1、技术与设计1教材教材p01-p11第一章 走进技术世界在人类发展的历史长河中,有无数宝贵的技术发明闪耀着永不熄灭的光辉，有力地推动了社会变革和经济发展，也把我们带入了高速发展的信息时代。今天,我们的生活处处离不开技术,我们所在的物质世界就是各种技术协同工作的结果。我们穿的衣服、住的房子、使用的各种家用电器、乘坐的各种交通工具等都是技术的产物。那么，技术的含义是什么?技术具有哪些性质?技术具备什么价值?让我们走进技术世界去探索吧!第一节 技术及其性质今天，我们听到技术这个词的时候，往往会想到计算机、机器人等现代科技产品，实际上，技术的历史十分悠久，技术的种类也是多种多样。“钻木取火”技术点燃了人
2、类文明的曙光，“结庐造屋”技术使人类有了家的庇护，而轮子的发明让人类可以走得更远一、技术的含义问题思考观察图1-1，在轮子的发展历程中，发生了哪些变化，这些变化又带来了哪些使用上的便利和舒适，满足了人类什么样的需求?技术是指从人类需求出发，秉持一定的价值理念，运用各种物质及装置、工艺方法、知识技能与经验等，实现一定使用价值的创造性实践活动。技术不仅包含物质手段、工具或方法，还是从技术方案设计转化为生产技术和工程技术的过程。这个过程是一个不断发展、创新的过程。技术是人类文明的重要组成部分，是社会生产力水平的重要标志之一，人们常常把某种主导技术作为划分社会时代的标志，如石器时代、青铜器时代、铁器时
3、代、蒸汽时代、电气时代等。技术是伴随着人类的思维、学习和劳动等活动而产生的。例如，人们想利用某种材料制作一件物品，就要通过不断地探索来达到自己的目的，随之就产生了加工技术。技术是对客观自然规律的应用，随着时代的发展，技术不断进步，技术的内涵也不断丰富。阅读材料技术改变出行方式和其他技术一样，现代化工程技术被大规模应用于铁路、公路和桥梁建设，新型交通工具不断出现，运输技术正在改变着人们的生活，影响着人们认识世界和探索世界的方式。在中国的明朝和清朝，乡试和会试每三年举办一次，往返的交通方式主要为步行或依靠畜力(如骑马或乘坐马车）。工业革命以后，火车成为重要的交通工具。民国时期，人们就已乘火车出行了
4、，从北京到南京，需要先乘火车，再坐船过江到达南京，总计用时超过30h。1968年南京长江大桥通车，火车过江时间由过去靠轮渡的1.5 h缩短为2min，是我国桥梁工程技术的重大成就。今天，中国高速公路的总里程已经位居世界首位，从北京到南京，如果选择驾车出行，全程大概只需要12h。由我国自主研发的京沪高铁是世界上设计建设标准最高的高速铁界上设计建设标准最高的高速铁路之一。复兴号动车组列车（图1-2）是中国标准动车组的中文命名，是具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的动车组列车。复兴号CR400在京沪高铁线路上以350 km/h的速度运行，从北京到上海只需约4.5h，从北京到南京则只需约3.5 h
5、。调查研究请查阅相关资料，调查我国高铁技术所取得的成就，并分析高铁在我国经济建设中发挥了哪些作用，如何提升了我国的社会生产力水平。技术根据行业可以分为交通运输技术、信息通信技术、生产制造技术、能源技术、建筑技术、生物技术等。各种技术之间是协同工作的，如交通运输技术往往与桥梁、隧道等的建筑技术联系在一起。技术的价值在于通过产品、服务或系统上的应用，满足人们的需要，改善人们的生活方式。例如，一件衣服（产品）是制造技术的应用，网上商城（服务）是信息技术的应用，物流和配送（系统)是交通运输技术的应用。技术在人们生活中不仅普遍存在，还具有十分重要的作用，是人类认识世界和建设世界的重要力量。技术与人类生产
