2019版 苏教版 高中通-用技术 选择性必修10 科技人文融合创新专题《第五单元残疾人拐杖的创新设计与实践》大单元整体教学设计2020课标

版苏教版高中通用技术选择性必修10科技人文融合创新专题《第五单元，残疾人拐杖的创新设计与实践》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《第五单元残疾人拐杖的创新设计与实践》是苏教版高中通用技术选择性必修10《科技人文融合创新专题》中的一个重要单元。本单元的教学内容聚焦于残疾人拐杖的创新设计与实践，旨在通过一系列的学习活动，帮助学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科的知识和方法，解决现实中的技术问题，提高学生的创新能力和综合素养。教学内容主要包括三个部分：一是残疾人拐杖的设计分析，包括分析需求与明确问题、探究残疾人拐杖中的科学问题；二是残疾人拐杖的设计与制作，包括进行方案设计、比较与权衡设计方案、制作多功能残疾人拐杖；三是残疾人拐杖的测试与优化，包括进行技术试验、优化设计方案和项目总结与反思。通过这三个部分的学习，学生不仅能够掌握拐杖设计的基本知识和技能，还能培养创新思维、工程思维、技术意识和物化能力等多方面的核心素养。（二）单元内容分析1.残疾人拐杖的设计分析这一部分主要包括两个任务：分析需求与明确问题、探究残疾人拐杖中的科学问题。通过分析吕山同学爷爷的实际需求，明确拐杖需要具备支撑、休息、照明和报警等功能，并引导学生探究拐杖设计中涉及的科学问题，如结构应力、摩擦力、材料选择等。2.残疾人拐杖的设计与制作这一部分主要包括三个任务：进行方案设计、比较与权衡设计方案、制作多功能残疾人拐杖。在方案设计阶段，学生需要根据需求进行创意设计，并绘制设计图样；在比较与权衡设计方案阶段，学生需要对不同的设计方案进行评估和选择；在制作多功能残疾人拐杖阶段，学生需要选择合适的材料和工具，进行模型制作和装配。3.残疾人拐杖的测试与优化这一部分主要包括三个任务：进行技术试验、优化设计方案和项目总结与反思。通过技术试验，学生需要检验拐杖的各项性能指标，如承重性、防滑性、舒适性等；在优化设计方案阶段，学生需要根据试验结果对设计方案进行调整和改进；在项目总结与反思阶段，学生需要对整个设计过程进行总结和评价，提炼经验和教训。（三）单元内容整合本单元的教学内容紧密围绕残疾人拐杖的创新设计与实践这一主题展开，将科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科的知识和方法有机融合在一起。通过设计分析、设计与制作、测试与优化三个环节的学习活动，学生不仅能够掌握拐杖设计的基本知识和技能，还能培养创新思维、工程思维、技术意识和物化能力等多方面的核心素养。本单元还注重引导学生关注社会现实和人文关怀，通过为残疾人设计拐杖这一实践活动，培养学生的社会责任感和爱心。在教学过程中，教师可以充分利用多媒体教学资源、实物模型、实验器材等教学手段，创设真实的学习情境，激发学生的学习兴趣和主动性。教师还可以组织学生进行小组合作学习、探究式学习等多样化的学习方式，提高学生的自主学习能力和团队协作能力。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力五个方面。下面将结合《第五单元残疾人拐杖的创新设计与实践》的教学内容，对这五个方面的核心素养目标进行具体分解。（一）技术意识技术意识是指对技术现象及技术问题的感知与体悟。在本单元的教学中，技术意识的培养主要体现在以下几个方面：理解技术的重要性：通过引导学生分析残疾人拐杖的设计需求和社会价值，让学生认识到技术对于改善人们生活质量、促进社会进步的重要性。形成技术规范与标准意识：在拐杖设计与制作过程中，引导学生了解并遵守相关的技术规范和安全标准，培养学生的规范意识和标准意识。培养技术安全与责任意识：通过分析拐杖使用中的安全隐患和可能带来的社会影响，培养学生的技术安全意识和责任意识。增强技术伦理与道德意识：在拐杖设计过程中，引导学生关注人文关怀和社会责任，培养学生的技术伦理与道德意识。（二）工程思维工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。在本单元的教学中，工程思维的培养主要体现在以下几个方面：系统分析能力：引导学生对拐杖设计问题进行系统分析，明确问题的关键要素和制约条件，培养学生的系统分析能力。比较权衡能力：在比较与权衡设计方案阶段，引导学生对不同方案进行综合评估，选择最优方案，培养学生的比较权衡能力。风险评估与决策能力：在制作拐杖过程中，引导学生识别可能的风险因素，进行风险评估和决策，培养学生的风险评估与决策能力。工程建模与仿真能力：通过引导学生利用计算机软件进行拐杖的三维建模和仿真分析，培养学生的工程建模与仿真能力。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元的教学中，创新设计的培养主要体现在以下几个方面：发现问题与明确问题能力：通过分析吕山同学爷爷的实际需求，引导学生发现问题并明确问题的关键要素，培养学生的发现问题与明确问题能力。创意构思与方案设计能力：在拐杖设计过程中，引导学生运用创新思维进行创意构思和方案设计，培养学生的创意构思与方案设计能力。技术试验与探究能力：在拐杖测试与优化阶段，引导学生进行技术试验和探究，验证设计方案的可行性和有效性，培养学生的技术试验与探究能力。综合评价与优化能力：在项目总结与反思阶段，引导学生对设计过程进行综合评价和优化，提炼经验和教训，培养学生的综合评价与优化能力。（四）图样表达图样表达是指运用图形样式对意念中或客观存在的技术对象进行可视化的描述和交流。在本单元的教学中，图样表达的培养主要体现在以下几个方面：识读技术图样能力：通过引导学生识读拐杖的设计图样和实物模型，培养学生的识读技术图样能力。绘制技术图样能力：在拐杖设计过程中，引导学生运用手工绘图或计算机绘图软件绘制设计图样，培养学生的绘制技术图样能力。图样表达与交流能力：通过组织学生进行小组合作学习和设计交流，引导学生运用技术图样进行方案表达和交流，培养学生的图样表达与交流能力。图样优化与改进能力：在拐杖测试与优化阶段，引导学生根据试验结果对设计图样进行优化和改进，培养学生的图样优化与改进能力。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工艺方法等将意念、方案转化为有用物品，或对已有物品进行改进与优化的能力。在本单元的教学中，物化能力的培养主要体现在以下几个方面：材料选择与加工能力：在拐杖制作过程中，引导学生选择合适的材料和加工工具，进行材料的切割、打磨、装配等加工操作，培养学生的材料选择与加工能力。工具使用与操作能力：通过引导学生使用各种手工工具和电动工具进行拐杖制作，培养学生的工具使用与操作能力。模型制作与装配能力：在拐杖制作过程中，引导学生进行模型制作和装配，培养学生的模型制作与装配能力。产品测试与优化能力：在拐杖测试与优化阶段，引导学生对拐杖进行各项性能测试，并根据测试结果对拐杖进行优化和改进，培养学生的产品测试与优化能力。通过以上五个方面的核心素养目标的分解和落实，本单元的教学将有助于学生全面掌握残疾人拐杖的创新设计与实践的基本知识和技能，同时培养学生的创新思维、工程思维、技术意识和物化能力等多方面的核心素养。三、学情分析（一）已知内容分析在进入《第五单元，残疾人拐杖的创新设计与实践》的教学之前，学生已经通过通用技术必修课程的学习，对技术设计的一般过程、技术语言的表达、简单的模型制作和测试等有了初步的了解和实践经验。特别是在“技术与设计1”和“技术与设计2”两个模块中，学生已经掌握了技术设计的基本原理、流程和方法，包括结构设计、流程设计、系统设计和控制设计等方面的知识。学生还通过物理、化学、生物等自然科学课程的学习，对力学、电学、材料科学等基础知识有了一定的积累。在日常生活和学习中，学生也普遍接触过各种类型的拐杖，对其基本功能和用途有一定的认识。他们可能注意到拐杖在辅助行走、支撑身体、提供休息等方面的作用，但对于拐杖背后的科学原理、设计思路和创新方法可能了解不多。本单元的教学将在此基础上，进一步拓展学生的知识面，提升他们的设计能力和创新意识。