通用技術(shù)必修2技術(shù)史知識(shí)匯總
課程標(biāo)準(zhǔn)72頁(yè)指出“……了解技術(shù)的發(fā)展歷史……”。通用技術(shù)必修教材(蘇教版)中也有一些零散的技術(shù)史知識(shí),也是最佳的經(jīng)典案例,可以在教學(xué)中適當(dāng)引用。在教學(xué)中適當(dāng)滲透一些技術(shù)發(fā)展史上的大事件,增加一點(diǎn)趣味性,讓學(xué)生知道技術(shù)思想方法的發(fā)展歷程,探索解決實(shí)際問(wèn)題的艱難。必修2教材里這一塊內(nèi)容,不是很豐富,需要繼續(xù)挖掘。摘要如下。
課程標(biāo)準(zhǔn)72頁(yè)指出“……了解技術(shù)的發(fā)展歷史……”。通用技術(shù)必修教材(蘇教版)中也有一些零散的技術(shù)史知識(shí),也是最佳的經(jīng)典案例,可以在教學(xué)中適當(dāng)引用。在教學(xué)中適當(dāng)滲透一些技術(shù)發(fā)展史上的大事件,增加一點(diǎn)趣味性,讓學(xué)生知道技術(shù)思想方法的發(fā)展歷程,探索解決實(shí)際問(wèn)題的艱難。必修2教材里這一塊內(nèi)容,不是很豐富,需要繼續(xù)挖掘。摘要如下。
魁北克大橋二度坍塌瞬間&工程師之戒
這個(gè)照片比教材上的更震撼。(蘇教版004頁(yè))
1907年8月29日,正當(dāng)投資修建這座大橋的人士開(kāi)始考慮如何為大橋剪彩時(shí),人們忽然聽(tīng)到一陣震耳欲聾的巨響——大橋的整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)垮了:19000噸鋼材和86名建橋工人落入水中,只有11人生還。由于庫(kù)帕的過(guò)份自信而忽略了對(duì)橋梁重量的精確計(jì)算,導(dǎo)致了一場(chǎng)悲劇的發(fā)生。美國(guó)著名設(shè)計(jì)師特奧多羅?庫(kù)帕曾稱(chēng)他的設(shè)計(jì)是“最佳、最省的”??上鼪](méi)有架成。庫(kù)帕自我陶醉于他的設(shè)計(jì),而忘乎所以地把大橋的長(zhǎng)度由原來(lái)的500米加到600米,以成為當(dāng)時(shí)世界上最長(zhǎng)的橋。1913年,這座大橋的建設(shè)重新開(kāi)始,然而不幸的是悲劇再次發(fā)生。1916年9月11日,中間跨度最長(zhǎng)的一段橋身在被舉起過(guò)程中突然掉落塌陷。結(jié)果至少10名工人被奪去了生命。事故的原因是舉起過(guò)程中一個(gè)支撐點(diǎn)的材料指標(biāo)不到位造成的。由于設(shè)計(jì)上的缺陷,導(dǎo)致橋體實(shí)際承載量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)承載量,并導(dǎo)致該橋兩度坍塌。1917年,魁北克大橋終于竣工通車(chē),這座橋至今仍然是世界上最長(zhǎng)的懸臂跨度大橋。由多倫多大學(xué)土木工程師Haultain教授發(fā)起,加拿大多個(gè)工程院校聯(lián)合起來(lái)收購(gòu)了大橋的鋼鐵殘骸,并精心設(shè)計(jì)打造成一枚枚戒指——工程師之戒(IronRing)一種扭曲的鋼鐵戒指,為每一位即將畢業(yè)的學(xué)生頒發(fā)。這枚戒指要戴在小拇指上,作為對(duì)每個(gè)工程師的一種警示。
應(yīng)縣木塔
(粵科版3頁(yè))(蘇教版031-032飛檐,岳陽(yáng)樓)
全名為佛宮寺釋迦塔,位于山西省朔州市應(yīng)縣縣城內(nèi)西北角的佛宮寺院內(nèi),是佛宮寺的主體建筑。建于遼清寧二年(公元1056年),金明昌六年(公元1195年)增修完畢。它是我國(guó)現(xiàn)存最古老最高大的純木結(jié)構(gòu)樓閣式建筑,是我國(guó)古建筑中的瑰寶,世界木結(jié)構(gòu)建筑的典范。
