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1、课程理解与专题教学 系统及其教学案例对课程的基本理解对课程的基本理解课程目标表述课程标准比较课程目标基本特性基本概念及教学要求有效性教学的关键课程标准比较现代技术现代技术课程标准课程标准评价评价交流交流使用使用管理管理理解理解参与参与活动活动传统技术传统技术课程标准课程标准动手动手能力能力劳动劳动观念观念专业专业技术技术职业职业岗位岗位工艺工艺操作操作超越超越 普通高中技术课程是以提高学生的技术素养、促进学生全面而又富有个性的发展为基本目标。课程目标表述数学数学语言语言文学文学艺术艺术技术技术科学科学人文人文社会社会课程目标的基本特性以学生以学生为主体为主体可观测可观测和评价和评价反映基反映基
2、本要求本要求控制量控制器执行器输入量输出量被控对象开环控制系统开环传递函数开环传递函数是有关系统转递函数的一个概念。它有两种解释。第一种描述的是开环系统（没有反馈的系统）的动态特性。它是开环系统中系统输出的拉氏变换与系统输入的拉氏变换之比。第二种是在闭环系统中。开环传递函数是指主反馈通路输出信号函数的拉氏变换与输出信号函数的拉氏变换之比。单位负反馈系统开环传递函数G（S）=K/S（1+0.1S）（1+0.01S）教学方向的把握注重技术思想方法教学对“通用技术”名称的理解对“技术与设计”名称的理解基本概念及教学要求技术实践与装备资源建设2 2、技术在横向上不断拓展，在纵向上不断优化。在重多、技术
3、在横向上不断拓展，在纵向上不断优化。在重多的技术中领域或门类中总有一些共同的、基础的超越专的技术中领域或门类中总有一些共同的、基础的超越专业技术界限技术要素存在，这种技术要素业技术界限技术要素存在，这种技术要素“放之技术四放之技术四海皆适应海皆适应”。3 3、通用技术教育是技术的通识知识的教育，即通用技术、通用技术教育是技术的通识知识的教育，即通用技术是一种广泛的、非专业性的、非功利性的技术基础知识是一种广泛的、非专业性的、非功利性的技术基础知识原理、思想方法、能力、文化和情感的教育，培养的目原理、思想方法、能力、文化和情感的教育，培养的目标是提高技术素养。标是提高技术素养。对“通用技术”名称
4、的理解1 1、“通用技术通用技术”是一个学科名称。加拿大：基本技术是一个学科名称。加拿大：基本技术 澳澳 大利亚：宽泛技术、一般技术、普通技术大利亚：宽泛技术、一般技术、普通技术 “技术与设计技术与设计”通用技术学科的内容或载体名通用技术学科的内容或载体名称。以称。以“技术与设计技术与设计”为课程载体，在技术的设为课程载体，在技术的设计过程中，提高参与技术活动的意识，管理技术、计过程中，提高参与技术活动的意识，管理技术、使用技术、理解技术的能力，达到提高技术素养使用技术、理解技术的能力，达到提高技术素养的目的。的目的。对“技术与设计”名称的理解通用技术课程核心教学特征:教学方向的把握问 题怎么
5、办教学中避免陷入原有学科背景中政治历政治历史背景史背景数学数学背景背景历史或社历史或社会发展史会发展史三视图三视图美术美术背景背景方案方案构思构思物理物理背景背景结构稳定结构稳定性和强度性和强度要综合应用相关学科知识为技术教育服务不要偏离技术教育方向技术人文数学科学艺术“技术思想方法的学习”作为通用技术课程的重要学习内容和目标，虽然已是老师们耳熟能详的名词，但未必能真正领会和把握它的精神实质。那么什么是技术的思想和方法，它与专业技术工作原理有什么区别和联系呢？技术的思想方法，是指蕴涵在技术现象中的基础的、具有普遍意义的，能反映认识、研究、设计技术问题的共同思维方式。专业的技术原理，是指存在于特
6、定技术系统或领域中诸要素之间的相互联系、相互制约的规则、程序和技术科学理论等。技术的思想方法具有更为广泛的普适性和迁移性；专业的技术理论原理，只适用于特定的技术系统或领域中，它反映的是解决具体技术问题的具体道理和方法，适用的范围具有一定的限制性。如果说技术的工作原理是解决技术问题的具体依据和措施，则技术的思想方法为解决技术问题提出了最有效的思路和方向。比如在以水位自动控制装置为载体的闭环控制方式探究的教学设计中，就存在着典型的技术思想方法和专业的技术工作原理的教学问题：注重技术思想方法教学水池水池水泵水泵水塔水塔控制箱控制箱传传感感器器流量流量水泵控制箱水塔水位传感器设定水位实际水位水塔水位自