（二）新知内容分析本单元《第五单元，残疾人拐杖的创新设计与实践》是科技人文融合创新专题的一部分，旨在通过残疾人拐杖的创新设计与实践，帮助学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科的知识和方法，解决实际问题，提升综合素养。本单元的新知内容主要包括以下几个方面：需求分析与明确问题：学生需要学会从用户（残疾人）的实际需求出发，分析拐杖应具备的功能和性能，明确设计目标和约束条件。科学问题探究：学生需要探究拐杖设计中涉及的科学问题，如结构应力、摩擦力、材料性能等，理解这些科学问题对拐杖设计的影响。方案设计：学生需要运用所学知识，设计多功能拐杖的方案，包括结构设计、材料选择、电路设计等。方案比较与权衡：学生需要学会对不同的设计方案进行比较和权衡，考虑成本、性能、实用性等因素，选出最优方案。模型制作与测试：学生需要将设计方案转化为实物模型，并进行技术测试，验证设计的可行性和有效性。优化与改进：学生需要根据测试结果，对设计方案进行优化和改进，提升拐杖的性能和用户体验。跨学科融合：学生需要体会科技人文融合创新的重要性，学会综合运用多学科的知识和方法，解决实际问题。（三）学生学习能力分析经过必修课程的学习，学生已经具备了一定的技术设计能力和跨学科知识整合能力。他们能够运用所学的技术原理和方法，进行简单的技术设计和模型制作。他们也具备了一定的科学探究能力和问题解决能力，能够在教师的引导下，进行科学实验和技术测试。对于本单元的教学来说，学生仍面临一些挑战。他们需要综合运用多学科的知识和方法，这要求他们具备较强的跨学科知识整合能力和创新思维能力。他们需要进行较为复杂的技术设计和模型制作，这要求他们具备较强的动手实践能力和耐心细致的工作态度。他们需要进行技术测试和优化改进，这要求他们具备较强的数据分析和问题解决能力。为了帮助学生克服这些挑战，教师需要采用多样化的教学方法和手段，如案例教学、项目式学习、合作学习等，激发学生的学习兴趣和积极性，提升他们的学习能力和实践能力。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习过程中可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下突破策略：加强跨学科知识整合：策略：在教学过程中，教师应注重引导学生回顾和整合已学过的多学科知识，如物理中的力学、电学知识，化学中的材料科学知识等。教师可以通过案例分析和项目式学习等方式，帮助学生理解这些知识在拐杖设计中的应用。实施：例如，在讲解拐杖结构设计时，教师可以结合物理中的力学原理，分析拐杖在支撑身体时受到的应力和变形情况；在讲解拐杖材料选择时，教师可以结合化学中的材料科学知识，介绍不同材料的性能和适用范围。提升技术设计和模型制作能力：策略：教师可以通过示范教学、分组合作、个别辅导等方式，帮助学生掌握技术设计的基本原理和方法，提升他们的模型制作能力。教师可以鼓励学生多动手实践，通过不断的尝试和修正，完善自己的设计方案和模型。实施：例如，在进行拐杖方案设计时，教师可以先展示一些优秀的设计案例，引导学生分析这些案例的优点和不足；然后，教师可以让学生分组进行讨论和设计，鼓励他们提出创新性的想法和解决方案；教师可以对学生的设计方案进行点评和指导，帮助他们完善设计。培养数据分析和问题解决能力：策略：教师可以通过技术测试、数据分析、优化改进等环节，培养学生的数据分析和问题解决能力。教师可以引导学生学会从失败中汲取教训，不断总结经验和方法，提升自己的创新能力和实践能力。实施：例如，在进行拐杖技术测试时，教师可以先向学生介绍测试的方法和步骤，然后让他们分组进行实际操作；测试完成后，教师可以组织学生进行数据分析，找出设计中存在的问题和不足；教师可以引导学生针对问题提出改进方案，并进行优化设计和制作。激发学习兴趣和积极性：策略：教师可以通过多样化的教学方法和手段，如案例教学、项目式学习、合作学习等，激发学生的学习兴趣和积极性。教师可以鼓励学生多参与课外科技活动和创新竞赛等，提升自己的综合素质和创新能力。实施：例如，教师可以结合学校的实际情况和学生的兴趣爱好，设计一些有趣的拐杖创新设计项目或竞赛活动；在活动中，教师可以邀请专家学者或企业技术人员来校进行讲座或指导，为学生提供更多的学习资源和机会；教师可以对学生的优秀作品进行表彰和奖励，激发他们的学习热情和动力。四、大主题或大概念设计本单元的大主题为“科技人文融合创新在医疗器械设计中的应用”，具体聚焦于“残疾人拐杖的创新设计与实践”。这一大主题旨在通过多功能残疾人拐杖的设计与实践活动，引导学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科的知识与方法，解决现实生活中的实际问题，培养创新能力和实践操作能力。通过这一设计过程，学生将深刻理解科技人文融合创新的重要性，提升技术意识和工程思维，同时在创新设计、图样表达和物化能力等方面得到全面发展。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：（一）技术意识学生能够形成对医疗器械设计的人文关怀意识，理解医疗器械设计需考虑用户需求、安全性、舒适性及易用性。学生能够认识到技术设计对改善残疾人生活质量的重要性，形成积极的技术价值观和社会责任感。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，识别残疾人拐杖设计中的主要问题和制约因素，提出合理的解决方案。学生能够运用结构、流程、系统、控制等基本工程思想，对拐杖设计方案进行优化和改进。（三）创新设计学生能够基于用户需求，提出具有创新性的拐杖设计方案，包括功能创新、结构创新或材料创新。学生能够运用创造技法，如头脑风暴、设问法、类比法等，激发设计灵感，完善设计方案。（四）图样表达学生能够使用手工绘图工具或设计软件，绘制拐杖的设计图样，清晰表达设计构思。学生能够识读和绘制简单的机械加工图、电子线路图等，提高图样表达能力。（五）物化能力学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行拐杖的模型制作或原型开发。学生能够掌握基本的加工工艺和测试方法，对拐杖进行技术试验和优化，提高物化实现能力。六、大单元教学重点用户需求分析与功能设计：通过市场调研和用户访谈，深入了解残疾人的实际需求，结合现代科技手段，设计出具有多功能、易用性强的残疾人拐杖。系统分析与方案优化：运用系统分析的方法，对拐杖设计方案进行整体规划和优化，确保拐杖在结构、功能、安全性等方面达到最佳平衡。创新设计与技术应用：鼓励学生发挥创造力，提出创新性的设计方案，并尝试将新技术、新材料应用于拐杖设计中，提高拐杖的智能化和人性化水平。图样表达与模型制作：通过图样表达能力的培养，使学生能够清晰、准确地表达设计构思；通过模型制作，提高学生的物化实现能力。技术试验与方案优化：对拐杖进行多次技术试验，收集数据并进行分析，根据试验结果对设计方案进行优化和改进，确保拐杖的实用性和可靠性。七、大单元教学难点跨学科知识的综合运用：拐杖设计涉及多学科知识，如何将这些知识有机融合并应用于实际设计中，是学生面临的一大挑战。用户需求的准确把握：由于残疾人的需求具有多样性和个性化特点，如何准确把握用户需求并转化为具体的设计要求，是设计过程中的一大难点。创新设计的实现：鼓励学生提出创新性的设计方案容易，但如何在保证实用性和可靠性的前提下实现这些创新，是设计过程中的又一难点。图样表达的准确性：图样是设计沟通的重要工具，如何确保图样的准确性和易读性，避免因沟通不畅导致的误解和错误，是图样表达过程中的难点。技术试验的有效性与可靠性：技术试验是验证设计方案有效性的重要手段，但如何设计合理的试验方案、收集准确的数据并进行科学分析，以确保试验结果的可靠性，是试验过程中的一大挑战。教学策略与方法：跨学科整合教学：采用跨学科整合的教学策略，将科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科的知识有机融合于拐杖设计过程中。案例教学：通过案例分析，引导学生深入理解拐杖设计的原理和方法，培养学生的技术意识和工程思维。项目式学习：以项目式学习为主要教学方式，通过小组合作、任务分解、进度控制等手段，确保设计项目的顺利进行。