它與意大利比薩斜塔,埃菲爾鐵塔并稱(chēng)世界三大奇塔。有著“中國(guó)古建筑斗拱博物館”之稱(chēng),塔高67.31米,是現(xiàn)存世界上最高、最古老的純木結(jié)構(gòu)建筑,歷經(jīng)千年風(fēng)雨侵蝕和多次地震、戰(zhàn)火的襲擊,目前塔身變形、結(jié)構(gòu)損壞日益嚴(yán)重。木塔二層平座部分柱子有32根,重度殘損達(dá)30根,中度殘損2根。
維修方案為何歷經(jīng)二十年遲遲不能敲定?記者了解,從1989年起,我國(guó)就開(kāi)始研究應(yīng)縣木塔保護(hù)工作。1991年,國(guó)家文物局批準(zhǔn)成立“山西省應(yīng)縣木塔維修工程領(lǐng)導(dǎo)組”,木塔大修工程正式啟動(dòng)。專(zhuān)家組聘請(qǐng)了全國(guó)7位院士及其他30余位專(zhuān)家學(xué)者,對(duì)應(yīng)縣木塔進(jìn)行了多次考察論證,主要提出了落架大修、抬升維修、現(xiàn)狀加固等幾種維修方案。但到目前為止,維修方案還未最后確定?!澳舅滟F了,幾種大修方案都不夠成熟,誰(shuí)也難以最后拍板是大修方案遲遲難定的主要原因。”
全塔沒(méi)用一個(gè)鐵釘子,全靠構(gòu)件互相鉚榫咬合。全塔共使用54種不同形式的斗拱,種類(lèi)之多,國(guó)內(nèi)罕見(jiàn),被世人稱(chēng)為“斗拱博物館”。因此,古籍上譽(yù)其為“遠(yuǎn)看擎天柱,近似百尺蓮”。一層南北開(kāi)門(mén),四周設(shè)有回廊。塔內(nèi)各層裝有木制樓梯。
侯氏制堿法
氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步。
第二步是:碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成一分子的氯化銨和碳酸氫鈉沉淀,碳酸氫鈉之所以沉淀是因?yàn)樗娜芙舛容^小。根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在278K~283K(5℃~10℃)時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
侯德榜,中國(guó)化學(xué)家,“侯氏制堿法”的創(chuàng)始人。侯德榜一生在化工技術(shù)上有三大貢獻(xiàn)。第一,揭開(kāi)了蘇爾維法的秘密。第二,創(chuàng)立了中國(guó)人自己的制堿工藝——侯氏制堿法。第三,他為發(fā)展小化肥工業(yè)所做的貢獻(xiàn)。1921年,他在哥倫比亞大學(xué)獲博士學(xué)位后,懷著工業(yè)救國(guó)的遠(yuǎn)大抱負(fù),毅然放棄自己熱愛(ài)的制革專(zhuān)業(yè),回到祖國(guó)。
(蘇教版051頁(yè)合成氨生產(chǎn)工藝流程,粵科版53頁(yè)瓊脂生產(chǎn)工藝流程)
貝塔朗菲系統(tǒng)論
(粵科版86頁(yè))(蘇教版67頁(yè))
系統(tǒng)思想源遠(yuǎn)流長(zhǎng),但作為一門(mén)科學(xué)的系統(tǒng)論,人們公認(rèn)是美籍奧地利人、理論生物學(xué)家L.V.貝塔朗菲(L.Von.Bertalanffy)創(chuàng)立的。他在1932年發(fā)表“抗體系統(tǒng)論”,提出了系統(tǒng)論的思想。1937年提出了一般系統(tǒng)論原理,奠定了這門(mén)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。但是他的論文《關(guān)于一般系統(tǒng)論》,到1945年才公開(kāi)發(fā)表,他的理論到1948年在美國(guó)再次講授“一般系統(tǒng)論”時(shí),才得到學(xué)術(shù)界的重視。確立這門(mén)科學(xué)學(xué)術(shù)地位的是1968年貝塔朗菲發(fā)表的專(zhuān)著:《一般系統(tǒng)理論基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用》(《GeneralSystemTheory;Foundations,Development,[**]pplications》),該書(shū)被公認(rèn)為是這門(mén)學(xué)科的代表作。
