普通高中通用技术课程标准解读(技术与设计1)

一、关于本模块的简要说明
  (一)本模块的教育价值
  “技术与设计1”是全体高中学生必须修学的课程内容,也是高中通用技术学习的导入模块。它和“技术与设计2”共同为后续的选修课程提供了必要的基础,并为高中毕业生规定了必须达到的最低技术素养要求。
  当然,技术所涉及的领域是极其广泛的,其表现形式是丰富多彩的,所采用的手段也是各种各样的。然而,它们还有一些共通的、比个别领域或专业的特定技术更为重要的东西。“技术与设计1”提供的就是这种通识性的教育。本模块中的设计以产品设计为依托,从问题的发现开始,经过设计方案的制定、原型与模型的制作、方案的优化,直到最终方案的确定,形成了一个完整的设计过程。
  “技术与设计1”将使学生在九年义务教育的基础上对技术有一个更为深刻而全面的理解,增强使用技术的自信心和责任心;初步掌握一个通用的、完整的设计过程,学会与设计有关的各种途径、方法,了解设计中可能遇到的各种问题;形成创新意识,增强解决实际问题的能力;并通过设计的交流和评价,培养合作精神,提高审美情趣,学会多角度地思考问题。通过自身技术素养的提高,为将来进入高度技术化的社会做好必要的准备。
  本模块强调的是对技术的理解和对设计过程的把握,并没有规定教学内容和教学过程中使用什么载体,这为教材编写者和广大的教师提供了开阔的空间。教师可以根据不同的区域环境、不同的经济条件、不同学生的兴趣爱好来选择不同的教学载体。
  
  (二)本模块的内容设置
  “技术与设计1”包括4个主题:“技术及其本质”、“设计过程”、“设计的交流”和“设计的评价”。
  “技术及其本质”强调的是学生对技术应该具备的基本认识,让学生从总体上知道什么是技术以及与技术相关的各种问题;“设计过程”通过学生对设计过程的学习,使他们了解设计的一般过程,初步掌握设计的基本知识和技术实践的基本方法;“设计的交流”和“设计的评价”涉及到学生在高中技术课程中应该学到的有关技术交流和技术评价方面的基本知识和技能,它们也是技术素养的重要组成部分。
  本模块主要强调培养学生解决实际问题的能力和面对技术世界的信心,以及对个人、社会、环境的责任心。为此,需要学习各种基本的技术概念和过程。但应该指出的是,对于设计,不要死记硬背概念,不要机械理解过程,要根据实际情况灵活掌握。“设计过程”介绍的是一般的过程,不是规定的程序,可以根据实际情况,变化运用。
  设计应该追求创新,而创新的过程需要不同思想的碰撞,需要不断的反思。在教学中,交流和评价既是设计过程的重要组成部分,也是设计过程成功完成的途径、方法和保证,
它们应贯穿于整个教学过程。
  需要强调的是,在教学过程中,这4个主题应该是融会贯通的,不能机械割裂。特别是第一个主题,它是普通高中技术教育的重要组成部分,应贯彻于技术教育的始终。
  二、具体内容标准及相关活动的说明
  (一)技术及其性质
  今天,技术已经成为影响我们个人生活和社会的巨大力量,甚至可以说我们无时无处不在接触各种各样的技术问题。能不能正确、全面地认识技术及其性质,能不能理性、恰当地处理各种技术问题,已经成为生活在这个时代的人必须具备的技术素养的基本要求,也是技术课程必须实现的基本任务。所以,此内容的学习是十分重要的,它共包括6条内容标准。
  1.知道技术是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造
  对技术的定义有各种各样,标准并不想在这里给技术下一个严格确切的定义,而只是想让学生知道技术产生的原因。技术是人类的创造性活动,目的是为了满足自身的需求和愿望,拓展人的能力,解决我们所遇到的各种实际问题。这里的“大自然”既包括天然自然(即不依赖人或人的力量而存在的物质世界),也包括已经打上技术烙印的人工自然(如现有的建筑、农业等),对它们实施改造以便于更有效地进行利用、控制、改变或创造。
