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2.3 技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和方法
2021
中國(guó)風(fēng)
CONTENTS
目錄
一 技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
二、技術(shù)設(shè)計(jì)的方法
一、技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
技術(shù)世界因設(shè)計(jì)而愈加精彩，設(shè)計(jì)是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。那么同學(xué)們有沒(méi)有想過(guò)世界上這些實(shí)用的產(chǎn)品是怎樣設(shè)計(jì)出來(lái)的嗎？是憑空想象的嗎？
任何一種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不是一步到位、立竿見影的，設(shè)計(jì)是一個(gè)有計(jì)劃的創(chuàng)新活動(dòng)，它有著科學(xué)合理的基本工作程序。。
設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題
制定設(shè)計(jì)方案
測(cè)試評(píng)估優(yōu)化
制作模型或原型
編寫產(chǎn)品說(shuō)明書
一、技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
一、發(fā)現(xiàn)和明確問(wèn)題
1、調(diào)查需求 2、調(diào)查統(tǒng)計(jì) 3、明確要求
二、制定設(shè)計(jì)方案
1、收集信息 2、設(shè)計(jì)分析 3、方案構(gòu)思
4、方案呈現(xiàn) 5、方案篩選
三、繪制圖樣或者制作模型
四、測(cè)試、評(píng)估及優(yōu)化（技術(shù)試驗(yàn)）
五、編寫產(chǎn)品說(shuō)明書
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
潘立群發(fā)明的可解決交通中色覺障礙的交通信號(hào)燈，獲得國(guó)際中學(xué)生創(chuàng)新成果展評(píng)最高獎(jiǎng)，受到了丹麥王子的接見。并被山東大學(xué)破格錄取。
新課導(dǎo)入
新型交通信號(hào)的發(fā)明過(guò)程
書本例子
思考
小潘的新型交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)經(jīng)歷那些過(guò)程？
在設(shè)計(jì)中他使用了哪些設(shè)計(jì)圖樣？
知識(shí)拓展
了解交通發(fā)展史。
知識(shí)拓展
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
劉輝住在一個(gè)離小鎮(zhèn)約為25km的山村里，村子通往鎮(zhèn)里的山路上有一座沒(méi)有路燈的簡(jiǎn)易木橋，近期發(fā)生幾起夜里到鎮(zhèn)醫(yī)院急診的病人及趕集夜歸的路人掉進(jìn)河里的事故，村民們急切希望能在小橋路邊裝上照明燈，劉輝在學(xué)習(xí)了通用技術(shù)課程之后，決定為鄉(xiāng)親們?cè)O(shè)計(jì)路燈。
山村路燈的設(shè)計(jì)
1.發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
2.收集設(shè)計(jì)所需的信息、數(shù)據(jù)、資料
（1）夜晚急診病人及趕集夜歸人都要經(jīng)過(guò)小橋，解決橋邊的路燈照明很有價(jià)值。
（2）小鎮(zhèn)靠本地小水電站供電照明，枯水期經(jīng)常發(fā)生停電。
（3）小橋位于山路中段，離山村和小鎮(zhèn)都約為12km，小橋位置地處河谷，晴天時(shí)陽(yáng)光充足，常年風(fēng)都比較大。
（4）全路段按照路燈投入太大，小橋不長(zhǎng)，安裝1盞路燈即可，其他路段相對(duì)平坦，可以暫不安裝。
劉輝與同學(xué)們就路燈的設(shè)計(jì)到實(shí)地
進(jìn)行了調(diào)查，并收集了與路燈設(shè)計(jì)有關(guān)資料。
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
（5）路燈的供電方式有市電，蓄電池，風(fēng)能和太陽(yáng)能
經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查和手機(jī)有關(guān)資料，劉輝和同同學(xué)們對(duì)改路燈設(shè)計(jì)的價(jià)值，技術(shù)問(wèn)題和設(shè)計(jì)的條件及能力得到了進(jìn)一步明確。
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
劉輝住在一個(gè)離小鎮(zhèn)約為25km的山村里，村子通往鎮(zhèn)里的山路上有一座沒(méi)有路燈的簡(jiǎn)易木橋，近期發(fā)生幾起夜里到鎮(zhèn)醫(yī)院急診的病人及趕集夜歸的路人掉進(jìn)河里的事故，村民們急切希望能在小橋路邊裝上照明燈，劉輝在學(xué)習(xí)了通用技術(shù)課程之后，決定為鄉(xiāng)親們?cè)O(shè)計(jì)路燈
3.值得解決嗎？
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
