第三节技术试验及其方法

　 技术试验及其方法

　教

　：

　材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书

　通用技术（必修 1）

　文档内容：技术试验及其方法 章

　节：第二章

　技术世界中的设计

　第三节

　技术试验及其方法 课

　时：第 1 课时

　作

　者：徐李强

　上饶市广信二中

　 一、教学目标

　1. 知识与技能目标 (1)知道什么是技术试验，了解技术试验的重要性。

　(2)了解技术试验的五种常用方法和广泛应用。

　2. 过程与方法目标 (1)在对具体技术试验案例思考、分析的过程中认识到技术试验的重要性。

　(2)在对具体案例的思考、分析、实践的过程中理解常用的技术试验方法。

　(3)在具体技术试验方法应用案例的分析过程中，学会针对简单的试验选择正确的试验方法。

　3. 情感态度和价值观目标 (1)感受技术试验的魅力。

　(2)增强对技术的兴趣、热情和创新意识。

　(3)认识技术试验的内在价值和作用。

　二、教学重点

　 了解五种常用的技术试验方法。

　三、教学难点

　针对简单的试验选择正确的试验方法。

　四、教学方法

　谈话法，讲授法、演示法等。

　五、设计思想

　1. 教材分析 本节课是第二章“技术世界中的设计”第三节“技术试验及其方法”的第 1 课时，学习内容包括“什么是技术试验”、“技术试验方法”。这部分内容有两个方面要求：一是要知道什么是技术试验，了解技术试验的重要性。二是了解技术试验的五种常用方法和应用。技术试验是技术设计的重要思想方法，它贯穿于设计过程的始终，是全书的重点之一。是技术设计过程中的一个重要环节，也是技术探究、解决技术问题的一个重要方法。技术试验在技术发明、技术革新、技术推广过程中的作用不可忽视。通过启发、思考、引导、活动、交流等教学过程，让学生明白技术试验的重要性和作用，了解技术试验的五种常用方法和广泛应用，学会针对简单的具体试验案例选择正确的试验方法，才能形成基本的技术试验素养，为下堂课技术试验的实施和教材第三章测试和评估的学习打下基础。因此，本节的重点应该放在的过程了解技术试验的重要性和作用、了解五种常用的技术试验方法上。

　2. 设计理念 “技术试验及其方法”是技术设计的重要思想方法，是后面内容学习的基础。知识点较多，必须做到详略得当，突出重点。因此，本节从直接从试验入手直观地表明技术试验的重要性。在此基础上增加大量案例，创设技术试验情景，让学生通过案例充分了解技术试验的广泛应用，大到宇宙飞船，小到生活用品让学生感知和理解技术试验的重要性和作用，从中汲取知识的养分，并认识到技术试验其实也经常伴随着

　 我们的生活。在此基础上，增加演示和讨论环节，使学生进一步克服对技术试验的畏惧感，产生对技术的积极情感，增强对技术的兴趣、热情和创新意识，乐意进行知识的学习和自我建构。所以的本节重点应该让学生在了解常用方法及其重要作用，能针对简单案例做出合理的分析，选择正确的试验方法上。

　3．教学策略设计 本节课从提出多功能“小凳”能不能坐的技术问题入手，展开教学。通过“小凳”的演示试验导入技术试验概念的学习，并引出技术试验的重要性。通过相关技术案例的情景创设，通过启发、思考、体验试验学习常用的五种技术试验方法，培养学生的技术素养。

　(1)多功能“小登”的设计要具备新颖性，吸引学生注意和兴趣。使学生产生跃跃欲试的心情。“小板凳试验”要使学生感知技术试验是技术研究不可缺少的基本方法和手段，理解技术试验是重要性的技术思想方法。试验操作要规范，注意安全，并进行必要的提示和启发学生，为下堂课实施技术试验做准备。

　(2)技术试验的概念要在启发学生的过程中给出。

　(3)讲解我国“神舟”上天案例要声情并茂，既让学生够受理解技术试验的重要性，又要激发学生热爱技术和祖国的情感。

　(4)“技术试验有什么作用？”要启发学生进行归纳。

　(5)要多启发学生联系生活进行思考，达到理解优选技术试验方法等目的。

　(6) 要指导学生规范操作“薄铝片”试验，培养认真、严谨的科学态度，为下堂课实施技术试验做准备。

　(7)“技术试验卫星”案例要提示学生从目的和作用出发进行分析。

　(8) 要启发学生展开讨论“两个小试验” 的试验方法是否合理，说出理由。

　4. 学情分析 本节课是第二章“技术世界中的设计”第三节“技术试验及其方法”的第 1 课时。学生虽对科学实验并不陌生，但与技术试验的区别并不是很能表达，所以有必要进行区分。学生通过前面章节的学习，知识基础做了铺垫，但现在高中生接触生活不多，一部分学生对技术难免产生畏惧感。所以，情景案例的选择面要尽可能广，特别要贴近学生的生活。这样才能易于学生的理解，培养学生对技术亲近感，增强对技术的兴趣、热情和创新意识，乐意进行知识的学习和自我建构。

