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通用技术学生活动手册答案


《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室

目录
《通用技术学生活动手册·必修 1·技术与设计 1》教师参考 1

《通用技术学生活动手册·必修 1·技术与设计 2》教师参考

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《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权

属浙江省教育厅教研室

《通用技术学生活动手册·必修 1·技术与设计 1》教师参考

通用技术课程以技术素养的提高为主要目标,注重基础知识与基本操作技能,注重学 生对技术的思想和方法的领悟与运用, 注重学生对技术的人文因素的感悟与理解, 注重学生 技术学习中的探究、试验与创造,注重学生情感态度与价值观以及共通能力的发展。通用技 术课程将技术设计作为组织高中学生技术学习内容的主要线索, 强调学生对技术所蕴含的思 想方法、技术的操作方法、技术试验的方法以及技术学习的探究方法等方面的学习,突出学 生创新精神和实践能力的培养。 在实际教学中,课程目标如何在课堂中落实,通用技术课程的特点如何在课堂中体现, 活动如何设计,操作载体如何选择等问题都是每位通用技术教师面临的问题。 《通用技术学 生活动手册·必修 1·技术与设计 1》在这方面作了一些探索,设计了 12 项活动。

章节
技术的未来 设计中的人机关系 技术试验及其方法 设计的一般过程 设计的一般原则 设计的评价 发现问题、明确问题 方案的构思方法 设计表现图 常见的技术图样 工艺 制作模型


活动一 活动二 活动三 活动四 活动五 活动六 活动七 活动八 活动九


未来的技术 和谐之美 电池性能试验

纸制桥梁的设计 台灯的设计与制作 自行车的评价 教室雨伞柜的设计

我们的课桌椅适合吗? 设计表现图的绘制练习 三视图练习 小三角架的制作

活动十 活动十一 活动十二

人工鸟巢的设计与制作

这些活动的设计紧扣教学的重点和难点,考虑到实际教学的需要,力图使活动所需的 材料容易解决,在活动时间安排上力求不超过一节课。根据实际的情况,这些活动可以作为 学习探究的载体,或边学边做的载体,或应用的载体。具体由教师灵活处理 为了辅助教师使用《活动手册》 ,编写了本《<通用技术学生活动手册·必修 1·技术与设计 1>教师参考》对每项活动进行说明,包括本活动说明(活动设计意图、使用时间建议) 、教 学建议(对学生活动的指导、难点提示、答案提示、学生评价) 、补充资料(与本活动相关 的案例、图片、视频、软件等) 。

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活动一
一、本活动说明

未来的手机

杭州师范大学附属中学 何威年提供 根据《通用技术学科教学指导意见》 , 《技术与设计 1》的第一章就是走进技术世界,共 3 节内容,安排 5 个课时。所以在这里安排一个活动,使同学们可以通过对“手机”这样一 个大家都熟悉的事物的发展预测,来理解技术的价值和性质,推测技术的发展趋势。 本次活动时间约需 15 分钟。教师可以根据实际情况,灵活处理该活动,可以安排用在 学生学完第一章第二节后进行,也可以全章完成后进行。建议按照《活动手册》中的“活动 提示”一步步进行活动,一方面培养学生的创新意识,一方面可以复习所学的有关概念。

二、教学建议
1.活动可以用手机发展的一系列图片来导入,以激发学生的活动兴趣。 2.活动提示: (1)现在的手机都具有哪些功能? 提示:通信、收发短消息、上网、游戏、FM 广播、播放各种格式的音频和视频文件、 拍照片、拍短片、看小说等等。 (2)你希望得到一个什么样的手机?(从功能、形状、大小等方面来回答) 提示:不同同学有各自不同的答案,教师注意引导学生从功能、形状、大小等几方面详 细说明。 (3)手机的改进与技术的进步有什么关系? 提示:我们都相信未来的手机会更加智能化,微型化,安全化,多功能化。随着科学技 术的飞速发展, 新手机的开发过程中会有更多的多媒体功能被引入进来。 手机将会具有更加 强劲的运算能力,成为个人的信息终端,而不是仅仅具有通话和文字消息的功能。 (4) 全班学生按照座位分成若干个 2~4 人小组, 进行小组讨论, 并完成 “未来的手机” 这个设计作业。作业要求: a.设计过程中所出现的科学技术与现有的科技有紧密的联系, 不允许使用过于科幻的科 技概念。 b.作品为 10—15 年后一般人群所使用的大众手机。 c.要有现有的其他实际产品来借鉴。 此过程时间安排为 10~15 分钟。部分答案如下:
手机功能 具有音频播放和 收音功能。 拥有导航功能。 GPS(全球定位系统)信号接 收机 所借鉴的产品 便携式 Mp3 播放器或者收音机 未来手机的发展趋势 几年后,大多数手机应该可以存放海量的歌曲; 可以上网直接搜索需要的歌曲和歌词;可以用 手机卡拉 OK;可以播放 CD 级的高质量声音。 现在已经有一些手机具备了基本的 GPS 功能。 几年后,大多数手机都会有自己的 GPS 系统, 那时手机不仅可以用来认识道路和建筑物,还 可以很方便的找到你想找的人。 具有强大的数据 便携式电脑 随着技术的发展,手机的能力也会快速的发展

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处理能力。 拥有巨大的数据 存储空间 可以进行有效的 身份识别并且记 录本人的基本信 息。 具有各种多媒体 采集和处理能力。 专业摄像机、照相机、采访机 和影碟机等各种便携式小家 电 声音、指纹、眼角膜等各种手 段的身份识别仪器 海量 TB 级移动硬盘 起来,对于一些对屏幕要求不高的用户来说, 用手机代替笔记本电脑也是一个不错的选择。 存储技术的发展使硬盘和闪存的容量巨大化、 体积微型化,几年后出现几千 G 的闪存卡和几 万 G 微型手机硬盘是非常可能的。 防盗技术的发展,把手机的控制与其他先进的 技术手段联系起来,开发出身份识别手机。这 种手机每一个机器只有一个识别代码,甚至可 以代替身份证。 镜头技术的发展,使手机也可以具备专业摄像 机、相机的能力,可以满足一般人的基本要求。 再加上各种电子芯片技术的相互合成、组合, 手机完全可以代替所有的便携式设备。

3.问题讨论 未来手机使用可能会造成什么样的负面影响? 提示: 手机的电磁波辐射影响健康; 数量巨大的手机和手机电板废弃后造成严重的环境 问题;手机木马和手机病毒的出现使得手机的使用安全下降,个人隐私难保;手机的娱乐功 能的日益强大,浪费了学生大量的精力和时间??

三、参考资料

活动二
一、本活动说明

和谐之美

人机关系简单的说就是人和机器之间的关系。这里的“机”是一个泛指的概念,除了 通常说的机器以外,还可以是仪器、设备、工具等等,甚至是人所处的环境。所以人机关系 研究的是人和产品、 环境的相互作用及其合理结合, 使设计的产品和环境系统适合人的生理、 心理等特征。它是设计活动中要考虑的核心问题之一。 本次活动就是通过对多种产品人机关系的分析,来形象的说明人机关系的含义、需要 实现的目标和实现合理人机关系的方法。本次活动时间约需 25 分钟,建议作为课堂配套练 习来使用。上完一个知识点,做一部分练习的方式效果可能比较好。

二、教学建议

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 1.先讲解人机关系的概念,然后可以从生活中具体事物中开始详细讲解。 2.活动提示: (1)举例说出身边具有合理的人机关系要求的事物。 (如下面两个图例)

A、扶手可以使够不到公交车横杆的人也可以拉住扶手,弥补身高不足的尴尬。 B、地面的铜条可以增大行走时的摩擦力,不容易打滑摔跤。 C、残疾人专用的工具和家电、左手剪刀、有磁性的螺丝刀、会自动鸣叫的电热水壶 (2)举例说出身边符合合理的人机关系要求的事物。 (例如下图的扶手和铜条) A:残疾人专用的工具和家电 B:左手剪刀 C:有磁性的螺丝刀 D:会自动鸣叫的电热水壶 (3)下面的物品具有哪些特点?在这些物品中实现了哪些人机关系目标?

提示:这个产品可以防烫、防滑,并且可以反复多次利用。它很好地实现了“安全、舒 适”等人机关系目标。

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提示: 与现在到处可见的平板式的插座不同, 这款插座最大的特点就是角度向上的面板 不仅更加符合人眼的视线, 可以让使用者在连线时更好的进行定位, 而且避免了老年人在弯 腰和下蹲时出现的健康问题。另外,新颖的造型并不影响它的兼容性。目前市场上的插头都 可以使用该插座,标准化的设计接口方便了众多的使用者。该产品实现了“健康、高效”等 人机关系目标。

提示:该产品为两用的沙发和茶几,既可以当作一般的沙发和茶几来使用,还可以当作 书架,一物两用,节省空间。而且在沙发上休息时,存放和拿取书都很方便。这个产品实现 了“高效、舒适”等人机关系目标。

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提示: 普通的笔都是通过手指与笔杆的摩擦来获取压力的, 实际上这样会加速手部的疲 劳。长时间书写,容易造成手部酸痛,影响手腕和手指关节的健康。而这款新型的 Y 形笔, 则是通过一个 Y 形的分叉将食指架住, 从而分担一部分压力, 减缓疲劳。 这个产品实现了 “高 效、舒适、健康”等人机关系目标。

提示:为了方便对暗处进行操作,有设计师就在螺丝刀上增加了照明灯。独立的照明部 分可以适应大部分尺寸的螺丝刀,只要将它套在普通的螺丝刀上,即可在使用时提供照明。 这个产品实现了“高效”等人机关系目标。

提示:弯腰这种在普通人看来小菜一碟的动作对于腿脚不灵便的人却成了高难度的动 作,所以一旦拐杖意外脱手,想要再捡起来可就不那么容易了。不过有了这样一款拐杖垫, 就可以大大减小这个动作的难度。它不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震,更重要的是 当拐杖倒地的时候, 你只要用脚尖轻踩一下防滑垫的边缘即可轻易的让拐杖重新回到你的手 中。这个产品实现了“高效、健康”等人机关系目标。 3、问题讨论 (1)除了教材中提到的“高效、健康、舒适、安全”这 4 个目标外,人机关系还可以 实现哪些目标? 提示:还有: “实用、环保、美观、便捷、 ”等人机关系目标。 (2)通过上述例子,简单讲述人机关系对设计有哪些作用?

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 提示:人机关系反映了“以人为本”的设计理念,是一种较为重要的设计方法。在设计 中应用人机关系的目的主要是通过各学科知识的应用, 来指导工作器具、 工作方式和工作环 境的设计和改造,使得人的作业在高效、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。 (3)举例说明人机关系不合理的设计会给使用者带来什么不好的影响? 提示:例如在一些大客车座椅,或者老板椅的靠背上部,都有一道鼓起来的凸包。从设 计上来说,这道凸包本来是用来垫靠颈部的凹处,使人的头颈更舒服的。但是这些座椅的设 计和生产直接从国外引进,而生产者又没有有关的常识,尺寸上完全照搬。由于中国人的身 材较西方人小,结果西人垫颈的凸包对于大多数中国人来说,常常是顶在后脑勺的,使得当 身体后靠在椅背时,不得不稍稍低头。 又例如在操作计算机的时候, 人们常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。 手臂的 悬空形成了肩颈部的静态疲劳, 使得我们能后靠在椅子靠背上作业 (后靠姿势会加大悬空的 手臂的前伸程度,从而增大肩部所需的平衡力矩,加快肩颈部的疲劳) ,而当我们脱离靠背 又手臂悬空时,体重就全部需要由脊柱来承担,其结果或者是腰背的疲劳酸痛,或者是腰肌 放弃维持直坐姿势而塌腰驼背,或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。 (4)以同学们现在的校服为例,从人机关系的角度谈谈如何改进? 提示:可以从校服的颜色、款式、大小、材料等方面来改进。由于每个学校的校服都不 一样,而每个同学对事物的看法也都不一样,所以答案也会有很大的差异。教师要让学生根 据人机关系的观点来回答。

三、参考资料
这种吸管杯子上的两个把手可以防止儿童使用时 溅出饮料。很多儿童都喜欢用吸管喝饮料,但是通常 的吸管杯子都比较大,而且很笨重。结果小孩根本就 拿不住,最后往往搞的一团糟。这种杯子添加了两个 小把手,为了更加稳定把杯底的基座加大,再加上防 饮料溅出的设计,很适合儿童使用。而内外杯的组合 设计可以让饮料更加保温, 为了吸引更多的孩子使用, 设计师足足采用了四种明亮而单纯的颜色样式。

这是一款最新的手电设计,对于出门远足或者需要 夜间跑步、散步的人们来说再合适不过了。我们知道, 目前传统手电的手柄很长,里面装着多节的电池,拿的 时间长了很容易感到疲惫,因为你手里攥着电池的重量 呢。而这个手电,将手柄设计在上部,将装电池的部位 放在灯体的下部 ,这样以来,用户的手拎着手柄时感 觉到更加自然和舒适。开关就设计在手柄上面,正好在

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 放臵拇指处,操作起来很方便,即便对戴着手套或者关节不太灵活的人们来说也非常方便。 设计师同样设计了远距灯和近距灯,这样以来,观测地形更加方便了。

活动三
一、本活动说明

电池性能的试验

电池的容量通常是指电池存储电量的大小。例如一节电池的额定容量是 1300mAh,那 么如果以 0.1C(C 为电池容量)即 130mA 的电流给电池放电,该电池可以持续工作 10 小 时(1300mAh/130mA=10h) ;如果放电电流为 1300mA,那供电时间就只有 1 小时左右。理 想状态下, 当然是额定容量越大的电池电量越大。 但是数码设备实际工作时的电流不可能始 终恒定在某一数值的。以数码相机为例,工作电流会因为 LCD 显示屏、闪光灯等部件的开 启或关闭而发生较大的变化。 因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值, 而这个值 也只有通过实际操作经验来估计。 本次试验就是通过测量各种电池的正常工作时间,来判断哪种电池的使用实际件时间 最长,为今后的选购作了技术性准备。同时,通过这个试验,我们还可以熟悉常见技术试验 的一般过程和方法,并学会简单技术试验报告的书写。本次活动时间约需 45 分钟,建议在 技术试验的内容讲解完成后,作为稳固练习来使用。

二、教学建议
1.活动提示 (1)先把学生分为若干个 4 人小组。由于本次试验所需要的电池种类有点多,所以试 验的样品可以由各组同学自行准备。最好选择那些广告中常见的、市场占有率较大的产品, 同时最好也收集几个价格低廉的小厂家生产的电池或者假冒的劣质电池。 (2) 进行测试的电路可以如图 3—1 所示连接, 电阻的大小可以通过并联或者串联的方 式来进行调整。 (3)表 3—1 和图 3—2,学生根据自己小组的测试数据自行完成。其中图 3—2 用的是 “先描点,后连线”的方法,与数学课上一样。 (4)试验报告 提示:试验名称:电池的性能测试 试验目的:探究各种常见电池的续航能力。 试验准备:不同品牌的 5 号一次性锌锰干电池、万用表、3.8V 的小电珠、电池盒、 开关、导线、秒表、试验报告纸。 试验过程:1.收集电池和电池盒,根据电路图连接好电路。 2.电路接通后,单节电池开始连续放电、每隔 3 分钟,测量一次电池两 端电压的方式来进行,连续测量 7 次。测量结果记录在活动手册的相关位臵。 3.更换一节电池再进行相同的测试。 4.根据表格中的数据在绘图纸上画出每个品牌电池放电的图像。 5.进行数据分析。 试验总结:一般是根据自己的分析结构,得出结论。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 提示:技术试验的格式不是唯一的,不同的试验者和试验过程,其试验报告可以有不一样的 形式,只要基本内容都表达清楚就可以了。 五、问题讨论 1.如果我们要选择电池使用在照相机的闪光灯上,如何设计合理的技术试验? 提示: 照相机的电池与一般的电池有差异, 使用 5 号电池的数码相机主要使用的是镍氢充电 电池。 碱性干电池的特点是: 在使用过程中电池电压会逐渐下降。 如果在具有机械驱动装臵、 变焦镜头、 闪光灯及液晶显示屏等配臵的数码相机中使用这种碱性干电池, 那么在拍摄过程 中电压将会变得不足, 在降低到一定程度后, 即使电池容量还有剩余, 电池也无法继续使用。 而镍氢充电电池则具有电池品质下降较为缓慢, 可以有效地将电池能量用完的特性。 所以我 们设计技术试验时,可以简单的用闪光灯的闪烁次数来检测各种电池的好坏。

