4.3測(cè)試與優(yōu)化教案-高中通用技術(shù)粵科版必修技術(shù)與設(shè)計(jì)1

《通用技術(shù)》必修1第四章第三節(jié)測(cè)試與優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)背景黨的二十大報(bào)告指出，“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”。通用技術(shù)是一門與科學(xué)技術(shù)息息相關(guān)的學(xué)科。回顧人類的發(fā)展歷程，從石器時(shí)代、青銅時(shí)代、蒸汽機(jī)時(shí)代直到當(dāng)今的信息時(shí)代，技術(shù)進(jìn)步改變著人類的生活和生產(chǎn)方式。我們的生活、工作、生產(chǎn)處處都要用到技術(shù)，例如我們手中拿的圓珠筆和鋼筆就是多次技術(shù)改造的結(jié)果，使我們足不出戶就可以了解世界的電視機(jī)也是技術(shù)發(fā)明的成果。認(rèn)識(shí)技術(shù)、善用技術(shù)，已成為現(xiàn)代人必須具備的素質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能了解日常生活中簡(jiǎn)單的測(cè)試方法、記錄方法能簡(jiǎn)單的運(yùn)用一些測(cè)試方法對(duì)一些產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試能根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)易的優(yōu)化設(shè)計(jì)情感態(tài)度與價(jià)值觀從了解工藝含義到明白工藝處處存在我們生活中。知道工藝對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的重要性，同樣的材料，不同的工藝技術(shù)會(huì)立生不同的產(chǎn)品，工藝的好壞決定著產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。從而樹立工藝要精湛，產(chǎn)品才能優(yōu)秀的理念，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)的正確態(tài)度以及良好的技術(shù)理念和素養(yǎng)。感受工匠精神對(duì)技術(shù)制造質(zhì)量的獨(dú)特作用，體會(huì)工藝的優(yōu)質(zhì)對(duì)成品的重要性，形成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致精益求精、追求卓越的工作態(tài)度。教學(xué)內(nèi)容分析:本書的第四章就是以問題的解決過程為線索來展開的，教材以貼近生活實(shí)際的廣告宣傳燈設(shè)計(jì)為例，引領(lǐng)同學(xué)們經(jīng)歷技術(shù)設(shè)計(jì)與制作的過程。通過第四章的學(xué)習(xí)，同學(xué)們將會(huì)掌握相關(guān)的技術(shù)設(shè)計(jì)的知識(shí)和技能，了解設(shè)計(jì)中可能遇到的各種問題，綜合考慮設(shè)計(jì)的條件和因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方家，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的物化，從而達(dá)到提高核心素養(yǎng)的目的。同時(shí)提高實(shí)踐活動(dòng)的成效，以知促行，學(xué)以致用。學(xué)情分析:確定設(shè)計(jì)方案后，下一步就需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案制造出產(chǎn)品。但是想要達(dá)到最終的設(shè)想，僅靠手繪圖或計(jì)算機(jī)三維效果圖是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還需要通過進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，將設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。本章我們將根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，挑選合適的材料，運(yùn)用合適的加工工藝，使用工具，最終制作出一個(gè)產(chǎn)品的原型或模型。在這個(gè)過程中，既要尊重原始設(shè)計(jì)，又要提倡大膽創(chuàng)新，還需要處理好結(jié)構(gòu)、空間、色彩搭配、材質(zhì)肌理等關(guān)系，并時(shí)刻謹(jǐn)記操作安全。我們還要點(diǎn)結(jié)歸納在設(shè)計(jì)制作各個(gè)階段做的測(cè)試和評(píng)價(jià)，通過測(cè)試和評(píng)價(jià)，使作品得到進(jìn)一步的提升和完善。