　 六、教学准备

　1. 教学资源的准备 多媒体教学设备、普通教室或技术专用教室、教学课件 PPT、简易多功能小板凳、薄铝片等。

　2. 教学课件的准备 结合本节的教学设计，课件总体比较简洁。主要是为提出问题、案例分析等安排教学环节和教师讲解教学内容提供方便。

　七、教学过程

　1. 提出问题 教师：同学们，老师设计了这款多功能小凳，给同学们旅游途中使用（边讲边演示）。那到底同学们能不能坐呢？这就涉及到我们技术里的试验问题。今天我们就来学习第三节内容技术试验及其方法

　 那什么是技术试验？ 我们通常将技术活动中为了某种目的（如材料的弯曲强度、小桌的承载强度等）所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动称为技术试验。

　要回答老师设计的小凳能不能做的问题，我们该怎么做？ 学生 1：叫某某同学（最大个）直接坐上去试一试好了。（其他同学笑，并表示反对，说不能直接坐上去。）

　教师：为什么不能直接坐上去？ 学生 2：万一强度不够，人要摔倒受伤的。

　 学生 3：用承载重物的方法对小板凳进行试验。

　2．演示试验 教师演示小板凳强度试验。

　学生观察 教师：小凳强度试验回答了能不能坐的问题。请（二人小组）讨论一下小凳试验使我们发现哪些具体问题？如果不经过试验就大批量投入生产将造成怎样的后果？

　 学生：是小凳的脚强度不够。如果不经过试验就大批量投入生产将造成很大的经济损失或者事故。

　教师：对，通过试验，同学们首先看出的是凳脚的强度不够，其实凳面可能也有问题，需要进一步检验。

　大家都知道，我们国家的宇航员杨利伟首次乘坐“神舟五号”上了天，之后又有“神舟六号”送费俊龙聂海胜上天，“神舟七号”再送翟志刚、景海鹏、刘伯明，其中翟志刚还进行了太空行走活动。2011 年“神舟八、九、十号”也将相继上天。

　设问：前面的四艘飞船为什么没有送人上天呢？它们去干什么了呢？（课件）

　“神舟一号”搭载 10 克左右的青椒、西瓜、玉米、大麦农作物种子等；“神舟二号”搭乘一批南通灵芝、冬虫夏草等，“神舟三号”乘载设备和完全模拟载人状态的一名矮小結实 的“小伙子”；“神舟四号”搭乘更多设备和一个模拟人。而在 1990 年 10 月，载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空，开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验。试验的圆满成功，为我国载人航天器生命保障系统的设计以及长期载人太空飞行获得了许多宝贵数据。

　为什么要送小白鼠上天呢？ 白鼠体积小，繁殖能力强，它们 14 天就能繁殖一代，可以在太空中受孕，回地面繁殖，也可以受孕后上天在太空中繁殖，还可以很快地了解太空飞行对其子孙后代的影响。

　通过试验获得许多飞船设计的经验，使飞船的技术也不断更新，搭乘物品也不断增加，才有了今天我们航天的辉煌成就。

　3．案例分析 下面我们来阅读课本 P36 技术试验卫星，并进行案例分析。

　教师：试验的目的是和作用是什么呢？ 学生：考验卫星的技术性能，积累经验，掌握技术。

　教师：现在请同学们归纳一下：技术试验的作用? 学生：技术试验在技术活动中，不仅是对技术成功与否的验证、更是发现问题、研究规律、优化技术的关键。技术试验使设计得以改进和完善，将设计风险和失误降到最低。并对技术应用的实现起到了有力的保障作用。

　教师：所以，无论什么产品，大到航天飞机，小到吃穿用的生活用品，设计制造出来的产品都要进行一系列的试验,来检验你的设计是否合理,性能是否达到要求。下面我们进一步来学习有关技术试验的知识。

　4．思考和比较 请同学们思考一下：技术试验和科学实验的区别？ 学生：科学实验是为了检验理论或假设是否正确。技术试验是为了发现问题，检验设计的可行性。

　教师：科学实验是为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。如化学反应实验。技术试验是为了察看某事的结果或某物的性能而从事某种活动。如，量子电话试验等。

　教师：技术试验和科学实验的区别

　技术试验 科学实验 验证内容

　 目的

　技术试验 科学实验

　 验证内容 验证方案的可行性与合理性，并实现优化。

　验证假设，行成结论 目的 选择和优化 甄别真伪

　教师：我们用承载重物的方法对小板凳进行试验属于什么试验方法呢？ 通过扩大对试验对象的作用，以提高试验效率的方法叫强化试验法。

　阅读课本 P38 小资料 教师：这些强化试验可以在专用的万能试验机上做。[图片] 5．试验活动 这一金属铝片需要来回折几次才会断裂？ 下面我们进行金属铝的疲劳强度试验活动。