6、、生活的方方面面紧密结合，促进了社会生产的发展，丰富了社会文化的内容，改变了人们生活的方式，推动了人类文明的进程。讨论交流请同学们按“衣、食、住、行”分组，每组寻找一个生活中技术应用的案例，讨论技术发挥了哪些作用,说明技术的普遍性和重要性。二、技术的性质技术内容广泛，性质也各不相同。总的来说，体现为实用性、创新性、时效性、综合性、两面性等方面。(一）实用性塑料走进千家万户塑料是一种人造合成材料。1862年，英国人发明了塑料。后来，美国人改进了合成技术，命名为“赛璐珞”，并投入商业应用。1909年，美国人发明了一种新的廉价的复合材料，称为酚醛塑料，俗称电木或者胶木。由于电木耐高温、绝缘性好且有一
7、定的硬度，在20世纪上半叶被广泛用于制作收音机、电话、钟表等产品。第一次世界大战结束后，塑料材料的研究取得了一个又一个新的突破，德国一家公司开发了聚苯乙烯（PS)和聚氯乙烯(PVC)，前者一般用于制作文具尺、梳子、肥皂盒等日常用品，后者则用于制作雨衣、台布、窗帘以及各种管道。塑料与木材、金属等材料相比，具有韧性好、不导电、不怕水、耐腐蚀等优点，所以塑料制品在许多场合具有很强的实用性，图1-3为常用塑料产品。所谓技术的实用性,是指技术能解决人类面临的问题，满足人类的需求。在人类发展的历史长河中，技术的发明和应用，给人类不断带来进步与财富，有力地推动了社会发展。正是因为技术具有极高的实用性，受到了
8、社会的高度重视，所以社会的发展反过来又推动了技术的进步。有的技术在刚刚出现的时候并不能完全显现它的实用价值，一般情况下要通过设计制作的产品才能使其逐渐发挥作用。例如，MP3技术最早诞生于实验室，是一种用于把音频文件进行压缩的技术，直到2000年前后，符合市场需要的MP3播放器逐渐进入市场，才被大家所熟悉。(二）创新性飞机的诞生长期以来，人类一直梦想像鸟一样在天空自由飞翔。不少先驱者为此付出了大量心血，做过无数次飞天尝试，但最后都失败了。19001903年，美国的莱特兄弟吸取前人的经验，试验和改进了三架滑翔机，初步掌握了稳定和操纵的规律。经过努力，他们造出了一架装有一台12马力(1马力 735.
9、5 W）的活塞式发动机，机身、机翼由既轻又牢的枞木和校木制成的飞机(图1-4）。1903年12月17日，哥哥威尔伯莱特驾驶它在59 s内飞行了260 m。尽管这次试飞历时不到一分钟，却把人类借助机械翱翔蓝天的梦想变成了现实。应用广泛的多旋翼无人机多旋翼无人机有四旋翼、六旋翼、八旋翼等多种，可以利用卫星定位、智能控制、传感器、电池、通信等技术实现遥控飞行和全自主飞行。多旋翼无人机可应用于农业、军事、物流、艺术、通信等领域。以四旋翼无人机为例，四个旋翼对称分布在机体的前、后、左、右四个方向，处于同一高度平面，且结构和半径都相同，四个电机对称地安装在飞行器的支架端，支架中部空间安放飞行控制计算机和外
10、部设备。结构形式如图1-5所示。四旋翼无人机通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制无人机的姿态和位置。人类的技术水平是在不断创新的过程中得到发展的，技术创新是技术发展的灵魂。技术创新表现为两种形式:一种是技术发明，一种是技术革新。人类历史上无数的技术发明，勾绘出了技术创新的轨迹;技术革新立足于对原有技术加以改造和提高，是技术创新的良好形式和途径。习近平总书记在党的十九大报告中指出:创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。要瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。加强应用基础研究，拓展实施国家重大科技项目，突出关键共性技