  通过此内容的学习,学生将能认识到技术是人的能动性和创造性的表现,是社会发展、文明进步、经济增长的主动力;认识到技术与科学以及其它学科有着本质性的区别,它有自己独特的概念、知识和学习内容,是其他任何学习领域无法替代的;同时,还可以增强学生的技术意识,破除对技术的神秘感,自觉地开展各种技术活动。
  2.知道技术的发展需要发明和革新,并能通过案例进行说明
  技术的本质在于创新,同时技术也在不断创新的过程中发展自己。创新的形式有两种,一种是创造发明自然界原来没有的事物,即发明;另一种是对原有技术加以改造和提高,即革新。两种创新的结果都是用新的技术来取代已经陈旧和落后的技术。标准中的两个例子分别说明了这两种创新的意义和区别。中国与世界的技术发展史实际上就是一部创新史。
  通过此内容的学习,学生可以认识到创新的重要性,不断强化自己的创新意识。
  3.理解技术与设计的关系,能分析设计在技术发明和革新中的作用
  技术的根本目的是要解决实际问题,而设计正是产生解决方法的主要途径。人们通过设计把自己或他人由创造性构思得到的设想具体化,拟定出可供实施的具体技术方案。设计需要运用一定的科学技术知识和实践经验,根据预定的目的和环境限制条件,在头脑中进行想象、构思和分析,并用各种途径、方法和手段表现出拟定中的新技术、新产品、新工艺方案的实施过程和结果。设计是绝大多数技术发明和技术革新的核心过程,正像探究对于科学,阅读对语言艺术一样,设计对于技术是基础性的。
  通过此内容的学习,学生将会理解设计的重要性,对设计过程产生兴趣和学习的欲望。
  4.理解技术对个人生活、经济、社会、环境、伦理道德等方面的影响,能对典型案例进行分析
  此标准要求学生通过对历史和现实的各种重大技术问题的调查和研究,理解技术的双刃剑作用。
  技术是人类改造世界的手段,它改善了人们的生活,也是经济和社会发展的重要源泉。一项新技术的的采用,会给人类带来财富、带来经济效益和社会效益。但同时,也可能给人类造成危害。
  学生应该明白技术本身是无所谓正面和负面的,但是,技术产品和系统的使用却可能有理想的和不理想的后果。研究技术的使用在文化、社会、经济、政治和伦理等方面的问题将为学生提供机会考虑各种重要的技术事件,提出批评性问题,确认不同的技术在社会中运用所引起的效益和变化。这样的研究将提高他们的明辨事理、逻辑和批评性思考的能力,使他们能正确、全面地认识技术的作用和地位,培养他们对重大技术问题的分析、参与和决策能力。
  通过此内容的学习,学生还可以进一步了解技术发展史。
  5.理解技术活动往往需要综合运用多种知识
  技术的学习、应用和发展需要综合来自其他许多学科领域的知识,这里不仅包括数学、科学和计算机,还包括人文学科和艺术。可能没有哪一个学习领域会像技术这样与其他这么多领域发生密切的关系。因此,技术课程除了自身内容的学习外,还为其他学科的知识提供了广阔的应用天地,提高了学生对其他学科的学习兴趣和学习能力。
  在众多学科中,技术与科学的关系更为特殊。通过此内容的学习,学生应理解技术与科学的区别和联系。科学的任务是认识世界,技术的任务是改造世界。技术是从科学到生产的中间环节,是把科学理论转化生产力的桥梁。技术来源于实践经验的总结和科学原理的指导,特别是现代技术,它往往就是科学的直接应用。
  6.知道知识产权在技术领域的重要性,了解专利的作用、有关规定及申请方法
  知识产权是指智力的创造性劳动取得成果后,智力劳动者对其成果依法享有的一种权利,它是一种无形的财产权。我国《民法通则》规定:知识产权主要包括:公民、法人享有的著作权(版权)、专利权、商标使用权、发明权和其他技术成果权。
  在激烈竞争的商业世界里,获得专利是极其重要的,专利是用来保护一种思想、发明或革新的经济利益的。在没有向发明者支付经济补偿的情况下,专利禁止他人在给定的期限内抄袭其过程和最终产品。技术思想时常需要通过获取专利得到保护。对创造思想的保护也是技术知识分享的核心。
  通过此内容的学习,学生一方面可以增强法制观念,自觉抵制各种侵犯知识产权的现象,维护技术的正常发展;另一方面加强技术方面的自我保护意识,了解保护的方法和途径。
