種變形在

32、支座處有兩種:一種是梁彎曲時(shí)的轉(zhuǎn)動變形;另一種是梁伸縮時(shí)的移動變形。既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉(zhuǎn)動變形的支座叫活動支座;只允許梁作轉(zhuǎn)動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有一個(gè)固定支座,其余的均為活動支座。橋墩與橋臺一般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有時(shí)可用鋼做成。承受墩臺底部壓力的土壤或巖石叫做地基。如果地基具有設(shè)計(jì)需要的足夠的承載力,那么就可將墩臺身的底面根據(jù)地基承載力的大小和墩臺穩(wěn)定的需要適當(dāng)擴(kuò)大,直接支承在距地面深度不大的地基上。這個(gè)擴(kuò)大了的部分就叫做擴(kuò)大基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)。如果地基淺層的承載力不足以承受墩臺身傳下的壓力,則要將基礎(chǔ)下降到一定的深度,直到滿足承載力的需要

33、為止。下降的方法一類叫沉井,一類叫沉樁。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎(chǔ)。深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)在受力方面的不同之處在于:淺基礎(chǔ)只靠基礎(chǔ)底部面積傳遞壓力;深基礎(chǔ)則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外,還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力,將一部分荷載傳至地基。所以深基礎(chǔ)的承載能力要比淺基礎(chǔ)為大。這樣一來,橋梁的下部結(jié)構(gòu)通常就由三個(gè)部分組成:1.支座;2. 墩臺;3.基礎(chǔ)。橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和檢定等的工作過程,以及研究這一過程的科學(xué)和工程技術(shù),它是土木工程的一個(gè)分支。橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運(yùn)輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主,載重不大,橋面縱坡可以較陡,甚至可以鋪設(shè)臺階。在有重

34、載馬車之后,載重量逐步加大,橋面縱坡也必須使之平緩。這時(shí)的橋梁材料仍以木、石為主,鑄鐵和鍛鐵很少使用。自從有了鐵路以后,橋梁所承受的載重逐倍增加,線路的坡度和曲線標(biāo)準(zhǔn)要求又高,且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟(jì)效益,因此,為要跨越更大更深的江河、峽谷,迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料,顯然不合要求,而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這一要求。在技術(shù)方面,只是憑經(jīng)驗(yàn)修橋,曾使19世紀(jì)8090年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故;從這時(shí)起,正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視,而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后,橋梁因強(qiáng)度不足而造成的事故顯然大為減少。二十世紀(jì)以來,公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸,需

35、要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中,以及在各種交通線路相交處,需要建造立交橋。在沿海,既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁,又需在某些海島與大陸之間修建長橋。橋梁需要大量修建,而人力、物力、財(cái)力有限;于是,不斷提高技術(shù)水平,引用新材料、新工藝、新橋式,對結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行更精確的數(shù)值分析,采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高,已成為時(shí)代的要求。活動五臺燈的設(shè)計(jì)與制作一、本活動說明臺燈是我們每個(gè)家庭都離不開的生活必須用品,更是我們每個(gè)同學(xué)學(xué)習(xí)的好幫手。一盞自己設(shè)計(jì)并制作,巧妙而獨(dú)特的臺燈,可以陪伴我們更好的度過一個(gè)又一個(gè)學(xué)習(xí)的夜晚。臺燈的設(shè)計(jì)可以多種多樣,讓學(xué)生

36、根據(jù)所學(xué)的關(guān)于設(shè)計(jì)一般原則的知識,來設(shè)計(jì)并制作完成一個(gè)臺燈作品,可以進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)的基本原則是設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)評價(jià)的重要指導(dǎo)和依據(jù)。由于設(shè)計(jì)方案的多樣化,所以本次活動我們可以提供給學(xué)生一部分關(guān)鍵材料,再讓學(xué)生自己收集其他材料的形式來完成。既有統(tǒng)一的比較性,又有自己的創(chuàng)新,這樣的方式比較合理。本次活動時(shí)間約需90分鐘,建議講完知識點(diǎn)后的鞏固練習(xí)來使用。二、教學(xué)建議1.在正式設(shè)計(jì)前,可以讓同學(xué)們先收集和分析材料,然后根據(jù)材料進(jìn)行設(shè)計(jì),最后進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化的方法。這樣可以有效的避免在設(shè)計(jì)完成后,沒有辦法制作模型的情況。2.活動提示:(1觀察下面兩盞臺燈,分別寫出它們的特點(diǎn)及其所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則。提示:圖5-