11、术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑。技术探究查阅有关资料，探究智能手机比传统手机有哪些创新之处，未来手机还可能有哪些创新。(三)时效性时效性是指在一定时间内能起到的作用。任何技术都是在不断发展变化的，随着时间的推移，作用也会发生变化。有的技术时效性较长，如陶瓷技术，中国的陶瓷有几千年历史，到今天仍然还在使用;而有的技术时效性较短，逐步被新的技术所取代。调查研究过去几十年，随着电子信息和数字媒体技术的发展，很多技术产品已经淡出了人们的视野。请采访一位长辈或查阅有关资料，收集随身听、寻呼机等技术产品
12、（图1-6）的相关资料,并说出它们被淘汰的原因。时效性是一个相对的概念。有些在发达国家已经落伍的技术在某些发展中国家可能仍然被广泛使用。另外，在很多领域，传统的手工技术被规模化的机器生产所取代，但传统手工技术本身所承载的民族文化和工匠精神不会消失，甚至比一些工业技术的生命力还要强。阅读材料造纸术的发明在古代，人们为了记录和传递信息，把文字刻在龟甲、兽骨、青铜器上，写在竹木薄片和帛上，但这些记录用的材料均不够理想。为满足人们记录和传递信息的需求，我们的祖先发明了造纸术(图1-7），为人类找到了理想的书写材料。在造纸业飞速发展、人类文明高度发达的今天，尽管手工造纸技术早已被现代造纸技术所取代,但历
13、经千年的磨砺，手工造纸技术传承至今，在文化创意领域仍有其用武之地，已成为古老文明的“活化石”，以其深邃的文化内涵向世人展现着中国古代劳动人民的勤劳和智慧。技术探究现今人们的阅读方式正在发生改变，电子书的兴起对传统纸质书产生了很大冲击。想象一下，未来的阅读可能是什么形式?请同学们分组讨论，说明技术的创新性和时效性。(四）综合性技术活动往往需要综合运用多种知识。技术具有跨学科的性质，综合性是技术的内在特性。一般来说，每一项技术都需要综合运用多个学科、多方面的知识。小到小板凳的制作技术，大到航空航天技术，都是多种知识共同作用的结果。阅读材料北京奥运火炬的设计与研制2008年北京奥运火炬的设计、研制是
14、中国人集体智慧的结晶（图1-8）。北京奥运会组委会曾向全球进行火炬设计的招标，某集团创新设计中心经过一年多研究提出的方案一举中标。这个团队的34位设计师跨越了工业设计、平面设计、材料工程、机械工程、人类学和社会学等十大学科专业，多专业背景为“祥云”火炬的诞生奠定了基础。火炬造型的设计灵感来自中国传统的纸卷轴。纸是中国古代四大发明之一，通过丝绸之路传到西方，人类文明也就随着纸的出现得以传播。设计师说:“因为火炬传递就是一种信息的传递，而纸是很好的载体，能够传递文明。”设计方案确定后，项目组集合了包括设计研究、材料工程、工艺制作、火炬试验、燃烧系统安装、点火装置和火炬运行保障等各个领域的专家进行攻
15、关，最终让北京奥运火炬点燃了中国人的奥运梦想。(五）两面性任何事物在客观上都具有两面性，技术也不例外。新技术的应用，在给人类带来经济效益和社会效益的同时，也可能造成负面影响，甚至给人类带来危害，这就是技术的两面性。信息技术和网络技术的发展对人们生活的影响进入21世纪，人类步入信息时代。在短短的十几年时间里，信息技术和网络技术得到了飞速发展，移动网络、虚拟现实技术、物联网、大数据和云计算等新技术的应用，让人们应接不暇。技术把世界变成了一个没有边界的信息空间和网络空间，推动了全球化的迅速发展。同时，信息技术和网络技术已经渗透到人们日常生产和生活的方方面面，如通信、医疗、教育、服务等。人们足不出户就
16、可以轻松地实现商品选购、在线教育等;智能手机及其强大的网络功能使其早已突破了单纯通信功能的限制;移动支付逐渐发展成为一种重要的新型支付方式;智能家居控制系统可以让人们远程遥控家中的各种电器技术已经改变了人们的生活方式、工作方式和交往方式，并成为推动全球经济发展和社会进步的重要力量。但是这些技术若利用不当，在一定的环境和条件下，也会产生一些负面影响。例如，有人利用信息技术和网络技术非法盗取信息，伪造和窜改信息，复制和传播计算机病毒，散布违法信息和精神垃圾，从事信息和网络诈骗等违法犯罪活动。全球化生态危机进入工业社会以后，由于大工业生产的需要，各门各类新技术迅速得到应用，有力地推动了社会生产力的提