技术试验与数据分析：组织学生进行多次技术试验，收集数据并进行分析，培养学生的数据分析能力和科学精神。反思与总结：在项目完成后，组织学生进行反思与总结，提炼设计过程中的经验教训，提高学生的创新能力和实践能力。教学评价：过程性评价：关注学生在设计过程中的表现，包括需求分析、方案设计、图样表达、模型制作、技术试验等环节的完成情况。成果评价：对学生最终提交的拐杖设计方案和模型进行评价，包括设计创新性、实用性、可靠性等方面。自我评价与同伴评价：鼓励学生进行自我评价和同伴评价，培养学生的自我反思能力和团队合作精神。通过以上教学策略与评价方法的实施，旨在全面提升学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，培养学生的综合素养和创新能力。八、大单元整体教学思路教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《第五单元，残疾人拐杖的创新设计与实践》的教学内容，本单元的教学目标设定涵盖通用技术的核心素养目标，即技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。以下是对这些核心素养目标的详细阐述：（一）技术意识技术现象感知与体悟：学生能够认识到拐杖作为一种辅助医疗器械的重要性，理解其在老年人及残疾人生活中的实际应用价值。技术规范的遵循：学生在设计拐杖的过程中，能够遵循相关设计标准和规范，考虑拐杖的安全性、舒适性和易用性。技术伦理与责任意识：学生能够理解技术创新的社会责任，考虑拐杖设计对老年人及残疾人的潜在影响，确保设计的人性化和无障碍性。（二）工程思维系统分析与比较权衡：学生能够运用系统分析的方法，对拐杖设计的各个方面进行综合考量，包括结构、功能、材料、成本等，进行方案比较和权衡。工程设计与实践：学生能够结合实际情况，对拐杖的设计方案进行优化和改进，通过实践来验证和完善设计方案。风险评估与决策：在设计过程中，学生能够进行风险评估，预见可能的问题，并制定相应的解决方案，提高设计方案的可行性和可靠性。（三）创新设计问题发现与明确：学生能够明确拐杖设计的需求和问题，从用户的角度出发，发现拐杖使用中的痛点和改进空间。创意构思与方案制定：学生能够提出创新性的设计方案，结合多学科知识，设计出功能多样、实用便捷的拐杖。方案优化与测试：学生能够对初步设计方案进行优化，通过技术试验和用户反馈，不断完善设计，提高拐杖的实用性和用户体验。（四）图样表达技术图样绘制：学生能够掌握常见的技术图样绘制方法，如草图、三视图、装配图等，准确表达拐杖的设计构想。技术语言应用：学生能够熟练运用技术语言，如尺寸标注、公差配合、材料选择等，详细描述拐杖的设计细节和制造工艺。设计方案交流：学生能够通过图样表达，与他人有效沟通拐杖的设计方案，听取意见和建议，进行方案的进一步改进。（五）物化能力材料选择与加工：学生能够根据拐杖的设计要求，选择合适的材料，并掌握相应的加工工艺，如切割、钻孔、打磨等。工具使用与操作：学生能够熟练使用各种工具和设备，如锯床、钻床、砂轮机等，完成拐杖的制作和组装。产品测试与优化：学生能够进行拐杖的技术试验，测试其承重、防滑、照明、报警等功能，根据测试结果进行优化和改进，确保拐杖的质量和性能。教学内容组织与安排本单元的教学内容围绕残疾人拐杖的创新设计与实践展开，分为设计分析、设计与制作、测试与优化三个主要部分。通过这一系列的教学活动，旨在培养学生的通用技术核心素养。一、残疾人拐杖的设计分析任务一分析需求与明确问题活动设计：引导学生调研拐杖的市场现状，了解不同拐杖的功能特点和使用体验。通过访谈、问卷调查等方式，收集老年人及残疾人对拐杖的实际需求。教学目标：技术意识：培养学生对拐杖技术现象的感知能力，明确拐杖设计的需求和问题。工程思维：引导学生从系统角度分析问题，考虑拐杖设计的多方面因素。创新设计：激发学生的创新思维，探索拐杖设计的创新点。任务二探究残疾人拐杖中的科学问题活动设计：组织学生分析拐杖的结构、材料、力学原理等科学问题。通过小组讨论、案例分析等方式，深入探讨拐杖设计中的关键技术问题。教学目标：技术意识：增强学生对拐杖技术规范的理解。工程思维：培养学生运用科学知识解决工程问题的能力。图样表达：提高学生的技术图样绘制能力，准确表达拐杖的设计构想。二、残疾人拐杖的设计与制作任务一进行残疾人拐杖的方案设计活动设计：指导学生根据需求分析结果，进行拐杖的方案设计。鼓励学生提出多种设计方案，并进行比较和权衡。教学目标：创新设计：培养学生的创新设计能力，提出具有创意的拐杖设计方案。工程思维：训练学生进行方案比较和权衡的能力，优化设计方案。图样表达：要求学生绘制详细的设计图样，明确拐杖的结构、尺寸和材料。任务二比较与权衡设计方案活动设计：组织学生对各种设计方案进行比较和评估，考虑成本、可行性、用户体验等因素，选择最佳设计方案。教学目标：工程思维：强化学生的系统分析和比较权衡能力。技术意识：培养学生的成本意识和可行性分析能力。创新设计：鼓励学生不断优化设计方案，提高拐杖的实用性和创新性。任务三制作多功能残疾人拐杖活动设计：指导学生根据选定的设计方案，选择合适的材料和工具，进行拐杖的制作和组装。在制作过程中，注重工艺细节和质量控制。教学目标：物化能力：培养学生的材料选择、加工和组装能力。工程思维：引导学生在制作过程中解决实际问题，优化制作流程。技术意识：强调安全意识和质量意识，确保拐杖的可靠性和安全性。三、残疾人拐杖的测试与优化任务一进行残疾人拐杖技术试验活动设计：组织学生对制作完成的拐杖进行技术试验，测试其承重、防滑、照明、报警等功能。记录试验数据，分析试验结果。教学目标：物化能力：培养学生的技术试验能力和数据分析能力。工程思维：引导学生根据试验结果进行优化设计，提高拐杖的性能和可靠性。技术意识：强调试验过程的安全性和规范性，培养学生的严谨态度。任务二优化残疾人拐杖设计方案活动设计：根据技术试验结果和用户反馈，对拐杖的设计方案进行优化。鼓励学生提出改进意见，不断完善拐杖的功能和用户体验。教学目标：创新设计：培养学生的持续改进能力和创新思维。工程思维：训练学生根据反馈进行方案优化的能力。技术意识：引导学生关注用户需求和市场变化，提高设计的针对性和实用性。任务三项目总结与反思活动设计：组织学生对整个设计过程进行总结和反思，撰写项目总结报告。分享设计经验和教训，提出未来改进的方向。教学目标：技术意识：培养学生的总结能力和反思意识。工程思维：引导学生从项目整体角度进行思考，提高综合分析和决策能力。图样表达：通过撰写总结报告，提高学生的书面表达能力和技术交流能力。教学策略与评价方法教学策略情境教学法：通过创设真实的问题情境，激发学生的学习兴趣和参与度。例如，模拟老年人或残疾人的日常生活场景，让学生亲身体验拐杖的重要性。项目式学习：以项目为载体，组织学生进行跨学科的综合实践活动。通过团队合作、方案设计、制作实践等环节，培养学生的综合能力和创新精神。案例教学：选取典型的拐杖设计案例进行分析和讨论，引导学生从案例中汲取经验和教训。通过对比分析不同设计的优缺点，提高学生的设计能力和鉴赏水平。技术试验与探究：鼓励学生进行技术试验和探究活动，通过动手实践来验证和完善设计方案。培养学生的实验能力和科学探究精神。评价方法过程性评价：关注学生在设计过程中的表现和努力程度，及时给予反馈和指导。通过课堂观察、小组讨论、设计日志等方式收集评价信息。作品评价：对学生制作完成的拐杖进行评价，考虑其功能性、创新性、美观性等方面。组织学生进行作品展示和交流，互相学习和借鉴。自我评价和同伴评价：鼓励学生进行自我反思和同伴评价，提高自我认知能力和团队协作能力。通过填写评价量表和撰写反思日记等方式进行评价。技术试验报告评价：对学生撰写的技术试验报告进行评价，考虑其科学性、准确性和逻辑性。通过报告内容、格式、语言表达等方面进行评价和指导。通过以上教学策略和评价方法的综合运用，旨在全面培养学生的通用技术核心素养，提高他们的创新设计能力、工程思维能力和技术实践能力。九、学业评价一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，本单元的教学目标聚焦于通用技术的核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。