必修 2：技术与设计 2 课标研修本模块是在“技术与设计 1”的基础上设置的具有典型 意义的专题性技术与设计的教学内容，它所体现的技术设计 的思想和方法，对于高中生的生活、学习以及人生规划都具 有普遍的价值。通过本模块的学习，学生应该理解结构、流程、系统和 控制的基本概念，掌握结构设计、流程设计和系统设计的基 本思想和方法，初步掌握简单控制设计的基本思想和方法； 能使用常用的规范的技术语言表达设计方案；能结合生产和 生活的实际形成设计方案并初步实施；学会从技术、环境、 经济、文化等角度综合评价技术设计方案和实施的结果，增 强革新意识。本模块的教学要面向生活和生产的实际；引导学生关注 技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技 术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常生活中灵活运用； 要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。本模块由4个主题组成：（一）结构与设计内容标准（ 1）了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概 念和一般分类。例 结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力(2)能结合12种简单的结构案例，分析结构是如何 承受应力的。例支柱能抵抗压力，捆绑能抵抗张力等。( 3)能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的 因素，并写出试验报告。例 结构的类型、材料的选择、连接处的强度等影响着 结构的强度和稳定性。( 4)能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计 图纸，做出模型或原型。( 5)能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计 的案例。例 赵州桥、长城、埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等经典建 筑的欣赏。2活动建议( 1)自行设计一个试验方案， 对公路旁的单脚标志牌、 双脚标志牌、家用单脚支撑的茶几等物体进行强度和稳定性 的试验，记录试验数据，指出提高它们的强度和稳定性的方 法。( 2)通过各种途径收集相关资料，选择典型结构的案例，分析其结构的特点。例如：犁田的犁， 幼儿学步车， 高压线铁架， 大坝，泥墙等多伦多的天虹体育馆，上海杨浦大桥，博鳌亚洲论坛 会议厅等。（ 3 ）选择一个对象进行结构设计，形成设计方案、绘 出简单的设计图纸，并做出实物模型或原型。以下所列的设计项目可供参考：台式相片架支撑部分的结构设计。个性化台灯罩的结构设计。个性化（或多功能）的折叠雨伞的设计。乐（琴）谱架的结构设计。双人自行车的结构设计。简支（独木）桥的结构设计。连续（有桥墩的）桥的结构设计。拱型桥的结构设计。简单的农家屋架的结构设计。蔬菜大棚的结构设计。（4）收集某些建筑物坍塌、扭曲或断裂的案例，讨论 并分析其主要技术问题所在。（二）流程与设计内容标准（1）了解流程的含义及其对生产、生活的意义。（ 2）通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分 析，理解流程中的时序和环节的意义，学会阅读简单的流程 图。例 某快餐配送中心一天的工作流程，合成氨的工艺流 程，木制家具的生产线等。（ 3）能分析流程设计中应考虑的基本因素，并画出流 程设计的框图。例 流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关 因素，应以时序和环节为设计的主要线索。（4）能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系， 能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题。例1流程设计的改进通常以提高工作质量，或提高工作 效率，或降低成本，或节约能源，或省力，或减少环境污染 等为目的。例2 利用cAD对绘制图纸环节进行改进，优化了工程 设计的流程，提高了效率；利用先进的医疗设备取得病人的 数据信息以代替以往的人工检查环节，优化了医生对病情诊 断的流程，提高了诊断的正确率和工作效率。（ 5）能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流 程的改进设计，并用文字或图表说明流程设计方案的特点， 或者流程的改进方案的优越之处。2活动建议（ 1）分析某些流程设计的案例，画出流程框图，说明 它们的设计特点。例如：邮局运送邮件的流程、联合收割机的工作流程、法院 处理一个案件的工作流程、城市污水处理的工艺流程、印染 的工艺流程、某种儿童玩具的加工工艺流程、冲洗照片的工 作流程、家用全自动洗衣机的工作流程、ATm自动取款机的工作流程、海水淡化的工艺流程等。（2）选择一个对象， 进行流程设计或流程的改进设计， 绘出简单的工艺流程图；在设计说明书中写出该流程设计方 案的特点，实施过程中的主要环节、设备、环境等；就设计 的思路和过程进行讨论。有条件可使用计算机辅助设计 （cAD）。以下所列的设计项目可供参考： 墙面涂刷的施工工艺流程的改进设计。 农村住宅建筑施工的流程设计。汽车模型的制作流程设计。河水净化的实验流程设计。土壤的酸碱度测定的实验流程设计。茶叶加工工艺流程的改进设计。从茶籽饼中提取茶皂素的工艺流程的改进设计。垃圾处理的工作流程设计。小型印刷厂的印刷工艺流程的改进设计。服装制作工艺流程的改进设计。邮件处理（分检）工艺流程的改进设计。