劉輝向通用技術(shù)老師提出了自己的設(shè)想，老師向?qū)W校領(lǐng)導(dǎo)了做了匯報(bào)，學(xué)校同意在設(shè)備，技術(shù)，資金上給予幫助。劉輝和同學(xué)們受到鼓勵(lì)，他們成立了項(xiàng)目小組，決定把設(shè)計(jì)工作落到實(shí)處。
4.有條件解決嗎 ？
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
項(xiàng)目小組為設(shè)計(jì)路燈制定了3個(gè)初步方案，并分別繪畫了草圖。
方案1：從整理架設(shè)交流供電線路，用220V交流電作路燈電源，用水泥柱作燈柱，人工開關(guān)路燈。
方案2：用蓄電池供電，用直流12V LED做光源，用光敏二極管做控制，自動(dòng)開關(guān)路燈，用水泥柱作燈柱，蓄電池送到小鎮(zhèn)充電，多塊蓄電池交替使用。
方案3：用LED做光源，用光敏二極管控制自動(dòng)開關(guān)路燈，用水泥柱作燈柱，采用風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置提供路燈電源。
5.設(shè)計(jì)構(gòu)思，設(shè)計(jì)多種方案
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
項(xiàng)目小組對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行了分析、權(quán)衡和比較。
（1）采用方案1要架設(shè)一條交流電供電線，電線、燈柱投入要幾萬(wàn)元，成本非常高。在枯水季節(jié)大多數(shù)時(shí)間水電站會(huì)受影響，存在經(jīng)常停電的可能。
（2）采用方案2少了架設(shè)交流電線的投資，但要經(jīng)常講蓄電池送到小鎮(zhèn)充電，比較麻煩，需要多塊蓄電池，投資也不少。
（3）采用方案3風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置，省去人工充電的麻煩，加上采用光敏二極管在晚上和白天自動(dòng)開關(guān)路燈，安裝調(diào)試好后不用人工管理。風(fēng)光互補(bǔ)供電裝置全套不到2000元，從建設(shè)成本和管理成本考慮比較方案1和方案2。
項(xiàng)目小組決定選用方案3.
6.對(duì)方案分析比較權(quán)衡選定方案
項(xiàng)目小組對(duì)方案3進(jìn)行了詳細(xì)了的設(shè)計(jì)，制作，
安裝和調(diào)試。
試用了1個(gè)月后，村民們反映了一些意見。
（1）路燈在天完全黑時(shí)才開啟，能否天未黑就開啟。
（2）對(duì)智能控制器和蓄電池的防水不夠完善，雨水會(huì)飄灑到設(shè)備內(nèi)，容易引起設(shè)備損壞。
（3）該山區(qū)常用雷電，擔(dān)心設(shè)備受到雷擊。
…………………………
7.進(jìn)行具體、詳細(xì)的設(shè)計(jì)，實(shí)施研制，產(chǎn)品檢測(cè)
8.評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)意見
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
同學(xué)們針對(duì)路燈存在問(wèn)題進(jìn)行了檢查，分析，并派人到縣城向?qū)＜艺?qǐng)教，學(xué)習(xí)，然后對(duì)自動(dòng)開關(guān)路燈的設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改。
如加裝了避雷針。
路燈經(jīng)過(guò)6個(gè)月的試用，效果良好，晚上過(guò)小橋時(shí)再也不用擔(dān)心掉到河里了，村民十分滿意。
設(shè)計(jì)成果還由通用技術(shù)老師及技術(shù)站的張技術(shù)員等人進(jìn)行了評(píng)價(jià)，大家認(rèn)為劉輝等同學(xué)的路燈設(shè)計(jì)不但具有技術(shù)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)價(jià)值，社會(huì)價(jià)值，而且還體現(xiàn)了生態(tài)優(yōu)先，綠色環(huán)保意識(shí)。
9.是最優(yōu)化設(shè)計(jì)嗎？
8.評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)意見
發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
否
值得解決嗎？
不解決
有條件解決嗎？
值得解決
暫不解決
無(wú)
確定設(shè)計(jì)課題
調(diào)查、收集設(shè)計(jì)所需要的信息、數(shù)據(jù)、資料
制定設(shè)計(jì)方案（多種），并進(jìn)行權(quán)衡，決策優(yōu)化，選定方案
進(jìn)行具體、詳細(xì)的設(shè)計(jì)
實(shí)施設(shè)計(jì)（產(chǎn)品研制）
產(chǎn)品（或方案實(shí)施結(jié)果）的檢測(cè)
評(píng)價(jià)、提出改進(jìn)意見
是最優(yōu)化設(shè)計(jì)嗎？
修改設(shè)計(jì)
是
設(shè)計(jì)完成
否
【一】技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程
1.山村路燈體現(xiàn)的思維方式是：工程思維
2.山村路燈設(shè)計(jì)遵循的原則：
（1）科學(xué)性原則
（2）創(chuàng)新性原則
（3）安全性原則
（4）實(shí)用性原則
（5）經(jīng)濟(jì)性原則
（6）可靠性與耐用性原則