7、动控制系统水塔水位自动控制系统小动物喝水自动加水装置:工作过程是当水龙头打开，水就流入碗内，碗内的水位逐渐升高，当浸没到塑料管管口时，没有空气进入密封的铁桶，水龙头停止出水；当碗内水位降低至塑料管管口以下，空气从塑料管进入铁桶内，水又流出来，使碗内实际水位控制在管口位置 流量设定水位实际水位塑料管水箱瓷碗塑料管口瓷碗塑料管皮塞水箱 首先看案例1（PPT1）：水塔水位控制系统。该控制系统的专业技术工作原理体现为：安装在水位传感器滑杆上的浮筒可以随着水位升降，在浮筒的升降过程中控制常闭干簧管的通断，从而检测到的实际水位信号转换为相应的电信号，再以检测到的电信号控制水泵的工作，实现水塔水位自动控制；
8、该控制案例中体现的解决问题的技术思想方法就是闭环思想方法的应用。再看案例2（PPT2）：小动物喝水自动加水装置中，该控制系统专业技术工作原理体现为：当水龙头打开，水就流入碗内，碗内的水位逐渐升高，当浸没到塑料管管口时，没有空气进入密封的铁桶，水龙头停止出水；当碗内水位降低至塑料管管口以下，空气从塑料管进入铁桶内，水又流出来，使碗内实际水位控制在管口位置。我们可以看出这两个控制案例的专业技术工作原理完全不同，但它们的共同特点就是都应用了闭环控制的思想方法来解决问题。也就是说，解决技术问题的专业原理和手段可能各式各样，但是解决技术问题的思维方式具有共通性，在技术探究活动的教学设计中，就是要把重点放
9、在各种技术现象中蕴涵的技术思想方法的教学上。技术课程是立足实践的课程，以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，强调学生的全员参与和全程参与。每个学习者通过观察、调查、设计、制作、操作、试验等活动获得丰富的主体行动体验，进而获得情感态度、价值观以及技术能力的发展。因此创造或建设必要的技术实践资源（技术装备）是技术课程有效教学的重要条件之一。正确认识技术实践与装备资源建设 是人们改造自然和改造社会的有意识的活动 针对技术问题进行分析、思考，寻求解决办法的活动或过程技术技术实践实践实践实践著名技术教育专家对技术实践教学与装备资源的看法谈及技术实践问题，多数教师认为当前学校用于技术实践的场地、工具
10、、设备等条件准备不足，甚谈及技术实践问题，多数教师认为当前学校用于技术实践的场地、工具、设备等条件准备不足，甚至是什么条件都没有，而专家只是要求如何如何的自已去寻找工具。至是什么条件都没有，而专家只是要求如何如何的自已去寻找工具。我虽不在学校一线工作，但学校在通用技术课教学配备方面的状况我是了解和理解的，教师们所提我虽不在学校一线工作，但学校在通用技术课教学配备方面的状况我是了解和理解的，教师们所提现象均是鲁琼两省乃至全国大部分高中学校在通用技术课程教学中客观存在的不足，作为普通的通用技现象均是鲁琼两省乃至全国大部分高中学校在通用技术课程教学中客观存在的不足，作为普通的通用技术教师的确一时难以
11、解决学校装备资源的不足。那么，术教师的确一时难以解决学校装备资源的不足。那么，因为学校配备不足就不能因地制宜的进行通用技因为学校配备不足就不能因地制宜的进行通用技术课的实践教学吗？回答显然不是。我们暂时不能改变环境，总可以改变自己的课堂教学准备和教学设术课的实践教学吗？回答显然不是。我们暂时不能改变环境，总可以改变自己的课堂教学准备和教学设计，如何改变计，如何改变，有的地区有不少学校的很多优秀的通用技术教师做出了很好的榜样，他们运用，有的地区有不少学校的很多优秀的通用技术教师做出了很好的榜样，他们运用教师自己教师自己设计和制作的教具、工具和学具，通过课堂教学演示，给学生以技术体验，体现通用技术
