一 技术与设计的关系教学设计模板

第二章

技术世界中的设计 第三节

技术试验及其方法

一、教材分析

本节分为以下四个小节：1.什么是技术试验；2.技术试验方法；3.技术试验的实施与报告的写作；4.技术试验在设计中的的作用。

本节内容是全书的重点之一。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，是技术设计的重要组成部分。技术试验的思想方法也是技术素养的重要组成部分。因此本节教材在本章中甚至全书中具有重要地位。

教学目标：

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

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

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

教学重点与难点：

1.教学重点：理解技术试验的重要性，知道技术试验的方法。

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

教学方法与手段：

体验法、讲授法、讨论法。教师演示讲解，学生主动探究。

使用教材的构想：

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

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教学流程：

一、导入新课

［设置问题］“怎样拍掌拍得最响？”，让学生不由自主的动手拍掌进行试验。

［教师评析］

拍掌响与不响，同学们不知道答案不能直接回答，所以同学们要亲自拍掌来试一下，而这种尝试，可以称之为试验。怎样拍得最响，我们用试验的方法很容易得到答案。那我们在技术领域出现的未知问题又该怎么办呢？这就是今天要和大家一起探讨的主题。引出课题：第三节

技术试验及其方法。

二、新课讲解

（一）什么是技术试验

［案例分析］

教材P36，组织学生阅读“技术试验卫星”，教师引申案例“神舟飞船”。

大家都知道我们国家的载人航天成就让我们每一个中国人感到骄傲和自豪，那么为什么只有神舟5号、6号、7号真正的载人上天，神舟1、2、3、4号又干什么去了呢？

［学生思考讨论］

［教师评析］

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

1.技术试验的概念

我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动称为技术试验（Technical Test）。

［设置问题］技术试验与科学实验是不是一样的呢？

［学生思考讨论］

［教师评析］

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

2.为什么要进行技术试验

［案例分析］

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

［设置问题］这些案例给了我们什么启发？

［学生思考讨论］

［教师评析］

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

［马上行动］教材P37 李宁同学自己做了个小板凳，他要做两个小试验来检验小凳的承重力和稳定性，你认为他的试验合理吗？

（1）在小凳上逐步加重物，把重物将小凳压垮前的一次重力记录为小凳的承重力。

（2）在小凳上固定一个特制的挡风屏障用电风扇在一定距离之外吹风，电扇由远及近移动，风力由小变大，记录屏障连同小凳一同倒下时电风扇与小凳之间的距离以及电风扇的风力。

［教师评析］

凳子的承重力和稳定性主要决定于凳腿对地面的支撑力和角度、所以第一个试验应该做而第二个试验不必做。由此也可以看出，对不同用途的产品，其功能不同，用途不同，用来检验的方法也有所不同。从中初步体会和尝试技术试验需要合理的设计。

3.技术试验的分类

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

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

优化试验：对试验对象进行条件优化或条件组合。如农业中不同的品种的对比试验。

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

信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。如航测。

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

［教师评析］

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

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

（二）技术试验方法

1.优选试验法

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

2.模拟试验法

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

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

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

3.虚拟试验法

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

［设置问题］采用虚拟试验方法比传统的方法有什么好处？

［回答］很多虚拟试验可以在计算机上完成，大大缩短研制周期和节省研制经费。

4.强化试验法

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

5.移植试验法

在相互有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验的方法。例如农作物的嫁接或移植试验（如橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验，这就是一种非常典型的移植试验）。

［设置问题］同学们还知道些什么样的移植试验法的应用？

［教师提示］西瓜移植试验、用小白鼠做药物试验。

［教师总结］

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

（三）技术试验的实施与报告的写作

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

2.技术实验报告写作

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

3.引导学生进行简单的技术试验并纂写技术实验报告

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

（五）技术试验在设计中的作用

在技术活动中，技术试验是必不可少的。

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

［随堂练习］

1.下列技术活动中，不属于技术试验的是（

A ）。 A、氧化还原反应 B、汽车碰撞试验 C、飞机风洞试验 D、静电对电子元器件的破坏试验

2.对安全帽进行超载试验是一种（

C ）试验。 A、优化试验 B、信息试验 C、预测试验 D、性能试验

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3.将新型的汽车进行碰撞试验，观察汽车损坏情况及驾驶室内模拟人的受伤情况，这种试验方法是（

B ）。 A、虚拟试验法 B、模拟试验法 C、优选试验法 D、强化试验法

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

B

）

A.优选实验法

B.模拟实验法

C.虚拟实验法

D.强化实验法

［板书设计］

三、技术试验及其方法

⑴技术试验：（根据目的分类）性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等。

⑵技术实验法：优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法、移植试验法等。

⑶技术试验报告的写作

⑷技术试验在设计中的作用

教学反思：

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

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