相信經(jīng)過我們的努力，一定能把美好的設(shè)想，轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在的成果。教學(xué)重難點(diǎn):重點(diǎn):了解什么是測(cè)試及簡(jiǎn)單的測(cè)試方法難點(diǎn):能用學(xué)過的測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試操作，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。教學(xué)策略:本節(jié)課教學(xué)主要由教師通過實(shí)物圖片和多媒體手段設(shè)置學(xué)習(xí)情境，并加以引導(dǎo)，讓學(xué)生在過程中自主探究、自主建構(gòu)設(shè)計(jì)原則知識(shí)并形成能力。教學(xué)準(zhǔn)備:展示用的圖片、其他技術(shù)產(chǎn)品、多媒體課件。教學(xué)過程:情景導(dǎo)入:老師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)《通用技術(shù)》必修1第四章第三節(jié)測(cè)試與優(yōu)化。校慶廣告宣傳燈設(shè)計(jì)制作展示會(huì)上，各小組代表分別展示和介紹了本小組的模型。第二小組在展示中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問題:使用白熾燈做光，畫面明暗不均勻。用普通紙粘貼的宣傳畫透光率太低，沒有達(dá)到宣傳顯示的效果。白熾燈的功率太大，導(dǎo)致底板溫度過高，粘貼畫出現(xiàn)受熱烤黃現(xiàn)象。校慶廣告宣傳燈的掛鉤受力有變形情況。教師針對(duì)第二小組的展示情況進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)和引導(dǎo)，指出了出現(xiàn)以上問題的主要原因是在模型的制作過程中忽視了測(cè)試和改進(jìn)。不經(jīng)過測(cè)試，產(chǎn)品在使用中就容易出現(xiàn)問題，還有可能引發(fā)安全事故。聽了教師的點(diǎn)評(píng)，其他小組的同學(xué)也認(rèn)識(shí)到自己對(duì)制作過程中的測(cè)試環(huán)節(jié)還不夠重視，決定在今后的設(shè)計(jì)和制作中加強(qiáng)測(cè)試和優(yōu)化環(huán)節(jié)。導(dǎo)學(xué)思考你們小組的模型測(cè)試情況如何?有發(fā)現(xiàn)問題嗎?要做哪方面的改進(jìn)和優(yōu)化?一、測(cè)試任務(wù)了解測(cè)試的內(nèi)容、方法和步驟，并通過對(duì)模型的測(cè)試加以體悟。方法指導(dǎo)1.測(cè)試的內(nèi)容確認(rèn)測(cè)試對(duì)象能夠達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，其特征是要通過測(cè)試數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)產(chǎn)品水平，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化或定型。不同的產(chǎn)品有不同的測(cè)試內(nèi)容，一般新產(chǎn)品都會(huì)進(jìn)行功能測(cè)試性能測(cè)試、安全測(cè)試、產(chǎn)品適用性測(cè)試和壽命測(cè)試等。測(cè)試時(shí)一般要注意以下幾點(diǎn)。(1)制訂嚴(yán)格的測(cè)試計(jì)劃和測(cè)試項(xiàng)目。(2)對(duì)測(cè)試發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤結(jié)果需要有確認(rèn)的過程。一般成員A測(cè)試出來的錯(cuò)誤，一定要由成員B來確認(rèn)。(3)要徹底檢查每個(gè)測(cè)試結(jié)果。如果不仔細(xì)檢查測(cè)試結(jié)果，有些已經(jīng)測(cè)試出來的錯(cuò)誤可能會(huì)被遺漏。(4)安善保存一切測(cè)試過程的文檔，測(cè)試的重現(xiàn)往往要靠測(cè)試文檔記錄。2.測(cè)試的方法和步驟(1)測(cè)試方法有靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試靜態(tài)測(cè)試:是指人工評(píng)審設(shè)計(jì)文檔，借以發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤。作為研發(fā)質(zhì)量控制的重要手段，評(píng)審經(jīng)常作為具體實(shí)施前的檢查手段，其目的是保證設(shè)計(jì)的正確性，減小設(shè)計(jì)風(fēng)好盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。