2.我们都知道费旧电池的危害性很大,如何设计一个技术试验来形象的说明? 提示:为了弄清废旧电池对环境的危害程度,可以让电池对水、植物、土壤、动物等进行一 系列不同实验。现举一例如下: 实验名称:废旧电池污染对蒜苗生长所产生的影响。 实验目的:研究废旧电池污染对蒜苗生长所产生的影响。 实验器材: 完整、 可发育的蒜头一颗; 培养皿一个;小水槽一个; 废旧的南京电池一节; 锤子、刀各一个;水若干。 实验步骤: 第一步:用清水在培养皿中培养蒜头,我们发现,16 天后,已长出蒜苗,顶部绿苗约 15 厘米,底部根长约 5 厘米。 第二步:将南孚电池用锤子和刀子弄碎放入水槽中,加入适量清水,3 天后,我们提取 了水槽中液体的上清液, 其中含有电池污染土壤的各种有害成份。 我们将上清液倒入蒜苗培 养皿中。 第三步:我们观察发现,在以后的 12 天里,蒜苗几乎停止生长,顶部绿苗全部变黄, 根部发黑,最后蒜苗死亡。 实验结论:通过实验,我们发现废旧电池对土壤污染很严重,可以造成农作物绝收。

三、参考任务
5 号电池的另一种测试(小熊在线提供) 5 号一次性电池可以广泛应用于数码相机、 MP3、 便携式 CD 机、 掌上游戏机、 对讲机、 遥控器和时钟等家用电器上。 作为使用量最大的一次性电池, 我们决定使用家用电子产品对 5 号一次性电池的性能进行检测,贴合实际使用环境,让消费者更直观的了解电池的性能表 现。 参加测试产品:南孚 5 号碱性电池、双鹿 5 号碱性电池、白象 5 号碱性电池、东芝 5 号碳性电池、松下 5 号碳性电池。小熊在线 www.beareyes.com.cn

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 测试电池用电器:柯达 Z885 数码相机、A-DATA150XSD 存储卡;每次放入两节 5 号一次性电池。小熊在线 www.beareyes.com.cn 测试方式:开机后立即执行视频拍摄功能,直至电量不足相机自动关机,记录视频拍摄 长度。小熊在线 www.beareyes.com.cn 测试环境:室内,气温 25 摄氏度。 实测视频拍摄时间
时长名次 1 2 3 4 5 电池 南孚 5 号碱性电池 白象 5 号碱性电池 双鹿 5 号碱性电池 东芝 5 号碳性电池 松下 5 号碳性电池 实测视频拍摄时间 32 分 53 秒(1973s) 17 分 23 秒(1043s) 12 分 15 秒(735s) 1 分 15 秒(75s) 1 分 08 秒(68s)

将 5 个品牌电池的工作时间换算为秒后,我们绘制了下面这张图表:

5 号一次性电池测试-摄像时长图表 从测试成绩来看,南孚 5 号碱性电池 以领先第二名近一倍的成绩拔得头筹。碱性电池 阵营的白象和双鹿均大幅落后南孚。 至于碳性电池的东芝和松下品牌, 显然非常不适合在数 码相机这类高负载的用电器上使用。小熊在线 www.beareyes.com.cn 单枚电池市场价格:
性价比名次 1 2 3 电池 南孚 5 号碱性电池 白象 5 号碱性电池 双鹿 5 号碱性电池 单枚电池市场价格 1.4 元 1.5 元 1.83 元

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4 5 东芝 5 号碳性电池 松下 5 号碳性电池 0.9 元 0.9 元

根据价格,我们通过 拍摄时长/价格 公式,计算出各品牌电池的性价比。
小熊在线 www.beareyes.com.cn 性价比
性价比名次 1 2 3 4 5 电池 南孚 5 号碱性电池 白象 5 号碱性电池 双鹿 5 号碱性电池 东芝 5 号碳性电池 松下 5 号碳性电池 性价比值 1409 695 402 83 76

5 号一次性电池测试-性价比值图表 从上面绘制的“性价比值”图表可以清晰的看到,南孚 5 号碱性电池 的性价比将竞争 对手远远抛在后面。对于追求最高性价比的中国消费者来说,相信您已经有了明确的选择。

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活动四
一、本活动说明

纸制桥梁的设计

纸桥的制作是个非常有意思的活动, 成本低廉, 技术含量却很高。 学生在设计和制作时, 可以有很多的方案, 可以有效的开拓学生的创新意识。 另外虽然同学们都知道桥梁是由桥面、 桥墩等组成的, 也知道桥梁的承受力与桥面形状和所用的材料有关。 但是由于学生平时较少 接触“压力” 、 “形变” 、 “承重”等实际问题,所以他们虽然对物理中所学的力学知识有一些 了解,但是很难与具体实际中的事物联系起来。通过本次试验,可以让学生自己观察到什么 样的形状是最可以承受重量。 本次活动就是通过纸桥的设计,来进一步熟悉设计的一般过程的各个环节。本次活动 时间约需 45~60 分钟,建议先安排设计和制作,第二节课再次完成测试,效果可能比较好, 时间也会比较宽裕。

二、教学建议
1. 教师拿出一张 A3 白纸,均匀分成两份,一半卷成直径 20 毫米的圆柱型,另一半反 复对折成 20 毫米宽的硬纸片。然后在讲台上放置两张凳子,中间间隔 150 毫米,再把这两 个物体架在两张凳子之间,两端用胶带纸固定。这时,教师再取出重物(可以是塑料袋中加 入若干水的矿泉水瓶子)放置中央。结果我们每位同学都知道,直径 20 毫米的圆柱型可以 承受至少半瓶水的重量,而 20 毫米宽的硬纸片只可以承受非常少的重量,甚至都放不了一 个空瓶子。 由这个简单的试验引出今天活动的主题——纸制桥梁的承重试验,希望同学们认真思 考,仔细制作,设计出自己最完美的纸制桥梁结构。 2.活动提示: (1)如果没有大量合适重量的标准砝码,教师也可以选择别的试验用重物。重物有两 种,一种是装有大半瓶自来水的 500 毫升的矿泉水瓶,每个净重为 0.5 公斤;另一种是装有 小半瓶自来水的 500 毫升的矿泉水瓶,重量调整为 0.25 公斤。加重物时,教师在 20 公分左 右木板两端各绑上一个塑料袋, 然后逐步往塑料袋中加入不同重量的矿泉水瓶, 每次加量为 0.5 公斤(两端各加一个瓶子) 。试验时,把两端绑有装若干矿泉水瓶的塑料袋的木板放臵 在学生桥梁模型的中央,来测试哪个小组设计并制作的桥梁结构承受力最大。 (4)试验完成后,最好安排由得分优秀的小组介绍他们作品的制作方法。然后教师与 学生一起仔细研究好讨论这些桥梁结构的特点, 并分析出这个桥梁模型结构为什么会有比较 高的承受力的原因。 (5)试验完成后,如果大多数学生都有比较高的学习兴趣的话,教师可以把这个活动 继续深入下去。 我们可以再发给学生 2 张 A3 铅化纸和几根普通的白线 (选择弹力较小的线) , 让学生回家后用这些工具重新设计和制作一个桥梁模型, 再来测试一下, 哪个小组的作品结 构是最好的。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 3、问题讨论 (1)桥梁的设计体现了设计过程中的哪几个环节? 提示:桥梁的设计体现了设计一般过程中的:发现与明确问题、制定设计方案、制作模型、 测试和评估模型这几个环节。 (2)为什么相同材料、同一种形状的桥梁其承重力会有差异? 提示:影响结构的强度主要有三要素,除了材料和结构的形状外,结构中各构件的连接方式 (例如胶水的多少、连接处的大小等)也有很大的影响。另外,制作的纸桥的精细程度也有 很大的影响。 (3)如果用 2 张 A3 铅化纸和几根普通的白线(选择弹力较小的线) ,我们如何设计桥 梁才能使桥梁达到最大承受力? 提示:材料的增加可以使结构有更多的选择,还可以在薄弱的地方进行加固。白线这种新材 料的加入,可以做成悬索桥结构,也可以用来捆绑和加固。具体的设计方案由各小组自行完 成。 (4)观察生活中真实的桥梁,尝试分析这些桥梁有很高的承受力的原因? 提示:生活中的桥梁在设计和施工时,主要需要研究桥址的选择;决定桥梁孔径;考虑通航 和线路要求以确定桥面高程; 考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋臵深度; 设计导流建筑 物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材 和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混 凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等), 将继续作充分的研究, 使能正确控制结构的 受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高 速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化 设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中, 采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能; 以概率统计理论为 基础的极限状态设计理论, 将进一步反映在桥涵设计规范中, 使桥梁设计的安全度得到科学 合理的保证。 桥梁美学作为时代、 民族的文化在某些方面的反映, 将愈来愈受到人们的重视: 桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面, 对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。 在施工技术 中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。 如采用激光测量控制结构的精确定位; 引用自升式水上平台克服深水基础的困难; 利用遥控 设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能 推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面, 要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。 在桥梁维修检查 中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然, 以便延长桥梁的使用寿 命。

三、参考资料
桥梁结构知识 1、桥梁的组成部分与各部分的作用 一根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。其所承受的重力(竖直的)或 外力(竖直的或水平的) ,叫做荷载。树干作为梁,起承受重力的作用,在桥梁上的学名就 叫做承重结构。 如果木头的长度小于两岸的距离,则可在两岸之间设立一至数个木的或砖、石砌筑的 支承物,然后在支承物与支承物之间及支承物与河岸之间架设由若干根木梁组成的承重结 构,于是便形成了多孔桥。 为了防止河岸在承重结构的压力作用下崩塌,则可紧贴河岸用石块或木排桩做成挡墙, 将承重结构支承在挡墙上。又为了便于通行,可在并排的木梁上铺上小圆木或木板,做成桥 面。 此时桥面与承重结构统称桥的上部结构。两岸之间的支承物称作桥墩;岸边的支承物 兼挡墙称作侨台。桥墩与桥台统称为桥的下部结构。上部结构是跨越部分,又称跨越结构或 桥跨结构;下部结构是支承部分,又称支承结构。 2、上部结构 近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大,结构就比上面说的要复杂一点。拿上部 结构来说,如果承重结构是梁,就叫做主梁,可以用钢(钢板栗、钢箱梁、铜街梁) 、钢筋 混凝土(跨度不大时)或预应力混凝土做成。承重结构如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱 时拱肋) ;如果是悬索,就叫做主索或大缆。 上承式(桥面在承重结构的上方)铁路钢桁梁的组成部分,其钢轨铺在枕木上,枕木 铺在纵梁上,纵梁支承在横梁上,横梁支承在主梁(行架式承重结构)上。 此时钢轨与枕木部分叫做桥面,纵梁与横梁部分叫做桥道结构。 桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥;桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥(在 两片(或数片)主梁之间用纵向的及横向的杆件,将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空 间结构,以抵抗横向的及纵向的力(风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等) 。这 些联结杆件形成一个联结系统,叫做联结系。于是上部结构便扩充为四个部分,即:1.桥 面;2.桥道结构;3.承重结构及 4.联结系。 3、下部结构 荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。为了使上部结构与下 部结构的受力明确(在支点处力的作用位臵明确) ,以便进行精确的力学计算,同时为了上 部结构与下部结构之间的连接可靠, 必须在上、 下部结构之间有一个保证力的作用位臵明确

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 并且连接牢固的支点构造,这个支点构造就叫做支座。 对于梁式桥来说,由于荷载和温度的作用,梁都会发生变形。这种变形在支座处有两 种:一种是梁弯曲时的转动变形;另一种是梁伸缩时的移动变形。 既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座;只允许梁作转动变形而 不能作伸缩变形的支座叫固定支座。每根梁只能有一个固定支座,其余的均为活动支座。 桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有时可用钢做成。承受墩 台底部压力的土壤或岩石叫做地基。 如果地基具有设计需要的足够的承载力, 那么就可将墩 台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大, 直接支承在距地面深度不大 的地基上。 这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。如果地基浅层的承载力不足以承受墩台 身传下的压力,则要将基础下降到一定的深度,直到满足承载力的需要为止。下降的方法一 类叫沉井,一类叫沉桩。沉井与沉桩统称深基础。 深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于:浅基础只靠基础底部面积传递压力;深 基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外, 还依靠井壁和极壁与土层间 的摩阻力,将一部分荷载传至地基。所以深基础的承载能力要比浅基础为大。 这样一来,桥梁的下部结构通常就由三个部分组成:1.支座;2. 墩台;3.基础。 桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程,以及研究这一过程的 科学和工程技术,它是土木工程的一个分支。 桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载 重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥 面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高, 且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大 跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满 足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使 19 世纪 80~90 年代的许多铁路桥发生重大事故; 从这时起, 正在发展中的结构力学理论得到了重视, 而在它的静力分析理论完全确立并广泛 普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。 在城市中, 以及在各种交通线路相交处, 需要建造立交桥。 在沿海, 既需在大船通航的河口、 海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材 料、 新工艺、 新桥式, 对结构行为进行更精确的数值分析, 采用更精确的结构试验进行验证, 以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。

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活动五
一、本活动说明

台灯的设计与制作

台灯是我们每个家庭都离不开的生活必须用品,更是我们每个同学学习的好帮手。一 盏自己设计并制作,巧妙而独特的台灯,可以陪伴我们更好的度过一个又一个学习的夜晚。 台灯的设计可以多种多样, 让学生根据所学的关于设计一般原则的知识, 来设计并制作完成 一个台灯作品,可以进一步理解设计的基本原则是设计过程和设计评价的重要指导和依据。 由于设计方案的多样化,所以本次活动我们可以提供给学生一部分关键材料,再让学 生自己收集其他材料的形式来完成。既有统一的比较性,又有自己的创新,这样的方式比较 合理。本次活动时间约需 90 分钟,建议讲完知识点后的巩固练习来使用。

二、教学建议
1.在正式设计前,可以让同学们先收集和分析材料,然后根据材料进行设计,最后进行 创新优化的方法。这样可以有效的避免在设计完成后,没有办法制作模型的情况。 2.活动提示: (1)观察下面两盏台灯,分别写出它们的特点及其所体现的设计原则。 提示:图 5-2 的特点是与闹钟结合,一举两得;一帆风顺,既美观、又有寓意。这个台灯 所体现的设计原则主要有:美观原则、创新原则、实用原则。 图 5-3 的特点是有很强的中国特色,有一种古典美。这个台灯所体现的设计原则主 要是:美观原则、创新原则、实用原则。 (2)请你设计一盏台灯,要求材料成本低廉、设计巧妙、使用安全。 A.提示:制作时多用绝缘材料;避免外观的破损和断裂造成的漏电;使用标准绝缘胶 布固定电线接头;测试前,用电笔测试各部件是否漏电;测试时,最好要求戴橡胶手套,不 光脚,手脚干燥;可能的话,要有大人或者同学陪伴完成试验。 B.提示:可以参考必修 1 教材的 96 页—98 页中的相关内容。 C.提示:略 (3)根据设计方案和所提供的材料,分小组制作一盏台灯。 提示:如果制作时间过长或者课时不足时,可以安排一部分工作回家完成。 (4)你小组所设计、制作的台灯体现了设计的哪些原则? 提示:根据各小组的作品填写。 3、问题讨论 (1)在台灯的设计中,最重要的原则是哪些?说明原因。 提示:在台灯的设计中,首先关注制作和使用的安全、照明功能的满足和结构的稳固性,所 以最重要的设计原则一定是实用原则。一般来说,中学生的设计以方案呈现为主,所以为了 培养学生的创新意识和技术素养,第二位重要的就是创新原则了。 (2)在设计台灯的过程中,是否有一些原则是相互制约的?你是如何进行抉择的?