通过残疾人拐杖的创新设计与实践，学生能够：技术意识：形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识；能够就残疾人拐杖技术领域对人、社会、环境的影响作出理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。工程思维：认识系统与工程的多样性和复杂性；能运用系统分析的方法，针对残疾人拐杖设计问题进行要素分析、整体规划，并运用模拟和简易建模等方法进行设计；能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法并加以运用；能进行简单的风险评估和综合决策。创新设计：在发现与明确问题的基础上，收集相关信息，并运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案；能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析；能综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。图样表达：识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样；能分析技术对象的图样特征，会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样等；能通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟；能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作等；能独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。二、学习目标通过本单元的学习，学生应达成以下具体学习目标：技术意识：理解残疾人拐杖作为辅助医疗器械的重要性和技术特性。分析残疾人拐杖对老年人及残疾人群体的社会影响，形成关注特殊群体需求的意识。探讨拐杖设计的技术规范、安全标准和环保要求。工程思维：掌握系统分析的方法，对拐杖设计进行要素分析、整体规划和风险评估。理解结构、流程、系统、控制等工程原理在拐杖设计中的应用。能够运用模拟和简易建模等方法进行拐杖设计，并进行优化。创新设计：针对用户需求，提出具有创新性的拐杖设计方案。进行技术性能和指标的技术试验，准确观测、记录与分析数据。综合社会文化因素，对设计方案进行评价和优化。图样表达：识读并绘制拐杖设计的机械加工图、控制框图等技术图样。通过图样表达设计构想，实现思维转换。运用二维、三维设计软件绘制拐杖设计图样。物化能力：选择合适的材料和工具进行拐杖制作。掌握拐杖制作的工艺流程，完成模型或产品的成型制作、装配及测试。展示较强的动手实践与创造能力，制作出符合设计要求的拐杖产品。三、评价目标设定本单元的评价目标旨在全面考查学生在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面的核心素养达成情况。具体评价目标如下：技术意识：评价指标：学生对残疾人拐杖技术特性的理解程度；对拐杖社会影响的分析能力；对技术规范、安全标准和环保要求的掌握情况。评价方式：通过课堂讨论、案例分析、问卷调查等方式进行评价。工程思维：评价指标：学生运用系统分析方法进行拐杖设计的能力；对结构、流程、系统、控制等工程原理的理解和应用能力；模拟和简易建模方法的掌握情况。评价方式：通过设计报告、方案评审、模拟实验等方式进行评价。创新设计：评价指标：学生提出创新性拐杖设计方案的能力；技术试验的准确观测、记录与分析能力；综合社会文化因素进行设计方案评价和优化的能力。评价方式：通过设计方案评审、技术试验报告、创新点阐述等方式进行评价。图样表达：评价指标：学生识读和绘制拐杖设计技术图样的能力；通过图样表达设计构想的能力；运用二维、三维设计软件绘制设计图样的熟练程度。评价方式：通过图样作品评审、设计过程记录、软件操作演示等方式进行评价。物化能力：评价指标：学生选择合适的材料和工具进行拐杖制作的能力；掌握拐杖制作工艺流程的熟练程度；模型或产品的成型制作、装配及测试能力。评价方式：通过实物作品评审、制作过程记录、功能测试报告等方式进行评价。四、评价内容与方式本单元的评价内容涵盖残疾人拐杖设计的全过程，包括需求分析、方案设计、制作实践、技术试验和方案优化等环节。评价方式采用形成性评价与终结性评价相结合的方式，具体评价内容与方式如下：课堂参与度与讨论表现（形成性评价）：评价内容：学生在课堂讨论中的积极性、发言质量和对问题的理解能力。评价方式：教师观察记录、同伴互评、自我反思。设计方案评审（形成性评价与终结性评价）：评价内容：学生提出的拐杖设计方案的创新性、实用性、可行性。评价方式：教师评审、小组互评、专家咨询。技术试验报告（形成性评价）：评价内容：学生技术试验的设计、实施、观测、记录与分析能力。评价方式：教师审阅报告、学生汇报交流。图样作品评审（形成性评价与终结性评价）：评价内容：学生绘制的技术图样的准确性、规范性、创意性。评价方式：教师评审、小组互评、图样展示。实物作品评审（终结性评价）：评价内容：学生制作的拐杖实物的功能性、美观性、耐用性。评价方式：教师评审、专家咨询、实物展示与测试。项目总结与反思报告（形成性评价）：评价内容：学生对项目设计与实践过程的总结与反思，包括成功经验、存在问题及改进措施。评价方式：教师审阅报告、学生汇报交流。通过以上多元化的评价内容与方式，全面、客观地考查学生在残疾人拐杖创新设计与实践过程中的核心素养达成情况，促进学生全面发展。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元《残疾人拐杖的创新设计与实践》旨在通过科技人文融合创新专题的学习，培养学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科知识解决实际问题的能力，提高学生的技术素养和创新能力。实施思路分为以下几个阶段：需求分析与问题明确阶段：引导学生关注社会现实问题，特别是老年人和残疾人的实际需求。通过调研和讨论，明确拐杖设计的功能需求和性能需求。科学问题探究阶段：探究拐杖设计中涉及的科学原理，如力学、电学等。分析拐杖材料的性能及其加工工艺。设计与制作阶段：根据需求分析，进行多功能拐杖的方案设计。比较和权衡不同方案，选择最优方案进行制作。测试与优化阶段：对制作的拐杖进行技术试验，评估其性能。根据试验结果，优化设计方案，改进拐杖性能。总结与反思阶段：对整个项目进行总结，提炼经验和教训。反思项目实施过程中的问题，提出改进措施。二、教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，本大单元的教学目标设定如下：（一）技术意识学生能形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识。学生能就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。（二）工程思维学生能认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划。学生能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。（三）创新设计学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。（四）图样表达学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征。学生能用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。（五）物化能力学生能知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟。学生能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作，独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。