普通高中教科书·通用技术选择性必修10 科技人文融合创新专题.pdf

通用技术选择性必修科技人文融合创新专题普通高中教科书定价：7.36元选择性必修1010广东教育出版社广东科技出版社广东教育出版社广东科技出版社批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话：12315选择性必修10科技人文融合创新专题普 通 高 中 教 科 书主 编 刘琼发广东教育出版社广东科技出版社广 州图书在版编目（CIP）数据通用技术选择性必修10：科技人文融合创新专题刘琼发主编广州：广东教育出版社：广东科技出版社，2021.6（2021.12重印）普通高中教科书ISBN 978-7-5548-4131-0.通.刘.通用技术高中教材.G634.931中国版本图书馆CIP数据核字（2021）第114291号编 写 单 位：广东教育出版社广东科技出版社主 编：刘琼发副主编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲本 册 主 编：徐 明本册副主编：李鲋瑞 刘海峰出 版 人：朱文清责 任 编 辑：林 雁责 任 技 编：许伟斌装 帧 设 计：友间文化（广州市环市东路472号12-15楼）邮政编码：510075网址：http：/广东新华发行集团股份有限公司经销广州市彩源印刷有限公司（广州市黄埔区百合3路8号邮政编码：510700）890毫米1240毫米16开本6印张132 000字2021年6月第1版2021年12月第2次印刷 ISBN 978-7-5548-4131-0定价：7.36元批准文号：粤发改价格2017434号举报电话：12315著作权所有请勿擅用本书制作各类出版物违者必究如有印装质量或内容质量问题，请与我社联系调换质量监督电话：020-87613102邮箱：gjs-购书咨询电话：020-87772438TONGYONG JISHU XUANZEXING BIXIU 10 KEJI RENWEN RONGHE CHUANGXIN ZHUANTI通用技术选择性必修10科技人文融合创新专题广东教育出版社广东科技出版社 出版本教材的编写以普通高中通用技术课程标准（2017年版）（以下简称标准）为依据，以全面贯彻落实标准所倡导的以提高学生的技术素养和创新能力为目标。本模块的核心价值在于多学科知识的综合运用，科技人文融合创新项目的实施以兴趣、问题、活动等为中心。充分结合数学、物理、化学、生物、历史、地理、人文、人文、艺术等学科知识，适当利用信息技术，注意在教学中融入爱国主义教育和革命传统教育，在内容的编排上，尽量为学生设计合理的知识框架和学习线索，力求做到知识体系清晰，重点突出。教材编写上以案例或项目引入，介绍从事科技人文融合创新项目活动的基础条件，工具、材料、图样、工艺、技术参数等技术要素，以及性能需求、生命周期、标杆分析和反求工程等工程问题分析方法在科技人文融合创新项目活动的独特作用。以技术与工程问题为牵引，经历科技人文融合创新项目活动全过程。以项目实践为指引，设计科技人文融合创新项目专题实践内容，包括桥梁、交通工具、航空器、医疗器械、矿山工程等项目主题，经历科技人文融合创新项目活动过程。通过这些实践活动，了解技术与工程项目所蕴含的科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会等因素，并通过比较、权衡等方法剖析科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会等因素间的制约关系和通约特性。科技人文融合创新基于案例，综合运用科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会前 言01等学科的知识、方法和技能，以专题学习和项目学习的方式进行问题解决与科技创新。教材注重对学生科学态度、价值观的引导和培养。从学生的发展和社会的需要出发，结合技术学科综合性、技术性、实践性强的特点，突出了技术思想、技术方法和技术实践能力和创新能力的培养，旨在帮助学生形成学科融合的视野，使学生能综合运用多学科知识、方法，系统地分析和解决现实中科学技术与工程问题，发展工程思维，提高创新能力，发展综合素养。