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 提示: 设计的 7 个原则全部完美的达成是不太可能的。 经济原则和美观原则大多数情况下都 是相互制约, 同时创新原则和技术规范原则也有相当大的相互制约。 类似的相互制约在设计 时是比较常见的。一般来说,中学生的设计作品,首先满足包括安全在内的实用原则,其他 原则可以根据设计事物的不同要求,自行调整。 (3)下面是两件同学的作品,它们分别体现了设计的哪些原则? 提示:图 5-4 所体现的设计原则主要有:经济原则、实用原则、美观原则、可持续发展原 则。图 5-5 所体现的设计原则主要有:美观原则、创新原则、实用原则。

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活动六
一、本活动说明

自行车的评价

杭州师范大学附属中学 何威年提供 本次活动时间约需 20 分钟左右。教师可以根据实际情况,灵活处理该活动,可以安排 学生每学完一个知识点, 完成一个活动提示, 逐步进行; 也可以整节内容完成后, 一起完成。 通过本活动, 一方面可以让学生对技术评价的过程和方法加深了解, 学会对其他产品进行合 理的技术评价后作出选择;另一方面还可以让学生了解技术产品的发展历程。

二、教学建议
1. 活动提示 (1) 参考答案:
功能 结构 用轮子代替双脚前进,方便、 速度快。 使用木头材料,只有两个轮子 而没有传动装臵。 开始有了运动转换装臵, 把转 动变为移动前进。 装实心橡胶轮胎、前轮大、后 轮小、坐垫较高、装有脚踏板 和曲柄连杆装臵, 骑者可以双 脚离开地面的自行车。 安全性 人机关系 环境适应 不安全,无法控制方向,无法 刹车,前进不稳定。 非常差,仅仅比步行略微高 效。 , 依靠双脚, 可以适应大多数人 可以行走的环境。 重心高,稳定性差。上下车不 方便、不安全。 较差,符合高效的目标。安全 性、舒适性比较差。 环境适应很差,需要有平整、 坡度不大的道路。 很好,符合高效、舒适、安 全的目标。 环境适应一般, 需要道路或 者平地。 开使用齿轮组和链条, 比较 省力。 自行车前后轮改为大小相 同, 后轮导向和驱动, 并增 加了链条、 滚动轴承、 飞轮、 脚刹、弹簧等部件。 比较好。

(2) a. 参考答案:女式自行车缺少横档,破坏了车体的三角架结构,对强度有一定程度的 影响。主要是为了方便女士的上、下车,和突发情况下的双脚制动。女式自行车是根据女士 身形不高、和服饰特点设计的。女式自行车与普通自行车所适用的环境一样,需要平地或者 道路。 山地车是专门为越野(丘陵,小径,原野及砂土碎石道等)行走而设计的自行车, 其主要特 征是:宽胎、直把、粗壮的车架和前后的减震,骑行较舒适。宽而多齿的轮胎能抓稳泥、沙、 石等各种路面;粗壮的车架经得起颠簸、跳跃、碰撞;减震器可以有效吸收冲击;宽平直的 车把有利于平稳掌握方向、控制平衡;大速比变速范围可以保持足够的驱动力应付陡峭、崎 岖的路况。山地车具有很强的环境适应性,可以在很多情况下使用, 。 公路自行车是一种适合在平整、坡度不太大的公路上骑行的自行车。它有着苗条、轻巧 的车架(当然强度也很可靠) ,羊角般的弯车把,纤细、浅纹(甚至光滑)的轮胎。总的要 求:尽量减少自身重量、减少路面摩擦、减少前进风阻,提高速度。公路自行车主要使人的

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 得到的乐趣在于: “速度的快感” 。其环境适应性非常差,需要很好的道路条件。 b.参考答案:举例,用设计的一般原则来评价公路自行车。

可持续发展 100 美观 50 实用 0 道德 创新 经济
(3)

公路自行 车的评价

技术规范

参考答案:这款折叠自行车是一种非常方便携带作休闲娱乐的自行车,小巧玲珑可爱,自由 自在。与常见的折叠车相比,它有很强的创新性。它轮子极小,采用高性能车胎,时速可达 24km;车架可折叠成一个中型旅行袋那么小;车身很轻,只有 5.5kg;这款折叠自行真正体 现了折叠、便携的特点,可以很容易地存放在家里或放在汽车后尾箱里带走。作为一般市内 “散步” 、交通工具或轻松郊游,其实用性非常好。但是由于其着重于轻便和可折叠,强度 一般不太高,速度不太快,不适宜崎岖路况或强度运动,而且价格比较高。 2. (1)参考答案:在现代交通工具中,自行车一直是和人们的日常生活关系最密切的产 品之一。自行车 200 年的发展,其形制演变的动力之源在于: “人的需求与技术进步的互动 发展。 ” 设计就是充分运用科技的成果为人服务, 将需求与技术的可能性转化为现实的产品。 各种各样功能、 造型的自行车充分说明技术的发展离不开设计, 设计是技术成果转化的桥梁 和纽带。同时自行车发展的这 200 年,新材料、新技术、新工艺也说明技术更新为设计提供 了更为广阔的发展空间。 使设计的主题更加丰富, 也为产品的更新换代创造了更加便利的条 件。 (2)参考答案:1、亲自操作一下。在平地均匀行使一段距离,记录时间,算出速度是 否合适;慢速行使或者在不平的地面行使,测试稳定性;根据手感,脚的曲张性和坐垫的舒 适度等亲身感觉测试操作性能。

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活动七

我们的课桌椅适合吗?

杭州师范大学附属中学 何威年提供

一、本活动说明
爱因斯坦曾经说过: “提出一个问题比解决一个问题更重要” 。如果没有发现问题、不 能提出问题,设计便无从谈起。发现了问题后,确认问题的价值,对问题解决的条件、实现 的可行性做出判断, 同时分析解决问题所受到的主客观条件的限制, 明确设计所应受到的限 制和所应达到的标准,进而提出设计任务,这就是设计的又一个重要步骤——明确问题。 课桌椅陪伴一个学生从小学一直到大学毕业,是同学们使用频率最高的物品之一,然 而大部分同学对课桌椅都或多或少的有一些不满意的地方。 因此本次活动就是让同学们自己 找出不足,然后亲自重新设计或改良课桌椅。通过这个活动,让同学们进一步熟悉如何发现 问题和明确问题。本次活动时间约需 30 分钟。

二、教学建议
1.先讲解人机关系的概念,然后就可以从生活中具体事物中开始详细讲解。 2.活动提示: (1) 请仔细观察教室中的课桌椅,列举出其他的不足之处。 提示:针对现在我们的课桌椅,同学们有什么地方感到不满意的,让学生分成若干个 4 人小组,仔细考虑、互相讨论,然后列举现有课桌椅的不足之处。教师把这些不足之处整理 后,书写在黑板上。根据常见课桌椅的实际情况,一般学生会找到这样一些问题: a.现有的课椅座位板向后倾斜一定的度数,较多地照顾了人进行后靠听课与休息的功 能,但是不符合学生进行伏案阅读或书写的状态。因为人在进行阅读和书写的时候,是采取 身体前倾的坐姿,但因为屁股是坐落在后倾的座位板上,所以无论是孩子还是成人,只好弯 曲了腰椎来迁就前倾姿势了。当腰椎弯曲了,支撑头部的颈椎就被迫随之弯曲迁就低耸,再 加上头颅有一定的重量下坠,使腰椎、颈椎也就弯曲得更厉害了。头部越来越低,眼睛与桌 面的距离就越近,长此以往,不仅很累,还增加近视眼的几率。 b.现有的课桌面板几乎都是呈水平状态的。 为了看清楚书上的文字, 学生看书时一般会 把头部尽力前伸,以此达到视线与书本形成平行的目的。另外,由于桌面垂直受光而造成反 光现象,学生也只好用眼睛尽量靠近书本来迁就眩光。 c.学生的书包越来越大,教学用书越来越多,但是从初一到高三桌面大小不变,桌洞的 大小也保持不变。所以只好把书放到桌上,书包放到椅子上,上课时很不舒服。 d.一个班级的课桌椅高度、大小基本一致。以高二某班为例,同学们的身高从 1.5 米到 1.8 米都有,体重也从 75 斤到 140 斤不等,但是不管学生的身体条件有如何大的差异,都 用着几乎相同的课桌椅。有些班级的课桌有调节螺母,可以调节课桌高度。但是多数地方不 太重视这个问题,往往仅在购入时进行一次调节,以后就很少动它了。 e.有些课桌利用桌子下面的空间来放东西,这样学生的脚很难放入,而且经常会撞到小 腿,容易受伤。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 f.现在大多数的桌面是防火板制成的,防水、防火、不易磨损、容易清洁,但是在上面 放书、笔、杯子等物品,非常容易掉到地上。 (2)提示:具体的问题同上。通过什么途径和方法来发现问题的,可以让学生根据所 学的关于问题的来源和发现问题的方法来回答。 (3)
相关因素 材料 受什么样的限制 如何保证强度、硬度,活动部件用什么材料制作,如何保证活动部件的使用寿命。

加工工具 制造工艺 成本 质量

没有合适的切割、锉削、钻孔的工具。 木工、钳工技术不熟练,胶水等用量不清楚、工具不会合理使用。 成本的估算比较麻烦,人工、敷料无法估计,而且材料的损耗比较大。 完成后可以使用,但是无法正确试验实际寿命,并且很难试验在实际使用中的各种情 况。

尺寸 ……

不了解国家的相关标准,不知道合适的尺寸是多少。 ……

(4)请为你认为理想的课桌椅的设计制订计划。 提示:参考教材第 89 页,根据不同教师所给的时间和学生的情况指定不同的设计计划。

提示:如果教师需要学生进行设计的,可以发给每个同学发 1 张 A3 铅化纸,让同学根据前 面所列举的问题和限制条件对课桌椅进行合适的改良设计, 解决一部分或一个不足之处, 并 画出设计示意图。由于学生没有学习过第六章“设计图样的绘制” ,不可能绘制比较精确的 三视图、轴侧图,也没有学会如何正确的标注尺寸。所以本次设计中,只要求学生用直尺、 铅笔画出房间的草图,再标上几个主要的尺寸就可以了。如果有部分零部件表达不清楚,可 以在旁边付上简单文字说明。 3、问题讨论 (1)设计课桌椅需要哪些资料和数据?你准备如何收集这些资料和数据? 提示:资料和数据需求各异,最好教师给出一个设计案例给学生参考。又或者教师给出推荐 的书籍和设计网站,让学生回家自己查找。 (2)制作课桌椅模型所需要的材料和工具有哪些?如何进行准备? 提示:建议使用五夹板材料,制作 1:5 的缩小的模型为好。可以使用的材料主要有:五夹 板、钢丝、杉木木档、胶带纸、绳、各种规格的普通螺钉和铁钉等;可以使用的工具主要有: 剪刀、刻度尺、螺丝刀、尖嘴钳、钢丝钳、手锤、木工锉、木工锯、手摇钻等。可以教师准 备一部分,学生自己准备一部分的形式。一般的五金店可以买到一部分材料,在装饰材料市 场通常可以找到废弃的材料。

三、参考资料

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 为了孩子的将来,救救孩子的眼睛 (作者简介:罗玉明(1960 年生)男 广东广州人 广州大学艺术与设计学院 副教授) 据卫生部、教育部联合调查显示,目前我国学生近视发病率达 60%,居世界第二位, 患病人数达 6000 万,人数居世界之首,学生近视出现低龄化趋势。其中小学生近视率已达 34.6%,高中生近视率已达 70%??因近视致盲人数达 30 万人。在广州,近视情况更为严 重:15 岁人群近视率达 73.1%,小学近视率为 31.93%,初中为 59.23%,高中近 80%。广州 市青少年视力不良发病率全国最高。 除了遗传性因素外, 对于近视眼问题, 人们往往只是概念地表面地归咎于学生个人用眼 不卫生,学习环境光线不够,长时间看电视使用电脑等,尤其认为学生个人用眼不卫生被认 为最重要原因之一。但这是不够深入和准确的,我们往往忽略了究竟是什么.原因,令学生 用眼不卫生呢? 从孩子很小的时候开始,尽管家长和教师严厉要求要端正坐姿,眼睛与桌面的距离应保 持在 30 厘米左右,握笔姿势要正确??,但是我们发现,尽管成人们一而再、再而三地纠 正孩子们,然而孩子们仍然是顽固地执着地哈腰、穹背、耸肩、低头看书写字,头都几乎要 碰到书本了。长此以往,孩子们的眼睛能有不近视的吗!这是谁的错,是孩子不听话了?还 是成人管教不力?还是因为孩子因年幼身体腰椎颈椎无力支持?经我们长时间的观察研究 发现, 问题的根本不尽在上面所提到的种种原因, 问题更多在于与提供学生们进行看书写字 的现有桌子和椅子有关! 一、 1、我们发现,现有的课椅座位板向后倾斜一定的度数,其实只是较多地照顾了人进行后 靠听课与休息的功能, 根本不符合人进行伏案阅读书写状态。 因为人在进行阅读书写的时候, 必须是采取身体前倾的坐姿, 但因为屁股是坐落在后倾的座位板上, 所以无论是孩子还是成 人,只好弯曲了腰椎来迁就前倾姿势了。当腰椎弯曲了,支撑头部的颈椎就不能再独自保持 挺直状态而被迫随之弯曲迁就低耸,再加上头颅有一定的重量下坠,使腰椎、颈椎也就弯曲 得更厉害了。头部越来越低,眼睛与桌面的距离就越近,长此以往,哪能不发生近视眼呢? 2、同时我们还发现,现有的课桌面板几乎都是呈水平状态的。如果人不用低头看书, 眼睛与书本的成角会很大,形成了书本上部分的图像变形、不清晰、不完整,这是不符合视 觉平衡原理的,所以人只好用头部尽力前伸,以此达到视线与书本形成平行的目的。另外, 由于桌面垂直受光而造成反光现象,人也只好用视觉靠近书本来迁就眩光。头越往前伸,头 颅越重越往下坠,这样眼睛与桌面的距离就越近。虽然有一部分学生,为了能使书本上部的 图像不变形,采用了把书本斜放进行阅读、书写的办法,但同样解决不了问题。 因此,课桌椅的不合理,造成了学生学习姿势的不正确,也就造成了眼睛与桌面的距离 不正确,从而导致了近视眼的发生。可以说:不合理的椅子角度令人会极力弯曲脊椎迁就, 脊椎越弯曲,颈椎腰椎越疲劳,头部越低头颅越重,视距就会越近。同样,不合理的桌子角 度,也令头部极力前伸来迁就视线与书本的平行,头越往前伸,头颅越重越低。因椅子的不 合适导致坐姿不合理,因桌子不合理而导致视距不合适,再有桌子与椅子不搭配,如此恶性 循环,成为近视眼的因果转换关系。 我们会看到某些学生用一些怪异的办法来进行自我调节, 如把椅子后腿翘起来以支持身 体前倾姿势, 如把书本拿起来以支持视觉平行, 如把腿向后弯曲或翘起二郎腿以令脊椎舒服 一点??但这些都只能短暂地缓冲问题。 3、以上课桌椅所存在的问题,除了是导致近视眼的根本原因之一以外,它还会带来其 它严重的副面效果: (1)对于经常低头伏案学习工作的人来说,视觉器官、大脑神经中枢、身体肌肉、四 肢关节等都会同时参与活动, 但由于脊椎长时间处于被迫弯曲状态, 颈椎和腰椎及其肌肉就

