初中科学华师大版九年级下册第七章 科学与社会发展2 科学推动技术发展教学设计及反思

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人类的生存和发展离不开技术

什么是技术呢？

技术的发展具有什么特征呢？

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讲授新课

自近代以来，新技术的发明越来越依靠科学，技术发展呈科学化的特征。

一、技术活动的要素

1.技术的重要性

人类的生存和发展离不开技术。粮食生产需要农业技术，材料和能源的生产需要工业技术，信息的交流需要通信技术等。

2.技术的概念

技术是人们根据一定的工艺知识、技术期望、工具仪器设备、能源和材料去进行的社会实践活动。其中，工艺知识包括技术原理、有关数据和操作规则；技术期望涉及技术目的和评价标准。

计算机技术

电子计算机技术是人们常用的信息技术。使用计算机的人就是该技术的主体；实现信息的采集、存储、传递、加工和显示就是它的目的，巨型化、微型化、网络化、智能化是它的发展目标，也即人们使用技术时的期望或意志；它的工艺知识主要涉及“存贮程序、串行处理”的数据处理技术原理；输入/输出装置和主机是它的设备，主机内主要包括中央处理器和内存；电是它的能源；原材料涉及金属、塑料和半导体材料等；敲打键盘和点击鼠标等就是它的操作活动。

（教材179页）

二、技术的自主发展

1.经验技术及其自主发展

早在远古时代，人类主要从事狩猎和捕鱼等活动。在这种活动中，人类在狩猎、烹煮、石器制造、木器制造、弓箭制造、棚舍建筑、皮毛加工、制衣、造木舟和巫医过程中，逐步形成了各种实用技术。

约在8千年前，人类通过第一次产业革命进入农业社会。在农业生产过程中，人类逐步形成了一套播种、锄地、收割、打谷、储藏、磨粉、烘焙、灌溉和酿造的技术。由于进入农业社会后人类能够进行有计划的生产和过长期定居的生活，于是又出现了各种纺纱、织布的家庭工艺和大型房屋的营造技术。由于生产力的提高、剩余产品的增加，促进了物质财富的相互交换，这样便促进了远距离的贸易。这又促进了交通工具的发展，于是轮车和木船的制造技术得以产生和发展。随着金属的发现，铜和青铜的冶炼与金属工具和器皿的加工技术也得以形成和发展。可以说在这个时期人类迄今尚存的许多实用技术在当时已形成。与此同时，职业的工匠队伍在社会中已经出现，技术已开始有了自己的社会角色。

这个时期的技术是一种经验型的技术，它的工艺知识仅是工匠师傅们传统经验或诀窍的集合，人们能掌握和使用这些技术，但他们对其原理并不能作出理论的说明，甚至一些技术的工艺知识只能意会而不能言传。因而它们主要是通过“师傅带徒弟”的方式得到传承，通过工艺经验的不断积累、改进、整合和引进而得到自主发展。

农业社会时期的技术是一种经验型的技术，主要通过“师傅带徒弟”的方式得到传承，通过工艺经验的不断积累、改进、整合和引进而得到自主发展。

经验技术的自主发展

视频：造纸技术的改良，蔡侯纸的由来

（教材180页）

三、技术发展的科学化

科学能促进技术的发展。自从有了科学，技术的发展就受到科学的推动，并且随着科学理论的发展，科学与技术开始具有一定规模的相互作用。

（1）科学家在自己的研究中使用技术工作者们为他们提供的新的实验设备，从而使科学研究有所突破。

（2）技术人员又求助于科学家们来帮助他们解决技术难题。

说明：工业的发展需要用更大的技术进步来解决原材料大量生产的问题和不断地提高生产效率的问题。解决这些问题，技术人员单靠对现存技术的修改、组合已经显得力不从心，只能进一步求助于科学，用科学去说明技术的原理，使得工艺过程得以优化；靠科学为技术提供新的“技术原理”，从而启发新技术的发明。

运用科学求解技术难题

（教材182页）

1660年英国皇家学会成立，在其成立后的十年内，据统计，其科学家的科研选题50％以上是有关解决技术难题的。涉及：（1）海上运输与航海技术，如罗盘的研制、海图和水文的研制、测定船在海洋中的位置的方法、潮汐时间测算和造船方法及船的附属设备的发明，等等；（2）采矿与冶金技术，如提升矿石的方法、关于水泵与水传输设备的实验研制、矿井通风与控制“矿中毒气”的方法和一般采矿技术；（3）军事技术，如研究子弹的轨道与速度、铸造工艺与枪炮的改进、枪管的长度与子弹射程的关系、反冲现象和火药研制，等等；此外，还有纺织技术和农业技术，等等。这些问题的解决，往往得出一些类似于定律性的工艺知识的结论。

2.技术发展的科学化趋势

科学技术显然不同于历史上的经验技术，它开始烙上了科学的印记，即其所涉及的工艺知识的一部分（不是全部）是运用科学理论来求解技术难题时所得出的结论。

18世纪之后，在西方一些国家，工业的发展需要用更大的技术进步来解决原材料大量生产的问题和不断地提高生产效率的问题。解决这些问题，技术人员单靠对现存技术的修改、组合已经显得力不从心，只能进一步求助于科学，用科学去说明技术的原理，使得工艺过程得以优化；靠科学为技术提供新的“技术原理”，从而启发新技术的发明。这样就导致科学理论向技术的工艺知识全面地渗透，这种渗透的结果便产生了一种更为科学化的技术，即它的工艺知识或技术原理就是科学原理的物化。