37、2的特點(diǎn)是與鬧鐘結(jié)合,一舉兩得;一帆風(fēng)順,既美觀、又有寓意。這個(gè)臺燈所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則主要有:美觀原則、創(chuàng)新原則、實(shí)用原則。圖5-3的特點(diǎn)是有很強(qiáng)的中國特色,有一種古典美。這個(gè)臺燈所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則主要是:美觀原則、創(chuàng)新原則、實(shí)用原則。(2請你設(shè)計(jì)一盞臺燈,要求材料成本低廉、設(shè)計(jì)巧妙、使用安全。A.提示:制作時(shí)多用絕緣材料;避免外觀的破損和斷裂造成的漏電;使用標(biāo)準(zhǔn)絕緣膠布固定電線接頭;測試前,用電筆測試各部件是否漏電;測試時(shí),最好要求戴橡膠手套,不光腳,手腳干燥;可能的話,要有大人或者同學(xué)陪伴完成試驗(yàn)。B.提示:可以參考必修1教材的96頁98頁中的相關(guān)內(nèi)容。C.提示:略(3根據(jù)設(shè)計(jì)方案和所提供的材

38、料,分小組制作一盞臺燈。提示:如果制作時(shí)間過長或者課時(shí)不足時(shí),可以安排一部分工作回家完成。(4你小組所設(shè)計(jì)、制作的臺燈體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的哪些原則?提示:根據(jù)各小組的作品填寫。3、問題討論(1在臺燈的設(shè)計(jì)中,最重要的原則是哪些?說明原因。提示:在臺燈的設(shè)計(jì)中,首先關(guān)注制作和使用的安全、照明功能的滿足和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性,所以最重要的設(shè)計(jì)原則一定是實(shí)用原則。一般來說,中學(xué)生的設(shè)計(jì)以方案呈現(xiàn)為主,所以為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和技術(shù)素養(yǎng),第二位重要的就是創(chuàng)新原則了。(2在設(shè)計(jì)臺燈的過程中,是否有一些原則是相互制約的?你是如何進(jìn)行抉擇的?提示:設(shè)計(jì)的7個(gè)原則全部完美的達(dá)成是不太可能的。經(jīng)濟(jì)原則和美觀原則大多數(shù)情況下都

39、是相互制約,同時(shí)創(chuàng)新原則和技術(shù)規(guī)范原則也有相當(dāng)大的相互制約。類似的相互制約在設(shè)計(jì)時(shí)是比較常見的。一般來說,中學(xué)生的設(shè)計(jì)作品,首先滿足包括安全在內(nèi)的實(shí)用原則,其他原則可以根據(jù)設(shè)計(jì)事物的不同要求,自行調(diào)整。(3下面是兩件同學(xué)的作品,它們分別體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的哪些原則?提示:圖5-4所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則主要有:經(jīng)濟(jì)原則、實(shí)用原則、美觀原則、可持續(xù)發(fā)展原則。圖5-5所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)原則主要有:美觀原則、創(chuàng)新原則、實(shí)用原則?；顒恿孕熊嚨脑u價(jià)杭州師范大學(xué)附屬中學(xué)何威年提供一、本活動說明本次活動時(shí)間約需20分鐘左右。教師可以根據(jù)實(shí)際情況,靈活處理該活動,可以安排學(xué)生每學(xué)完一個(gè)知識點(diǎn),完成一個(gè)活動提示,逐步進(jìn)行;也可以整