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 会发生劳损病变,这就是为什么大多数低头伏案一族都患有脊椎病、肩周炎等疾病的原因。 近来这些疾病正呈年轻化、职业化并成倍增长,甚至漫延至青少年一代,因脊椎病、肩周病 等至残至亡现象不断发生。 (2) 因头部长时间低垂造成神经压迫而影响大脑供血供氧不足, 造成头痛及精神不振, 脑能力下降等,直接影响学生的思维与学习。 (3)长期不正确的学习姿势,导致人体脊椎发育异常,尤其影响青少年的发育成长, 我们经常看到相当部分的青少年其身形是穹背哈腰、 一副弱质书生未老先衰的样子 (我们戏 称“豆芽身材) ,难怪人们可以仅凭其身材体态即可判断其知识学问的多少了。 (4)中国人有午休的习惯,尤其是学生更需要。目前中小学校中能提供午睡的条件基 本是 2 种,一种是让学生卷缩身体躺在课桌面上,造成安全事故时有发生,令学校、老师、 家长神经高度紧张;一种是让学生伏案而睡,由于现有桌椅的角度缘故,会令人腰酸背痛, 四肢麻木,醒时头昏脑胀,因此许多学生宁愿违反纪律也不愿午睡。 显然,以上所述种种,以及桌椅高矮不符合身高等,都证明了目前现有的课桌椅的缺陷 是造成学生个人用眼不卫生而导致近视的根本成因之一, 也是导致学生及知识分子 “豆芽身 材”及脊椎病变的重要成因之一。 显然, 针对目前的课桌椅及学生的视力健康状况, 提供一种科学的符合人体工学的课桌 椅,将是相当重要和逼切的,它体现了对青少年一代成长的人性化关怀,也反映了我国教育 事业的发展水平和社会经济水平, 这同样关系到亿万青少年的身心健康, 也关系到民族的将 来! 二、 我们根据“中华人民共和国国家标准”——《学校课桌椅功能尺寸》及“国家卫生部” —— 《学校课桌椅卫生标准》 等基本要求, 积累多年的教学经验和科学实验, 研究设计出 “人 体工学课桌椅” ,它通过人体重心来自动调节椅子坐板的前后倾斜角度,以及学生用手调整 桌面倾斜角度等手段, 配合可高低调节的桌腿结构, 有效地解决了学生因上课学习而引发的 对课桌椅的生理需求问题。 1、人体工学课椅是这样实施的:坐位板像一块翘翘板。当使用者进行伏案阅读或书写 时,身体前倾令重心向前,此时坐位板自动向前倾斜。经研究发现,坐位板前倾的最佳角度 为 6~8 度。本椅具有以下特征: (1)能使腰椎自然挺起,人体重心支点分布在坐骨至大腿之间,小腿可前后轻微移动, 使上身躯只能端正,而不能歪斜。 (2)只使颈椎自然微倾,头颅也自然微低,因眼睛与书本的成角变小,迫使使用者将 桌面书本向前推移而保持视觉距离。 (3)能使眼睛与书本接近平行,所以眼睛与书本视距能大于 30CM。这样既起到防止 近视又防止脊椎变形的作用,同时因不用长时间低头压迫颈椎神经,使脑部血液畅通,不至 于容易产生大脑供血缺氧等现象。如果椅背能随着椅板一同变换角度,使之紧托腰背,则会 令人更舒适。 (4)当使用者后靠听课休息时,身体重心向后,这时座位板也自动向后倾斜,人体重 心点分布在坐骨和背部上, 使脊椎、 肌肉处于休息放松状态。 如果想得到更彻底的放松效果, 则坐姿采用略前坐位置, 同时小腿前伸, 坐位板又会回到前倾角度, 身体就更为舒展放松了。 (5)椅子高度根据国家标准可配合人的身高进行 3~5 个等级高低调整。坐位板背板可 采用硬板或硬板包薄软材料,坐板纵向曲线主张采用横放“~”字形,即上弓在前,下弓在 后,目的在于坐位板后倾时适应臀部曲线,前倾时则适应大腿曲线以及身体不会下滑等。 经我们前期实验证明,成年人使用该椅时,可连续 2 小时不疲劳,未成年人也可连续超 过 40 分钟不疲劳;使用者能自觉保持视觉距离,腰、颈自然挺起。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 2、 人体工学课桌是这样实施的: 桌面板以前缘为轴心, 也可以板中为轴心进行角度旋转。 当书写、阅读等需要时,使用者只需简便地动手调节角度定位器,桌面板即可达到需要的角 度, 经研究发现得出, 桌面板在书写时的最佳角度为 10 度左右, 阅读时的最佳角度为 30~60 度,伏案午睡时的最佳角度为 40~70 度。本桌具有以下特征: (1)能使视线与书本接近平行状态,眼球视网膜形成的图像清晰完整不变形。这样头 部就不用极力前伸而导致颈椎弯曲低垂了, 视距就能保持一定的距离; 手上臂得以自然下垂 靠在桌面板上,肩胛也就不会耸起;手前臂因与肩部平齐,手部只能前伸握笔,所以迫使书 本向前推移,达到保持视距的目的。 (2)当桌面角度接近前方的黑板或屏幕时,视场角度可同时照顾到书本与黑板,头部 就不用经常大幅度高低调节,更宜听者与讲者快速呼应;眼球焦距减少频烦调节,有效减慢 焦距疲劳及焦距老化。 (见图 4) (3)当桌面板平放时,因垂直接受灯光而容易造成反光眩目现象,此时可以调整桌面 板的角度,达到排除反光的影响。 (4)要伏案午睡时,把桌面板调至更大倾斜角度,使头部与身躯自然向前靠伏,减少 脊椎大幅度强行弯曲; 同时因头部重力减轻, 被枕着的手臂也就减少了压力而不会麻木红肿; 睡醒时头脑不会昏昏沉沉。 (见图 5) (5)桌子高度根据国家标准可配合人的身高进行 3~5 个等级的高低调整。桌面板的倾 斜调节幅度,可根据大中、小学的不同科目种类有所区别。为照顾哪些不需要大幅度调节的 桌子,我们还特意设计了一款可调节的书架板附加在桌面后端上。 经实验测试,使用者头部不用前伸低耸,也能较清晰地看清书本的图像,从而能保证正 确的视觉距离;让其同时测试桌面书本图像及黑板图像时,能快速读出图像内容,比平放桌 板时的反应快了近 2 倍时间。 三 、 “人体工学课椅” 与 “人体工学课桌” 最好能配合同时使用, 这样的效果更能相得益彰, 因为坐姿的合理程度直接影响着眼睛视距, 而眼睛与书本的视觉平行程度也直接影响坐姿的 正确性, 二者互为制约又能互为补充。 同时我们还设计了一张身高适配对照表, 贴于桌椅上, 使使用者能一目了然,对号入座。目前已经有学校开始使用。除多款课桌椅以外,我们还设 计研制了“人体工学办公桌椅”供办公一族使用。 也许有人会认为,活动部件多的课桌椅容易损坏,造成经济浪费及维护困难等。对此我 们愿意并已经在研制同时更努力地关注和解决这些结构问题。我们相信,连汽车、飞机等高 速运动并野性不羁的东西, 都能通过人的努力而达到其可靠性和牢固性。 只要我们大家一起 本着以人为本的宗旨,把亿万学生的身心健康放在第一位,整体提高教育质量为首要目标, 那么,桌椅的功能性才是最有说服力的。

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活动八

教室雨伞柜的设计

安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,本章使学生学会根据设计要求选择合适的材料或 标准件, 通过对设计方案的比较和权衡, 能在多个方案中选定满足设计要求的最佳方案或集 中各种方案的优点来改进原有方案。本章第一节安排 3 课时。 本次活动建议安排 1 课时, 给学生足够的设计构思过程, 达到能初步掌握设计方案的几 种构思方法,能对具体产品举行设计分析,能对设计方案进行比较和权衡,进而能够选择满 足设计要求的最佳方案。

二、教学建议
1.教师讲解设计分析的重要性,采用相互讨论或“头脑风暴法”的形式,引导学生根 据设计要求进行设计分析,将整体分解成:柜体尺寸、门设计、底座设计、柜体内部结构设 计、材料选择 5 个方面进行分析。 参考答案: (1)设计分析 A.柜体尺寸 长宽以不超过两张单人课桌为宜,高度参考高二学生平均身高,以方便自然拿取的高 度为宜。从实用性角度考虑,放臵于门边为宜。 视具体情况统计,一般没有必要为每一位同学预留空间。 视实际情况确定。 以具体班平均身高的同学自然举手拿去物品的高度为宜。 B.门设计 开门:门扇向内开或向外开,用在空间容量比较宽裕的地方。滑动门:门扇启闭采用 横向移动方式,节约空间。卷门:一般向上翻卷,制作有一定难度。折叠门:开启时门扇 可以折叠在一起。 C.底座 底座的主要作用是用来支撑和稳定整个柜体,打算单独设计还是与柜体连体设计? 视具体构思确定。 应设计合理的引导雨水的结构,最终汇集到一个能活动的储水设备中,方便必要时清 理。 D.柜体内部结构 堆一起平放,雨水不容易排出,且不方便辨认和拿取。斜放次之。竖直挂放较宜。 一般雨伞有一拎环可以套挂。拎环损害的可以设计一卡座,伞主骨较细手握的伞把较粗, 直接挂在指定卡座上就可以了 分组设计,可以提高找寻和辨认的速度。 按组分割空间,内壁四周全利用。门背后也利用,类似冰箱门结构。 E.材料选择

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 以木料为主,其它材料为辅,做好防水处理。 2.在对雨伞柜设计要求有较全面分析的基础上, 在活动手册中相应位置, 利用草图法画出雨 伞柜的设计草图。 3.对设计方案进行评价 提示: 收集、展示有特色的两组优秀的设计方案,请学生上台阐述自己的设计思路。展示两组不成 功的设计方案,讨论产生错误的原因,引导学生对自己的作品做出客观的评价,并填写表 9 -1。

活动九 设计表现图的绘制练习
安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供

一、

本活动说明

根据《通用技术学科教学指导意见》 ,第一节安排 2 课时。第 1 课时可以总体介绍技术语 言的种类,第二课时进行各类表现图的绘制训练。 本活动可以安排 1 课时在课堂完成, 或者让学生在课余其他时间根据题目的具体提示与要 求完成。 主要目的是使学生了解技术语言的种类, 学习能通过绘制简单的草图来表达技术设 计的意图。

二、教学建议
部分参考答案

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活动十一 三视图练习
一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,第二节安排 2 课时。在对三视图的知识进行复习 的基础上,对学生进行三视图绘图练习。 本活动可以在课堂安排 1 课时,也可以让学生在课余其他时间完成,除了认真完成练 习之外,注重对学生一丝不苟、精益求精的学习与工作作风的培养。

二、教学建议
注意引导学生独立思考,拓展学生的空间想象能力。在教学中,要注重学生对三视图基 本概念的理解和绘制三视图的规范。 参考答案

3. 部分答案

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4.

5.

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6.

7.

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活动十一 小三角架的制作
安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,第二节安排 2 课时,本节内容主要使学生知道工 艺的含义、学会常用金工工具的使用,初步掌握划线、锯割、锉削、钻孔、连接、表面处理 等金属加工工艺。 应充分认识模仿教学方法在操作技能学习中所具有的不可替代的作用, 在 教学中,教师的示范动作姿势、节奏等要符合操作规范,示范时要注意让学生看清楚每一个 步骤的动作。 本次活动时间应视学校的专用教室的设备配置情况合理分组, 教师应在课前应对材料有 充足的准备,过长的等边角钢或木条应在课前事先处理,方便学生取用。对工具设备进行认 真检查,以消除安全隐患,并做好安全预案。三脚架的制作工序明确,各项操作工作量分配 较均匀,制作难度具有伸缩性,没有过于专业化或需要耗费很长时间,无论金工基础是否好 坏,只要认真按工具的正确使用规则和步骤,不同基础的学生都能获得不同程度的提高。正 常情况下单人一般 25 分钟能完成。

二、教学建议
1.本活动是一次实践操作学习与训练课程,课前的各项准备工作非常重要。 提示: (1)因为 30X30 等边角钢厚度不大,在选购钢锯条的时候宜选用锯齿较细密的锯条,以 防稍不注意就锯齿崩裂。 (2)等边角钢质量的好坏对是否能顺利完成钻孔任务影响非常大,特别提示:在采购等 边角钢时,应尽可能挑选正品,一些劣质的钢材硬度很大,有可能导致钻孔任务无法完成或 钻头消耗很大。 2.教师应对制作一个三脚架的全过程作必要的流程讲解,强调操作中的动作的规范。在学 生动手操作前以及操作过程前,教师须提醒每位学生要注意安全。 提示: (1)看懂三脚架加工图。 (2)划线、下料 (3)锯割、锉削 (4)连接、装配

3.在学生开始动手操作过程中,教师应巡视检查,及时纠正学生的错误的加工方法。 提示: (1)划线时线应划在等边角钢的外侧,划针应紧贴钢直尺。注意提醒学生须辨清楚划针与 样冲的区别。 (2)检查并学会正确安装钢锯条。锯割时应注意纠正学生的错误姿势和方法,锉削时应能 根据不同的情况分析原因。具体操作如手锯握法、起锯方法、锉削要领等在教材中都已有详

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 细提示。 (3)钻孔前须用样冲在钻孔中心处冲出冲眼,防止钻孔中心滑移,应按正确的操作程序进 行,敲击时应扶直样冲。钻孔时注意遵守“二要二不要”安全原则。 (4)三脚架的斜撑杆选择采用木条制作,增加了一部分能使学生对木工工具正确使用的内 容,为随后一节《制作模型》打下基础。操作工作量不大,主要是锯出木条的两个斜端面, 注意提示学生应准确度量,只有这样才能在连接时做到螺钉的位臵落在木条的中心线上。 4.作品评价 参照设计图样与要求对作品进行评价,分析原因。

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活动十二 人工鸟巢的设计与制作
安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,第三节“制作模型”的教学,本节内容主要培养 学生能根据设计方案和已有条件选择加工工艺,并能正确、安全地操作。教师要正确领会课 程理念,侧重学生对技能的体验和领悟,不要求达到熟练发程度。 动手制作模型或原型需要大量的时间, 本次活动应视各校的实际情况, 有选择性的开展 活动。 尤其对于制作人工鸟巢原型的, 应在课前几周安排和布置设计与各类材料的收集任务。 人工鸟巢的结构可以简单也可以复杂, 给学生预留了可以充分根据自身的条件和经验决定自 己的方案的余地。鼓励利用废弃的材料(如木材边角料、竹筒、瓦罐、葫芦、塑料瓢勺、油 毡纸、植物条编织等等)用于制作。

二、

教学建议

1.人工鸟巢结构与外形多样,没有统一的标准限定,提供了学生在设计、构思方案时很 大的创意空间。在实践制作前,教师应指导学生先对不同的方案的进行比较和权衡,然后再 开始制作过程。 提示: ( 1 )注重创新,可从结构、技术、材料、制作工艺等方面考虑改进和突破。 ( 2 )注重实用,人工鸟巢的目的是为了给鸟儿提供一个“家”,应注意观察和留意 本地鸟儿的种类,体型大的和体型小的鸟儿对鸟巢的空间和进出口的大小是不一样 的,小了飞不进,大了鸟儿会缺乏安全感不敢入住。对作品进行油漆处理可以提高 防雨和延长使用寿命,但应注意不能色彩鲜艳,过于鲜艳的色彩与安放环境形成较 强的对比,同样会使鸟儿产生戒备而不敢入住。美观原则和实用原则都应该兼顾, 不能一味突出“中看”而影响“中用”。 ( 3 )人工鸟巢一般悬挂在树上或安放在一定高度的建筑物上,日晒雨淋,掉下来容 易出安全问题,因此它的稳固性很重要。主要固定的形式有用钉子、用铁丝、用绳 子等几种。所以在构思鸟巢的结构的方案时,应充分考虑能方便在不同环境下都能 可靠悬挂或安放。 2. 在实践制作过程中,教师应注意对学生进行常用工具的正确使用指导,并注意操 作安全。 提示: 如果采用木料制作,指导学生熟悉木工工具的使用 。 3. 对已经完成的作品进行结构稳固性和是否防雨 ( 密封性 ) 等方面的技术试验。 提示: 试验的具体方案或方法由学生自行设计。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 4 .对完成的作品分组进行评价,指导学生完整体验发现与明确问题、收集信息、 设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选、制作原型、测试、评估、优化等过程。 提示: 对鸟巢进行形态、稳固性、创新性、安全性、性价比、美学因素等角度进行分 层次评价或采用坐标图法评价。

活动一
一、本活动说明

扑克牌建筑模型的制作

杭师大附中 何威年老师提供 根据《通用技术学科教学指导意见》 ,结构与设计单元第二节稳固结构的探析安排 3 课 时,本节教学可让学生通过试验来感受结构的稳定性和强度。 “扑克牌建筑模型的制作”活 动设置的目的就是让学生通过扑克牌建筑模型的制作、试验,感受结构的稳定性和强度,加 深对稳固结构的理解。 本活动时间约需 45 分钟,可以用在学生学习稳定性和强度之后,按照《活动手册》中 的“活动提示”一步步进行活动。教师可以根据实际情况,灵活处理该活动,可以将它用在 学生学习稳定性和强度之前, 让学生探究影响稳定性和强度的因素; 也可让学生边学习理论 知识边活动。

二、教学建议
1.活动的导入可以用相关的新闻报道,以激发学生的活动兴趣。 2.活动提示 1 的填写可以先请同学回答前面课程中所讲的有关结构强度和稳定性的知 识,然后填写。 参考答案: 影响结构稳定性的因素—— (1)建筑模型的重心位臵; (2)结构与地面所形成的支撑面的大小; (3)结构的形状。 影响结构强度的因素—— (1)建筑模型所使用的材料; (2)结构的形状; (3)各构件之间的连接方式。 3. 活动提示 3。让同学分组讨论扑克牌这种材料在制作建筑模型时的特点和如何进行 连接和固定? 参考答案: 纸牌这种材料用在制作建筑模型结构时的特点:表面光滑、便于裁剪;硬度较大,能够 承受比较大的拉力,但是受压力非常小。 胶水直接粘连;用剪刀剪开口子后,两张牌插接;随着连接部位和材料多少的不同,强 度和稳固性各有不同的变化。 4.活动提示 4。教师还可以提示学生进行几个关于结构受力的小测试: (1)可以折叠、可以卷曲,折叠成三棱柱或者卷曲成圆柱体后可以承受比较大的压力,