12、课教学特点，设计和制作的教具、工具和学具，通过课堂教学演示，给学生以技术体验，体现通用技术课教学特点，使课堂生动直观、丰富多彩，赢得了学生的喜爱。由于通用技术教师专业背景差异较大，不可能要求全使课堂生动直观、丰富多彩，赢得了学生的喜爱。由于通用技术教师专业背景差异较大，不可能要求全体通用技术教师都象上述老师一样能够自制出精致的教具和学具去上课。但是，教师可以自己不会制作体通用技术教师都象上述老师一样能够自制出精致的教具和学具去上课。但是，教师可以自己不会制作教具，但不可以不会利用生活中可用于教学的技术工具和技术产品作为教具的替代品，尤其是在专用教教具，但不可以不会利用生活中可用于教学的技术工具
13、和技术产品作为教具的替代品，尤其是在专用教室、商品化的教具等资源缺乏的情况下。如果做不到，那么通用技术课堂教学真的与数学语文课没有什室、商品化的教具等资源缺乏的情况下。如果做不到，那么通用技术课堂教学真的与数学语文课没有什么区别了。么区别了。有教师认为要统一装备上课用的教具，即使有统一配备的商品化教具，仍然不能完全代替适有教师认为要统一装备上课用的教具，即使有统一配备的商品化教具，仍然不能完全代替适合本校学生、适合教师自己对教材理解的个性化的教具。可以说，教师自主设计和制作的技术教学用具，合本校学生、适合教师自己对教材理解的个性化的教具。可以说，教师自主设计和制作的技术教学用具，永远都有其不可
14、复制和替代的作用。永远都有其不可复制和替代的作用。我的理解是：实践教学问题我的理解是：实践教学问题=从认识上的不清楚到清楚从认识上的不清楚到清楚+从我能做的做起从我能做的做起+从课堂演示性实践做起从课堂演示性实践做起+从从简单的项目做起。然而，仅有用于演示的教具是远不能满足通用技术课堂实践教学，期待学校在技术实简单的项目做起。然而，仅有用于演示的教具是远不能满足通用技术课堂实践教学，期待学校在技术实践教学方面能够给予基本条件的满足。践教学方面能够给予基本条件的满足。在课程发展的初级阶段，部分专业加工设备、仪器、场地等不是构成课程实施的唯一条件，可以随着课程发展及教育形态的技术装备形成和完善而逐
15、步得到补充改变在生活中寻找用于技术教育的小商品用易加工的材料自制教具作品展示柜多媒体设备配置基本装备有效教学的关键 有效教学的“有效”，主要是指通过教师在一种先进教学理念指导下经过一段时间的教学之后，使学生获得具体的进步或发展。有效教学的“教学”，是指教师引起、维持和促进学生学习的所有行为和策略。它主要包括三个方面：一是引发学生的学习意向、兴趣。教师通过激发学生的学习动机，使教学在学生“想学”“愿学”、“乐学”的心理基础上展开。二是明确教学目标。教师要让学生知道“学什么”和“学到什么程度”。三是采用学生易于理解和接受的教学方式。实践美国华盛顿儿童博物馆有一格言：我听到了，我忘记了我看过了，我记
16、住了我做过了，我理解了设计的一般过程系统及其教学案例教材分析系统教学案例教材分析教材分析系统系统知识知识系统系统分析分析系统系统设计设计构成构成条件条件整体整体性性相关相关性性目的目的性性动态动态性性适应适应性性系统思想系统思想部分部分要素要素系统概系统概念类型念类型系统基系统基本特性本特性系统知识整体性强调的是系统对外的整体效应，相关性强调的是系统内部各部分或要素之间的相互关联和影响及各部分或要素对整体功能的影响。判断的主要依据是看问题强调的是对外的整体作用，还是内部的相互影响。右图是一幅凌乱的，不具备充分欣赏价值的书法文字。将其整理成左图，一幅极具欣赏价值的书法作品呈现在我们眼前。从系统角
17、度分析，这一书法欣赏效果主要反映了系统什么特性。整体性整体性相关性相关性 1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机发射升空约75秒钟后，突然爆炸，航天员全部遇难。对事故原因的分析表明，“挑战者”发射 升空后，挂在外燃料箱上的一枚助推火箭的密封装置破裂，喷出火焰，把装有液态氢的燃料箱烧成一洞，引起燃料箱猛烈爆炸，造成了这次事故。分析以上事件主要反映了系统的哪种基本特性。疑难概念解析动态性动态性适应性适应性动态性是指系统内各要素及相互关系的运动和变化，以及由此引起的系统及其功能的运动和变化的性质。环境适应性是指系统时刻与环境进行着物质、能量、信息的交换，为保持系统的功能，所具有的适应环境变化