40、節(jié)內(nèi)容完成后,一起完成。通過本活動,一方面可以讓學(xué)生對技術(shù)評價(jià)的過程和方法加深了解,學(xué)會對其他產(chǎn)品進(jìn)行合理的技術(shù)評價(jià)后作出選擇;另一方面還可以讓學(xué)生了解技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展歷程。二、教學(xué)建議1. 活動提示(1 (2a.參考答案:女式自行車缺少橫檔,破壞了車體的三角架結(jié)構(gòu),對強(qiáng)度有一定程度的影響。主要是為了方便女士的上、下車,和突發(fā)情況下的雙腳制動。女式自行車是根據(jù)女士身形不高、和服飾特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。女式自行車與普通自行車所適用的環(huán)境一樣,需要平地或者道路。山地車是專門為越野(丘陵,小徑,原野及砂土碎石道等行走而設(shè)計(jì)的自行車,其主要特征是:寬胎、直把、粗壯的車架和前后的減震,騎行較舒適。寬而多齒的輪胎能抓

41、穩(wěn)泥、沙、石等各種路面;粗壯的車架經(jīng)得起顛簸、跳躍、碰撞;減震器可以有效吸收沖擊;寬平直的車把有利于平穩(wěn)掌握方向、控制平衡;大速比變速范圍可以保持足夠的驅(qū)動力應(yīng)付陡峭、崎嶇的路況。山地車具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,可以在很多情況下使用,。公路自行車是一種適合在平整、坡度不太大的公路上騎行的自行車。它有著苗條、輕巧的車架(當(dāng)然強(qiáng)度也很可靠,羊角般的彎車把,纖細(xì)、淺紋(甚至光滑的輪胎?？偟囊?盡量減少自身重量、減少路面摩擦、減少前進(jìn)風(fēng)阻,提高速度。公路自行車主要使人的得到的樂趣在于:“速度的快感”。其環(huán)境適應(yīng)性非常差,需要很好的道路條件。b.參考答案:舉例,用設(shè)計(jì)的一般原則來評價(jià)公路自行車。 可持續(xù)發(fā)

42、展創(chuàng)新道德(3 參考答案:這款折疊自行車是一種非常方便攜帶作休閑娛樂的自行車,小巧玲瓏可愛,自由自在。與常見的折疊車相比,它有很強(qiáng)的創(chuàng)新性。它輪子極小,采用高性能車胎,時(shí)速可達(dá)24km ;車架可折疊成一個(gè)中型旅行袋那么小;車身很輕,只有5.5kg ;這款折疊自行真正體現(xiàn)了折疊、便攜的特點(diǎn),可以很容易地存放在家里或放在汽車后尾箱里帶走。作為一般市內(nèi)“散步”、交通工具或輕松郊游,其實(shí)用性非常好。但是由于其著重于輕便和可折疊,強(qiáng)度一般不太高,速度不太快,不適宜崎嶇路況或強(qiáng)度運(yùn)動,而且價(jià)格比較高。2.(1參考答案:在現(xiàn)代交通工具中,自行車一直是和人們的日常生活關(guān)系最密切的產(chǎn)品之一。自行車200年的發(fā)展

43、,其形制演變的動力之源在于:“人的需求與技術(shù)進(jìn)步的互動發(fā)展?！痹O(shè)計(jì)就是充分運(yùn)用科技的成果為人服務(wù),將需求與技術(shù)的可能性轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品。各種各樣功能、造型的自行車充分說明技術(shù)的發(fā)展離不開設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的橋梁和紐帶。同時(shí)自行車發(fā)展的這200年,新材料、新技術(shù)、新工藝也說明技術(shù)更新為設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的發(fā)展空間。使設(shè)計(jì)的主題更加豐富,也為產(chǎn)品的更新?lián)Q代創(chuàng)造了更加便利的條件。(2參考答案:1、親自操作一下。在平地均勻行使一段距離,記錄時(shí)間,算出速度是否合適;慢速行使或者在不平的地面行使,測試穩(wěn)定性;根據(jù)手感,腳的曲張性和坐墊的舒適度等親身感覺測試操作性能?；顒悠呶覀兊恼n桌椅適合嗎?杭州師范