  (二)设计过程
  当今极少有产品是偶然被开发出来的。相反,几乎任何一项技术都是系统地解决问题的设计过程的产物,而设计过程就是将设想转变成最终产品的过程。这一设计过程涉及到对问题和可用资源的深入理解、对于解决方法的全面探索、以及对产品的全面评价和优化过程。可以说设计过程是所有技术活动的基础。
  目前,世界许多国家已将设计作为技术教育的核心内容。设计是一个产生有用的产品和系统的创造性的计划过程。设计过程需要使用各种各样的策略,如问题解决、创造性思维、空间想象、批判性思维和推理。它还需要动手能力,如测量、画草图、绘图和使用工具。这些都是学生在日常生活中极有价值的能力。此外,通常以小组形式开展的设计活动也培养了学生的团队协作精神。
  本部分将设计过程大致分成了5个阶段。这是一个普遍的过程,但不是一个规定的程序,在实际的设计过程中,这种次序可能发生变化,也可能产生反复。
  A 发现与明确问题
  1.通过对人们的需求和愿望的调查,发现与明确值得解决的技术问题,并能判断是否具备解决这个问题的技术能力与条件
  这条标准主要是要培养学生对自己所要解决的技术问题的选择和决策的能力,这种能力需要建立在能充分认识、正确评价自己的能力与所具备的条件的基础上。一方面,这个问题必须是“值得解决的”,即具有一定的技术含量,与高中学生应有的水平相当;另一方面,又要实事求是,能够实现,或通过一定努力能够实现的。例如说,学生是否具备解决该问题所必需的知识,如不具备,能否通过短时间的学习来达到要求?
  这一步是设计工作的开始,设计对象(载体)的选择关系到标准能否全面、正确地落实。所以,教材编写者和教师对此需要进行精心的策划,既要具有开放性,又要给以学生必要的指导。
  2.能根据设计对象和现有的工作条件列出具体的设计要求,包括应达到的标准和所受到的限制
  一旦决定了要解决的问题,明确具体的设计要求是开始产生设计方案前的一项非常重要的工作。设计要求包括两部分:标准与限制。
  任何设计都是有目的的,因此设计者在设计一个产品或环境前应该有明确的标准。标准就是根据产品或系统的关键元素、特征以及所要达到的目的而为设计建立的一系列参数,它们是设计者或工程师工作的依据。
  限制是一种对设计的约束。有些约束是绝对的,例如,没有人能制造永动机。但是一个设计的限制大多数是相对的,如资金、空间、材料、人的能力,时间或者环境等。
  一项成功的设计必须满足这些设计要求,所以设计要求又应该是设计评价时最重要的评价指标。
  例1和例2分别列举了这两类设计要求中的一些常见内容。学生应能针对具体情况详细列出设计要求,考虑得越周到越好。
  B 制定设计方案
  1.能通过各种渠道收集与所设计产品有关的各种信息,并进行处理
  收集到的信息越多,找到有效的解决方法的可能就越大。本标准要求学生熟悉各种常用的收集信息的渠道,了解与产品有关的信息的种类(如例2),会使用常用的信息处理方法,并进一步体会获取全面、准确、有用的信息对完成一个好的设计的重要性。
  2.能根据设计要求选择合适的材料或标准件
  材料选择往往是技术活动中不得不考虑的问题。除了在制作过程中会遇到此问题外,许多情况下,为了达到某些设计标准,材料就会成为设计方案中的重要因素。在学生进行的设计项目中,学生应该学会认识一些常见材料的物理和化学性质、工作性能、美学品质、市场形态、成本,以及常用的加工方法等。
  在现代生活和生产中,标准件越来越多地替代了原始材料。了解标准件的优越性和适用范围,学会选择,对学生简化设计和掌握简单的装配、制作技术都很有好处。
  3.能制定符合一般设计原则和相关设计规范的完整设计方案
  设计除了需要想象力和创造性之外,还需要符合科学性、实用性、经济性、美观性、安全性,以及其他许多需要考虑的因素。一般的设计原则和各个领域的设计规范是前人在长期设计实践中积累下来的宝贵经验,学生在学习中应该对此有所了解。
  4.通过比较和权衡,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