（7）標(biāo)準(zhǔn)化原則
（8）工程心理學(xué)和生理學(xué)原則
（9）時(shí)效性原則
（10）最優(yōu)化原則
（11）法律、道德規(guī)范原則
（12）可持續(xù)發(fā)展原則
二、技術(shù)設(shè)計(jì)的方法
從技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程可知，發(fā)現(xiàn)和明確設(shè)計(jì)問(wèn)題之后，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行構(gòu)思，在構(gòu)思的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的分析，而在設(shè)計(jì)構(gòu)思、分析、交流的過(guò)程中，我們需要具備會(huì)員設(shè)計(jì)草圖的本領(lǐng)。
二、技術(shù)設(shè)計(jì)的方法
（一）設(shè)計(jì)草圖的繪畫
設(shè)計(jì)草圖是在設(shè)計(jì)初期，
設(shè)計(jì)者為了快速記錄靈感
及初始方案構(gòu)思的所繪畫的圖樣
二、技術(shù)設(shè)計(jì)的方法
（一）設(shè)計(jì)草圖的繪畫
1.徒手繪畫
徒手畫草圖要求：
畫線要穩(wěn)，圖線要清晰，
目測(cè)尺寸要準(zhǔn)，各部分比例
勻稱，繪圖速度要快，
標(biāo)注尺寸無(wú)誤
字體工整
2.繪圖軟件繪制草圖
二、技術(shù)設(shè)計(jì)的方法
（一）設(shè)計(jì)草圖的繪畫
（二）設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思
是 指 人 們 在 一 定 的 調(diào) 查 研 究 和 設(shè) 計(jì) 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 ， 通 過(guò) 思 考 將 客 觀 存 在 的 各 要 素 按 照 一 定 的 規(guī) 律 架 構(gòu) 起 來(lái) ， 形 成 一 個(gè) 完 整 的 抽 象 物 ， 井 采 用 圖 、 模 型 、 語(yǔ) 言 、 文 字 等 方 式 呈 現(xiàn) 的 思 維 過(guò) 程 。
廣東建科院CGB-2風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，用來(lái)測(cè)試建筑模型的防臺(tái)風(fēng)性能。
（二）、制作模型的意義
華潤(rùn)深圳灣項(xiàng)目效果圖
華潤(rùn)深圳灣項(xiàng)目的風(fēng)洞測(cè)試
（三）、為制作模型和原型產(chǎn)生的3D打印技術(shù)
四.測(cè)試、評(píng)估及優(yōu)化
1、測(cè)試：
通過(guò)各種技術(shù)試驗(yàn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品在操作、使用過(guò)程中，能否達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。
2、評(píng)估：
根據(jù)設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外觀、安全性能、成本等方面進(jìn)行評(píng)估。
3、優(yōu)化：
分析測(cè)試和評(píng)估的具體記錄，同時(shí)聽取用戶反饋、專家指引等的意見進(jìn)行改正。
我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中許多想法是模糊的，零散的，不系統(tǒng)的，需要通過(guò)一定的方法將其具體化形成較為完整的方案。幫助我們構(gòu)思設(shè)計(jì)方案的工具方法有很多。教材主要介紹了黑箱法、列舉法、移植借鑒法，篩選法。
（二）設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思
1.黑箱法
黑箱法是指一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚，或根本無(wú)法弄清楚時(shí)，外部輸入控制信息是系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)后的輸出信息，再根據(jù)其輸出信息來(lái)研究其功能和特性的一種方法。
（二）設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思的方法
所謂黑箱就是指那些既不能打開又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)，比如人們的大腦只能通過(guò)信息輸入輸出來(lái)確定其結(jié)構(gòu)和參數(shù)。
2.列舉法。
列舉法是用運(yùn)用發(fā)散思維來(lái)克服定勢(shì)思維的一種方法。它又分為取點(diǎn)列舉法和希望點(diǎn)列舉法。
設(shè)計(jì)參照物 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)及創(chuàng)新設(shè)想 設(shè)計(jì)構(gòu)思草圖
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn) 創(chuàng)新 設(shè)想 3，移植借鑒法
移植借鑒法是將某一領(lǐng)域的原理，技術(shù)，方法，結(jié)構(gòu)，材料，用途等移植到另一個(gè)領(lǐng)域中的發(fā)明創(chuàng)造方法。一般有原理移植，技術(shù)移植，方法移植，結(jié)構(gòu)移植，功能移植，材料移植等.