44、大學(xué)附屬中學(xué)何威年提供一、本活動說明愛因斯坦曾經(jīng)說過:“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要”。如果沒有發(fā)現(xiàn)問題、不能提出問題,設(shè)計(jì)便無從談起。發(fā)現(xiàn)了問題后,確認(rèn)問題的價(jià)值,對問題解決的條件、實(shí)現(xiàn)的可行性做出判斷,同時(shí)分析解決問題所受到的主客觀條件的限制,明確設(shè)計(jì)所應(yīng)受到的限制和所應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而提出設(shè)計(jì)任務(wù),這就是設(shè)計(jì)的又一個(gè)重要步驟明確問題。課桌椅陪伴一個(gè)學(xué)生從小學(xué)一直到大學(xué)畢業(yè),是同學(xué)們使用頻率最高的物品之一,然而大部分同學(xué)對課桌椅都或多或少的有一些不滿意的地方。因此本次活動就是讓同學(xué)們自己找出不足,然后親自重新設(shè)計(jì)或改良課桌椅。通過這個(gè)活動,讓同學(xué)們進(jìn)一步熟悉如何發(fā)現(xiàn)問題和明確問題。本次

45、活動時(shí)間約需30分鐘。二、教學(xué)建議1.先講解人機(jī)關(guān)系的概念,然后就可以從生活中具體事物中開始詳細(xì)講解。2.活動提示:(1請仔細(xì)觀察教室中的課桌椅,列舉出其他的不足之處。提示:針對現(xiàn)在我們的課桌椅,同學(xué)們有什么地方感到不滿意的,讓學(xué)生分成若干個(gè)4人小組,仔細(xì)考慮、互相討論,然后列舉現(xiàn)有課桌椅的不足之處。教師把這些不足之處整理后,書寫在黑板上。根據(jù)常見課桌椅的實(shí)際情況,一般學(xué)生會找到這樣一些問題:a.現(xiàn)有的課椅座位板向后傾斜一定的度數(shù),較多地照顧了人進(jìn)行后靠聽課與休息的功能,但是不符合學(xué)生進(jìn)行伏案閱讀或書寫的狀態(tài)。因?yàn)槿嗽谶M(jìn)行閱讀和書寫的時(shí)候,是采取身體前傾的坐姿,但因?yàn)槠ü墒亲湓诤髢A的座位板上

46、,所以無論是孩子還是成人,只好彎曲了腰椎來遷就前傾姿勢了。當(dāng)腰椎彎曲了,支撐頭部的頸椎就被迫隨之彎曲遷就低聳,再加上頭顱有一定的重量下墜,使腰椎、頸椎也就彎曲得更厲害了。頭部越來越低,眼睛與桌面的距離就越近,長此以往,不僅很累,還增加近視眼的幾率。b.現(xiàn)有的課桌面板幾乎都是呈水平狀態(tài)的。為了看清楚書上的文字,學(xué)生看書時(shí)一般會把頭部盡力前伸,以此達(dá)到視線與書本形成平行的目的。另外,由于桌面垂直受光而造成反光現(xiàn)象,學(xué)生也只好用眼睛盡量靠近書本來遷就眩光。c.學(xué)生的書包越來越大,教學(xué)用書越來越多,但是從初一到高三桌面大小不變,桌洞的大小也保持不變。所以只好把書放到桌上,書包放到椅子上,上課時(shí)很不舒服

47、。d.一個(gè)班級的課桌椅高度、大小基本一致。以高二某班為例,同學(xué)們的身高從1.5米到1.8米都有,體重也從75斤到140斤不等,但是不管學(xué)生的身體條件有如何大的差異,都用著幾乎相同的課桌椅。有些班級的課桌有調(diào)節(jié)螺母,可以調(diào)節(jié)課桌高度。但是多數(shù)地方不太重視這個(gè)問題,往往僅在購入時(shí)進(jìn)行一次調(diào)節(jié),以后就很少動它了。e.有些課桌利用桌子下面的空間來放東西,這樣學(xué)生的腳很難放入,而且經(jīng)常會撞到小腿,容易受傷。f.現(xiàn)在大多數(shù)的桌面是防火板制成的,防水、防火、不易磨損、容易清潔,但是在上面放書、筆、杯子等物品,非常容易掉到地上。(2提示:具體的問題同上。通過什么途徑和方法來發(fā)現(xiàn)問題的,可以讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的關(guān)于