　请同学们拿出材料试验，注意每次翻折的角度为 90 度，最后把翻折的次数纪录下来，全班同时公布。

　学生拿出材料试验。

　教师：准备好了吗？ 学生：准备好了。

　教师：开始心里计数。

　学生试验、计数。最后同时公布次数，相差 1～2 次。

　教师：为什么有所差异？ 学生：因为我们的用力有大小，角度也存在误差。

　教师：而试验机器就比我们精确。强化试验的应用很多，如箱梁静载试验、汽车的高温高湿试验、强化坏路行驶、盐水喷雾室、盐水搓板路等。

　6．讨论

　教师：请大家思考一下，李宁同学自己做了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？

　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。

　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。（课件）

　学生：试验一合理，试验二不合理。

　教师：为什么？ 学生：小凳的作用力主要来自人的重力，而且直接作用在小凳上，所以后面一种方法不合理。

　7．联系生活 生活中，我们许多情况下都会面临选择物品的问题，如选择学习用品。回忆一下，你是怎么选择购买水笔的？ 学生：看上了，在纸上写一写，书写顺利的就买下，不然就不买。

　教师：用这样的方法最后肯定能买上满意的笔。优选试验法在其它方面也应用广泛，如工业设计中通过随机抽取若干顶安全帽得出整批安全帽的性能。通过来回几个有代表性的温度试验得出最佳温度值。农业中如：袁隆平的同种水稻有没有施肥的对比试验。通过几组水稻的对比试验得出全部试验的结论。还有水稻选种对比试验等。在相同的自然环境和管理条件下，通过种植不同品种的棉花进行对比试验找到棉花的良种试验。（课件）

　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。如飞机风洞模拟试验、模拟太空飞行、月球车模拟落月试验、还有行人安全等模拟试验。现在我们看视频“模拟汽车撞击”。

　学生观看。

　教师：那为什么要用模拟人参加撞击试验 ？[图片] 学生：人会不会受伤也可以看出来。

　教师：用模拟人试验可以检测在事故发生时对撞击人体造成的伤害，从而总结经验，改善汽车的安全性能设计，降低事故风险。

　教师：模拟试验可以通过缩小或放大比例来模拟所设计的现场效果，如大坝模拟试验。

　 在很多高科技设计研究中，我们也利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原形并进行试验。这种试验方法称为虚拟试验法。如用计算机模拟“勇气号”火星探测仪登陆火星表面。现在我们观看视频：

　“勇气号”火星探测器 3D 虚拟登陆。

　教师：采用虚拟试验方法有什么好处？ 学生 1：可以节省财力和物力。

　学生 2：还可以提高试验效率。

　教师：采用虚拟试验技术，很多试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期与研制经费。虚拟人――研究者利用来源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

　采用虚拟试验技术，很多试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期与研制经费。如虚拟人――研究者利用来源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

　问题：有人设计了人工心脏，把他移植到人身上的试验是什么试验呢？ 学生：移植试验法。

　教师：还有橘子移植试验等，同学们还知道哪些移植试验法的应用？ 学生 1：克隆器官移植试验。

　学生 2：用动物试验“非典”疫苗。

　教师：除了以上这些常用的试验方法外，还有创新试验法、中间试验法、工业试验法等，并随着技术的发展还会有更多更好的试验方法。

　8．马上行动 教师：好，下面我们来完成椅子测试内容和相应的试验操作连线。

　学生：稳定性——用手左右晃一晃,看是否稳定；

　 舒适度——亲自坐在椅子上感受一下； 结构强度——放一些重物在椅子上,看是否能承受。

　9．了解试验分类 技术试验的分类：（课件）

　对技术试验，我们可以根据应用的范围不同进行分类，如应用于农业的试验归为农业试验、应用于工业的试验归为工业试验、应用于国防的试验归为国防试验、应用于科学技术研究的试验归为科学技术试验等。

　还可以根据目的的不同进行分类，如想知道材料或产品的抗拉力、冲击力，耐高低温等所做的试验归为性能试验；想提高质量、产量、性能、效益等所做的试验归为优化试验；想知道受淋雨、撞击等的结果状态所做的试验归为预测试验；如为了研究设计行人保护装置进行采集数据等试验等归为信息试验等。

　10．教师小结 教师：技术试验：

　在技术活动中，为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动。试验类型可以有不同的分类。常用的技术试验方法有优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法、移植试验法。在技术活动中，技术试验具有重要作用！

　 八、教学反思

　本课主要演示试验入手展开教学，为确保教学效果，在实际授课过程中应注意这样几点：

　1. 注意创设宽松的学习氛围。

　2．要注意多功能“小凳”教具制作的巧妙性（参考方案：大号一次性杯子，可折叠纸扇，纸扇上另外固定一次性杯子的杯底，便于和做凳脚的杯子插接。）

　 3．学生试验材料备好让小组长负责发和收。

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