河南版必修1教材文字内容

第一章 技术及其性质

第三节  技术与科学的关系

学习目标

1．理解技术与科学的关系。

2．了解技术活动与技术创新。

你参加过科技实践活动吗？我们常提到“科学技术”这个词，你思考过技术与科学的关系吗？

技术所涉及的领域和范围不同，其复杂程度也不一样，但考察一项技术的设计和实施过程后很容易发现，技术活动的进行往往需要应用许多相关科学知识。

做中学

欹器

欹（qī）器，是我国古代劳动人民智慧的结晶。欹器有一种奇妙的本领：未装水时略向前倾，待灌入少量水后，罐身就竖起来一些，而一旦灌满水时，罐子就会一下子倾覆过来，把水倒净而后自动复原，等待再次灌水。

现在请同学们自制一个欹器。

找一只塑料杯，设法找到空杯子的重心位置，在重心所在水平面上方一点的杯壁上钻两个孔，孔径与自行车辐条的直径等大，并且使两孔的连线稍稍偏离孔所在的圆的圆心（即使你对准圆心钻孔，一般也会产生1~2mm的偏差）。取一段自行车辐条，紧紧地插入杯壁的两个小孔中，作为容器的转轴。然后用铁丝做一个支架，把杯子的转轴架在支架顶端的凹槽内，欹器就制作成功了，如图1.29所示。

图1.29　　欹器模型

制好后，请灌水试试。想一想：在灌水的过程中，整个容器系统的重心是怎样变化的？为什么灌一点水以后，容器会竖直一些？灌满水后，为什么容器又会一下子倾覆过来？水倒净后，为什么会自动复原？请用平衡的原理加以解释。

欹器在古代还是一种诫器，具有对人的警示作用。《孔子家语》中记载：孔子观于鲁桓公之庙，有欹器焉。夫子问于守庙者曰：“此谓何器？”对曰：“此盖为宥坐之器。”

孔子曰：“吾闻宥坐之器，虚则欹，中则正，满则覆。明君以为至诫，故常置之于坐侧。”

一、技术活动需要多种科学知识的支撑

简单、具体的制作、发明等，用到的知识虽然不是很深奥，却可以锻炼我们的动手能力，启迪思维，培养创新意识和创造力，提高我们学习基础知识和从事科学技术的兴趣。从事比较系统、复杂的技术活动，就需要有全面、深入的自然科学和社会科学的知识。只有具备了扎实、全面的基础知识，不断进行技术实践，才能较好地解决技术活动中的实际问题。

例如，鼠标是计算机重要的指向设备之一。以机械式鼠标（图1.30）为例，设计制造出一款造型美观、性图1.30机械式鼠标能优良、操作舒适的鼠标，需要考虑以下几个主要因素。

（一）功能设计

鼠标外壳的主要作用是支撑、保护其内部的元件。只有具备材料学及相关的知识才能选择出合适的材料，使外壳坚固耐用又造价低廉。

鼠标的基本作用是控制计算机显示屏上光标的移动以拾取目标。如图1.31所示，机械式鼠标移动时，滚动球滚动，并带动两个方向上的带条纹的滚轮（光栅轮）转动。光敏三极管感应到反射光线的变化并形成脉冲电信号，并把信号传输到鼠标内的控制芯片，再由芯片将鼠标的变化数据传给计算机。此时屏幕上的箭头就可以移动了。

图1.31　　机械式鼠标的内部结构

（二）造型设计

造型设计必须以人机工程学的观点，去确定人和产品之间最适宜的相互作用方式和方法，提高人的操纵活动能力，以达到高效和高准确度的要求。要综合地运用人体测量学、生物力学、生理学和心理学等知识，来确定鼠标的比例尺度、色彩的搭配等，使其色彩宜人、造型别致且实用。

（三）产品试制或模型制作

完成设计后，按照传统的方法，就要制作样品，检验设计思路和设计方案是否合理，并做出必要的修改。试制模型或产品，就要懂得不同的加工设备、各种加工工艺、技术和手段，以及成型技术、检测技术等。

现代设计及制造越来越多地应用了计算机进行辅助制造，并可以用计算机模拟，提高设计效率和设计质量（图1.32）。

图1.32　　机械设计软件做出的模型

（四）实现鼠标功能需要的技术

设计和制造鼠标，需要电子技术、机械设计、计算机科学、人机工程学等知识。电子技术包括电器件设计和选用、电子电路设计、电磁技术、光电技术等知识；机械设计包括机构设计、材料选用、强度理论、散热、润滑、振动等知识；计算机科学涉及处理器、存储器、显示器、总线及接口等技术；人机工程学涉及人机界面等知识。