48、問題的來源和發(fā)現(xiàn)問題的方法來回答。(3 (4請為你認(rèn)為理想的課桌椅的設(shè)計(jì)制訂計(jì)劃。提示:參考教材第89頁,根據(jù)不同教師所給的時(shí)間和學(xué)生的情況指定不同的設(shè)計(jì)計(jì)劃。提示:如果教師需要學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)的,可以發(fā)給每個(gè)同學(xué)發(fā)1張A3鉛化紙,讓同學(xué)根據(jù)前面所列舉的問題和限制條件對課桌椅進(jìn)行合適的改良設(shè)計(jì),解決一部分或一個(gè)不足之處,并畫出設(shè)計(jì)示意圖。由于學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過第六章“設(shè)計(jì)圖樣的繪制”,不可能繪制比較精確的三視圖、軸側(cè)圖,也沒有學(xué)會如何正確的標(biāo)注尺寸。所以本次設(shè)計(jì)中,只要求學(xué)生用直尺、鉛筆畫出房間的草圖,再標(biāo)上幾個(gè)主要的尺寸就可以了。如果有部分零部件表達(dá)不清楚,可以在旁邊付上簡單文字說明。3、問題討論(

49、1設(shè)計(jì)課桌椅需要哪些資料和數(shù)據(jù)?你準(zhǔn)備如何收集這些資料和數(shù)據(jù)?提示:資料和數(shù)據(jù)需求各異,最好教師給出一個(gè)設(shè)計(jì)案例給學(xué)生參考。又或者教師給出推薦的書籍和設(shè)計(jì)網(wǎng)站,讓學(xué)生回家自己查找。(2制作課桌椅模型所需要的材料和工具有哪些?如何進(jìn)行準(zhǔn)備?提示:建議使用五夾板材料,制作1:5的縮小的模型為好?？梢允褂玫牟牧现饕?五夾板、鋼絲、杉木木檔、膠帶紙、繩、各種規(guī)格的普通螺釘和鐵釘?shù)?可以使用的工具主要有:剪刀、刻度尺、螺絲刀、尖嘴鉗、鋼絲鉗、手錘、木工銼、木工鋸、手搖鉆等。可以教師準(zhǔn)備一部分,學(xué)生自己準(zhǔn)備一部分的形式。一般的五金店可以買到一部分材料,在裝飾材料市場通?？梢哉业綇U棄的材料。三、參考資料為

50、了孩子的將來,救救孩子的眼睛(作者簡介:羅玉明(1960年生男廣東廣州人廣州大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院副教授據(jù)衛(wèi)生部、教育部聯(lián)合調(diào)查顯示,目前我國學(xué)生近視發(fā)病率達(dá)60%,居世界第二位,患病人數(shù)達(dá)6000萬,人數(shù)居世界之首,學(xué)生近視出現(xiàn)低齡化趨勢。其中小學(xué)生近視率已達(dá)34.6%,高中生近視率已達(dá)70%因近視致盲人數(shù)達(dá)30萬人。在廣州,近視情況更為嚴(yán)重:15歲人群近視率達(dá)73.1%,小學(xué)近視率為31.93%,初中為59.23%,高中近80%。廣州市青少年視力不良發(fā)病率全國最高。除了遺傳性因素外,對于近視眼問題,人們往往只是概念地表面地歸咎于學(xué)生個(gè)人用眼不衛(wèi)生,學(xué)習(xí)環(huán)境光線不夠,長時(shí)間看電視使用電腦等,尤其

51、認(rèn)為學(xué)生個(gè)人用眼不衛(wèi)生被認(rèn)為最重要原因之一。但這是不夠深入和準(zhǔn)確的,我們往往忽略了究竟是什么.原因,令學(xué)生用眼不衛(wèi)生呢?從孩子很小的時(shí)候開始,盡管家長和教師嚴(yán)厲要求要端正坐姿,眼睛與桌面的距離應(yīng)保持在30厘米左右,握筆姿勢要正確,但是我們發(fā)現(xiàn),盡管成人們一而再、再而三地糾正孩子們,然而孩子們?nèi)匀皇穷B固地執(zhí)著地哈腰、穹背、聳肩、低頭看書寫字,頭都幾乎要碰到書本了。長此以往,孩子們的眼睛能有不近視的嗎!這是誰的錯(cuò),是孩子不聽話了?還是成人管教不力?還是因?yàn)楹⒆右蚰暧咨眢w腰椎頸椎無力支持?經(jīng)我們長時(shí)間的觀察研究發(fā)現(xiàn),問題的根本不盡在上面所提到的種種原因,問題更多在于與提供學(xué)生們進(jìn)行看書寫字的現(xiàn)有桌子