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 但是卷曲时表面很难光滑; (2)多张扑克牌叠加后,能够承受更大的力。 另外教师可以事先先制作完成一个符合要求的模型, 用指定的方法进行试验, 让同学们 形象地了解稳固性的试验方法。 同学设计的方案可以用草图加说明的形式来表达。 建议要求每位学生都有自己的设计方 案, 然后分组讨论并确定建筑模型的结构设计方案, 将小组讨论确定的设计方案画在各自活 动提示 4 的空白处。 5.设计图完成后,让学生按照图纸开始制作模型。 提示: 两个同学合作完成一个模型的方式比较好。 如果教师另行设计强度和稳定性的试验, 可 以安排 4 位同学组成一个小组, 每个小组制作两个相同的建筑模型结构。 因为进行结构强度 试验的模型一般会被破坏; 而进行稳定性试验的模型不会被破坏; 所以我们可以使用这个没 有破坏的模型进行最后的结构稳固性的分析。 另外,学生制作模型时容易忘记时间,教师应控制好时间,并提醒学生注意时间;可以 制作一个电子倒记时的课件以便记时。 6.模型制作完成后,进行结构的稳固性试验,得到数据后完成活动提示 6 的技术试验 报告。 提示: (1)进行强度试验时,如果砝码不够的情况下,可以让学生自己携带足够的 1 元面值 的硬币进行试验。 (2)进行稳定性试验时,可以先让学生用力吹一下结构,如果已经失稳,就没有必要 上讲台进行稳定性试验了。如果条件允许的情况下,每小组自行携带一个电吹风,那样就可 以自己完成稳定性测试了。 7.所有小组都完成测试后,教师选择合适的模型引导学生根据影响结构稳定性和强度 的因素对这些结构进行技术分析。完成问题讨论 1。 提示: 让学生分析的结构可以是技术试验效果比较好的结构,也可以是同学们制作最多的结 构,还可以是那些典型的符合受力的经典结构。 9.把问题深化,如果使用少量橡皮泥可以如何改进自己的作品。让同学们讨论并完成 问题讨论 2。 提示: 教师可以根据需要,把橡皮泥改成橡皮筋或者棉线等其他材料。 10.教师在评价学生时,应兼顾各个方面,不能偏重某个方面。可以参考如下的评价表。

评价表
活动名称 制作人 比重 方案构思 草图绘制 模型制作 技术试验 日期 自评 得分点 得分点 X 比重
最终得分(三者平均分)

他评 得分点 得分点 X 比重

教师评 得分点 得分点 X 比重

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 问题回答 总分

三、补充资料
扑克牌建筑模型之最 据报道,现年 33 岁的布赖恩·伯格是美国新墨西哥州圣达菲市的一名建筑师。然而, 布赖恩却并非用砖头石块来造房子,他的“建筑材料”是一张张削薄的扑克牌。布赖恩用扑 克牌搭建出来的“房子”有的高达六七米,它们有的是“摩天大楼”的模型,有的是“圆形 穹顶”模型,有的是“大教堂”或“大型体育场”的模型。令人惊讶的是,布赖恩搭建的“扑 克牌房子”虽然高达数米,但布赖恩却完全是一张张垒叠上去的,他在搭建“扑克牌房子” 的过程中从来不使用任何胶水、胶带或其他粘合剂。 布赖恩称,他并非随意地将扑克牌堆叠起来,而是使用了一种系统的“建筑方法” ,他 的“扑克牌大厦”的几何学结构,有点类似蜜蜂搭建的蜂房。布赖恩称,每 7 副扑克牌重达 0.45 公斤,他每天大约会使用 11.3 公斤的扑克牌搭建“扑克牌房子” ,布赖恩称,正是扑 克牌的重量和特殊的格子状结构共同产生作用,才能使这些“扑克牌摩天大楼”屹立不倒。 布赖恩搭建的“扑克牌建筑”总是能“藐视重力”地稳稳竖立着,直到布赖恩认为可以让它 们坍塌时,才弄出一阵轻风将它们刮倒。不过,参观“扑克牌建筑”的人绝对不能打喷嚏, 因为说不定一个喷嚏就能毁掉布赖恩花几周时间造出来的“扑克牌房子” 。 布赖恩的“扑克牌建筑”已经屡屡创下了吉尼斯世界纪录。最近,布赖恩在达拉斯市的 得克萨斯州展览会上再次搭出了一座惊人的“扑克牌摩天楼” ,从而再次刷新了世界纪录。 布赖恩搭建这座“扑克牌摩天楼”时,使用了顶到天花板的脚手架,这座“扑克牌摩天楼” 之所以无法再建得更高,纯粹是因为受到了天花板的限制。据悉,这座“扑克牌摩天楼”是 布赖恩花了一个月时间搭建出来的,它使用了 1800 副扑克牌,高达 7.86 米,一举打破了他 以 前 创 下 的 7.7 米 的 “ 最 高 扑 克 牌 建 筑 ” 世 界 纪 录 。

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活动二

落地式立体衣帽架的设计与制作
杭师大附中 何威年老师提供

一、本活动说明
通过前面有关结构知识的学习, 同学们已经初步具备了简单结构的设计能力, 所以我们 安排学生开展本次活动。教材中原有的“简易相片架的设计”由于已经有了参考答案,所以 并不适合学生开展设计,应该作为例题来使用更加恰当。因此我们建议用“落地式立体衣帽 架”来代替。这个作品不仅能体现结构设计中稳定性和强度这两个重要因素,而且方案多、 可供选择的材料也比较多。 本次活动建议分两部分完成, 其中落地式立体衣帽架方案的设计、 修改和确定为第一部 分,模型的制作为第二部分。第一部分内容建议在学习完“结构设计应考虑的主要因素”这 节内容时来进行,让学生参考课本的设计案例,在课堂内分小组讨论完成。初次设计的时间

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 为 15 分钟,如果课时紧张的话,讨论、修改并且确定的过程可让学生在课后完成。第二部 分的模型制作和测试建议使用完整的一节课时间来完成。

二、教学建议
1.活动的导入可以用教材中的相片架作为案例, 也可以使用其他作品。 建议教师使用自 己设计并制作的简单作品,这样更能激发学生的活动兴趣。 2.活动所需要的工具为剪刀、美工刀、刻度尺、螺丝刀、尖嘴钳、钢丝钳、手锤、木工 锉、木工锯、手摇钻,这些工具都在浙江省高中通用技术教学器材配备目录中,每个活动小 组分配一套。 活动中所使用的材料主要有三夹板、 五夹板、钢丝、 杉木木档、 挂钩、 大号透明胶带纸、 尼龙绳、各种规格的普通螺钉和铁钉等等。虽然这些材料都非常容易找到,但是由于上通用 技术课的班级和学生非常多,教师自己准备的难度太大。所以建议除木板、木档和木条外, 其余材料可以让学生自己准备。 3.开始设计前, 让学生认真思考设计要求, 教师可以提示学生使用日常生活中常见的产 品作为材料来使用,例如脸盆、夹子、衣架凳子等等。 提示: 如果没有条件进行衣帽架模型制作的,可以制作 1:4 的缩小模型来代替,用 4 块湿毛 巾来代替校服进行试验。 4.活动提示 3 是关于立体衣帽架的设计分析。 参考答案: (A) —落地式立体衣帽架是为了放臵使用过未清洗的或者使用频率最高的衣服、 围巾、 帽子等物件。它与普通衣柜最大的不同就是取、放都比较方便。立体可移动式衣帽架一般可 以分为底座、支架、挂钩 3 个部分。 (B)—对于落地式立体衣帽架,最基本的要求就是可以挂 4 件校服,而且整个结构保 持稳定,各个构件和构件之间的连接没有被破坏。 底座的结构设计所需要考虑的是: (1)不能与墙体和地面有任何形式的固定,最好在底座上设计轮子以方便移动。 (2)底座与地面的接触面要比较粗糙,用来增大摩擦力;底座与地面的接触面所围成 的支撑面也要大。这样可以增加结构的稳定性。 (3)底座要相对重一些,降低结构的重心,以此来增加结构的稳定性。 支架的结构设计所需要考虑的是: (1)要适合使用者的身高和使用习惯,不能过高,也不能过宽; (2)安放位臵,应该注意尽可能把整个结构的重心在底面的垂线,接近结构支撑面的 中央,增加结构的稳定性; (3)材料不能太重,太重不仅不利于移动,也会升高重心;也不能太轻,太轻不利于 安装承受重物的挂钩。 挂钩的结构设计所需要考虑的是: (1)挂钩形式可以多样,不一定要要钩子的样子,只要能够悬挂衣物,不损坏衣物、 不伤害使用者就可以了; (2)要有足够的强度,挂上衣服后不破坏、不脱落; (3)挂钩安装的位臵要适当,太高、太低都不方便使用。 底座、支架、挂钩之间的连接方式所需要考虑的是: (1)底座与支架的连接要尽可能的牢固,最好使用支撑结构来辅助;

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 (2)挂钩与支架的连接要能够承受一件厚衣服繁荣重量,用胶水连接并不太可行。 (C)—本次活动学生会使用的常见材料有两类。一类是衣帽架的主体支撑结构,一般 会使用竹、木料、金属、塑料或者泡沫;另一类是衣帽架中用来悬挂衣物的结构,一般会使 用钢丝、绳子、挂钩、钉子、木条或者夹子等等。根据学生使用的材料,让学生自行分析这 些材料的特点和用于制作时的优缺点。 例如木板:材料取得的途径较多,价格便宜,容易加工,表面美化处理容易;但是易发 霉、虫蛀,使用寿命短,材料强度一般。 金属:材料强度大,金属结构使用寿命长,较美观;但是价格较高,难以加工。 ?? 绳子:购买方便,价格便宜,结构形式多样,处理方便;但是强度小,悬挂衣物不便。 挂钩(超市中可以购买到的):购买方便,样式多样、美观,加工简单,悬挂衣物方便; 但是挂钩可以承受的重量相对比较小。 ?? 5.设计方案的呈现应注意达到如下要求: (1)结构对称性、垂直度要好; (2)在结构的强度和稳定性上达到较高要求; (3)结构有创新,新颖。 (4)尽量使用家里已有的或者容易取得的废旧物品作为使用材料。 (4)外形尽可能进行一定程度的美观。 提示: 设计说明的书写形式可以参考教材“简易相片架的设计”的案例。 6.在学生分小组进行模型制作的时候, 教师应巡视教室, 观察各小组的活动情况并提供 相应的指导。 提示: 落地式立体衣帽架模型的制作除结构稳固、 外观美观外, 教师还应重点关注——模型与 设计方案的是否具有一致性;学生使用工具是否安全、正确、合理;功能、结构或者材料是 否有创新;制作工艺是否精良(连接稳固、表面光洁)。 7.模型制作完成后, 教师让同学们将校服一件件挂到衣帽架的结构模型上去, 以测试结 构的功能、 强度和稳定性是否满足要求。 本次所完成的结构模型不必进行具体和细致的评价, 作品达到基本的需求即可。 本次活动的主要目的是让学生了解结构稳固性设计的重要性, 增 加学生动手能力的训练。 8.测试结束后,让学生结合刚才的测试结果,完成问题讨论的两个题目。 (1) 一般的结构设计应该考虑的主要因素有哪些?以本次活动所要求设计的结构为例, 应该侧重哪些因素? 参考答案: 针对一般的结构设计——功能、安全、寿命、成本、美观、强度、稳定性、重量、维修、 清洗、使用习惯、人机关系等。 针对落地式立体衣帽架应侧重——安全(不损坏衣物、不伤害使用者)、功能(可以比 较方便的放、取 4 件以上的校服)、强度(悬挂结构不脱落、不破坏)、稳定性(整个结构

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 始终保持稳定,不倾斜或者翻倒)。 (2)如果本小组作品没有达到设计要求,试分析在结构稳固性的设计上存在的问题。 参考答案: 一般会有两种常见的情况发生。 一种是悬挂结构出现问题, 一般是因为结构的连接处强 度不够。可以更换悬挂结构的材料或者对连接处进行必要的加固。 另一种结构的稳定性不足,整个倾斜甚至翻倒;又或者挂 2 件、4 件衣服可以,但是挂 1 件或者 3 件衣服就不行。遇到这种情况,可以增加结构底部的支撑面;还可以通过增加整 体或者底部的重量,来降低重心的位臵,以达到更好的稳定性。

活动三

木桥模型的设计与制作

杭师大附中 何威年老师提供

一、本活动说明
本活动是配合《技术与设计 2》结构与设计单元第三节简单结构的设计所开发,本节教 学的目标是让学生熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素, 能对一个简单对象进行结构设 计,并绘制设计草图,做出模型或或原型。木桥模型的制作活动设置的目的就是让学生通过 用设计、制作和试验的过程,掌握设计的一般过程,进一步理解结构稳定性和强度的相关概 念,理解结构与功能的关系。以提高学生的设计能力,动手实践能力,养成负责、进取的良 好品质。 本活动时间约需两节课,可以用在学生学习简单结构的设计之后按照《活动手册》中的 “活动”提示一步步进行活动。为提高活动的质量和效率,活动可分二部分进行,在第三单 元第一课时结束时布置该活动, 由学生利用课余时间进行设计分析和制定设计方案和画出草

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 图,在上第三课时时让学生动手制作、试验。如果时间紧张,还可以让学生在课外完成材料 的加工过程,再用一节课的时间进行组装和测试。

二、教学建议
1.由于选用桐木条和松木条的价格比较高,大量的使用,会有一定的成本。所以条件不 允许的情况下,可以用木质方便筷来代替。挑选筷子时,应尽量选用质量好一点的,直径粗 一点的,不要选有伤痕的方便木筷。另外,最好不要使用最常见的竹筷子,因为用钉子连接 竹筷时,很容易裂开,加工不便。 2.活动提示 3—A。可以先让学生讨论后再结合学过的结构的强度和稳定性的知识进行 填空。 参考答案: 你认为木桥的结构的稳定性与木桥的重心位臵、 桥墩与地面所形成的支撑面大小、 木桥 的形状等因素有关; 其强度与所使用的材料、 木桥各部分的结构形状和各部分之间的连接方 式等因素有关。 3.活动提示 3—B 参考答案: 你准备如何解决木桥结构的稳定性与强度的问题? (1)尽量降低支架的高度(但要保证不低于 10cm) ; (2)尽量选取材质好一点、直径粗一点、无伤痕和裂缝、大小一致的木条; (3)尽量增加桥墩与地面接触面积和支撑面积; (4)材料的连接方式一定要稳定牢固; , (5)尽可能使用三角形结构增加稳固性。 4.同学们在上面设计分析的基础上, 可用草图画出方案图并标上尺寸, 建议每位学生都 先画出自己的草图,然后讨论后对方案进行修改,完成活动提示 3—C。 5.设计图完成后,让学生按照图纸开始制作木桥模型。 提示: (1)因为时间的原因,最好 4 个同学合作完成一个的方式比较好; (2)要提醒学生制作的流程和分工要合理。 6.让学生事先要考虑好制作的流程,怎样又快又好、又便于制作。在制作时把步骤记下 来,归纳整理后填到 4—B 的空格中去。 7.木桥的模型制作完成后, 要按要求进行结构的强度和稳定性试验, 然后完成活动提示 5—D 中的技术试验报告。 提示: (1)为了安全起见,试验时把木桥放在地面上进行,或者在底面防止防止撞击的垫料, 以免在桌上试验时不慎跌落造成事故。 (2)试验稳定性时应随时进行,每增加一次重量,就用手摇晃一下桥梁模型,观察结 构的稳定性。也可用电风扇吹,从低档开始到高档,如不倒说明稳定性较好。 (3)试验中学生应养成随时记录的习惯,在记录的基础上经整理、归纳写出试验报告 (4)试验结束后教师可选出几个稳定性和载重性都比较好的桥梁模型进行讲评,使每 位同学都能在活动中得到提高。 (5)教师在学生完成制作和试验后要及时评价,根据“项目测评”要求进行客观的评 价,并纪录存档,可以作为学年总评的重要依据。 8.对达不到设计要求的,也要组织同学进行讨论,找出原因,提出改进的意见,并完成 问题讨论。这样会使学生在制作的过程中、在失败到成功的过程中,发展动手实践能力,解

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 决问题的能力。

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活动四

孔明锁的制作

台州市临海第六高级中学 黎伟老师提供

一、本活动说明
本活动是配合通用技术流程的设计一部分教学活动,建议课时两课时完成。 这个活动中,对教师最大的考验是,把活动组织好,把过程控制好。材料最好选择标准 的木料,一般的装修市场都能购得,如果许可,事先把材料分割好并且截面为正方形。这样 活动的重复性高,加工时间能基本上有个谱,学生自带材料,对加工时间基本上没法预计, 加上学生对活动了解少,可能会出现材料不合要求的现象。 对学生的最大考验是,把分工加工的流程设计好,并且有负责的人。