某种工业产品（如电视机、摩托车、自行车）装配工段的组装工艺流程的改进设计。（三）系统与设计内容标准 （1）从应用的角度理解系统的含义。例 系统由相互依赖的若干部分组成，各部分之间存在 着有机的联系，形成一个整体，以实现一定的功能。（ 2）通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特 性，初步掌握系统分析的基本方法。例 系统有大有小。把某一个研究对象看作是一个系统， 可以对它进行有针对性的研究，讨论其内部的多种关系。（3）理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统 优化的因素。例系统设计要注意各组成部分或各层次的协调和连接， 以提高系统的有序性和整体的运行效果。例 学校课程表的合理编排。（ 4）通过简单的系统设计案例的分析，初步学会简单 系统设计的基本方法。（ 5）确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要 求完成系统的方案设计。例 室内照明系统的设计。2活动建议（ 1 ）分析某些系统设计的案例，列出系统中的各组成 部分，分析它们之间是怎样相互联系、相互制约的，如何协 调好这些关系。例如：铁路部门列车时刻表，运动会的赛事安排等。汽车底盘的系统，人造卫星的惯性导航系统等。（ 2 ）选择生产或生活中的一个对象进行系统设计，绘 出简单的设计图纸，编写设计说明书（设计说明书应列出该 系统设计中应重点考虑的因素和它们之间的关系） ，尝试进 行（或模拟进行）系统方案的实施。下列项目的系统设计，可供参考：室内装修的设计。学校植物园几种作物合理套种的设计。 运用系统的思想进行设计，下列项目可供参考： 手表的包装设计 （综合考虑包装的材料、 包装的外形、 包装成本、包装的安全性等） 。筑路工程方案的模拟设计（为坐落在山里的村庄策划 一个通向山外的筑路工程的设计方案，综合考虑资金分配、 人员调配、地质勘探、路向选择、材料购置、施工进度等的 关联）。城市公交系统的模拟设计（综合考虑道路布局、城市 建设规划、交通流量预测、人群需求、线路简捷等因素） 。四）控制与设计内容标准（1）理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。例 事物的发展有多种可能性，人们根据自己的目的， 通过一定的手段使事物沿着某一确定的方向发展，就形成了 控制。（ 2）分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟 悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单 的工作过程。例1 控制设计是对系统的信息流程、反馈机制进行分 析和设计，使系统的运行达到最佳状态。例2 开关控制灯的亮与灭（手动、开环控制） 。例3 电冰箱冷藏室温度的控制（自动，闭环控制）（ 3）能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解 其中的控制器、 执行器等环节的作用， 熟悉反馈环节的作用例 画出家用空调控制系统的方框图。（ 4）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干 扰因素，并作分析。例1 飞机飞行导航系统的干扰因素的分析，如电磁波 等。例2恒温箱的恒温控制中，影响温度的干扰因素分析，如环境温度等。（ 5 ）了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控 量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设 计的方案。（ 6）能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制 装置；或者能根据简单闭环控制系统的设计方案进行实施或 模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。2活动建议（1）观察家用抽水马桶水箱水位的自动控制工作过程。 动手试验，将一个人工水位控制系统改进为自动水位控制系 统，画出它的方框图并说明其工作原理。（ 2）收集并分析日常生活中控制系统的案例，对该控 制系统的组成、对象的基本特性、控制的工作过程、控制效 果等进行讨论，并加以说明和描述。例如：热水器出水温度的控制、锅炉的蒸汽汽包的水位控制 （给水、蒸发） 、潜水艇潜水深度的控制等。都江堰水利工程的经典控制系统（鱼嘴分水堤、飞沙 堰溢洪道和宝瓶口进水口三大部分科学地解决了江水自动 分流、自动排沙、控制进水流量等问题） 。（3）选择一种控制设计的对象，进行控制设计，绘出 简单的设计图纸（或程序设计框图） ，在设计说明书中写出 该控制设计的特点，尝试运行（或模拟运行）设计方案，对 该控制系统进行评价，对所出现的偏差进行分析。建议使用计算机辅助设计（ cAD）以下所列的设计项目可供参考：升国旗的定时控制装置的设计与制作。自动计时装置的设计与制作。宾馆自动门的设计与制作。恒温箱的温度控制设计。自行车轮胎充气压力的控制设计。沼气燃料系统的压力控制的模拟设计。蔬菜大棚的恒温控制的设计。流速控制系统的模拟设计（如依据土壤的湿度来控制 灌溉过程中水的流量或流速） 。道路的十字路口的红绿灯翻转时间随汽车流量而变 化的控制设计。（ 4）在控制系统的设计中，出于安全或其他因素的考 虑，往往需要进行系统的切换。比如，连续生产过程中当一 套控制系统出现故障时，为了不影响正常工作就需要切换到 另一套备用的控制系统进行工作；再如，宾馆为节约能源， 先使用太阳能装置供应热水，当太阳能装置的热量不足时， 要能自动切换到锅炉提供的热水供应系统。查找有关资料， 研究这类控制系统切换方案的实现。