技術與科學的關系 高中 技術必修技術與設計1（豫科版2019）

第3節(jié)

技術與科學的關系（1課時）第1章技術及其性質豫科版2019必修一技術活動需要多種科學知識的支撐01技術活動受當時技術等條件的限制02科學發(fā)現與技術創(chuàng)新03

理解技術與科學的關系。01

了解技術活動與技術創(chuàng)新。02新課導入想想一

同學們，學校每年都組織你們參加研學行活動？這些活動中有沒有科技實踐活動呢？是一些什么樣的活動呢？我們常提到“科學技術”這個詞，你思考過技術與科學的關系嗎？問題：科學技術新課導入

我們互動探究一下課本中的案例：欹器技術所涉及的領域和范圍不同，其復雜程度也不一樣，但考察一項技術的設計和實施過程后很容易發(fā)現，技術活動的進行往往需要應用許多相關科學知識。做中學新課導入

欹（qi）器，是我國古代勞動人民智慧的結晶，欹器有一種奇妙的本領，未裝水時略向前傾，待灌入少量水后，罐身就豎起來一些，而一旦灌滿水時，罐子就會一下子傾覆過來，把水倒凈而后自動復原，等待再次灌水。欹器在古代還是一種誡器，具有對人的警示作用?！犊鬃蛹艺Z》中記載：孔子觀于魯桓公之廟，有欹器焉。夫子問于守廟者曰：“此為何器？”對曰：“此蓋為宥坐之器?！笨鬃釉唬骸拔崧勫蹲?，虛則欹，中則正，滿則覆。明君以為至誡，故常置之于坐側?！弊鲋袑W：新課導入思

考欹

器我們一起來做一個欹器。然后觀察在灌水過程中，整個容器系統(tǒng)的重心是怎樣變化的？找一只塑料杯，設法找到空杯子的重心位置，在重心所在水平面上方一點的杯壁上鉆兩個孔，孔徑與自行車輻條的直徑等大，并且使兩孔的連線稍稍偏離孔所在的圓的圓心（即使你對準圓心鉆孔，一般也會產生1~2mm的偏差）。取一段鐵絲（直徑與自行車輻條相同），緊緊地插入杯壁的兩個小孔中，作為容器的轉軸。然后用鐵絲做一個支架，把杯子的轉軸架在支架頂端的凹槽內，欹器就制作成功了，如下圖所示。制好后，請灌水試試。想一想：在灌水的過程中，整個容器系統(tǒng)的重心是怎樣變化的？為什么灌一點水以后，容器會豎直一些？灌滿水后，為什么容器又會一下子傾覆過來？水倒凈后，為什么會自動復原？請用平衡的原理加以解釋。欹器模型PART01技術活動需要多種科學知識的支撐

技術活動需要多種科學知識的支撐一

機械式鼠標

簡單、具體的制作、發(fā)明等，用到的知識雖然不是很深奧，卻可以鍛煉我們的動手能力，啟迪思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力，提高我們學習基礎知識和從事科學技術的興趣。從事比較系統(tǒng)、復雜的技術活動，就需要有全面、深入的自然科學和社會科學的知識。只有具備了扎實、全面的基礎知識，不斷進行技術實踐，才能較好地解決技術活動中的實際問題。

鼠標是計算機重要的指向設備之一。以機械式鼠標（右圖所示）為例，設計制造出一款造型美觀、性能優(yōu)良、操作舒適的鼠標，需要考慮以下幾個主要因素。

技術活動需要多種科學知識的支撐一

功能設計1鼠標外殼的主要作用是支撐、保護其內部的元件。只有具備材料學及相關的知識才能選擇出合適的材料，使外殼堅固耐用又造價低廉。鼠標的基本作用是控制計算機顯示屏上光標的移動以拾取目標。如右圖

所示，機械式鼠標移動時，滾動球滾動，并帶動兩個方向上的帶條紋的滾輪（光柵輪）轉動。光敏三極管感應到反射光線的變化并形成脈沖電信號，并把信號傳輸到鼠標內的控制芯片，再由芯片將鼠標的變化數據傳給計算機。此時屏幕上的箭頭就可以移動了。機械式鼠標的內部結構

技術活動需要多種科學知識的支撐一

造型設計2

造型設計必須以人機工程學的觀點，去確定人和產品之間最適宜的相互作用方式和方法，提高人的操縱活動能力，以達到高效和高準確度的要求。要綜合地運用人體測量學、生物力學、生理學和心理學等知識，來確定鼠標的比例尺度、色彩的搭配等，使其色彩宜人、造型別致且實用。

技術活動需要多種科學知識的支撐一

產品試制或模型制作3完成設計后，按照傳統(tǒng)的方法，就要制作樣品，檢驗設計思路和設計方案是否合

理，并做出必要的修改。試制模型或產品，就要懂得不同的加工設備、各種加工工藝、技術和手段，以及成型技術、檢測技術等?，F代設計及制造越來越多地應用了計算機進行輔助制造，并可以用計算機模擬，提高設計效率和設計質量（右圖所示）。機械設計軟件做出的模型

技術活動需要多種科學知識的支撐一

實現鼠標功能需要的技術4

設計和制造鼠標，需要電子技術、機械設計、計算機科學、人機工程學等知識。電子技術包括電器件設計和選用、電子電路設計、電磁技術、光電技術等知識；機械設計包括機構設計、材料選用、強度理論、散熱、潤滑、振動等知識；計算機科學涉及處理器、存儲器、顯示器、總線及接口等技術；人機工程學涉及人機界面等知識。PART02技術活動受當時技術等條件的限制