華羅庚與優(yōu)選法
1965年2月,華羅庚親率助手(學(xué)生)去北京774廠(北京電子管廠)搞統(tǒng)籌方法試點(diǎn),后又去西南鐵路工地搞試點(diǎn)。他于1965年出版了小冊(cè)子《統(tǒng)籌方法平話》(后于1971年出版了修訂本《統(tǒng)籌方法平話及補(bǔ)充》,增加了實(shí)際應(yīng)用案例)。書(shū)中用“泡茶”這一淺顯的例子,講述了統(tǒng)籌法的思想和方法。這樣,即便是文化程度不高的人也能懂,聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題也能用。
稍后,華羅庚又考慮生產(chǎn)工藝的(局部)層面,如何選取工藝參數(shù)和工藝過(guò)程,以提高產(chǎn)品質(zhì)量。他提出了“優(yōu)選法”,即選取這種最優(yōu)點(diǎn)的方法本身應(yīng)該是最優(yōu)的,或者說(shuō)可用最少的試驗(yàn)次數(shù)來(lái)找出最優(yōu)點(diǎn)。他從理論上給出了嚴(yán)格的證明。1971年7月出版了小冊(cè)子《優(yōu)選法平話》,書(shū)中著重介紹了0.618法(黃金分割法)。隨后,他又和助手們一起在北京搞試點(diǎn),很快取得成功。因?yàn)檫@一方法適用面廣,操作簡(jiǎn)單,效果顯著,受到工廠工人的歡迎。
1970年4月,國(guó)務(wù)院根據(jù)周總理的指示,邀請(qǐng)7個(gè)工業(yè)部負(fù)責(zé)人聽(tīng)華羅庚講優(yōu)選法、統(tǒng)籌法,當(dāng)時(shí)正值“文革”中。之后,華羅庚憑他個(gè)人的聲望,到各地借調(diào)得力人員組建“推廣優(yōu)選法統(tǒng)籌法小分隊(duì)”,親自帶領(lǐng)小分隊(duì)去全國(guó)各地推廣“雙法”,為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。從1972年開(kāi)始,全國(guó)各地推廣“雙法”的群眾運(yùn)動(dòng)持續(xù)了十余年。華羅庚先后到過(guò)23個(gè)省、市、自治區(qū)工作。各地“雙法”推廣工作是在地方黨委的領(lǐng)導(dǎo)下,組織一支“五湖四?!钡男》株?duì),發(fā)動(dòng)群眾,開(kāi)展科學(xué)試驗(yàn)。例如,1975年在陜西時(shí),小分隊(duì)隊(duì)員有來(lái)自19個(gè)省、市、自治區(qū)及9個(gè)部的160多位同志。各地來(lái)的同志一方面把已經(jīng)取得的經(jīng)驗(yàn)帶來(lái),另一方面又把新經(jīng)驗(yàn)、新成果帶回去。小分隊(duì)是以工人、干部、技術(shù)人員三結(jié)合的隊(duì)伍。華羅庚在各地作優(yōu)選法、統(tǒng)籌法的報(bào)告,有成千上萬(wàn)的群眾參加。由于他的報(bào)告通俗易懂,形象、幽默,如用折紙條和香煙燒洞的方法講解0.618法,普通工人都能聽(tīng)得懂,用得上,自己會(huì)操作。他告誡小分隊(duì)隊(duì)員要當(dāng)“小徒工”,給工人師傅“遞工具”,讓工人師傅自己進(jìn)行試驗(yàn)。由于強(qiáng)調(diào)運(yùn)用毛主席在“矛盾論”中抓主要矛盾的思想,抓住單因素黃金分割法,優(yōu)選法在實(shí)際生產(chǎn)中顯示了巨大的威力,取得增產(chǎn)、降耗、優(yōu)質(zhì)的效果。許多單位在基本不增加投資、人力、物力、財(cái)力的情況下,應(yīng)用“雙法”選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝參數(shù),統(tǒng)籌安排,提高了經(jīng)營(yíng)管理水平,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。