動(dòng)態(tài)測(cè)試:讓被測(cè)試產(chǎn)品有控制地運(yùn)行，并從多種角度觀察運(yùn)行時(shí)的情況，以發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤。(2)測(cè)試步驟根據(jù)設(shè)計(jì)要求制訂測(cè)試內(nèi)容，包括產(chǎn)品功能和指標(biāo)。制訂測(cè)試的方法，準(zhǔn)備好各項(xiàng)測(cè)試需要使用的工具、儀器設(shè)備。實(shí)施測(cè)試，并記錄結(jié)果。案例六面形校慶廣告宣傳燈的測(cè)試測(cè)試的主要內(nèi)容包括，電路設(shè)計(jì)和開關(guān)、廣告宣傳效果、尺寸規(guī)格、穩(wěn)定性與強(qiáng)度、電流與電壓、安全性等。具體測(cè)就情況見表413。表413六面形校慶廣告宣傳燈的測(cè)試測(cè)試內(nèi)容測(cè)試方法測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)存在問題的原因電路設(shè)計(jì)和開關(guān)進(jìn)行通電測(cè)試，測(cè)試電路設(shè)計(jì)是否正確，開關(guān)是否正常電路設(shè)計(jì)和安裝正確，開關(guān)良好合格廣告宣傳效果進(jìn)行通電測(cè)試。觀察文字和圖像宣傳展示效果和夜晚的展示距離畫面上亮暗不均勻不合格采用點(diǎn)光源光照不均勻尺寸規(guī)格用直尺或卷尺測(cè)量，比較測(cè)量值與設(shè)計(jì)圖標(biāo)示的尺寸的偏差尺寸偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)合格穩(wěn)定性與強(qiáng)度分別將六面形校慶廣告宣傳燈平放和懸掛，檢查是否平穩(wěn)及掛勾是否變形燈體平穩(wěn)，掛勾形狀不變合格電流、電壓測(cè)試輸入電壓、電流在規(guī)定值內(nèi)合格安全性連續(xù)開燈工作6小時(shí)，用電筆測(cè)試漏電情況面板過熱，無漏電不合格光源功率太大，燈體散熱不良思考如果李明小組測(cè)試的是一款滾動(dòng)式廣告宣傳燈，還要增加哪些測(cè)試內(nèi)容?實(shí)踐根據(jù)自己小組設(shè)計(jì)制作的模型，制訂測(cè)試內(nèi)容，實(shí)施測(cè)試項(xiàng)目，記求測(cè)試結(jié)果并分析原因。進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品必須按照一定的標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)試，有些產(chǎn)品還需要進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證測(cè)試。專業(yè)認(rèn)證測(cè)試需要滿足一定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要求在專門的測(cè)試場(chǎng)地（國(guó)家認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室）用精確的調(diào)試儀器測(cè)試。二、改進(jìn)與優(yōu)化任務(wù)結(jié)合測(cè)試的結(jié)果，對(duì)本小組的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不可能是絕對(duì)完美的，在設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，在制作過程中也提倡有新的發(fā)現(xiàn)、新的創(chuàng)意、新的改動(dòng)，尤其是對(duì)產(chǎn)品的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)改進(jìn)。案例六面形校慶廣告宣傳燈模型的改進(jìn)和優(yōu)化從六面形校慶廣告宣傳燈的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，還有一些問題和缺點(diǎn)，如光源照明不均勻、宣傳畫透光性差、廣告宣傳燈面板發(fā)熱嚴(yán)重等。道過對(duì)設(shè)計(jì)的改進(jìn)可以消除存在的缺點(diǎn)和隱患，同時(shí)在功能上也可進(jìn)一步優(yōu)化和拓展。(1)安全性上的改進(jìn)。把功率60w的白熾燈改為6w的管狀節(jié)能燈，既保證了光源的亮度，又把點(diǎn)狀的光源變成了帶狀的光源，同時(shí)還大大地降低了發(fā)熱量；改造上、下蓋的構(gòu)造，把上、下蓋做成框架中空的結(jié)構(gòu)，利用空氣的上下對(duì)流帶走熱量，降低溫度。(2)透光性的改進(jìn)。把原來畫在紙上的宣傳畫，改為畫在透明膠紙上，畫面通過燈光的照射更加絢麗多彩。(3)靈活性上的改進(jìn)。畫板采用可更換結(jié)構(gòu)，使用時(shí)可根據(jù)使用者的需求更換版面，以適應(yīng)不同的需求。