17、高和人类文明的进步。与此同时，大量污染性产业及产品加剧了人与自然的矛盾，破坏了生态平衡。自然界中大量的物质作为工业原料被开采出来，随之进行加工，最后以最终产品的消费而告终。在使用的工业原料中，大约有75%属于非可再生资源;工业产品中，只有少量的资源在消费中被保留下来，而大部分在开采后一段时间内便变成废物（固体、气体和液体）进入自然环境（图1-9)。年复一年，矿产资源被快速消耗，生态环境遭到破坏，产生的废物大量堆积，使工业的新陈代谢难以维持，最终将导致全球化的生态危机。技术应用既能推动社会的发展和进步，也可能因为技术的使用和发展不当等原因,给人类带来不理想的后果，甚至造成危害。但也不能因噎废食，
18、不去发展、应用新技术,而是应该利用技术消除或限制这些负面影响。技术探究列举几项常见的技术，分别指出其给人类带来的好处和造成的负面影响，并完成下表。面对技术的两面性，我们应该认识到:在应用一项技术的时候，不仅要考虑对使用对象的影响，还要考虑对其周边环境和关联事物的影响;不仅要考虑当下，还要考虑对未来的影响;不仅要让技术更好地发挥正面影响，还应当采取有效方法克服其造成的负面影响。例如，在汽车制造业，人们采用先进的尾气净化技术和生产新能源汽车，极大地降低了汽车尾气对空气的污染程度;在能源领域，人们千方百计地开发新能源，以逐步取代有限且对环境有污染的化石能源;在农药生产方面，低害、无害农药的研制一直是
19、人们努力的方向事实证明，只有我们科学合理地开发和使用技术，才能使技术和技术产品更好地为人类服务，从而避免或最大限度地减少对人类造成的危害。创客坊除了上述讲到的技术的性质以外，技术还有目的性、实践性等，请选择其中的一种性质,通过案例进行说明。三、技术与科学的关系我们习惯于把技术与科学两者联系在一起，统称为科学技术，简称科技。其实，技与科学是既有联系又有区别的两个不同的概念。阅读材料从电磁波传播理论到无线电技术19世纪60年代，麦克斯韦最早在论文电磁场的动力理论中阐明了电磁波传播的理论基础。此后，赫兹在18861888年间，首先通过试验验证了麦克斯韦的理论，证明了无线电辐射具有波的所有特性。他们的
20、科学研究为无线电技术奠定了基础。1895年，意大利的马可尼和俄国的波波夫利用电磁波传播理论几乎同时发明了无线电，无线电的发射和接收设备应运而生，并在很短的时间里不断改进。1906年，菲森登在美国马萨诸塞州实现了历史上首次无线电广播。英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。20世纪上半叶，无线电技术通过产品（收音机等）、服务（电台）和系统(无线电发送和接收），改变了信息传播的方式，对后来的电视和互联网技术产生了重要影响。技术与科学有着紧密的联系。科学是自然界存在的客观规律,研究的是事物本身的发生和发展规律。而技术则是利用科学知识来解决实际问题，
21、表现为劳动者的技能、生产过程的物质手段、工艺流程和操作方法等，是生产的组成部分，具有实践性。利用技术可以将科学理论知识转化为技术原理、技术措施，变为劳动者的知识、能力，物化为工具、机器、技术装备等，科学才能转化为生产力。所以，科学是技术的基础，科学的发展促进了技术的进步，同时，技术的进步反过来又为科学的发展提供动力，为科学研究提供必要的支持。科学的基本任务是认识世界，有所发现，以增加人类的知识财富;技术的基本任务是合理利用自然，有所发明，以创造人类的物质财富，丰富人们的物质和精神文化生活。科学要回答“是什么”“怎么样”和“为什么”的问题;技术则要回答“做什么”和“怎样做”的问题。技术实践请结合自己的知识和经验,列举几个科学活动和技术活动的实例。