  设计一个方案,需要考虑许多因素。例如,功能与效率的要求,人机工程学和美学方面的考虑,以及所涉及的家庭、社会、经济、环境、伦理的问题等。这些都可能产生难题和相互冲突的解决方案,迎合某一方面就经常会与另一方面发生冲突。要解决这些冲突,就必须考虑权衡问题。例如怎样解决高质量的要求经常与低成本的愿望发生冲突的问题。由于这种要求上的冲突,完美的设计是不可能存在的。为了发现最好的设计,学生应该学会关注尽可能多的解决方法,并能决定哪一个(或哪些)在这种情况下是最好的。答案可能不是唯一的,但关键是学生的权衡角度和决策根据。
  C 模型或原型的制作
  1.知道工艺的含义和常用工艺的种类
  工艺通常是指技术活动中的加工程序(流程)和方法。技术活动离不开工艺方法,一定的技术总是和一定的工艺相适应,只有具备一定的工艺方法,技术才能实现其有目的的活动。工艺的选择需要了解材料的性质和加工方法,加工工具(或设备)的性能、用途和限制,什么样的加工时序最有效、最经济,等等,所以,它表征了知识、能力与物质手段的结合。
  学生不仅要了解学校中常用的一些加工工艺,也要知道实际生产中经常采用的一些加工工艺。
  2.了解1~2类常用的工具和设备,学会一种材料的1~2种加工方法,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
  加工工艺根据工种分,可分为金工、木工、电工等;根据加工材料分,可分为金属加工、木材加工、塑料加工等;当然还可以有其他的分法。学生可根据学校现有的条件和所要完成的项目来选择不同的工艺。
  在技术教育中,学生的动手实践是非常重要的,这包括对加工方法的了解和工具的使用。但是,不应该把动手实践简单地理解成仅仅是加工,整个的设计过程都是动手实践。教学中要避免原来劳技课的倾向,不要过度强调对学生操作技能的要求,重点是培养学生对工艺的选择能力,以及会正确、安全使用工具或设备。
  3.能根据设计方案制作一个简单产品的模型或原型
  在许多情况下,由于条件限制,不可能直接制造原型(有时是没有必要)。此时,模型是很好的替代品。模型能用来交流并检验设计思想及过程、改变设计,并了解对于一个相似的、真实的物体可能发生的更多的事情。因此,它是设计过程中非常重要的一个步骤,在学校的技术项目中,它更具有现实意义。
  模型可以有许多的形式,例如:制造物有形的模拟、计算机程序、概念和数学上的模型等。
    
  D 方案优化
  1.了解1~2类产品的常用测试方法,能根据设计要求使用简单的方法对产品进行测试。
  测试是检验产品能否正常工作、是否满足设计要求的重要措施。学生通过对此标准的实施,可以培养质量概念,这也是技术素养的一个重要标志。学生在对自己的产品进行测试时,可以充分利用学校的实验室,因地制宜,不一定非要强调正规的测试手段。
  2.能在分析测试结果的基础上,提出改进措施或更换方案
  设计是一个产生有用产品的创造性的计划过程,而优化可以使产品具有最强大的功能、最高的效率,使过程具有近乎完美的设计或制造。
  从来没有绝对完美的设计,所有设计都可以改进。最好的设计是在给定的限制中尽可能地完善所期望的品质,如人性化、安全性、可靠性、经济性与有效性。一般情况下,几乎对于每个技术设计来说,效率都是一个核心要求。优化能帮助确保产品和系统尽可能的高效率。优化的过程往往需要进行反复的试验和改进。
  3.制作成功后,能对产品的外观加以润色
  一项好的设计应该是令人赏心悦目的。一件产品的外表是否漂亮、优雅、时尚往往就决定了它在市场上受欢迎的程度,因为人们追求的不仅是实用,这也是现代设计的新理念。所以,技术教育也应该是一种美的教育,学生也应该通过技术教育提高审美情趣,培养美学能力。
  E 产品的使用说明
  1.了解产品说明书或用户手册的作用与一般结构,能编写简单的产品说明书或用户手册
  2.了解产品常用的维护方法和服务途径