18、的性质。疑难概念解析虽然随着钢轨的超长无缝线路技术的发展，单根钢轨铺设长度由原来的几十米发展到现代的几百公里，但在轨铺时仍须在两根钢轨之间预留一定缝隙。这样做的目的是为了什么?电脑CPU上安装的小风扇为什么有时转的快有时转的慢?反映了系统什么特性?观察或体验 通过电路连接体验思考系统的基本特性 为更好地实现系统功能和目标，运用系统的思想和定性定量的方法，对系统进行全面综合性分析，为问题解决提供可行性依据的过程。系统是普遍存在的,有简单系统有复杂系统,任何系统问题的解决都应从系统角度进行分析,越是复杂的系统越需要进行系统分析。一般来说，在可行和必要的条件下，系统分析的范围越大、越周全，系统的综合
19、品质越高。借助于系统分析，可以正确地提出总体目标，科学地确定行动方略。系统分析嫦娥探月工程系统 第一步为“绕绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术实现月球探测卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤特性，并在月球探测卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”已于2007年10月24日发射。第二步为“落落”，时间定为2007年至2010年。即发射月球软着陆器，突破地外天体的着陆技术，并携带月球巡视勘察器，进行月球软着陆和自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分和月表的环境
20、，进行月岩的现场探测和采样分析，进行日-地-月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。第三步为“回回”，时间定在2011至2020年。即发射月球软着陆器，突破自地外天体返回地球的技术，进行月球样品自动取样并返回地球，在地球上对取样进行分析研究，深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。当“绕、落、回”三步走完后，中国的无人探月技术将趋于成熟，中国人登月的日子也将不再遥远。系统分析问题与孤立分
21、析问题的区别案例分析 在设计便携式小凳子时，既要考虑稳固（能承受一定压力），又要考虑便携；还要考虑选择何种型号铰链、螺丝钉保证构件的合理顺利连接；同时还要考虑工艺、流程、能力、时间等。考虑的越全面，越有利设计目标的实现，否则就会陷入盲目，甚至造成损失。便携式小凳子系统便携式小凳子系统系统分析范围示意图核心核心系统系统一级一级总系统总系统二级二级总系统总系统为设计水火箭进行系统分析应用案例 火箭是目前唯一能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地球引力，进入宇宙空间的运载工具。火箭的速度是由火箭发动机工作获得的。早在1903年，齐奥尔科夫斯基就推导出单级火箭的理想速度公式V=LnMo/MkV=LnMo/
22、Mk被称为齐奥尔科夫斯基公式。为发动机的喷气速度、MoMo和MkMk，分别是火箭的初始质量和发动机熄火(推进剂用完)时的质量。Mo/MkMo/Mk被称为火箭的质量比。由这个公式可知，火箭的速度与发动机的喷气速度成正比，同时随火箭的质量比增大而增大。即使使用性能最好的液氢液氧推进剂，发动机的喷气速度也只能达到4.34.4公里秒。因此，单级火箭不可能把物体送入太空轨道，必须采用多级火箭以接力的方式将航天器送入太空轨道。分析要点或思路你认为如何考虑这个问题分析分析要点要点高度捆绑单级多级矛盾冲突反冲原理能力材料系统分析可行吗 建造太空电梯显然将是人类最大的工程项目，需要数万公里长的缆绳，还需要强大的