52、和椅子有關(guān)!一、1、我們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的課椅座位板向后傾斜一定的度數(shù),其實(shí)只是較多地照顧了人進(jìn)行后靠聽課與休息的功能,根本不符合人進(jìn)行伏案閱讀書寫狀態(tài)。因?yàn)槿嗽谶M(jìn)行閱讀書寫的時(shí)候,必須是采取身體前傾的坐姿,但因?yàn)槠ü墒亲湓诤髢A的座位板上,所以無論是孩子還是成人,只好彎曲了腰椎來遷就前傾姿勢了。當(dāng)腰椎彎曲了,支撐頭部的頸椎就不能再獨(dú)自保持挺直狀態(tài)而被迫隨之彎曲遷就低聳,再加上頭顱有一定的重量下墜,使腰椎、頸椎也就彎曲得更厲害了。頭部越來越低,眼睛與桌面的距離就越近,長此以往,哪能不發(fā)生近視眼呢?2、同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的課桌面板幾乎都是呈水平狀態(tài)的。如果人不用低頭看書,眼睛與書本的成角會很大,形成

53、了書本上部分的圖像變形、不清晰、不完整,這是不符合視覺平衡原理的,所以人只好用頭部盡力前伸,以此達(dá)到視線與書本形成平行的目的。另外,由于桌面垂直受光而造成反光現(xiàn)象,人也只好用視覺靠近書本來遷就眩光。頭越往前伸,頭顱越重越往下墜,這樣眼睛與桌面的距離就越近。雖然有一部分學(xué)生,為了能使書本上部的圖像不變形,采用了把書本斜放進(jìn)行閱讀、書寫的辦法,但同樣解決不了問題。因此,課桌椅的不合理,造成了學(xué)生學(xué)習(xí)姿勢的不正確,也就造成了眼睛與桌面的距離不正確,從而導(dǎo)致了近視眼的發(fā)生?？梢哉f:不合理的椅子角度令人會極力彎曲脊椎遷就,脊椎越彎曲,頸椎腰椎越疲勞,頭部越低頭顱越重,視距就會越近。同樣,不合理的桌子角度

54、,也令頭部極力前伸來遷就視線與書本的平行,頭越往前伸,頭顱越重越低。因椅子的不合適導(dǎo)致坐姿不合理,因桌子不合理而導(dǎo)致視距不合適,再有桌子與椅子不搭配,如此惡性循環(huán),成為近視眼的因果轉(zhuǎn)換關(guān)系。我們會看到某些學(xué)生用一些怪異的辦法來進(jìn)行自我調(diào)節(jié),如把椅子后腿翹起來以支持身體前傾姿勢,如把書本拿起來以支持視覺平行,如把腿向后彎曲或翹起二郎腿以令脊椎舒服一點(diǎn)但這些都只能短暫地緩沖問題。3、以上課桌椅所存在的問題,除了是導(dǎo)致近視眼的根本原因之一以外,它還會帶來其它嚴(yán)重的副面效果:(1對于經(jīng)常低頭伏案學(xué)習(xí)工作的人來說,視覺器官、大腦神經(jīng)中樞、身體肌肉、四肢關(guān)節(jié)等都會同時(shí)參與活動,但由于脊椎長時(shí)間處于被迫彎曲