  严格地说,设计过程不一定要包括这部分内容,但它们对每一个消费者来说,都是非常重要的。通过对以上两条标准的学习,学生可以有机会学习如何正确地使用和维护技术产品,并在这些过程中学会怎样进行自我学习。要教会学生掌握他们将会遇到的每一种产品是不可能的,所以要给他们提供对于某些常用工具和系统的经验,使他们熟悉使用和维护技术产品的基本原理,教会他们如何自己去了解产品,例如看说明书或在互联网上查找信息。他们从中所获得的自信和对技术的掌握将使他们有准备地、理性地去处理当前的和将来所遇到的各种技术产品。
  (三)设计的交流
  1.在设计过程中和设计完成后,能用恰当的方式与他人交流设计想法和成果,并能在交流中提炼出有价值的信息
  设计本身就是一个不断展现自己技术思想的过程,如何让别人了解自己的设计思想,如何准确、简洁地表达自己的设计,如何捕捉有用的技术信息,反映了一个人的技术交流能力,这也是技术素养的重要组成部分。另外,大部分的设计并不是一个人单独完成的,特别是学校技术课中的活动,经常采用小组活动的形式,思想的交流、互相启发、取长补短就更为重要。同时,这种交流还能增强学生的团队合作精神。因此,教师在教学中,除了鼓励学生培养创造力和想象力之外,还应该尽可能给他们提供交流的机会,建立一个具有良好合作氛围的交流环境,甚至可以鼓励他们与专业的技术人士进行交流。
  2.了解技术语言的种类及其应用,能识读一般的机械加工图、线路图、效果图等常见的技术图样,能绘制草图和简单的三视图
  通过对高中通用技术必修模块的学习,学生应该在正规的技术语言方面掌握一定的技能。这里针对不同的技术图样,有两类要求:一类是识读,一类是绘制能力。在技术活动中,识读能力很重要,有着广泛的用处。要求能绘制的仅是草图和简单物体的三视图。这些能力的培养可以和其他课程(如物理、数学、美术等)的学习相结合。
  (四)设计的评价
  1.能根据设计过程中每一阶段的要求进行评价,树立质量管理意识
  只要学生一进入设计过程,他们就应该不断地评价他们的设想,希望最终的解决方案可能是最好的。在模型建立以后,重要的是参照事先建立的有关标准和限制进行测试和对结果进行评价。这种测试和评价能够让学生在设计计划变成现实之前进行进一步改善。这种形式的评价可以是个人的,也可以是集体的。为了做好这种过程性的评价,养成保留设计过程中的记录的习惯是非常重要的,它可以避免许多不必要的重复劳动。
  2.能根据需要进行简单的技术试验,并进行评价,写出试验报告
  技术试验是人们为寻求技术问题的解决方法或对所创造的技术方案进行检验的一种实践活动。技术试验在技术研究中占有十分重要的地位,它是技术创造的重要手段,是为技术研究和技术开发提供重要科学资料和各种数据的重要环节,也是技术实现社会经济效益的保证。设计中一般都会出现积极和消极方面的影响。在生活中,有时一个问题产生的某种解决办法可能会引出另外的问题。在进行重新设计之前,应该给学生提供做模型、测试以及评价设计的机会。
  学生应该学会写比较正规的试验报告,包括试验数据和分析结论。
  3.能根据设计要求对设计过程和最终产品进行多方面的评价,并写出设计总结报告
  学生在完成项目后,一定要写出完整的总结报告,通过对自己设计过程的系统回顾,找出成功与不足(甚至是失败)之处,这也许是学生从这次设计中获得的最大收益。
  4.能对他人的、现有的技术产品做出自己的评价,并写出比较全面的评价报告
  通过“技术与设计1”的学习,学生不仅应该学会评价自己的设计过程和最终产品,还应该学会评价他人的技术产品,这里包括古人的、目前市场上见到的,等等。这种评价应该是多角度的。例如对历史上的技术产品(如建筑、交通工具等)的评价,可以联系它产生的时代背景、当时的技术水平,它对技术发展所起的影响;对于现有产品,可以讨论它所采用的先进技术、现代人的审美情趣、流行时尚的变化、它对环境造成的后果,以及它所存在的缺点和改进的可能,等等问题。这不仅能提高学生的设计能力,还能使他们在现实生活中成为一名高水平的消费者,能在当前琳琅满目的商品世界中做出理性的、有品位的选择和决策。