三、教学结构图残疾人拐杖的创新设计与实践/|\需求分析科学探究设计与制作/|\明确问题科学原理方案设计比较权衡制作拐杖\|/测试与优化总结与反思/|\技术试验优化方案项目总结经验提炼问题反思四、具体教学实施步骤（一）需求分析与问题明确阶段1.引入课题通过案例引入，展示老年人和残疾人在使用传统拐杖时遇到的问题，如缺乏照明、报警功能等。引导学生思考如何通过技术手段解决这些问题。2.调研与讨论组织学生进行市场调研，了解市场上拐杖的种类、功能及用户反馈。分组讨论，明确拐杖设计的功能需求和性能需求，如支撑功能、照明功能、报警功能等。3.确定问题根据调研和讨论结果，确定拐杖设计的核心问题，如如何设计一款既实用又舒适的多功能拐杖。（二）科学问题探究阶段1.科学原理探究引导学生探究拐杖设计中涉及的科学原理，如力学原理（结构应力、摩擦力等）、电学原理（电路设计与连接等）。通过实验和案例分析，加深对科学原理的理解。2.材料与工艺分析分析不同材料的性能及其加工工艺，如木材、竹材、铝合金、不锈钢等。讨论如何选择合适的材料和工艺，以满足拐杖设计的功能需求和性能需求。（三）设计与制作阶段1.方案设计分组进行方案设计，每组提出一种多功能拐杖的设计方案。方案应包括拐杖的结构设计、功能设计、材料选择及工艺设计等。2.比较与权衡组织全班对各组的设计方案进行比较和权衡，从功能实用性、材料成本、加工工艺等方面进行综合评估。确定最优方案，作为后续制作的依据。3.制作拐杖根据最优方案，准备材料和工具，进行拐杖的制作。制作过程中，教师应及时给予指导和帮助，确保学生能够顺利完成制作任务。（四）测试与优化阶段1.技术试验对制作的拐杖进行技术试验，评估其各项功能是否满足设计要求。试验应包括承重试验、防滑试验、照明及报警功能测试等。2.数据分析对试验数据进行收集和分析，找出拐杖存在的问题和不足。引导学生思考如何改进设计方案，以提高拐杖的性能。3.优化方案根据试验结果和分析结论，对拐杖设计方案进行优化。修改和完善设计方案后，重新制作拐杖并进行测试，直到满足设计要求为止。（五）总结与反思阶段1.项目总结组织全班对项目进行总结，回顾项目实施过程中的主要环节和关键步骤。提炼项目实施过程中的经验和教训，为今后的类似项目提供参考。2.经验提炼引导学生提炼项目实施过程中的成功经验和技术创新点。鼓励学生将所学知识和技能应用到其他领域，实现知识的迁移和应用。3.问题反思反思项目实施过程中存在的问题和不足，分析原因并提出改进措施。引导学生思考如何进一步提高拐杖的性能和实用性，以满足更多用户的需求。通过以上教学实施步骤，学生将能够全面掌握残疾人拐杖的创新设计与实践过程，提高综合运用多学科知识解决实际问题的能力，同时培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。十一、大情境、大任务创设一、教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，本大单元《残疾人拐杖的创新设计与实践》的教学目标设定如下，旨在培养学生的通用技术核心素养：（一）技术意识学生能形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识。学生能就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。（二）工程思维学生能认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划。学生能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。（三）创新设计学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。（四）图样表达学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征。学生能用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。（五）物化能力学生能知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟。学生能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作，独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。二、大情境创设随着社会的发展，我国已经进入老龄化社会，老年人口数量不断增加，残疾人群体的生活质量也日益受到关注。拐杖作为辅助行走的重要工具，其功能和舒适性直接影响到使用者的生活质量。市场上的拐杖大多功能单一，难以满足老年人和残疾人的多样化需求。设计一款集多种功能于一体、既实用又舒适的拐杖显得尤为重要。本大单元以“残疾人拐杖的创新设计与实践”为主题，通过科技人文融合创新的方式，引导学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科知识，进行拐杖的创新设计与制作。通过这一过程，不仅提升学生的技术素养和创新能力，还培养他们的社会责任感和人文关怀精神。三、大任务创设（一）任务一：需求分析与问题明确1.引入课题通过多媒体展示老年人和残疾人在使用传统拐杖时遇到的问题，如缺乏照明、报警功能，拐杖舒适度不够等。引导学生思考如何通过技术手段解决这些问题，激发他们对拐杖创新设计的兴趣。2.调研与讨论活动一：市场调研组织学生分组进行市场调研，了解市场上拐杖的种类、功能及用户反馈。调研内容包括：拐杖的主要类型（如手杖、腋杖、肘杖等）拐杖的主要材质（如木材、金属、碳纤维等）拐杖的附加功能（如照明、报警、坐凳等）用户对拐杖的满意度及改进建议活动二：小组讨论分组讨论调研结果，明确拐杖设计的功能需求和性能需求。讨论内容包括：拐杖应具备的基本支撑功能拐杖应增加的附加功能（如照明、报警、舒适度提升等）拐杖设计应考虑的用户群体特征（如年龄、身体状况、使用习惯等）拐杖设计应遵守的技术规范和安全标准3.确定问题根据调研和讨论结果，确定拐杖设计的核心问题：如何设计一款既实用又舒适的多功能拐杖，以满足老年人和残疾人的多样化需求。（二）任务二：科学问题探究1.科学原理探究活动一：力学原理探究分析拐杖设计中的力学问题，如结构应力、摩擦力等。通过实验和案例分析，探究不同材质拐杖的承重能力和稳定性。讨论拐杖设计中如何应用力学原理提高拐杖的支撑稳定性和使用舒适度。活动二：电学原理探究分析拐杖设计中的电学问题，如电路设计与连接、电子元器件的选择与应用等。讨论拐杖照明和报警功能的实现方式及其电路设计。通过实验验证电路设计的可行性，确保拐杖的附加功能能够正常工作。2.材料与工艺分析活动一：材料性能分析分析不同材料的性能特点及其适用范围（如木材、金属、碳纤维等）。讨论拐杖制作中如何选择合适的材料以满足拐杖的功能需求和性能需求。通过实验测试不同材料的承重能力、耐磨性和舒适度等指标。活动二：加工工艺分析分析拐杖制作中的加工工艺及其影响因素（如切割、打磨、组装等）。讨论拐杖制作中如何应用先进的加工工艺提高拐杖的质量和美观度。通过实践操作掌握拐杖制作的基本工艺流程和技巧。（三）任务三：设计与制作1.方案设计活动一：分组设计分组进行拐杖设计方案制定，每组提出一种多功能拐杖的设计方案。设计方案应包括拐杖的结构设计、功能设计、材料选择及工艺设计等。鼓励学生发挥创意，设计出具有独特功能和外观的拐杖。活动二：方案比较与权衡组织全班对各组的设计方案进行比较和权衡，从功能实用性、材料成本、加工工艺等方面进行综合评估。引导学生讨论各种方案的优缺点，共同确定最优方案作为后续制作的依据。2.制作拐杖活动一：准备材料与工具根据最优方案准备所需的材料和工具（如木材、金属管、电子元器件、螺丝刀等）。检查材料和工具的质量和数量，确保制作过程的顺利进行。活动二：拐杖制作分组进行拐杖的制作，按照设计方案进行切割、打磨、组装等工艺操作。教师在制作过程中给予指导和帮助，确保学生能够顺利完成制作任务。鼓励学生发挥创意，对拐杖进行个性化装饰和美化。（四）任务四：测试与优化1.技术试验活动一：功能测试对制作的拐杖进行功能测试，包括承重测试、防滑测试、照明及报警功能测试等。记录测试数据，分析拐杖的各项功能是否满足设计要求。