运用科学理论说明技术原理

（教材183页）

1709年英国人达比发明了用焦炭和铁矿石在高炉中炼铁的技术。用此方法炼出的生铁中含有一定量的碳的杂质，其韧性和延展性差，如果将其碳杂质脱去，生铁就成为具有较好的延展性的钢材。如何大量地将铁冶炼成钢呢？ 1776年威尔金森发明了吹气炼钢法，即用鼓风机，向熔铁炉内的高温铁水鼓吹空气，从而脱掉铁中碳的杂质，生铁便炼成了钢。由此发明了大规模炼钢的技术。1784年亨利·科特在此基础上通过对熔化的铁进行搅拌，使钢的生产速度大有改进。那么这项技术的原理是什么呢？1856年贝塞麦应用“氧气和碳在高温条件产生化学反应，生成二氧化碳并放出热量”的化学原理，诠释了威尔金森吹气炼钢法的技术原理，认为吹入空气中的氧与熔铁中所含的杂质碳发生化学反应，生成一氧化碳或二氧化碳气体被挥发掉，从而脱去了铁中的碳杂质，使铁冶炼成钢。贝塞麦的诠释为现代炼钢技术奠定了科学基础。他还在此基础上将平炉炼钢改进为转炉炼钢，进一步提高了炼钢的速度。炼钢原理的揭示，又为日后纯氧顶吹转炉炼钢技术的发明奠定了基础。

从科学原理推演出新的技术原理

（教材183页）

19世纪初，英国科学家就发现，当电流在某种介质中流动时，介质就会发热、发光。于是，人们开始根据这个科学原理去研制电灯，但都失败了，他们发明的灯仅亮了几分钟，介质便熔化或烧掉了。1878年，美国发明家爱迪生着手研究解决这个问题。经过几个月的实验、探究，他首先从科学上弄清两条原理，一是在低电流、并联输电网中，用电器电阻越高，则用电器被安装的数量便可增多；二是真空环境可以改善介质发热、发光的性能。由此他提出制造电灯泡的两条技术原理：一是在多盏灯并联组成的大规模照明系统中，每一盏灯的灯丝应具有高电阻；二是应将灯泡内的空气抽掉，让灯丝在真空环境下工作。最后，几经研制、试验，于1879年10月22日成功研制成第一只白炽电灯泡，其灯丝是用具有高电阻的碳纤维材料做成的，它连续亮了15小时，亮度相当于30盏蜡烛的光。

20世纪以来，由科学原理的新发现导致技术原理的新发明，更是成为新技术层出不穷的重要特征，它导致了信息技术、新材料技术、新能源技术、航天技术、现代生物工程技术和海洋工程技术六大新技术的形成。其中，半导体、集成电路、光盘、电子计算机和现代通信等信息技术，其技术原理都与现代物理学有关；各种高性能金属材料、新型有机高分子材料、先进陶瓷和复合材料等新材料技术，其技术原理都与现代化学有关；原子核能发电、太阳能电池等新能源技术，其技术原理也与现代物理学有关；此外航天技术、现代生物工程技术和海洋工程技术也都有类似的情况。

随着科学的发展，从科学理论的发现到相关技术原理的发明的时间间隔在不断地缩短。这表明由科学发现转化为技术发明的周期愈来愈短。

四、技术设计

技术设计有两种形式：一是发明新技术，如爱迪生1879年发明白炽灯泡；二是改进现有的技术，如1907年人们用金属钨丝代替碳纤维作为灯丝，从而改进了爱迪生白炽灯泡技术。

技术设计是技术发明或改进的核心环节。这可以从上述爱迪生发明白炽灯泡中看出。

技术设计简介

（教材184页）

知道技术的重要性

知道技术的概念

自学了解计算机技术

了解经验技术及其自主发展

自学了解经验技术的自主发展

知道技术发展的科学化

自学了解运用科学求解技术难题

知道技术发展的科学化趋势

自学了解运用科学理论说明技术原理

自学了解从科学原理推演出新的技术原理

知道技术设计

了解技术设计

介绍技术的重要性

介绍技术的概念

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指导阅读

课堂练习

1.下列关于科学技术在农业生产中作用的叙述，不正确的是( D )

A.绿色、低碳、生态农业不断推广

B.培育新品种，抗灾能力增强

C.机械化程度大大提高

D.滴灌、喷灌技术，节约水资源，但不能增产

2.科学技术推动军事技术发展。第一次世界大战中英军首次使用了新式武器坦克，这种新式武器采用的当时最新的科技成果有( B )

①煤炭的广泛使用  ②内燃机的发明与制造  ③石油的广泛运用  ④蒸汽机的改进与运用

A.①②    B.②③    C.①④    D.③④

3.关于科学技术对工业发展影响的叙述，正确的是( B )

A.使工业部门越来越少

B.使工业在发达国家国民生产总值中所占的比例越来越低

C.使劳动力数量的投入越来越多

D.使企业向大批量定制的生产方向发展

4.人们对削笔工具不断地进行设计，我们的削笔工具越来越好了，从原先用小刀来削铅笔，后来用卷笔刀来削铅笔，到如今广为使用的手摇式  削笔器，制造削笔工具的技术越来越先进。说明了技术与设计的关系( A )

A.设计是推动技术发展的重要驱动力

B.技术发展对设计产生重要影响

C.技术产品的更新是自然而然地进行的

D.削笔器的改变是人机关系的革新

习题训练

知识应用与理解

课堂小结

科学常常为技术提供新的“技术原理”，启发新技术的发明，推动技术的发展。

通过举例说明的方式，了解了技术活动的要素、技术的自主发展情况、技术发展的科学化特征以及技术设计的相关知识。

知识小结

总结概括

板书