通过本模块的学习，学生能理解科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会之间的紧密联系和科技人文融合创新的重要性，能在技术和工程问题解决过程中综合运用科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会等的知识和方法；初步掌握具体领域的相关科学原理及其应用、数学知识及其应用、材料及其加工、模型制作及其工艺等基本知识与基本技能，初步形成在具体领域中运用结构与功能、权衡与优化、设计与创新等技术思想与方法的能力，提高设计创新能力；形成系统与工程思维，培养团队意识和合作能力，树立投身我国科技创新伟大事业的人生理想。02第一章科技人文融合创新概述 01第一节 认识STEAMS 02一、STEAMS的概念 02二、STEAMS的发展历程 03三、知识创新 05四、多学科融合创新 07第二节 科技人文融合创新项目与分析 11一、科技人文融合创新项目 11二、项目的生命周期 12三、标杆分析 14四、反求工程 16第三节 科技人文融合创新项目实践的 一般过程 18一、项目实施构思过程 19二、不同技术解决方案 22三、项目技术测试与计算 23本章回顾与评价 27目 录01第二章科技人文融合创新专题实践 28第一节 桥梁 29一、早期桥梁的结构 30二、桥梁的发展 31三、桥梁的设计与制作 33四、桥梁设计竞赛 35第二节 交通工具 37一、日新月异的新能源汽车 37二、交通工具系统的构成 38三、新能源在交通工具上的应用 40四、新能源小车设计与制作 41第三节 航空器 52一、飞行器的发展史 52二、航空器的飞行原理 55三、航空器的设计与制作 60四、创新设计与拓展实践 62第四节 医疗器械 66一、常见的医疗器械 67二、人体生理指标测量传感器 67三、医疗器械的设计与开发过程 69四、脉搏检测仪设计与制作 69第五节 矿山工程 78一、地面工程 79二、地下工程 80三、地面工程与地下工程的协同性 81四、煤气泄漏报警器设计与制作 81本章回顾与评价 8802在科学、技术、工程、人文、艺术、数学、社会之间存在着一种相互支撑、相互补充、共同发展的关系。如果要更好了解它们，尤其是它们之间的关系，就不能独立地看其中某个部分，只有在交互中、在相互的碰撞中，才能实现深层次的理解和认识它们。科技人文融合创新，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，是更加重实践的多学科的学习。科技人文融合创新概述第一章通用技术科技人文融合创新专题选 择 性 必 修10第 一 节 认识STEAMS 学习目标 理解STEAMS的概念，掌握STEAMS的结构分析。了解国际上STS、STEM、STEM+理念的发展历程。理解学习领域融合对知识创新的意义。体会多学科融合创新的重要性。一、STEAMS的概念STEAMS是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文和艺术（Arts）、数学（Mathematics）、社会（Society）的合称，其核心是跨学科的融合。活塞式内燃机汽车（图1-1）是一个将化学能转化为机械能的过程，通过气缸活塞来实现能量的转化，这个应用就是“科学”的应用；工厂加工气缸和活塞等零部件，是一个“技术”的过程；汽车有许多零部件，将它们组合成一辆汽车，这个过程称为“工程”；有的汽车外观设计得很漂亮，深受人们的喜爱，这就有“艺术”的因素；汽车重心的高低、风阻等，对汽车运动过程中的安全性、可靠性是有影响的，要经过严密的计算，这就应用了“数学”；汽车成为一种交通工具，方便人们的出行或者成为运输工具，提高了人们的生活质量，推动了社会的发展，同时产生交通拥堵、环境污染，这就产生了“社会”问题。图1-1 活塞式内燃机汽车02案例第一章科技人文融合创新概述1讨论在汽车的设计中如果忽略STEAMS中的某一要素，你认为会产生什么影响？分析表1-1列出了汽车的某些元素，分析其作用，在空格里填写STEAMS中的某一字母（可加中文标注）。