活动二：用户反馈收集组织用户试用拐杖，收集他们的反馈意见和改进建议。根据用户反馈对拐杖进行必要的调整和优化。2.数据分析与方案优化活动一：数据分析对测试数据进行分析和处理，找出拐杖存在的问题和不足。讨论拐杖设计中可能存在的改进空间及其实现方式。活动二：方案优化根据数据分析结果和用户反馈意见对拐杖设计方案进行优化。修改和完善设计方案后重新制作拐杖并进行测试验证其改进效果。（五）任务五：总结与反思1.项目总结活动一：项目汇报分组进行项目汇报展示各自的设计成果和制作过程。汇报内容包括设计思路、制作过程、功能测试及用户反馈等。活动二：经验分享组织学生分享项目实施过程中的成功经验和教训。讨论如何将这些经验应用到未来的技术创新和设计实践中。2.经验提炼与问题反思活动一：经验提炼引导学生提炼项目实施过程中的成功经验和技术创新点。讨论这些经验对其他技术创新和设计实践的启示和借鉴作用。活动二：问题反思反思项目实施过程中存在的问题和不足及其原因。讨论如何改进项目实施过程以提高设计质量和效率。鼓励学生提出对未来技术创新和设计实践的展望和建议。通过以上大任务创设和实施步骤，学生将能够全面掌握残疾人拐杖的创新设计与实践过程，提高综合运用多学科知识解决实际问题的能力，同时培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。这一过程不仅有助于提升学生的技术素养和创新能力，还有助于培养他们的社会责任感和人文关怀精神。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：科技人文融合创新专题——残疾人拐杖的创新设计与实践课时设计：第1课时：需求分析与问题明确引入课题，展示老年人和残疾人在使用传统拐杖时遇到的问题。组织学生进行市场调研，了解拐杖的种类、功能及用户反馈。分组讨论，明确拐杖设计的功能需求和性能需求。第2课时：科学问题探究探究拐杖设计中涉及的科学原理，如力学、电学等。分析拐杖材料的性能及其加工工艺。第3课时：方案设计分组进行多功能拐杖的方案设计。方案应包括拐杖的结构设计、功能设计、材料选择及工艺设计等。第4课时：比较与权衡设计方案组织全班对各组的设计方案进行比较和权衡。从功能实用性、材料成本、加工工艺等方面进行综合评估。确定最优方案。第5课时：制作多功能拐杖根据最优方案，准备材料和工具，进行拐杖的制作。教师在制作过程中给予指导和帮助。第6课时：技术试验对制作的拐杖进行技术试验，评估其各项功能是否满足设计要求。试验包括承重试验、防滑试验、照明及报警功能测试等。第7课时：数据分析与优化方案对试验数据进行收集和分析，找出拐杖存在的问题和不足。优化设计方案，修改和完善后重新制作拐杖并进行测试。第8课时：项目总结与反思组织全班对项目进行总结，回顾项目实施过程中的主要环节和关键步骤。提炼项目实施过程中的经验和教训，提出改进措施。（二）学习目标通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识。学生能就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。工程思维：学生能认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划。学生能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。创新设计：学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。图样表达：学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征。学生能用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：学生能知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟。学生能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作，独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。（三）评价任务过程性评价：观察学生在市场调研、方案设计、制作过程中的参与度和合作情况。检查学生的设计图样、制作记录和技术试验报告，评价其图样表达能力和物化能力。成果性评价：通过技术试验评估拐杖的承重、防滑、照明及报警等功能是否满足设计要求。根据项目总结报告评价学生对项目实施过程的反思能力和问题解决能力。综合评价：结合过程性评价和成果性评价，综合评估学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养的发展情况。（四）学习过程第1课时：需求分析与问题明确引入课题：通过案例引入，展示老年人和残疾人在使用传统拐杖时遇到的问题。调研与讨论：组织学生进行市场调研，了解拐杖的种类、功能及用户反馈。分组讨论，明确拐杖设计的功能需求和性能需求。确定问题：根据调研和讨论结果，确定拐杖设计的核心问题。第2课时：科学问题探究科学原理探究：引导学生探究拐杖设计中涉及的科学原理，如力学原理（结构应力、摩擦力等）、电学原理（电路设计与连接等）。材料与工艺分析：分析不同材料的性能及其加工工艺，讨论如何选择合适的材料和工艺以满足拐杖设计的功能需求和性能需求。第3课时：方案设计方案设计：分组进行多功能拐杖的方案设计。方案应包括拐杖的结构设计、功能设计、材料选择及工艺设计等。初步设计：各组提交初步设计方案，教师进行初步审核和指导。第4课时：比较与权衡设计方案比较与权衡：组织全班对各组的设计方案进行比较和权衡。从功能实用性、材料成本、加工工艺等方面进行综合评估。确定最优方案：根据比较和权衡结果，确定最优方案作为后续制作的依据。第5课时：制作多功能拐杖准备材料与工具：根据最优方案，准备所需的材料和工具。制作拐杖：学生进行拐杖的制作，教师在制作过程中给予指导和帮助。第6课时：技术试验技术试验：对制作的拐杖进行技术试验，评估其各项功能是否满足设计要求。试验包括承重试验、防滑试验、照明及报警功能测试等。记录数据：学生记录试验数据，准备技术试验报告。第7课时：数据分析与优化方案数据分析：对试验数据进行收集和分析，找出拐杖存在的问题和不足。优化方案：根据分析结果，优化设计方案。修改和完善后重新制作拐杖并进行测试。第8课时：项目总结与反思项目总结：组织全班对项目进行总结，回顾项目实施过程中的主要环节和关键步骤。提炼经验：提炼项目实施过程中的成功经验和技术创新点。问题反思：反思项目实施过程中存在的问题和不足，提出改进措施。（五）作业与检测作业：完成市场调研报告，记录拐杖的种类、功能及用户反馈。提交拐杖的初步设计方案，包括结构设计、功能设计、材料选择及工艺设计等。记录技术试验过程和数据，撰写技术试验报告。撰写项目总结报告，反思项目实施过程中的经验和教训。检测：在市场调研阶段，通过小组讨论和汇报的方式检测学生对拐杖市场需求的理解程度。在方案设计阶段，通过审核各组的设计方案，检测学生的创新设计能力和图样表达能力。在制作和技术试验阶段，通过检查学生的制作记录和技术试验报告，检测学生的物化能力和数据分析能力。在项目总结阶段，通过审阅学生的项目总结报告，检测学生的反思能力和问题解决能力。（六）学后反思通过本单元的学习，学生应能够全面掌握残疾人拐杖的创新设计与实践过程，提高综合运用多学科知识解决实际问题的能力。学生应能够深刻理解技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养的内涵和要求。在项目实施过程中，学生应反思自己在市场调研、方案设计、制作、技术试验和项目总结等各个环节中的表现。思考如何更好地运用所学知识和技能解决实际问题，如何在团队合作中发挥自己的作用，如何在项目总结中提炼经验和教训。学生还应反思自己在通用技术核心素养方面的提升情况。