如江蘇省在1980年取得成果5000多項(xiàng),半年時(shí)間實(shí)際增加產(chǎn)值9500多萬(wàn)元,節(jié)約2800多萬(wàn)元,節(jié)電2038萬(wàn)度,節(jié)煤85000噸,節(jié)石油9000多噸。四川省推廣“雙法”,5個(gè)月增產(chǎn)節(jié)約價(jià)值2億多元。“雙法”廣泛應(yīng)用于化工、電子、郵電、冶金、煤炭、石油、電力、輕工、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、糧油加工、建工建材、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。粉碎四人幫、結(jié)束十年動(dòng)亂后,1977年10月在中國(guó)科學(xué)院正式成立了“應(yīng)用數(shù)學(xué)研究推廣辦公室”,由華羅庚領(lǐng)導(dǎo),又陸續(xù)去內(nèi)蒙、四川、江蘇、安徽等地開(kāi)展推廣“雙法”的工作。在1978年舉行的全國(guó)科學(xué)大會(huì)上,華羅庚領(lǐng)導(dǎo)的推廣“雙法”工作被評(píng)為“全國(guó)重大科技成果獎(jiǎng)”。1980年8月,華羅庚應(yīng)邀出席在美國(guó)伯克利舉行的第四屆國(guó)際數(shù)學(xué)教育大會(huì)(ICME),并作大會(huì)報(bào)告,題目是“SomePersonakExperiencesinPopukarizingMathematicakMethodsinthePeopke’sRepubkicofChina”(在中華人民共和國(guó)普及數(shù)學(xué)方法的若干個(gè)人體會(huì)),優(yōu)選法和統(tǒng)籌法都是其中的內(nèi)容。
1981年3月正式成立了“中國(guó)優(yōu)選法、統(tǒng)籌法與經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究會(huì)”(中國(guó)科協(xié)下的全國(guó)性學(xué)會(huì)),華羅庚任第一屆理事長(zhǎng)。“雙法”學(xué)會(huì)成立以后,華羅庚適時(shí)地將自己的工作由推廣“雙法”轉(zhuǎn)移向國(guó)民經(jīng)濟(jì)的咨詢工作。他領(lǐng)導(dǎo)了“兩淮煤炭開(kāi)發(fā)規(guī)劃方案論證”、“準(zhǔn)格爾露天礦和內(nèi)蒙西部糖業(yè)發(fā)展規(guī)劃”、“大慶油田七五規(guī)劃和地面工程方案的優(yōu)選研究”等項(xiàng)目的咨詢,受到高度評(píng)價(jià)。(蘇教版79頁(yè))
當(dāng)代畢升——王選與激光照排機(jī)
(蘇教版077頁(yè))
激光照排機(jī)是一種將激光掃描技術(shù)應(yīng)用到照相排字機(jī)上激光照相排字設(shè)備.在激光照排機(jī)出現(xiàn)之前,照排機(jī)的發(fā)展先后經(jīng)歷了"手動(dòng)式","光學(xué)機(jī)械式","陰極射線式"三個(gè)發(fā)展階段,1975年,王選開(kāi)始研究第四代激光照排機(jī),并克服重重困難,于1988年推出了比外國(guó)同類(lèi)產(chǎn)品性能更優(yōu)越,價(jià)格更便宜的的激光照排系統(tǒng),西方國(guó)家用了四十年的時(shí)間,才從第一代照排機(jī)發(fā)展到第四代激光照排系統(tǒng)。而我國(guó)卻從落后的鉛字排版一步就跨進(jìn)了最先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域,激光照排不僅是王選作為科學(xué)家一生中最大的成就,它在市場(chǎng)上也創(chuàng)造了一個(gè)神話,現(xiàn)在它已占據(jù)了中國(guó)報(bào)業(yè)的百分之九十九,海外中文報(bào)業(yè)百分之八十的市場(chǎng)份額。