更換版面可采取手動(dòng)換畫，設(shè)置6塊活動(dòng)畫板來實(shí)現(xiàn)換畫功能。(4)燈光控制上的改進(jìn)。采用電子控制，使功能轉(zhuǎn)換變得靈活。燈光運(yùn)行方式包括長(zhǎng)亮、閃動(dòng)、跳躍、流動(dòng)、亮暗交替等，還可對(duì)燈光強(qiáng)度進(jìn)行控制。(5)使用材料的改進(jìn)。采用鋁合金型材做骨架可使作品更加牢固，增加耐用性。將有機(jī)玻璃改為PVC片，可以降低制作的加工難度和成本。(6)功能上的改進(jìn)。增加滅蚊蠅功能。在原廣告燈的下半部加設(shè)電子滅蚊蠅裝置，利用高壓低功率觸殺網(wǎng)觸殺蚊蠅。為了安全，需在觸殺網(wǎng)的外圍加設(shè)防護(hù)柵網(wǎng)。(7)聽覺、視覺上的改進(jìn)。可提供背景音樂，增加廣告宣傳解說詞；在畫板和燈光上增加色彩配置，變換畫板上的文字與圖案等。實(shí)踐根據(jù)本小組的模型在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和問題，加以改進(jìn)和優(yōu)化，并考慮能否拓展一些功能。新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過程中需要改進(jìn)和優(yōu)化，已生產(chǎn)和進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品，也需要與時(shí)俱進(jìn)地進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。易拉罐的改進(jìn)1963年，第一個(gè)碳酸飲料鋁制易拉罐面世了，但拉環(huán)有很多缺點(diǎn)。首先拉環(huán)會(huì)帶來危險(xiǎn)，因?yàn)槔聛淼睦h(huán)會(huì)被孩子們拿來玩耍，而鋒利的拉環(huán)會(huì)割傷孩于。其次，人們拉下拉環(huán)后隨手丟棄，造成了環(huán)境污染。但要把這些拉環(huán)收集、儲(chǔ)藏及運(yùn)送到再循環(huán)中心并不容易。最好的方法是把拉環(huán)留在罐上，那么收集罐的時(shí)候，同時(shí)也收集了拉環(huán)。20世紀(jì)70年代中期，制罐業(yè)發(fā)明了首個(gè)不離罐拉環(huán)。今天，這種拉環(huán)已用于全球很多碳酸鐵料罐（圖419）。該種設(shè)計(jì)利用了杠桿原理，當(dāng)使用者拉動(dòng)拉環(huán)時(shí)，拉環(huán)會(huì)向下彎曲，從而拉開蓋眼，通過將蓋子下壓來開啟蓋子。開這種易拉罐時(shí)，只需單手模作，不像舊時(shí)拉環(huán)，開罐時(shí)需要一只手拉動(dòng)拉環(huán)，另一只手抓著罐子。不離罐拉環(huán)是技術(shù)的改進(jìn)，使用者飲用罐裝飲品時(shí)感覺輕松方便，不用到處找尋丟棄拉環(huán)的地方。同時(shí)又符合環(huán)保理念，罐內(nèi)的飲料飲完后，空罐可全部被回收。產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)是基于對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的整體優(yōu)化或局部改進(jìn)設(shè)計(jì)，目的是使產(chǎn)品更趨完善，更能滿足用戶的需求、提高產(chǎn)品的性價(jià)比，滿足綠色環(huán)保的要求等。產(chǎn)品的改進(jìn)性設(shè)計(jì)，最重要的是要了解用戶對(duì)原有產(chǎn)品的意見、期望和建議。調(diào)查請(qǐng)你選擇一種常用的產(chǎn)品，以產(chǎn)品的改進(jìn)和優(yōu)化為目的進(jìn)行調(diào)查，將調(diào)查結(jié)果和建議填入表414中，并向生產(chǎn)者反饋。表414產(chǎn)品調(diào)查表項(xiàng)目?jī)?nèi)容選擇的產(chǎn)品調(diào)查的方式用戶的意見我的建議討論、思考、形成小論文。每位同學(xué)組織一篇小作文，可以從不同的方面進(jìn)行展開。完成后，與同學(xué)們進(jìn)行討論、分享。課后作業(yè)1.試總結(jié)在廣告宣傳燈制作完成后，要對(duì)作品進(jìn)行哪些測(cè)試?2.制作的廣告宣傳燈通電一段時(shí)間后，由于燈體通鳳不好、散熱不良導(dǎo)致燈體和面板發(fā)熱嚴(yán)重，試提出幾種更環(huán)保，更節(jié)能的優(yōu)化改進(jìn)方法。3.汽車追尾事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)保護(hù)車內(nèi)人員安全，有同學(xué)想出如下多種優(yōu)化改進(jìn)防護(hù)的方案，你覺得哪一項(xiàng)比較合理?為什么?(1)在汽車前后加裝高強(qiáng)度彈簧，碰搶時(shí)彈簧可以起到緩沖作用。(2)根據(jù)同名磁極相斥原理，在汽車