思考如何进一步提高自己的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等素养水平，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十三、学科实践与跨学科学习设计教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《第五单元，残疾人拐杖的创新设计与实践》的教学内容，本学科实践与跨学科学习设计旨在通过综合性的项目活动，培养学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科知识解决实际问题的能力，提升通用技术的核心素养。具体教学目标如下：技术意识：使学生形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识，能就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。工程思维：使学生认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划，领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。创新设计：使学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案，并能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。图样表达：使学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征，会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：使学生知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟，能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作，独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。学习目标了解医疗器械的分类及其功能，明确医疗器械的重要价值。分析用户对残疾人拐杖的需求，探究残疾人拐杖蕴含的科学问题。经历拐杖设计的全过程，初步学会分析拐杖设计涉及的科学、技术、工程和数学知识，并融入艺术、社会等视角。体验应用结构、电子、控制、系统以及相关科学知识来设计制作拐杖的实践过程和基本方法。能对多功能拐杖方案进行比较与权衡，选择合适的材料和加工工艺，依据设计方案制作拐杖。选择合适的技术试验，对拐杖进行承重、防滑等技术性能测试，依据测试结果优化设计方案。通过项目活动，培养团队合作意识，提升问题解决能力和创新能力。作业目标设定技术意识：通过市场调研和需求分析，学生能够认识到拐杖设计对社会、环境的影响，形成技术的安全和责任意识，理解拐杖设计的规范与标准。工程思维：通过拐杖的结构设计、功能分析和材料选择，学生能够运用系统分析的方法，对拐杖设计问题进行要素分析和整体规划，领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法。创新设计：通过方案设计和比较权衡，学生能够提出具有创新性的拐杖设计方案，并能进行技术试验和技术探究，准确观测、记录与分析数据，优化设计方案。图样表达：学生能够识读拐杖设计的相关图样，用手工和二维、三维设计软件绘制拐杖的设计图样，通过图样表达设计构想。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行拐杖的制作和装配，通过技术试验测试拐杖的性能，优化设计方案，提升动手实践与创造能力。学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》强调，通用技术课程应以学生技术素养的全面提升为核心，注重跨学科知识的综合运用和实践能力的培养。本学科实践与跨学科学习设计以“残疾人拐杖的创新设计与实践”为主题，通过项目式学习的方式，融合科学、技术、工程、艺术、数学、社会等多学科知识，提升学生的通用技术核心素养。二、项目背景与目标项目背景：随着人口老龄化的加剧，老年人和残疾人的出行问题日益突出。传统的拐杖功能单一，难以满足他们的多样化需求。设计一款集支撑、照明、报警等多功能于一体的拐杖具有重要意义。项目目标：通过本项目的学习与实践，学生能够综合运用STEAMS学科知识，设计并制作一款多功能残疾人拐杖，提升通用技术的核心素养。三、项目内容与活动安排（一）项目启动（1课时）活动内容：引入项目主题，介绍项目背景和目标。分组并明确小组分工，确定项目计划和时间节点。学习目标：学生能够明确项目主题和目标，了解项目的重要性和意义。学生能够合理分组并明确小组分工，制定项目计划。作业：制定项目计划表，明确小组分工和时间节点。（二）需求分析与明确问题（2课时）活动内容：市场调研：了解市场上拐杖的种类、功能及用户反馈。需求分析：讨论拐杖的功能需求和性能需求，明确设计目标。学习目标：学生能够通过市场调研了解拐杖市场现状和用户需求。学生能够明确拐杖的功能需求和性能需求，为设计提供方向。作业：完成市场调研报告和需求分析报告。（三）科学问题探究（2课时）活动内容：科学原理探究：学习拐杖设计中涉及的科学原理，如力学、电学等。材料与工艺分析：分析不同材料的性能和加工工艺，选择合适的材料和工艺。学习目标：学生能够掌握拐杖设计中涉及的科学原理。学生能够选择合适的材料和工艺，为设计提供基础。作业：完成科学问题探究报告和材料分析报告。（四）方案设计（4课时）活动内容：方案设计：分组进行方案设计，提出多种设计方案。方案比较与权衡：对各组设计方案进行比较和权衡，选择最优方案。学习目标：学生能够运用所学知识进行方案设计，提出创新性的设计方案。学生能够比较和权衡不同方案，选择最优方案。作业：完成方案设计报告和方案比较与权衡报告。（五）拐杖制作（4课时）活动内容：准备材料和工具：根据设计方案准备所需的材料和工具。拐杖制作：分组进行拐杖的制作和装配。学习目标：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具。学生能够完成拐杖的制作和装配，提升动手实践能力。作业：完成拐杖制作记录和装配图。（六）技术试验与优化（4课时）活动内容：技术试验：对制作的拐杖进行承重、防滑等技术性能测试。方案优化：根据试验结果优化设计方案，改进拐杖性能。学习目标：学生能够选择合适的技术试验对拐杖进行测试。学生能够根据试验结果优化设计方案，提升问题解决能力。作业：完成技术试验报告和方案优化报告。（七）项目总结与反思（2课时）活动内容：项目总结：各小组展示项目成果，分享设计经验和收获。反思与改进：讨论项目实施过程中存在的问题和改进措施。学习目标：学生能够总结项目成果和设计经验。学生能够反思项目实施过程中存在的问题，提出改进措施。作业：完成项目总结报告和反思报告。四、跨学科知识融合点科学：拐杖设计中涉及力学、电学等科学知识，如结构应力分析、电路设计与连接等。技术：拐杖的制作涉及材料加工、电子控制等技术知识，如材料选择、工艺设计等。工程：拐杖的整体设计和优化需要运用工程思维，进行系统分析和综合决策。艺术：拐杖的外观和造型设计需要考虑美学因素，融入艺术元素。数学：拐杖的设计中涉及数学计算，如结构应力计算、电路参数计算等。社会：拐杖的设计需要考虑用户需求和社会因素，如老年人的使用习惯、安全性和便捷性等。五、评价方式过程性评价：通过观察学生在项目实施过程中的表现，评价学生的参与度、合作能力、问题解决能力等。成果性评价：通过评价学生的项目成果，如拐杖的设计方案、制作成品、技术试验报告等，评价学生的创新设计能力、图样表达能力、物化能力等。自我评价与互评：鼓励学生进行自我评价和互评，反思项目实施过程中的优点和不足，提出改进措施。六、教学资源与支持教材与教辅资料：提供相关的教材、教辅资料和案例，供学生参考和学习。实验器材与工具：提供拐杖制作所需的材料和工具，如木材、金属管、电子元件、加工工具等。信息技术支持：利用信息技术手段，如CAD软件、三维打印技术等，辅助学生进行设计和制作。专家指导与咨询：邀请相关领域的专家进行指导和咨询，解答学生在项目实施过程中遇到的问题。通过以上学科实践与跨学科学习设计，学生将能够综合运用STEAMS学科知识，设计并制作一款多功能残疾人拐杖，提升通用技术的核心素养。通过项目式学习的方式，培养学生的实践能力、创新能力和团队合作精神。