這種借鑒移植不是簡(jiǎn)單的生搬硬套，需要運(yùn)用聯(lián)想想象，根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行適應(yīng)性改良。
在電動(dòng)平衡車設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員從人體的平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中獲得啟迪觸發(fā)靈感，并通過(guò)聯(lián)想將其原理合理應(yīng)用到設(shè)計(jì)中。
4.篩選法
教材中以挖掘機(jī)的功能設(shè)計(jì)中為例。將功能元的解盡可能的按層次羅列出來(lái)，然后進(jìn)行排列組合，對(duì)排列組合的結(jié)果逐個(gè)分析審查淘汰，不適合的經(jīng)過(guò)不斷的篩選，剩下兩三種方案再按方案設(shè)計(jì)的步驟繼續(xù)設(shè)計(jì)。
（三）設(shè)計(jì)的分析
進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段，先對(duì)設(shè)計(jì)展開分析，解決設(shè)計(jì)什么和如何實(shí)踐設(shè)計(jì)問(wèn)題。
解決設(shè)計(jì)什么問(wèn)題，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行需求分析。
1.設(shè)計(jì)的需求分析。
2，設(shè)計(jì)的功能分析
產(chǎn)品功能分析目的是要解決如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
（四）設(shè)計(jì)中的人機(jī)關(guān)系。
在生活中，我們每個(gè)人無(wú)時(shí)無(wú)刻不與身邊的物品發(fā)生聯(lián)系。當(dāng)我們使用這些物品時(shí)，物品與人產(chǎn)生了一種相互關(guān)系，這種相互關(guān)系成為人機(jī)關(guān)系。
人機(jī)關(guān)系是指人與“機(jī)器設(shè)備”及所使用的“一切物品”之間的關(guān)系，包括使用時(shí)與所在環(huán)境之間的關(guān)系。
人機(jī)關(guān)系包含兩個(gè)層面：
1.人對(duì)機(jī)：使用有更多功能使用和控制，更加方便、快捷完成人所設(shè)定的功能和目標(biāo)，使機(jī)能平穩(wěn)，在環(huán)境中高效率、安全的運(yùn)行；并延長(zhǎng)它的壽命.
2.機(jī)對(duì)人：適合、滿足人的生理心理需求，在環(huán)境中使人安全、感覺舒適，有利于人的健康。
人機(jī)關(guān)系實(shí)現(xiàn)的四個(gè)目標(biāo)：高效，安全，健康、舒適
設(shè)計(jì)的一般過(guò)程：
①發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題；②制定設(shè)計(jì)方案；③制作模型與原型；④測(cè)試、評(píng)估及優(yōu)化；⑤編寫產(chǎn)品說(shuō)明書。
制定設(shè)計(jì)方案
①收集信息；②設(shè)計(jì)分析；③方案構(gòu)思；④方案呈現(xiàn)；⑤方案篩選。
設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程，有些階段可能會(huì)發(fā)生變化，有些階段會(huì)出現(xiàn)一定的循環(huán)。
課堂總結(jié)
課堂同步練習(xí)
1.圖中反應(yīng)了人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的哪個(gè)目標(biāo)（ ）
A 高效
B 安全
C 舒適
D 健康
A
2.以下哪個(gè)屬于草圖？( )
3，設(shè)計(jì)中的人際關(guān)系包括哪些關(guān)系（ ）
A人、機(jī)、物品，B、人、工具，設(shè)計(jì)
C、人、環(huán)境、物品，D、人，設(shè)計(jì)、環(huán)境。
4，技術(shù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，通常第1個(gè)過(guò)程是（ ）
A、調(diào)查問(wèn)卷，B設(shè)計(jì)構(gòu)思 C明確問(wèn)題，D發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
C
D
5，以下關(guān)于技術(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程，說(shuō)法正確的是
A設(shè)計(jì)方案，一旦確定就不能再進(jìn)行修改了，
B通常在方案構(gòu)思時(shí)會(huì)制定多種方案，然后進(jìn)行篩選
C技術(shù)設(shè)計(jì)中，不管目前是否具備條件解決，都可以完成技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程，
D全部設(shè)計(jì)過(guò)程是順序執(zhí)行的，不能返回。
B
6，繪制草圖時(shí)，為了畫長(zhǎng)直線，需要移動(dòng)( )
A手指B手臂C手腕D手掌。
B
7、設(shè)計(jì)的一般過(guò)程：①發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題；②制作模型或原型；③制定設(shè)計(jì)方案；④產(chǎn)品的使用和維護(hù)；⑤測(cè)試、評(píng)估和優(yōu)化；其合理的順序是（ ）
A、①②③④⑤ B、①③②⑤④
C、③①②④⑤ D、⑤④①③②
B

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