二、教学建议
1.本次活动所用的材料量少,占用空间也小,适合学校通用技术实验试完成。但加工 过程相对来说比较复杂, 对加工尺寸精确度要求还是相当的高, 而且学生对木工工使用了解 不足,需要花一些时间介绍木工简单操作技能,同时应让学生对加工中的难点,精确度的控 制,有相当的了认识。 3.本次活动选用了美工刀采取雕刻的方式进行加工凹槽,适合于软木。有条件的学校 建议选用凿子加工硬木。 4.加工所作的材料最好事先已经加工成截面为正方形的木料,这样能节省操作时间。 加工过程可分为 2 大步: 第一步:6 根构件中的每一个构件的制作中都要历经 划线-锯割-雕刻-锉削等工 序。第二步:还要修整并最后组装,直到完全吻合为止。 在第一步时,6 根构件。要注意小组内分工合作,否则无法按时完成加工。分工时可 采取每人加工一根构件的方法,或者每人负责一个工序(比如 2 人划线,1 人锯割并雕刻, 1 人锉削,1 人雕刻等) 。这两种分工方法会有明显的差异,从实际情况来看,由于每个组的 工具限制,第二种方法的分工和加工流程更为合理。 采取第二种分工方式中,负责划线的 2 人中其中之一应为这次活动的主要负责人(不 一定是组长,也可以是其他成员) ,在加工过程中应对其他成员沟通加工中的要求等,这样 的分工合作才能保证明确而高效。整个活动成功的关键也在于组长对组员的加工过程的管 理,要避免一个做事,其他人在旁边观看而无所事事不知道应该干什么的局面。 第二步是修整并组装,这个过程必须有相对长的时间才能保证质量,对构件尺寸不断 的修改直到完全符合,这也就是说,在第一步的加工过程中,我们对尺寸应该有所预留一定 余地,用以在这一过程对尺寸作出调整以保证精确的吻合。 5.参考答案 这一部分主要写一些学生的体验, 如果每个小组都能顺利的体验加工全过程, 在这一定 会有一些切深的体会。分工合作的好坏对加工时间的影响是非常大的,特别优秀的 50 分钟 多一点能完成,而且作品质量非常高。分工不好,出现一人包干的 80 分钟未必能完成,即 使完成也是匆忙了事,作品会相当的粗糙。 1.每个木条需要经过划线――锯割――雕刻――锉削等工序。每一处环节的加工,都 会对最后作品精确度产生影响,尤其是划线和锉削环节,对尺寸影响较大。划线时应根据尺 寸有所预留,锯口会有一定宽度;锉削可让表面平整而光滑;锯割和雕刻时的失误会让工件 报废,用美工刀雕刻时要注意安全,不要伤到手,刀片伸出长度应该稍短。 2.略

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活动五

环保纸袋的制作

杭师大附中 何威年老师提供

一、本活动说明
本次活动同学们将使用牛皮纸或者铜板纸等材料来制作环保袋。 各个小组要设计出最合 适的制作纸袋的流程,看看哪个小组制作相同数量的作品所用的时间最少。通过这次活动, 我们不仅可以了解到流程优化的一般过程, 还可以直观的体会到流程优化对生产效率的促进 作用,并亲身体加工产品的乐趣和通过小组合作对工作流程的优化后的成就感。 本次活动建议安排至少 45 分钟的时间,因为制作所花费的时间可能较长,如果制作作 品的数量过少的话, 流程优化后的效果并不明显, 而且可能会出现我们不乐意看见的相反的 结果。所以我们希望制作至少 4 个以上的纸袋,做的越多,流程优化的效果就越明显,学生 也就越能从活动中自行得出结论。另外,活动的前的准备工作不可以忽视,工具越全越多效 果越好;学生准备的越充分效果越好。

二、教学建议
1.教师在活动开始前,认真准备符合自己学生特点的工具和材料。 提示: (1)制作纸袋时,为了达到体现生产流程的科学性,应严格要求学生必须先画出剪刀、 折的线条,确定裁剪边和孔的圆心位臵,再开始进行剪和钻。 (2)如果制作时间不足的情况,可以按比例缩小,或者制作别的小纸工作品代替,以 达到节省材料,增加优化效果的目的。 2.活动提示 2 A.如果是每位同学独立完成制作纸袋的全部工序,流程如下: 参考答案: 画线 剪 折 粘贴 钻孔 穿绳

B. 如果是每小组 4 位同学合作完成流水线制作纸袋,其工作流程可以如下设计: 参考答案: 因为画线的工序最烦琐、耗时最长,而且是第一个工序,所以可以先画少量的外轮廓线 后,就可以让其他同学开始剪;又或者 4 个人先同时画线,画出一部分后,其他同学开始进 行其他工序,只留一位同学继续画线。下面列举一种合作制作的流程图:

折 全体画线 继续画线 剪 钻孔

粘贴 穿绳

3.当有小组完成任务时,教师可以把这个小组完成的名次和所花费的时间写在黑板上。 同学们可以在制作环节完成后,根据黑板上的信息,填写活动提示 3—A 中的表格。 4.最快完成任务的小组所采用的工作流程可以由该小组成员自己介绍, 然后其他同学根 据其介绍,自行画出 3—B 中的流程图。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 5.比较单人独立完成和小组合作完成这两种不同流程, 教师引导学生分析两者之间的差 距及其原因,以此让同学们了解流程优化的意义。完成问题讨论 1 参考答案: 小组成员以模拟流水线的形式进行制作时的优点: (1)增加单一工作的熟练度,提高工作效率; (2)提高了工具的利用率; (3)部分的工作一个人很难完成,需两人合作较好; (4)可以根据各工序所需时间,灵活的分配人力。 缺点: (1)工具需要量比较多; (2)设计不合理的话,流程实施的起始阶段和某些工序完成后,会有些小组的成员没 有工作可以做。 6. 问题讨论 2:假如可以使用固定模版来辅助剪纸,那么应该如何优化原有的流程设 计方案?这属于哪种类型的优化? 参考答案: 增加固定模版后,可以大幅度减低画线的难度、减少画线的时间;但是同时,由于固定 模版的数量一定不够, 所以也会制约参加画线这一工序的人数。 优化方案可以根据各小组的 具体情况自行确定。这种类型的优化可以属于技术优化,也可以再具体称为设备优化。

三、补充资料
手提纸袋的应用和制作标准 糊制手提纸袋,是一个古老的手工业。但在印后加工中,一般印刷人对于书箱装订或是 纸盒轧糊,大都略知制作之道,然而有关手提纸袋的制作过程,或许就不太了解了。手提纸 袋大致分为:普通包装袋和精致购物袋两大类。普通的包装袋,是以轮转印刷制袋机,一贯 生产作业完成的。它的优点是生产效率快,缺点是纸袋粗糙不精致,所以这类纸袋大都用在 一般普通商品包装。至于精致的购物袋,是以单张纸彩色印刷后,经过 PP 裱光或烫金,再 由制袋厂以手工、半自动机器生产,最后用人工穿绳打结作提把,完成纸制提袋。它的优点 是:任何形势的纸制提袋均可制作 ,缺点是生产速度慢。这类高级的购物袋,大都用于高 贵的商品包装,或当作礼品袋,或是作为各种商业活动的广告袋,最后这类精致美丽的纸提 袋,都成为女士们逛街的随手便利购物袋。 购物袋首先应该是企业形象与商品广告策略的延伸, 所以制作购物袋, 必需讲究环保美 观、精致耐用。结构紧密,不脱底松把采用“热溶胶”以全自动制袋机,粘制购物袋各部位, 形成紧密的结构体,是以决不会脱底脱把,不同于传统手提纸袋印后加工,是以“白胶”粘 贴袋身,再以人工穿绳打结为提把,故常有脱底松把的失误。纸袋面无折痕,粘合准确漂亮 以全自动制袋机制作购物袋,故袋面无折痕 ,加上热溶胶固著力强,干燥迅速,所以粘合 准确漂亮。传统纸袋加工,是以手工折贴纸袋,所以 袋面有折线,且白胶干固慢,量过多 时会溢胶滑动,所以袋形较差。 制作购物袋的常用纸张主要是牛皮纸和铜版纸。牛皮纸的纸质坚韧,颜色上可区分为: 白牛皮纸、黄牛皮纸、双色牛皮等纸类:在纸质上又可分为:纯牛皮与铜版牛皮,基本上从 80~120 磅的牛皮纸,都适宜制作各式购物袋。铜版纸适于高品质的彩色印刷,所以美术购 物袋,常以 120~150 磅的铜版纸制作。由于铜版纸的韧度较低,一般以 PP 膜上光来补强其 韧度。美术纸/美术纸是一种模糊的名词,它用来形容经过加工染色的纸类。通常美术纸较 铜版纸坚韧,且纸质多样化,许多 100~150 磅的美术纸,都蛮适合制作购物袋,但纸张成 本较高。特殊纸/例如:南亚合成纸、3M 泰维克纸、pp 仿牛皮纸??。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 另外,还有一种“直立棉绳提把,不打孔无绳结”的纸袋。它是以两片重磅牛皮纸用热 溶胶固著棉绳,再将牛皮纸固著于纸袋上,购物袋之提把是“直立式”并且无需打孔,也没 有凸出之绳结。传统手工纸袋之提把,是先将袋身打孔,再以人工将尼龙绳穿过打结,利用 结头卡住纸袋,所以承物时提把结头易松开,或是拉破纸袋绳孔。整体结构强化,增强包装 功能将手把 、牛皮纸板、纸袋、袋底,以热溶胶一体成型,所以购物袋整体结构强化,可 承受 5 公斤以上之物品。传统制作之纸袋,提把是利用尼龙绳结头卡住袋身,且纸袋顶片未 于袋身黏合,故承物力较弱;而这种纸袋采用自动化一贯制袋作业,所以品质优良稳定,尤 其无需人工穿绳大结作提把,使制程缩短,生产迅速。

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活动六

橡筋动力飞机的制作和优化

台州临海六中高级中学 林海敏老师提供

一、本活动说明
本活动是配合通用技术系统的分析与优化一部分教学活动,建议课时两课时完成。 这个活动是航空模型比赛的一个项目,把它应用于通用技术的教学。对教师最大的考验 是,把活动组织好,把过程控制好,活动前最好自己亲自组装一次。所用的套件,一般当地 的航模协会或航模商店都能购得, 在上课前教师自己一定要做一下。 这样对学生在关键环节 有指导作用。

二、教学建议
1.本次活动所用的材料量少,占用空间也小,适合学校通用技术实验室完成。但制作 过程相对来说比较复杂,对制作精确度要求还是相当的高,而且学生的飞机的调整、空气动 力学和飞机的飞行原理方面了解很少,并且在制作时贴饰、定型主翼等有一定的难度,需要 花一些时间飞机每个组成部分的作用, 同时应让学生对实际操作中的难点, 精确度的控制和 飞机飞行的知识,有相当的了认识。 2.制作前教师应对飞机的每一个部件的作用也要作一定的介绍:如机翼其最主要作用 是产生升力, 在实际制作中一定要加强这部分的强度。 一般来说机翼面积越大越长强度越好 产生的升力就越大。若在飞行时,机翼发生轻微的形变对飞机性能都会产生影响。所以大家 在机翼的制作中一定要处理好定型主翼的环节而且贴饰部分也要处理好。 因为贴饰实际上也 是对机翼的一种加强。机尾主要的调节方向的,调节的好坏会影响整体的飞行状况;机身主 要的承受其整体的架构形态, 机身的强度决定了它抵抗外边的能力。 机桨和橡筋组成了飞机 的动力系统,其下拉角要不要调整怎么调整等。 3.活动提示 5 参考答案 A.橡皮筋飞机主要分为:机翼、机身、机桨、橡筋、尾翼、起落架这几部分。机翼主 要功能是产生升力, 机身主要功能是承受整体的重量, 机桨和橡筋组成了一个动力系统给飞 机提供动力,尾翼用来调整飞机的方向。起落架主要使飞机下落更加安全,但实际操作中不 用可能效果更好一点。 B.从分析中可见机翼的强度、重心位置、机头的下拉角,还有尾翼的方向对留空时间 都有影响,相对来说重心位置和机翼强度影响最大。 (这里需要结合活动提示 4 中的测试结 果进行分析,实践结果不一定与这里提供的参考答案相同) C. (结合活动提示 4 中的测试结果进行分析) 4.活动提示 6 参考答案 A.优化目标:增加飞机的留空时间 B.影响因素:机翼的强度、重心位置、机头的下拉角、尾翼的方向、机身的长短 C.约束条件:飞行的天气,气候,本地区当时的上升气流和风力情况等 5.问题讨论参考答案 (1)一般来说采用支撑法或悬挂法来测试飞机重心的位置,当重心偏离中轴很可能是你 们在制作中二边不对称造成的。可以给轻的一边贴点装饰纸或者夹上一些回形针。 (2)会减少飞行的时间并造成飞机掉落下来时受到严重的撞击。当这种情况时可以向前 移动机翼来调节。但具体怎样希望大家进一步体会。 (3)会产生影响,主要是对重心产生影响,要重新调整。 在换时,中轴尽量用比本来机身长一点碳素材料,一般来说起长重心越好调整。最好在机翼

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 上加点细的碳素材料增加机翼强度。当然,由于天气不同一定要进行实地调整。这样调整好 后,时间能增加一倍差不多.

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活动七

高中生学习用台灯系统分析、设计与制作
温州瓯海区三溪中学 郎建华老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,系统与设计单元第二节系统的分析安排 3 课时, 本节教学可让学生通过试验来理解系统分析的意义、 掌握系统分析的方法和一般步骤, 主要 原则。 “高中生学习用台灯系统分析、设计与制作”活动设置的目的就是让学生通过对上 学期设计的台灯系统的再分析与设计, 理解系统分析的意义, 掌握系统分析与设计的一般步 骤和方法。 本活动时间约需 45-90 分钟, 它是在原有台灯系统设计的基础上利用系统的思想方法进 行再思考的实践活动。按照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师可以根据 实际情况,灵活处理该活动,可以将它用在学生学习系统分析之前,让学生探究系统分析与 设计的一般步骤;也可让学生边学习理论知识边实践。 (说明:如果没有在第一学期没有开 展台灯设计的学校,也可以利用本节内容开展) 。

二、教学建议
1.活动的导入可以展示学生的台灯作品, 让学生提出意见与建议, 以激发学生的活动兴 趣,有意识的把学生的思考范围向系统分析基础上引导。 2.活动提示 2 的填写可以先请同学回答前面课程中所讲的有关系统分析一般步骤及发 现与明确问题的知识,然后填写。 答题提示: A、(学生绘制自己的台灯设计草图,要求能充分展示思维或与原作品相似)草图略。 B、如:(1)光线太暗;(2)连接不紧密、各元件布局不合理等(还有其他同学或老 师提出的建议) 在这些分析的基础上重新拟订设计要求如: 台灯设计新颖,支撑架取材方便,可以调节高度,对个体的适应能力强;各个部分 连接紧密,底座容易制作,布线合理制作工艺精致;要安全,宜用。 3. 活动提示 3 学生根据活动要求填写子系统,并分析工作情况(这里教师要有意识引 导学生从子系统与整体的关系上分析)如。 A、 灯泡主要功能是照明, 选用的灯泡应保证台灯系统连续平稳的发光, 保护学生视力。 线路应布局安全合理,采用火线进开关,零线接灯座外螺口接线柱。插座电线要打安全结, 导线布臵要简洁合理,火线为红色,地线为黑色等。 B、开关起通断系统电源或调节台灯光线亮度的作用。可以选择可以调节光线的开关, 易于防止和控制。(拨动式、触摸式、声控式等均可考虑和分析) C、灯罩、支撑架及底座作用为安全保护、影响光线的照射和强弱,支撑并决定系统的 高度。要合理连接,风格统一,有一定的整体性。其制作要简单,并有良好的稳定性和适应 能力。 D、连接决定了系统的强度、稳定性和形式。建议采用多种方式连接。在台灯系统中有 电线的连接、电线与开关的焊接、底座与支撑架、布线系统之间的合理连接,灯罩的固定等 等。 E、(学生可以考虑别的子系统的配臵) 4.活动提示4。让学生根据要求完成,尽量引导学生查阅相关资料,考虑周全。