十四、大单元作业设计一、教学目标本单元的教学目标严格依据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，旨在通过《残疾人拐杖的创新设计与实践》这一大单元的教学，培养学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（STEAMS）等多学科知识解决实际问题的能力，提高学生的技术素养和创新能力。具体目标如下：技术意识：学生能够形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识；能够就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。工程思维：学生能够认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划；能够领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。创新设计：学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案；能够进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。图样表达：学生能够识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征；能够用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：学生能够知道常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，了解一些常见工艺方法，并形成一定的操作经验积累和感悟；能够根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作，独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。二、作业目标设定根据本单元的教学目标，设计以下作业目标，旨在通过一系列实践性和探索性的作业任务，进一步巩固和提升学生的通用技术核心素养。技术意识作业1：调研市场上现有的拐杖种类、功能及用户反馈，撰写一份市场调研报告，分析现有拐杖的优缺点及改进方向。作业2：结合个人生活体验，撰写一篇关于技术如何改变老年人或残疾人生活方式的文章，阐述技术对于提升他们生活质量的重要性。工程思维作业3：根据拐杖的功能需求，设计一份拐杖的系统结构图，包括主要部件及其相互关系，并用文字说明各部件的功能和作用。作业4：针对拐杖设计中的某个具体问题（如拐杖的承重能力、防滑性能等），运用系统分析的方法，进行要素分析、整体规划，并提出解决方案。创新设计作业5：设计一款具有创新功能的多功能拐杖，并绘制设计草图，详细说明创新点的设计思路和实施方案。作业6：针对设计的拐杖，编写一份详细的设计说明书，包括设计背景、设计目标、设计原理、材料选择、工艺流程、功能实现等方面的内容。图样表达作业7：使用二维或三维设计软件，绘制拐杖的详细结构图和技术图样，包括各部件的尺寸、形状、连接方式等。作业8：针对拐杖的某个关键部件（如坐凳、照明系统、报警系统等），绘制详细的设计图纸，并用文字说明设计思路和制作过程。物化能力作业9：根据设计图纸，选择合适的材料和工具，制作拐杖的模型或原型，并进行初步的功能测试。作业10：针对拐杖制作过程中遇到的问题，撰写一份问题解决报告，包括问题描述、原因分析、解决方案及实施效果等方面的内容。三、具体作业内容作业1：市场调研报告作业要求：对市场上现有的拐杖种类、功能及用户反馈进行全面调研。撰写一份详细的市场调研报告，包括调研目的、调研方法、调研结果、问题分析及改进建议等方面的内容。报告中应包含至少5种不同类型的拐杖，对其功能、材质、价格、用户评价等进行详细分析。作业目标：提升学生的技术意识，使其能够关注市场需求和用户反馈，为设计创新拐杖提供依据。作业2：技术改变生活的文章作业要求：结合个人生活体验，选择老年人或残疾人的某个生活场景，阐述技术如何改变他们的生活方式。文章应包含具体的技术产品、技术原理、应用场景及改善效果等方面的内容。文章字数不少于800字，要求逻辑清晰、论证充分。作业目标：培养学生的技术意识和社会责任感，使其认识到技术对于提升人类生活质量的重要性。作业3：拐杖系统结构图作业要求：根据拐杖的功能需求，设计一份拐杖的系统结构图。结构图中应包含拐杖的主要部件（如杖杆、坐凳、照明系统、报警系统等）及其相互关系。用文字说明各部件的功能和作用，以及它们如何协同工作以实现拐杖的整体功能。作业目标：培养学生的工程思维，使其能够运用系统分析的方法对拐杖进行整体规划。作业4：系统分析报告作业要求：针对拐杖设计中的某个具体问题（如拐杖的承重能力、防滑性能等），进行要素分析、整体规划。撰写一份系统分析报告，包括问题描述、分析过程、解决方案及实施效果等方面的内容。报告中应运用工程思维的基本思想和方法进行分析和论证。作业目标：提升学生的工程思维能力，使其能够针对具体问题进行系统分析和综合决策。作业5：创新拐杖设计草图作业要求：设计一款具有创新功能的多功能拐杖。绘制设计草图，详细说明创新点的设计思路和实施方案。设计应包含至少三项创新功能，并考虑拐杖的实用性、安全性和舒适性。作业目标：培养学生的创新设计能力，使其能够结合实际需求提出具有创造性的设计方案。作业6：拐杖设计说明书作业要求：针对设计的拐杖，编写一份详细的设计说明书。说明书应包含设计背景、设计目标、设计原理、材料选择、工艺流程、功能实现等方面的内容。说明书应图文并茂，逻辑清晰，易于理解。作业目标：提升学生的图样表达能力和创新设计能力，使其能够用文字和图样清晰表达设计方案。作业7：拐杖结构图和技术图样作业要求：使用二维或三维设计软件，绘制拐杖的详细结构图和技术图样。结构图应包含拐杖的各部件及其连接关系，技术图样应包含各部件的尺寸、形状、连接方式等。图样应规范、准确，符合国家标准和行业规范。作业目标：培养学生的图样表达能力，使其能够用规范的技术图样表达设计构想。作业8：关键部件设计图纸作业要求：针对拐杖的某个关键部件（如坐凳、照明系统、报警系统等），绘制详细的设计图纸。设计图纸应包含部件的结构、尺寸、材料、工艺等方面的内容。用文字说明设计思路和制作过程，以及如何解决制作过程中可能遇到的问题。作业目标：提升学生的图样表达能力和物化能力，使其能够用规范的技术图样表达关键部件的设计。作业9：拐杖模型或原型制作作业要求：根据设计图纸，选择合适的材料和工具，制作拐杖的模型或原型。制作过程中应严格按照工艺流程进行操作，确保模型的准确性和可靠性。对制作完成的模型或原型进行初步的功能测试，记录测试结果。作业目标：培养学生的物化能力，使其能够根据设计方案独立完成模型或原型的制作和测试。作业10：问题解决报告作业要求：针对拐杖制作过程中遇到的问题，撰写一份问题解决报告。报告应包含问题描述、原因分析、解决方案及实施效果等方面的内容。分析应深入透彻，解决方案应切实可行。作业目标：提升学生的问题解决能力和物化能力，使其能够在实践中不断反思和改进设计方案。通过以上作业设计，学生将能够全面巩固和提升通用技术核心素养，同时增强实践能力和创新能力。十五、“教-学-评”一致性课时设计学校：xx高中教师：xxx课程：高中通用技术选择性必修10科技人文融合创新专题单元：第五单元残疾人拐杖的创新设计与实践课时：共10课时一、教学目标设定（一）技术意识学生能形成对人工世界和人技关系的基本观念，理解技术的规范、标准与专利意识。学生能就拐杖设计领域对人、社会、环境的影响作出一定的理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。（二）工程思维学生能认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对拐杖设计问题进行要素分析、整体规划。学生能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。（三）创新设计学生能在发现与明确拐杖设计问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据，综合各种