23、支撑物来将它的底部固定在地球上。由于必须保证太空电梯本身的刚性，不能让它随着地球的转动被拉得到处乱绕圈子，甚至因为拉扯而损坏，它的重心必须位于地球同步轨道上(距地面35,800公里左右)，以使它与地面上的对应点随时保持相同的角速度，而这个对应点，当然也只能在赤道上，至于经度是否也必须正对，倒不见得，只要太空电梯的设计制造者能够容忍它斜着向高空伸展出去。历史上有不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为永动机。系统分析可行吗 永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界并从这里传到了西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机
24、设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。如图所示：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停在右图中所画的位置上。系统分析的步骤和原则 系统分析所研究
25、的对象各种各样，不可能套用一种固定不变的模式，但是都有基本的步骤和原则。步骤原则明确问题 确定目标收集信息 综合分析评价判断 阐述可行整体性原则科学性原则综合性原则本体本体系统系统发发射射系系统统场场地地系系统统排排人人员员安安时间时间能能力力条条件件图示系统分析系统设计 系统设计是在系统分析的基础上,设计出满足预定目标的系统的过程。应考虑的主要问题子系统功能及其关系目的要求系统优化设计的一般步骤分解系统确立功能设计系统箭体子系统箭体子系统动力子系统动力子系统发射子系统发射子系统系统教学案例为更好地实现系统功能和目标，运用系统的思想和定性定量的方法，对系统进行全面综合性分析，为问题解决提供可行
26、性依据的过程。知识回顾在进行系统分析时，总希望在现有条件下使系统某项指标或性能到达最优状态系统优化。箭体子系统箭体子系统动力子系统动力子系统发射子系统发射子系统实现最优状态回顾系统分析系统的优化案例分析农业间作套种阅读理解P81思考什么叫系统优化一、什么是系统优化归纳 系统优化是指在给定条件下，根据系统的优化目标，采取一定手段和方法，使系统的目标值到达最大化（或最小化）的过程。二、系统优化的要素1、优化目标：2、约束条件：3、影响因素：人为调节的因素能人为调节的因素4、目标函数：目标与影响因素之间最优效果建立的关系优化目标f(影响因素)系统优化希望得到的影响系统目标，且不影响系统目标，但能在约
27、束条件下，优化案例解析xzy 利用一块铁皮制作一个带盖的方盒，方盒的体积V V1000cm1000cm3 3，怎样下料，才能使铁皮用料最少。马上行动马上行动优化目标：优化目标：约束条件：约束条件：影响因素：影响因素：铁皮用料最少铁皮用料最少方盒体积（方盒体积（1000cm3 1000cm3）长、宽、高（长、宽、高（x x、y y、z z）数学模型：数学模型：S SXYXZYZ铁皮用料铁皮用料f()f()x、y、z目标函数：目标函数：S S2(xy2(xyyz yz zx zx）2(xy2(xyv/x v/x v/y)v/y)括号中的3相乘积是常数既 xy(v/x)(v/y)xy(v/x)(v/
28、y)vvvv 已知几个正数的乘积是常数，则只有当这几个正数相等时，它们之和最小既 xyxyv/xv/xv/yv/yX Xy y10cm(v10cm(v开开3 3次方次方)三、系统优化的方法xzy满意解满意解最优解最优解 定量分析：建立数学模型 定性分析：估算试验归纳小结系统优化的一般过程选择优化方法分析优化要素明确优化目标完善系统功能能力展示 请你根据所学知识，从系统优化的角度分析水火箭系统，确定优化要素（期望目标、约束条件、影响因素、函数关系），并指出按照现有的知识水平，采用哪些优化方法。箭体子系统箭体子系统动力子系统动力子系统发射子系统发射子系统参考答案期望目标：最大限度的提高升空高度约束条件：动力媒介（水、空气）、饮料瓶、天气影响因素：水量、气量及压力、箭体形状、橡皮塞函数关系：松紧程度等升空高度f(形状、橡皮塞松紧程度等)优化方法：定性分析（估算、试验）课堂总结 我们总希望在一定的条件和要求下，通过优化使系统达到最优效果，任何系统都有优化的可能，也有优化的必要。系统优化的核心任务是在已有条件和要求下，通过合理调节和完善系统内部各种关系及系统与外界关系，使系统发挥最大效能。系统的优化（实践课）谢谢老师们！