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5.活动提示5。学生总结并分析并画出流程图。提示: a、划线 b、 以木板为材料, 制作台灯底座。 在底座上用手摇钻打出12个孔和电灯电源线连接。 c、在顶板中心打出电源线孔洞 d、在顶板上安装电灯灯座,并进行电源线连接 e、安装支架 f、完成电路的连接,连接开关接火线,灯头接零线。 g、用多用电表检测电路 h、在确认电灯电路断路的情况下,装电灯,连接电源和开关。 i、安装灯罩,并进行装饰 6.模型制作完成后,设计试验方案、得到数据后完成活动提示 6 的技术试验报告。 (1)提示:学生用台灯系统的光照度、稳定性试验,教师可以根据学校情况给予支持, 如有光照度仪、稳定性测试仪,万用表等测试仪器。而不是简单的摇摆台灯或者看看就下结 论。这样有利于学生技术素养的培养、技术习惯的养成及对技术实验的理解。这里的稳定性 不仅包括结构的稳定性,还包括台灯线路、供电等的稳定性。 (2)引导学生根据上面的测试数据对台灯系统的分析与评价,同时有意识引导学生从 整体上给予客观的评价,结合设计的评价的有关知识写出评价报告。 7.五问题讨论 (1)提示:引导学生从台灯系统的整体功能和要实现的目标上考虑,学会分析有关的 限制条件。 (2)提示:开关起通断电源或调节光线亮度的作用。可以考虑如下方案: A.拨动式开关 B.旋钮式开关 C.触摸式开关 D.声控式开关 8.师在评价学生时,应兼顾各个方面,不能偏重某个方面。可以参考如下的评价表。

评价表
活动名称 制作人 比重 方案构思 草图绘制 模型制作 技术试验 问题回答 总分 日期 自评 得分点 得分点 X 比重
最终得分(三者平均分)

他评 得分点 得分点 X 比重

教师评 得分点 得分点 X 比重

三、补充资料

自行车系统构成

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室

纵观人类发展,从蒸气机的发明到自行车的出现, 无不 让人惊叹! 自行车在我们现实生活中可说是无处不在,其以结构简 单,轻便,适用性广,深受普通家庭喜爱,是人们很好的代步 工具 ,它不仅对我们的生活起着方便作用,而且主要的特点 是不污染环境, 特别是近几年它又重新被人们所重视. 可又有多少人真正了解自行车?熟悉自行车?而今我就 从系统角度出发,深入剖析自行车系统的构成? 在此之前我想我们先来认识一下什么是系统?所谓系统 是指具有特定功能的,相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体.在这里我把自行车 按系统构成分为四部份:动力系统(主要是靠人来实现),执行系统,传动系统,操纵系统. 我们知道自行车是一个比较简单的交通工具,所以它的动力系统没有像其它机械设备那 么复杂,它功能的实现主要靠人的脚踩脚蹬,通过其它传动构件传动使其完成前进动作.在这 里是由人提供动力,因其较简单,所以不具体作分析,接下来是自行车执行系统部分:所谓执 行系统就是完成系统预期工作任务的部分,自行车中的执行系统主要有前后轮等部件,其工 作原理大致是当脚踩脚蹬时,带动中轴,使大链轮转动起来经链条传动传给小链轮,再传到后 轮,使其转动起来与地面产生摩擦,从而实现前进,而前轮在这时还起到导向作用,我们知道 在车轮上我们还会装上轮胎,其实在以前是没有,这是为什么呢?因为人们发觉当骑行时其振 动太大,使人感觉不舒服,特别是当路况较差时,更是如此,所以根据自行车时常接触的路面 不同,专门为它设计出适应该地带使用的一个机构,就是现在的在轮上再装轮胎,这样一来可 以起到防振,及地面对轮子的直接影响,又提高了舒适度.另外因自行车质心在两轮之间,为 便于平稳停放,在机架后方(也就是后轴上)设置一可收放的支撑杆. 再下来是传动系统部分: 所谓传动系统是指将动力机的运动和动力传递给执行系统的中 间装置,自行车传动系统由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴等部件组成。主要 功能是把动力传递给执行系统,让其实现特定功能,在前面我们讲到自行车是采用链传动,那 么为什么要使用链传动呢,一:我们知道链传动可实现中心距较大的传动,比起齿轮传动来说 更轻便,二:因其无弹性滑动和打滑现象,能保持平均传动比准确,故在自行车中采用链传动 比齿轮传动更优.三:与齿轮相比,更易于调整中心距(改变链条的长度来实现),所以自行车 中采用链传动即能实现其主要使用功能,又能保证其整体性, 我们知道操纵系统是指使动力系统,传动系统,执行系统彼此协调运行,并准确可靠地完 成整机功能的装置,自行车的操纵系统由车闸部件组成也就是我们所说的制动装置,较为单 一,它工作原理是利用摩擦力使得自行车减速或停止,为什么车闸要设计布置在车把上呢,这 是因为便于操作者操作,当发生紧急事件时能方便及时作用,使其在最快时间制动,即符合人 的习惯,也不干扰到其它系统的动作. 总而言之,对自行车的系统构成的分析不可能面面俱到,所以我主张应该从系统角度出 发,用系统构成角度对自行车作全面的剖析,深入了解自行车系统构成,根据课本所学知识应 用到实际当中,这对我们现在学习系统设计这门课是很有意义的.

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活动八

集雨利用系统的设计

杭师大附中 何威年老师提供

一、本活动说明
系统设计就是在前面所学的系统分析基础上, 根据系统的整体要求和各子系统之间的相 互关系,对系统进行整体设计、评价和优化的过程。我们这一章节的教学过程中,安排同学 们设计一个可以利用雨水为校园服务的装置。 本次活动既让学生熟悉了系统设计的一般过程 和方法, 又提高了学生利用所学的技术知识解决生活中实际问题的能力, 还培养了学生节省 水资源的环保意识。 本次活动,建议教师先讲解系统设计的概念、应考虑的主要问题和一般步骤;然后引导 学生自己根据教材所给出的两个系统设计的案例开展本次活动; 最后对各小组的设计作品进 行评价和分析,以加深学生对本节知识在实际中应用的理解。本次活动的时间建议安排 2 节课。

二、教学建议
1.校园集雨灌溉系统的设计要求比较简单:收集雨水、储存雨水、利用雨水,但是由于 各个学校所处的环境和建筑物的各不相同, 所以学生设计时应该也会有各自学校的特点。 一 般来说我们要求学生设计时不可以对校园的原貌进行较多的改变, 所以我们建议教师根据自 己班级的特点在两种难度中选择一个来进行设计。(以利用雨水灌溉植被为例子) 高难度——从整个学校来考虑, 把所有落入校园的雨水统一收集并储存起来, 进行处理 后对全部或者部分植被进行灌溉。 这种难度下, 雨水的统一储存和运输是个比较困难的问题。 低难度——仅仅是收集校园的某一块区域或者一幢建筑物所落下的雨水, 进行储存并灌 溉附近的植被。。 2.下面给出的设计分析的答案以低难度下收集某一建筑物屋顶的雨水来灌溉植被为例。 参考答案: (A)浇花,灌溉植物,清洗地面、建筑物的屋顶和外立面,冲厕所,搞卫生,降温, 人工湖或者池塘的供水等。 (B)可以分为 5 个子系统——收集存储、定时排水、输送、灌溉、过量排除。其中定 时排水子系统的设计是核心和难点。 (C)收集存储子系统的功能是收集并存储雨水;目标是尽可能多的得到雨水资源;工 作环境一般在某个建筑物的顶部; 限制条件是收集越多的雨水需要的存储装臵就越大, 雨水 的质量也就越大,这可能对建筑物顶部结构造成破坏;还有就是脏水的处理和水池的清洗也 是重要的限制条件。 定时排水子系统是把收集起来的雨水按照一定的时间的间隔进行有效的排放, 这样做可 以更好的利用雨水资源对植被进行灌溉,防止浇水量太多或者太少,提高灌溉的效果。为了

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 方便安装和日后的维护,该装臵建议安装在储水装臵的附近,也放在建筑物的屋顶,但是为 了防止日晒雨淋对系统的破坏, 可以进行一定的防护。 定时排水装臵的最大限制条件就是设 计和制作的难度较大,定时的精确性难以保证。 输送子系统是为了把定时排出的雨水 (一般在建筑物顶部) 通过一定的方式送到灌溉装 臵。为了方便日后的清洗和维修,建议安装在室外。在室外的输送装臵最大的限制条件就是 由于人群的活动而造成损坏的情况。 灌溉子系统是把定时排出的雨水, 按照预先设计好的方式对选定区域内的植被进行灌溉 的装臵。为了使用方便,一般建议安装在植被附近。该装臵的限制条件是制作的难度。 过量排除子系统是当雨水量过大时, 可以通过相应的途径排除多余的雨水, 防止储水区 过重或者溢出。 该装臵一般也安装在储水区内。 该子系统的限制条件为多余的雨水被排出储 水区后如何顺利排空,并且不与储存的雨水混合。 (C)由于系统具有的整体性和相关性的特性,所以我们在设计这 5 个子系统时,要考 虑到各个子系统之间是有机的组合,不是简单的叠加。 3.讨论时,教师应该引导学生开拓思路,发挥想象,方法越多越好,便于选择出最合适 的设计方案。 参考答案: (A)定时排水子系统可以用闹钟控制,也可以用延时、定时电路来控制,还可以使用 会自动反转的沙漏或者竹水具(计时用)等装臵来控制; 收集存储子系统的设计可以是屋顶的大水池, 也可以是地面或 者地下的水箱; 输送子系统可以用原来的雨水管道, 也可以使用斜面水槽或者 软管; 灌溉子系统可以使用常见的喷嘴或者水龙头, 也可以使用根据 连通器原理的管道; 过量排除子系统可以在储水池的指定位臵钻一孔,也可以使用储水池自然溢出的方法。 (B)学生设计的系统,比较常见的问题一般有 3 个:1、各个子系统都是独立设计,满 足基本功能,但是很难组成一个整体来进行工作;2、系统中所采用的某些装臵光知道功能, 不知道工作原理;3、设计方案过于理想化和高科技化,缺乏实际使用的可能性。 针对这些问题,教师应该鼓励学生多设计方案,以便于更好的选择;另外也可以给一些 比较可行的方案提一些意见和建议。 另外由于整个系统是一个完整的综合体, 具备一种特定 的功能。 因此不可以设计出 5 个孤立的装置, 而是要考虑各装置之间的互相作用和互相影响。 例如:如果收集存储、定时排水、过量排除这 3 个子系统在同一位置,如何分布?定时排水 和过量排水的通道如何做到互不影响?输送的管道如何连接定时排水和灌溉这两个装置? 定时排出雨水的多少是否会影响灌溉装置的工作?储存雨水的多少又是否会影响定时排水 装置的正常工作???

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 (C)设计草图和设计说明可以相对简化,例如下图的利用闹钟的自动灌溉系统:

4.问题讨论: 如果我们设计的装置可以根据室外温度或者干燥度等情况手动或者自动设 置浇水的时间间隔,那么该如何设计? 参考答案: 可以用温度或者湿度传感器来配合使用; 也可以设臵某种控制开关或者筏门来控制排水 管的大小, 让我们可以手动调节灌溉的水量来达到相同的效果。 也可以参考资料 1 中提到的 利用土壤的湿度来决定排水的时间间隔的这种设计。

三、补充资料
资料 1——自动灌溉系统的设计过程 徐洪家里有一个大阳台,养了很多花草,爸爸妈妈工作忙,平时给这些花草浇水自然成 了徐洪的任务。尽管他很用心,可是前天还是有一盆花死掉了。难道是因为没有及时浇水的 缘故?徐洪决定请教生物老师,搞明白植物到底需要怎样照料。 生物老师听了徐洪的描述,基本上判断是因为浇水出了问题。水是生物的命根子,浇多 浇少可马虎不得。通常说,土壤的含水率在 17%-48%之间比较好,用农民伯伯的经验来 说,就是把土捏起来能成团,摔下去又能散开。 原来给花草浇水也得这么细致, 要是有个自动的机器来完成这个工作就好了。 徐洪灵光 一现,干脆自己设计一个能自动浇水的机器。 想到容易实现难, 从哪里开始呢?根据老师说的, 浇水的关键就是使土壤保持合适的含 水率,徐洪决定就从研究土壤的含水率开始。他先用捏团的办法试了试,发现这个方法太笼 统,尤其是平时对土壤接触比较少的人,没法掌握好这个干湿的尺度。 那么,用什么方法来测量比较好呢?他想到了一个好办法。

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 “天平,微波炉” ,这些就是徐洪测量土壤含水率的设备,挺像回事的吧。其实思路很 简单,先称出一定量的土壤,用微波炉加热去除水分,减轻的重量就是这土壤所含的水分。 如何保证土中的水分已经去除干净呢?这也难不倒徐洪, 只要多次加热和称量, 当重量不再 随着加热而减少时,就表示土壤中的水分已经去除干净了。 做了依次试验后,结果表明这份土壤样本的含水率是百分之十二。要是种着植物,植物 肯定会喊渴,的确需要浇水。但是如何才能自动完成浇花的工作呢? 定时也许是个解决方案。像微波炉的定时器一样,如果用一个定时器控制水流,隔一定 的时间就浇一定量的水,这样不就能保持土壤的湿度了么。 还有没有更好的办法呢?有了, 既然测量含水率是通过重量, 我们也可以通过称重的原 理来控制是否给植物浇水。把花盆放在一个类似电子秤的装置上,由于水的不断蒸发,花盆 轻到一定的程度,就自动浇水了。 看,测了一次含水率,想到两种自动浇花的控制方法,收获真是不小。可是定时器的想 法由于不能视阴天与晴天需要水量的变化而被否决了, 而通过称重来决定是否浇水看来也不 可行,因为每一盆花的大小轻重都不相同,而且植物也在不断地生长,所以通过重量进行判 断并不现实。看来只有另想办法。 偶然间, 徐洪在爸爸的一本书上看到有关电阻的内容, 忽然想到, 潮湿的土壤能导电啊, 那么土壤的电阻是否和含水率有关系呢? 徐洪找来万用表,尝试着测量花盆里泥土的电阻。果然有所差异,土壤的电阻值与干湿 程度有很大的关系,土壤越干电阻越大。另外,俩个电极之间的距离增大,电阻也会变大。 找到了土壤湿度与电阻之间的关系, 就能够通过测量电阻来控制是否要浇水, 既不受天气变 化的干扰,又不受花盆大小的影响,那样就太完美了。 有了思路就好办了。 第一部就是建立土壤含水率与电阻之间的对应关系。 徐洪准备了七 份完全烘干, 含水率为零的土壤, 再用量筒量出由少到多六份清水, 按顺序加进七份干土中。 这样就得到了含水量由低到高的 7 组样品。 通过测量 7 组样品的电阻, 就能得到电阻与含水 率的关系。不过先别忙测电阻,要等水分把土壤充分湿润才行,而且还有一个工序没有完成 呢,就是电极的处理,因为如果电极之间的距离变化,电阻也会发生变化,看这样一来,正 负极之间的距离就固定了,是个聪明的办法吧。 根据含水率与电阻之间的关系,徐洪确定了在他的测量条件下,400 欧姆左右的电阻对 应的含水率适合一般植物的生长。接下来的工作就是设计电路了来实现控制了。 爸爸为徐洪提供了一个现成的控制电路,只要稍作改动就可以用了,听起来简单,可对 于刚上初中的徐洪来说就没那么容易了。 幸亏有个搞电器工作的老爸的帮助, 电路终于完成 了。亲手把自己的想法变成实物,再看着机器一步步装备完整,这可真让人兴奋。 工作很顺利地完成了, 水正从管子里一点点地向土壤中渗透呢。 这玩意儿能灵吗?他决 定再实验一下。一整杯水倒了下去,感应到土壤潮湿以后,机器开关“啪”地一声合上了。 成功了!