技術活動受當時技術等條件的限制二

仍以鼠標為例，早期我們使用的鼠標為機械式鼠標。后來的設計者用光電位移傳感器取代機械式鼠標的滾動球，設計出了光電式鼠標（右圖所示）；用激光光源代替LED（發(fā)光二極管）光源，又設計出了激光式鼠標（右圖所示）。鼠標的性能變得越來越優(yōu)越。

顯然，機械式鼠標的設計者在設計鼠標時，肯定也做了很精心的方案論證，光電位移傳感器或激光技術的應用在當時肯定受到某種限制而沒有被采用，比如是否形成了可應用的技術、可靠性、性價比等。光電式鼠標的工作原理激光式鼠標的工作原理

技術活動受當時技術等條件的限制二

關鍵文本更多的鼠標設計產近年來，無線鼠標、空中鼠標、手套鼠標、磁懸浮鼠標等產品也相繼被設計出來，體現了技術發(fā)展的無限潛力（右圖所示）。雖然無限制的、充滿想象力的概念設計是每個設計師所向往的，但這些設計往往包含成本太高、可靠性差、難以生產制造、有待突破的新技術的應用等制約因素。因此，設計必須以現有技術為基礎，考慮設計方案能否靠現有技術手段實現。當設計原理有重大突破時，制造工藝技術往往也需要創(chuàng)新。PART03科學發(fā)現與技術創(chuàng)新

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

科學發(fā)現是技術發(fā)明的基礎科學技術的發(fā)展遵循著“生產—技術—科學”的模式。先有生產活動在漫長的生產活動中積累經驗早期人類的生產活動主要靠經驗的積累。提升認知提煉出技術無數科學家的努力奮斗，使科學從技術實踐中獨立出來。

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

19世紀以后從科學（包括科學實驗）出發(fā)先進行科學基礎理論研究，發(fā)現自然規(guī)律和基本原理再利用這些原理，通過一定的技術途徑，使其轉化為現實的產品，形成新的生產力技術科學生產先有科學，后有技術，最后才將其應用于生產

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

1879年電話被發(fā)明并投入使用。愛迪生（1847—1931）改進了電燈。交流電及交流電系統(tǒng)的廣泛使用，使得電能能夠遠距離輸送，從而使人類進入了一個偉大的新時代。人們的勞動生產力得到了很大的提高，社會經濟的發(fā)展也突飛猛進。1860~1877年19世紀80年代在這個時代

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

DNA雙螺旋結構模型是JamesWatson和FrancisCrick于1953年提出的描述DNA二級結構的模型，也稱為Watson–Crick結構模型。

在20世紀50年代前后，經過許多生物學家的持續(xù)努力，提出了DNA分子的雙螺旋結構模型。20年后根據這個科學原理基因工程染色體工程

這些生物技術在醫(yī)學和農業(yè)科學領域中得到了廣泛的運用，從而又掀起了醫(yī)學和農業(yè)生產的革命。DNA分子的雙螺旋結構模型21世紀生物技術生物制藥計算機生物芯片

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

科學發(fā)現是技術發(fā)明的基礎有了科學的指導，技術發(fā)展和應用的速度也大大提高了?？茖W知識是從事科學研究和科學實驗的基礎，只有掌握豐富的科學知識，才能更好地參加科學實踐活動，才能更好地使技術得到發(fā)展。新的科學革命引起新的技術革命最終推動整個社會發(fā)生巨大的變革

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

技術發(fā)明與技術革新為科學的發(fā)展提供了技術手段科學技術密切結合相互促進科學實驗手段的進步現代科學的發(fā)展越來越依賴于先進、復雜的技術手段24531自動化檢測儀器電子顯微鏡高能加速器射電望遠鏡超級計算機等技術科研探索的領域不斷開闊

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

技術實踐的積累是技術創(chuàng)新的重要條件技術活動的開展

科學文化知識的掌握

技術實踐的積累，實踐能力的形成合科學文化知識技術實踐結

更深刻地體會、理解、鞏固所學的相關知識，使所學知識“活化”，反過來又能在更高層次上指導技術活動的開展。

科學發(fā)現與技術創(chuàng)新三

用科學熱情愛科學認真學習科學文化知識創(chuàng)新型學科學貢獻積極參加科學技術實踐活動投身于創(chuàng)新型國家的建設第二個百年奮斗目標建設創(chuàng)新型國家，青少年負有重任。

課堂練習四

只需知道數據之間相互鏈接的順序探討與討論1.下列關于科學與技術區(qū)別的描述,錯誤的是（

）。A.科學與技術的含義是一樣的B.科學與技術的成果形式不同C.科學與技術的任務不同D.科學與生產不直接發(fā)生聯系,而技術直接服務于生產2.下面敘述，正確的是（

）

A、科學要回答“是什么”和“做什么”的問題B、技術要回答“為什么”和“怎樣做”的問題C、科學只有通過技術這個中介才能轉化成生產力D、科學與技術之間是一種相互獨立、互不干涉的關系AC

課堂練習四

只需知道數據之間相互鏈接的順序探討與討論3.下列關于技術的說法，不正確的是（

）A.“科學技術是第一生產力”告訴我們，科學即技術，技術即科學B.技術發(fā)明與技術革新都是技術創(chuàng)新的表現形式C.技術是人類利用自然、改造自然的方法與手段D.技術是人類在長期的生產與生活中積累起來的知識、經驗、技巧和手段的總和4.下列選項中，屬于技術活動的是（

）A.牛頓發(fā)現萬有引力定律B.瓦特發(fā)明蒸汽機C.居里夫人發(fā)現鐳D.愛因斯坦發(fā)表相對論AB

小結五

小

結1.技術活動需要多種科學知識的支撐（1）功能設計（2）造型設計