55、狀態(tài),頸椎和腰椎及其肌肉就會發(fā)生勞損病變,這就是為什么大多數(shù)低頭伏案一族都患有脊椎病、肩周炎等疾病的原因。近來這些疾病正呈年輕化、職業(yè)化并成倍增長,甚至漫延至青少年一代,因脊椎病、肩周病等至殘至亡現(xiàn)象不斷發(fā)生。(2因頭部長時(shí)間低垂造成神經(jīng)壓迫而影響大腦供血供氧不足,造成頭痛及精神不振,腦能力下降等,直接影響學(xué)生的思維與學(xué)習(xí)。(3長期不正確的學(xué)習(xí)姿勢,導(dǎo)致人體脊椎發(fā)育異常,尤其影響青少年的發(fā)育成長,我們經(jīng)?？吹较喈?dāng)部分的青少年其身形是穹背哈腰、一副弱質(zhì)書生未老先衰的樣子(我們戲稱“豆芽身材,難怪人們可以僅憑其身材體態(tài)即可判斷其知識學(xué)問的多少了。(4中國人有午休的習(xí)慣,尤其是學(xué)生更需要。目前中小學(xué)

56、校中能提供午睡的條件基本是2種,一種是讓學(xué)生卷縮身體躺在課桌面上,造成安全事故時(shí)有發(fā)生,令學(xué)校、老師、家長神經(jīng)高度緊張;一種是讓學(xué)生伏案而睡,由于現(xiàn)有桌椅的角度緣故,會令人腰酸背痛,四肢麻木,醒時(shí)頭昏腦脹,因此許多學(xué)生寧愿違反紀(jì)律也不愿午睡。顯然,以上所述種種,以及桌椅高矮不符合身高等,都證明了目前現(xiàn)有的課桌椅的缺陷是造成學(xué)生個(gè)人用眼不衛(wèi)生而導(dǎo)致近視的根本成因之一,也是導(dǎo)致學(xué)生及知識分子“豆芽身材”及脊椎病變的重要成因之一。顯然,針對目前的課桌椅及學(xué)生的視力健康狀況,提供一種科學(xué)的符合人體工學(xué)的課桌椅,將是相當(dāng)重要和逼切的,它體現(xiàn)了對青少年一代成長的人性化關(guān)懷,也反映了我國教育事業(yè)的發(fā)展水平和

57、社會經(jīng)濟(jì)水平,這同樣關(guān)系到億萬青少年的身心健康,也關(guān)系到民族的將來!二、我們根據(jù)“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)”學(xué)校課桌椅功能尺寸及“國家衛(wèi)生部”學(xué)校課桌椅衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等基本要求,積累多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn),研究設(shè)計(jì)出“人體工學(xué)課桌椅”,它通過人體重心來自動調(diào)節(jié)椅子坐板的前后傾斜角度,以及學(xué)生用手調(diào)整桌面傾斜角度等手段,配合可高低調(diào)節(jié)的桌腿結(jié)構(gòu),有效地解決了學(xué)生因上課學(xué)習(xí)而引發(fā)的對課桌椅的生理需求問題。1、人體工學(xué)課椅是這樣實(shí)施的:坐位板像一塊翹翹板。當(dāng)使用者進(jìn)行伏案閱讀或書寫時(shí),身體前傾令重心向前,此時(shí)坐位板自動向前傾斜。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),坐位板前傾的最佳角度為68度。本椅具有以下特征:(1能使腰椎自然挺起,人體重心支點(diǎn)分布在坐骨至大腿之間,小腿可前后輕微移動,使上身軀只能端正,而不能歪斜。(2只使頸椎自然微傾,頭顱也自然微低,因眼睛與書本的成角變小,迫使使用者將桌面書本向前推移而保持視覺距離。(3能使眼睛與書本接近平行,所以眼睛與書本視距能大于30CM。這樣既起到防止近視又防止脊椎變形的作用,同時(shí)因不用長時(shí)間低頭壓迫頸椎神經(jīng),使腦部血液暢通,不至于容易產(chǎn)生大腦供血缺氧等現(xiàn)象。如果椅背能隨著椅板一同變換角度,使之緊托腰背,則會令人更舒適。(4當(dāng)使用者后靠聽課休息時(shí),身體重心向后,這時(shí)座位板也自動向后傾斜,人體重心點(diǎn)分布在坐骨和背部上,使脊椎、肌肉處于休息放松狀態(tài)。如果想得到更徹底