表1-1 分析汽车的某些元素与STEAMS的关系元 素属于STEAMS中的哪一项油箱加油口盖内侧贴有轮胎充气气压的值车标精密齿轮挡风玻璃上贴的环保标志除雾原理师傅给汽车加装倒车雷达驾驶座位前后高低可以调节 思考汽车生产企业需要哪些人才？平常我们应该关注和学习哪些知识以适应未来的职业发展？二、STEAMS的发展历程STEAMS经历了以下4个发展阶段：STSSTEMSTEAMSTEAMS。阅读STS：STS是科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）的合称。它探讨和揭示科学、技术和社会三者之间的复杂关系，研究科学、技术对社会产生的正负效应。其目的是改变科学和技术分离，科学、技术和社会脱节的状态，使科学、技术更好地造福于人类。STS教育是科学教育改革中兴起的一种新的科学教育构想，其宗旨是培养具有科学素质的公民，它要求教育面向公众，面向全体，强调理解科学、技术和社会三者的关系，重视科学、技术在社会生产、人们生活中的应用，重视科学的价值取向，要求人们在从事任何科学03通用技术科技人文融合创新专题选 择 性 必 修10发现、技术发明创造时，都要考虑社会效应，并能为科技发展带来的不良后果承担社会责任。STS研究和STS教育始于20世纪6070年代西方发达国家，当时科学技术迅速发展，带来了经济发展、社会繁荣、人们生活水平提高，但与科学技术发展有关的重大社会问题（如环境、生态、人口、能源、资源等）也随之不断出现。为了解决这些问题，STS研究和STS教育应运而生。STS研究和STS教育的产生是社会发展的需要。我国在20世纪80年代中期引进了有关STS教育的理论，并对大学、中小学STS教育进行了理论和实践的研究。STEM：STEM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）。STEM教育就是科学、技术、工程、数学的教育。欧美一些发达国家政府STEM计划是一项鼓励学生主修科学、技术、工程和数学（STEM）领域的计划，并不断加大科学、技术、工程和数学教育的投入，培养学生的科学素养。STEAM：STEAM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文和艺术（Arts）、数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科学、技术、工程、人文、艺术、数学多学科融合的综合教育。STEAM是从STEM教育计划演变而来的，STEM是由发达国家政府主导的一项教育计划，旨在打破学科疆域，通过对学科素养的综合应用解决实际问题，同时培养综合性的人才。STEAM与STEM相比，只是比STEM计划多加了一项人文艺术，相对来说，STEAM比STEM注重的元素更加多元化，要求的学科能力更丰富多样。STEAMS：STEAMS就是在STEAM的基础上增加社会（Society）的一项内容，强调不要忽视社会效果，为科技发展带来的不良后果承担社会责任。STEAMS教育的核心主张跨学科的融合，形成学科综合的视野，能综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会的知识、方法和基本技能，形成系统的方法论和工程思维，提高创新能力。讨论（1）你认为STEAMS还可能怎样发展？（2）结合本校所开设的课程（包括校本课程），讨论在STEAMS教育中，各学科所属元素。04第一章科技人文融合创新概述1案例张先生打电话联系一家工厂，请工厂给他加工一个零件。工厂联系人听了他的表述后，请他使用QQ交流。张先生不愿意，希望在电话里说清楚他的意图。联系人说，在电话里是很难说清楚的，最好用图来表达，用QQ可以截图。这位张先生说，他不会截图。联系人说：“对不起，我们没办法为您提供准确的服务！”分析张先生的知识结构里缺少什么素养？我们在平时的学习当中要注意什么问题？三、知识创新知识创新是指通过科学研究，包括基础研究和应用研究，获得新的基础科学和技术科学知识的过程。知识创新的目的是追求新发现、探索新规律、创立新学说、创造新方法、积累新知识。知识创新是技术创新的基础，是新技术和新发明的源泉，是促进科技进步和经济增长的革命性力量。知识创新为人类认识世界、改造世界提供新理论和新方法，为人类文明进步和社会发展提供不竭动