維納控制論
(蘇教版101、115頁(yè))
自從1948年諾伯特?維納發(fā)表了著名的《控制論——關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》一書(shū)以來(lái),控制論的思想和方法已經(jīng)滲透到了幾乎有的自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。維納把控制論看作是一門(mén)研究機(jī)器、生命社會(huì)中控制和通訊的一般規(guī)律的科學(xué),更具體他說(shuō),是研究動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在變化的環(huán)境條件下如何保持平衡狀態(tài)或穩(wěn)定狀態(tài)的科學(xué)。他特意創(chuàng)造“Cybernetics”這個(gè)英語(yǔ)新詞來(lái)命名這門(mén)科學(xué)?!翱刂普摗币煌畛鮼?lái)源希臘文“mberuhhtz”,原意為“操舵術(shù)”,就是掌舵的方法和技術(shù)的意思。在柏拉圖(古希臘哲學(xué)家)的著作中,經(jīng)常用它來(lái)表示管理人的藝術(shù)。
在控制論中,“控制”的定義是:為了“改善”某個(gè)或某些受控對(duì)象的功能或發(fā)展,需要獲得并使用信息,以這種信息為基礎(chǔ)而選出的、加于該對(duì)象上的作用,就叫作控制。由此可見(jiàn),控制的基礎(chǔ)是信息,一切信息傳遞都是為了控制,而任何控制又都有賴(lài)于信息反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)。信息反饋是控制論的一個(gè)極其重要的概念。通俗他說(shuō),信息反饋就是指由控制系統(tǒng)把信息輸送出去,又把其作用結(jié)果返送回來(lái),并對(duì)信息的再輸出發(fā)生影響,起到控制的作用,以達(dá)到預(yù)定的目的。
錢(qián)學(xué)森《工程控制論》
(蘇教版101頁(yè))
在控制科學(xué)領(lǐng)域,1954年,錢(qián)學(xué)森發(fā)表《工程控制論》,引起了控制領(lǐng)域的轟動(dòng),并形成了控制科學(xué)在上世紀(jì)50年代和60年代的研究高潮。1957年,《工程控制論》獲得中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。同年9月,國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)(IF[**]C)成立大會(huì)推舉錢(qián)學(xué)森為第一屆IF[**]C理事會(huì)常務(wù)理事,他成為了該組織第一屆理事會(huì)中唯一的中國(guó)人。
希羅自動(dòng)門(mén)
(蘇教版107頁(yè))
希羅自動(dòng)門(mén)
公元1世紀(jì),希臘人希羅建造的自動(dòng)打開(kāi)廟門(mén)的裝置是最早利用氣壓和液壓為動(dòng)力的自動(dòng)門(mén)。分析工作過(guò)程,作為控制實(shí)現(xiàn)手段教學(xué)的一個(gè)經(jīng)典案例。
另外還有:
控制:大禹治水(蘇教版096頁(yè))。
系統(tǒng):都江堰(蘇教版見(jiàn)第一冊(cè)008-009頁(yè),粵科版第二冊(cè)98-101頁(yè)),
丁謂修復(fù)皇宮(蘇教版079頁(yè),粵科版85頁(yè)),
田忌賽馬(蘇教版078頁(yè)),
圍魏救趙(粵科版105頁(yè)),
高斯做數(shù)學(xué)題(粵科版82頁(yè))。
流程:蔡倫造紙流程(粵科版41頁(yè))。
結(jié)構(gòu):比薩斜塔(蘇教版020頁(yè)),
埃菲爾鐵塔(蘇教版009頁(yè),粵科版3頁(yè)),
趙州橋(蘇教版030-031頁(yè),粵科版3頁(yè)),
長(zhǎng)城(蘇教版008頁(yè),粵科版2頁(yè))。