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资料 2——我国的雨水利用 北京某些地方已经开始利用雨水补充日益减少的地下水。 如图所示, 降落至建筑物顶部、 道路等下垫面上的雨水,若在设计标准内,则通过雨落管、道路雨水口等或直接排入绿地或 透水性铺装地面补给地下水, 或进入雨水收集管线, 经过初期径流池除去受污染较重的初期 径流,再进入沉淀池进行沉淀。沉淀后的雨水,在人工湖需补水时通过水泵提水补充人工湖 用水,人工湖水满后,多余雨水进入过滤池,再通过回灌井补给地下水。若超过设计标准, 则多余雨水径流溢流至市政管网直接排放。(此图由北京水利科学研究所提供)

资料 3——国外如何利用雨水 美国——强制“就地滞洪蓄水” : 美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。如美国加州富雷斯诺市的地下回灌系 统。10 年间(1971~1980)的地下水回灌总量为 1.338 亿立方米,其年回灌量占该市年用水量 的 20%。在芝加哥市兴建了地下隧道蓄水系统,以解决城市防洪和雨水利用问题。其他很 多城市还建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但 重视工程措施,而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如科罗拉多州、佛罗里 达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》 。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰 流量不能超过开发前的水平。所有新开发区(不包括独户住家)必须实行强制的“就地滞洪蓄 水” 。 伦敦——世纪圆顶用雨水冲厕所: 以伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统为例, 泰晤士河水公司为了研究不同规模的水循环 方案,设计了英国 2000 年的展示建筑——世纪圆顶示范工程。在该建筑物内每天回收 500 立方米水用以冲洗该建筑物内的厕所, 其中 100 立方米为从屋顶收集的雨水。 这使其成为欧 洲最大的建筑物内的水循环设施。 从面积相当于 12 个足球场大小的 10 万平方米的圆顶盖上 收集来的雨水,经过 24 个专门设置的汇水斗进入地表水排放管中。初降雨水含有从圆顶上

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 冲刷下的污染物,通过地表水排放管道直接排入泰晤士河。由于储存容积有限,多余的雨水 排入泰晤士河。收集的雨水在芦苇床中进行处理,芦苇床还能增加城市的景观多样性。 德国——放跑雨水要收费: 利用公共雨水管收集雨水,采用简单的处理后,达到杂用水水质标准,便可用于街区公 寓的厕所冲洗和庭院浇洒。如位于柏林的一家公寓始建于上世纪 50 年代,经过改建扩建, 居民人数迅速增加,屋顶面积仅有少量增加。通过采用新的卫生原则,并有效地同雨水收集 相结合,实现了雨水的最大收集。从屋顶、周围街道、停车场和通道收集的雨水通过独立的 雨水管道进入地下贮水池。经简单的处理后,用于冲洗厕所和浇洒庭院。利用雨水每年可节 省 2430 立方米饮用水。另外德国还制定了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国在 新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用措 施,政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。 丹麦——居民用水 22%靠天降: 丹麦过去供水主要靠地下水,一些地区的含水层已经被过度开采。为此在丹麦开始寻找 可替代的水源。在城市地区从屋顶收集雨水,收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备, 进入贮水池进行储存。 使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后, 用于冲洗厕所和洗衣 服。在 7 个月的降雨期,从屋顶收集起来的雨水量,就足以满足冲洗厕所的用水。而洗衣服 的需水量仅 4 个月就可以满足。 每年能从居民屋顶收集 645 万立方米的雨水, 如果用于冲洗 厕所和洗衣服, 将占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的 68%。 相当于居民总用水量的 22%, 占市政总饮用水产量的 7%。 日本——运动场也是蓄水池: 日本于 1963 年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、 灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下,以充分利用地下空间。而建在地上的也尽 可能满足多种用途,如在调洪池内修建运动场,雨季用来蓄洪,平时用作运动场。近年来, 各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小, 可因地制宜地修建在楼前屋后。日本于 1992 年颁布了“第二代城市下水总体规划” ,正式将 雨水渗沟、 渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分, 要求新建和改建的大型公共建筑 群必须设置雨水就地下渗设施。 综上所述,国外发达国家城市雨水利用的主要经验是:制定了一系列有关雨水利用的 法律法规;建立了完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统; 收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服和回灌地下水。

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活动九 手摇钻的组装及使用
温州瓯海区三溪中学 郎建华老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,控制与设计单元一节控制的手段与应用安排 2 课 时,本节教学可让学生通过试验来理解控制的含义、控制在生产和生活中的应用;了解控制 的手段、对象、和目的。 “手摇钻的组装及使用”活动设置的目的就是让学生通过对工具手 摇钻的组装、使用及拆卸,理解控制的含义及应用。 本活动时间约需 45 分钟,可以用在学生学习控制的手段之后,按照《活动手册》中的 “活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况,灵活处理该活动。可以将它用在 学生学习控制的手段之前,让学生探究控制的目的、手段和对象;也可让学生边学习理论知 识边活动,在活动中理解控制。

二、教学建议
1.活动的导入可以展示多种工具钻的图片和介绍,以激发学生的活动兴趣。 (可以分组 竞赛的形式展开活动) 2.活动提示 1,2 的填写。(由于没有在图 9-2 上标部件名称和符号,所以希望学生在 图上标注符号,查阅相关资料搞清各部件的名称。参考地址如下: http://www.m188.com/newsinfo/2005127/2005127-9232574.html) 答案提示:这里安装方法比较多,但由于手摇钻拆分比较细,学生可能会遇到困难,鼓 励学生通过不断的试验找出最佳的方案。大体步骤是,先选择和区分主体 ,再搞清各 个部件的作用,然后再组装。 补充:手摇钻操作时,旋转摇手柄,使与摇手柄连在一起的大齿轮转动,通过大齿轮的 转动从而动主轴上的两个小齿轮旋转。 主轴的一端利用螺纹装有钻夹头, 以供装夹直柄 钻之用。传动齿轮的旋转使直柄钻随之转动,发生钻孔作用。 3. 活动提示 3。让学生体验自己组装的手摇钻的性能,感受为了达到钻出相应图形的 目的,通过对手摇钻的操作情况,体会控制,体会影响控制的因素。并做对控制对象作出评 价。 参考答案: 如:换钻头不是很方便,钻孔效率较低,旋转手柄易松动,钻孔时不容易对准位臵等 4.活动提示 4。本环节主要是让学生拆卸手摇钻,为后面的教学做准备。在拆卸的过 程中再次体会手摇钻的机械控制方式,及各个部件的连接,理解控制。(注意提醒学生,一 定要小心,不能把弹簧、螺钉、卡片等小部件弄丢,保证各零部件整齐有序的摆放,培养学 生严肃认真的态度,规范统一的习惯) 5、问题讨论 (1)本问题是让学生在动手后体会理解控制的三个要点,即控制对象、控制目的和手 段。 参考答案: 控制对象:手摇钻(钻头) 控制目的:打孔 控制手段:摇钻操作时,旋转摇手柄,使与摇手柄连在一起的大齿轮转动,通过大齿轮 的转动从而动主轴上的两个小齿轮旋转。 主轴的一端利用螺纹装有钻夹头, 以供装夹直柄钻

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 之用。传动齿轮的旋转使直柄钻随之转动,发生钻孔作用。 (2)引导学生思考手摇钻的工作原理,有利于学生理解控制的理论知识,思考影响手 摇钻控制的因素。 参考答案: A、当人旋转摇手柄时,把人力转变为手柄的旋转,从而导致与摇手柄连在一起的大齿 轮做圆周运动, 在通过与大齿轮连接的动主轴上的两个小齿轮使得直柄钻头随之转动, 将圆 周运动转化为直线运动和旋转运动。 B、使用时左手握直柄把手,左手压力适中不能晃动;右手旋转手柄速度要合适,稳定; 装夹钻头要稳紧,不能晃动;打孔时要注意及时反转,不能让钻头卡死在工件里。 (3)本问题意在引导学生拓宽思路,思考从人工控制到自动控制部件的转化。 答题提示:把齿轮传动改为电动机等。 6.教师在评价学生时,应兼顾各个方面,不能偏重某个方面。可以参考如下的评价表。

评价表
活动名称 制作人 比重 方案构思 流程设计 模型组装 钻孔试验 问题回答 总分 日期 自评 得分点 得分点 X 比重
最终得分(三者平均分)

他评 得分点 得分点 X 比重

教师评 得分点 得分点 X 比重

三、补充资料
什么是手摇钻?其结构和规格如何? 手摇钻又称摇钻。它是专供装夹圆柱柄钻头(直柄钻)后,用手工操作对金属或其他材料进行钻 孔的一种工具。 手摇钻分为手持式(手式)和胸压式(胸式)两种。它主要由主体、齿轮、主轴、摇手柄、钻轧头、 手柄(或胸撑)等组成。 手摇钻是用手工操作,旋转摇手柄,使与摇手柄连在一起的大齿轮转动,通过大齿轮的转动从 而动主轴上的两个小齿轮旋转。主轴的一端利用螺纹装有钻夹头,以供装夹直柄钻之用。传动齿轮的 旋转使直柄钻随之转动,发生钻孔作用。 使用时左手握住手柄,右手握住摇手柄,把直柄钻头对准工作,然后右手向顺时针方向旋转, 从而使直柄钻相应地旋转钻入工件。退出时,右手向逆时针方向旋转,直柄就能从工件中退出。

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活动十 小电珠控制系统的设计与制作
温州瓯海区三溪中学 郎建华老师提供

一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》 ,控制与设计单元一节控制系统的工作过程与方式 安排 2 课时, 本节教学可让学生通过试验来熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工 作过程。熟悉闭环控制系统的基本组成,能画出方框图,理解执行器、控制器的含义。 “小 电珠控制系统的设计与制作” 活动设置的目的就是让学生尝试设计小电珠的控制系统, 引导 学生理解控制系统的工作过程和方式。 本活动时间约需 45 分钟,可以用在学生学习控制控制系统的工作过程和方式之后,按 照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况,灵活处理该 活动。 可以将它用在学生学习控制系统的工作过程和方式控制的手段之前, 让学生探究控制 系统的工作过程和方式; 也可让学生边学习理论知识边活动, 在活动中理解控制系统的工作 过程和方式控制。

二、教学建议
1.活动的导入可以展示多种灯光控制的方案,引起学生思考控制的工作过程和方式。 2.四、活动提示 1、2。这是一个简单的小电珠控制方案,目的是让学生熟悉小电珠控 制系统中的各种装置和理解开环控制过程。 此处使用的元气件可自制或到物理实验室, 劳技 实验室借用。 答案提示: (建议不要对这些环节或量进行深入的讨论,只要学生基本理解工作方式即 可) 输入量:开关的开或关(信号) 控制器:开关 执行器:电路 被控对象:小电珠 输出量:小电珠的点亮或熄灭 合上开关元件,电路导通,有电流流过小电珠,点亮小电珠。断开开关,电路断路,无 电流流过小电珠,小电珠熄灭。 3. 活动提示 3、4。本活动主要是改变控制系统中的控制器,让学生理解小电珠的控制 工程和控制方式。 答案提示: (建议不要对这些环节或量进行深入的讨论,只要学生基本理解工作方式即 可) 控制方框图: 电流量 电珠的点 磁铁靠 亮与熄灭 近 或 离 磁控干开簧管 三极管电路 小电珠 干簧管 管 4.活动提示 5。此处比较难,主要是引导学生进一不思考控制的工作方式。我们对此 处设计精度要求不高, 同时要引导学生有意识拓展思路, 在学生遇到困难时给予一定的指导。 当然,如果存在困难,教师也可以自己制作一个小装置演示给学生看,并引导学生分析。 参考答案: 在上面活动的基础上, 引入光敏电阻和三极管的组合电路 (教师可以建立这样一个场景,

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 如不用人控制的的小电珠控制系统,当光线强时,小电珠比较不亮,当光线比较弱时, 小电珠点亮)。 参考电路如下图:

5.问题讨论: (1)本问题主要引导学生查阅相关资料,对控制开关及控制方式的了解。 提示: 拉线开关、档位吊扇调速开关、触摸开关、调光调速开关、声控开关等等。 (2)本问题主要作为参考,不作为必须完成的内容 6.参考活动是为了提高学生兴趣,让学生探索影响飞碟控制的因素而设臵的。此活动 比较简单,与学生生活比较接近,容易让学生接受和思考。 7.教师在评价学生时,应兼顾各个方面,不能偏重某个方面。可以参考如下的评价表。

评价表
活动名称 制作人 比重 方案构思 控制方框图 绘制 制作与实验 技术试验 问题回答 总分 日期 自评 得分点 得分点 X 比重
最终得分(三者平均分)

他评 得分点 得分点 X 比重

教师评 得分点 得分点 X 比重

三、补充资料 自动化之路

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 从刀耕火种的年代起,人们就梦想着省时省力地生产出更多的东西,来满足人们生活 的需要。 人们在几千年的生产过程中, 发明了很多节省力气的工具, 如在河流上建造的水车。 可以通过水的冲击带动轮子转动,实现灌溉、淘米等工作。 工业革命的到来,为自动化的发展带来了巨大的动力。1788 年,为了解决工业生产中 蒸汽机的速度控制问题, 瓦特在自己发明的蒸汽机上安装了一个飞球, 并将它与蒸汽机的阀 门连接在一起。这样当蒸汽机的转速太快时,飞球升高,使阀门开的小些,蒸汽机会减速。 瓦特的这项发明开创了自动调节装置的应用和研究。 这项发明的成功表明自动化技术已具雏 形。但是这些发明都是在人们工作检验中产生的,没有形成理论的指导。直到一百多年后, 美国数学家维纳与墨西哥生物学家罗森布卢埃特合作, 经过从 1934 年到 1947 年的十几年研 究,最终提出了自动化的理论基础著作——控制论。标志着自动化技术的正式诞生。从诞生 到现在,自动化技术在各个领域大显身手,飞机导航、交通运输、导弹控制中到处都是自动 化技术的应用。 1970 年 4 月,在美国芝加哥召开的首届国际机器人大会上,多数科学家主张将自动化 技术命名为“赛伯”。赛伯一词来源于希腊文,意思为“掌舵人”,转意为“管理人的艺 术”。维纳首先在他的自动化技术的经典著作《控制论,或关于动物在动物和机器中控制与 通讯的科学》中,首先使用了 cybernetics(赛伯)一词。人们为了纪念维纳在自动化发展 中的巨大贡献,最后决定将自动化技术命名为赛伯。 虽然直到 1788 年瓦特发明蒸汽机的速度调节器,自动化技术才开始进入到工业生产的 使用领域。 但是人们在几千年的劳动过程中, 早已经利用自己聪明的头脑创造出了一些巧夺 天工的装置,这些自动化装置体现了朦胧的自动化思想。 电视连续剧《三国演义》时,不知注意到了剧中提到的木牛流马没有。这种木牛流马传 说就是诸葛亮发明的一种自动装置。 它可以不用牲畜做动力, 而是使用类似弹簧的装置来提 供动力,帮助诸葛亮的军队运送战略物资。这虽然只是个 传说,但是却体现了人们对于自动化装置的向往。 如果说诸葛亮的木牛流马只是一个传说。而同样是三 国时期的我国古代发明家马均发明的指南车则确有其事。 这种指南车上有一个小木人,无论如何向前、向后、还是 转弯,小木人的手一直指向南方。这种装置好像现代的自 动定向仪。后来在魏晋时期又出现了记里鼓车。记里鼓车 分上下两层, 上层设一口钟, 下层设一鼓。 车上有一木人, 峨冠锦袍,坐于车的下层。车走十里,小木人击鼓一次;

《技术与设计学生活动手册 1-2 二册参考答案》教师参考 版权属浙江省教育厅教研室 每击鼓十次,小木人就上升到上一层,击钟一次,煞是有趣。这种装置是利用齿轮传动的原 理来实现的, 其实我们现在汽车上用的很多里程表所用原理也一样, 与这种里程鼓车没有什 么区别。 在国外,在古代也有很多制造巧妙的装置,2000 年前的古希腊,有一个非常出色的技 师叫希罗,他经常向阿基米德等科学家请教、学习,制造出了许多机器。有神殿自动门、神 水自动出售机、里程表等。神殿自动门当有人拜神时,点燃祭坛上的油火,油火产生的热量 就会使一个箱子里的空气膨胀,然后膨胀的空气就会推动大门,使大门打开。当拜神的人把 油火熄灭后,空气受冷缩小,大门于是就会关闭。当时的人们由于没有什么科学知识,还以 为是神仙显灵,为他们开门呢!其实这种装置也就是现在人们经常使用的发动机的原理。 到了 17 世纪中叶,工业生产突飞猛进,科学技术日新月异。这个时期的人们思想异常 活跃,用机器工作的愿望比任何时候都更加强烈。哈格里夫斯是英国的一名普通工人,但是 他却发明了纺纱机,他的妻子是一个纺纱工人,每天都在辛苦的工作,但是还是不能满足织 布用。于是他想为自己的妻子作一个效率高的纺车,但是总也没有好的主意。有一天他不小 心将妻子的纺车碰倒了,奇怪的是,原来水平放置的纺锤直立了起来,但是线却没有断,纺 锤还在动,看到了这个情景,他有了灵感。他在原来的纺车上加了好几个纺锤,再用一个轮 子带动它们,老纺车一下子成为了一个一次可以纺出很多纺线的新纺车。这种纺车的问世, 打响了机械化生产的第一炮,也加快了自动化的发展。我国古代也有了这种纺织机,蜀锦机 是我国古代织造技术最高成就的代表。织造时上下两人配合,一人拉花,一人踏杆,引纬织 造。 人类自从开始劳动以来,就不断寻求着能够代替自己进行劳动的机器。正是这种愿望, 使一代代劳动人民发挥他们的聪明才智创造出了许多的自动化装置, 也正是这种愿望, 才使 我们今天的自动化技术在各个领域里发挥着巨大作用。


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