資源簡介

第二單元 設計過程
復習綱要：
設計的一般過程
發現與明確問題
制定設計方案
設計的實現-----制作
方案優化
復習內容：
設計的一般過程
發現與明確值得解決的問題→判斷解決問題的能力與條件→明確設計要求→收集并處理與設計有關的信息→選擇合適的材料或標準件→制定完整的設計方案→模型（原型）制作→方案優化
發現與明確問題
發現問題的途徑與方法。
答：觀察日常生活；收集和分析信息（問卷調查法，文獻法，集體詢問法，家庭走訪詢問法，電話詢問法，個別詢問法）；技術研究與技術試驗。
發現與明確值得解決的問題
判斷問題能否解決就是指判斷要解決的技術問題有沒有違反科學理論和違反客觀規律。
判斷問題是否當前可以解決
判斷問題是否值得解決
判斷解決問題的能力與條件
設計問題的能力：即解決問題的技術能力；通常受到社會發展水平和科學技術水平的制約。
設計問題的條件：時間條件指解決設計問題所需的時間；經費條件；設備條件；其他條件，如需要特殊材料。
明確設計要求（設計標準和設計限制）
設計標準：是指設計的產品要達到的標準，又稱為設計規范，是指設計中依據的某一公認的法規和示范。例如中國交通部標準《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-89），中國國家標準《城鎮燃氣設計規范》等。
設計的限制：時間限制，指設計任務書所規定的完成設計的時間要求；成本限制指設計任務書所規定的完成設計的成本要求；環境限制，指產品使用環境條件的限制；其他限制，如產品的節能和安全。
制定設計方案
信息的收集與整理
收集信息的方法。
答：可以通過用戶調查、專家咨詢、查閱圖書資料、收聽收看廣播電視、瀏覽互聯網等渠道收集有關的信息。
整理信息的方法。
答：比較法，對同類信息進行對比分析。核對法，對可能有用的信息進行審核查對。佐證法，對信息的關鍵性、相關因素開展證據的收集和鑒定。邏輯法，通過邏輯分析發現信息的可靠性和合理性。文獻法，查閱有關的最新文獻，確定信息的先進程度。評估法，請專家學者對信息的價值和可靠性進行評估。調查法，對信息的真假和來源開展調查研究。
材料的選擇
（1）材料的分類：
天然材料，如竹、木、石、寶石等。特點是安全、一般無害。但天然材料生長或加工周期長，大量使用對環境、生態破壞大。
金屬材料，如鐵、銅、鋁等。特點是機械特性好，容易加工，可大量生產。但冶煉時需消耗大量能源，且產生廢水、廢渣和廢氣污染。
化學材料，如塑料、涂料、油漆等。特點是耐用性好，可大量生產。但在生產過程中會產生有毒物質，而且塑料不易降解，可形成污染。
復合材料，如各類合金、玻璃纖維等。特點是有特殊的性能，但制造困難。
新材料，如納米材料、高溫超導材料等。特點是具有新性能，但是生產難度大、成本高。
（2）標準件：指具有統一的形狀、尺寸、公差和技術要求等的零件（或部件），如按照國家標準生產的螺釘、墊圈、鍵和銷等。
（3）元器件：在電子和電器產品中，因某一功能部件被廣泛、大量使用，人們出于使用方便、簡化制作過程和節約成本的需求，單獨設計和生產了這種零部件，稱之為元器件。如，電阻、電容、電感、晶體管和集成塊等電子元器件。
3、制定符合一般設計原則和相關設計規范的完整設計方案
（1）、設計的一般原則。
需要性原則（實用原則），把滿足用戶的需要作為設計的一個原則。
經濟性原則，考慮用戶的經濟條件、市場競爭力，力求低成本。
最優化原則，所設計的產品或項目在功能、技術上盡可能是目前最合理的。
可靠性和安全性原則，能可靠安全地工作，能適應規定的條件和環境，不會發生故障和事故。
工程心理學和生理學原則（美觀原則），設計的產品或項目必須滿足人類心理的需求，要美觀、舒適、使用方便，及使用者和產品之間要建立最協調的關系。
法律規范原則，要遵守有關的法律、制度、規范
通用性、標準性原則（技術規范原則），產品設計盡可能采用標準化技術和標準件。
時效性原則，必須按照設計任務書規定的截止日期完成設計，要避免使產品制造出來后成為過時的東西。
可持續發展原則，技術設計必須滿足可持續發展原則。
（2）、產品設計的三要素。
答：產品本身、使用者、使用環境，即“物”、“人”、“環境”三個方面。任何產品都不是孤立存在的，一方面，它是為人服務的，人的需求在很大程度上決定著產品的設計；另一方面，它是在一定的環境中使用的，必然受到環境的制約，并對環境產生影響。
（3）、設計中的人機關系。
答：①生活中，我們每個人無時無刻不與身邊的物品發生聯系。當我們使用這些物品時，物品就與人產生了一種相互的關系，這種相互的關系稱為人機關系。除了人們通常所說的機器外，還包括各種各樣的工具、儀器、設備、設施、家具、交通車輛及其勞動保護用具等。②人機關系要實現的目標：高效；健康；舒適；安全。③如何實現合理地人機關系：要處理好普通人遇特殊人群的特點和需要；靜態人與動態人的尺寸；人的生理需求和人的心理需求；信息的交互。
4、通過比較和權衡，在多個方案中選定滿足設計要求的最佳方案或集中各種方案的優點來改進原有方案。
方案的比較與權衡。
①方案的比較：例如通過比較方案的實用性、美觀、創新、穩定、安全、環保、加工難易程度、經濟成本等篩選最優方案。②方案的權衡：首先應考慮設計產品的基本功能，其次保證產品的安全性，在此基礎上考慮產品的結構穩定性和耐久性，最后綜合考慮產品的加工難易程度、成本及環保性。對方案進行比較和權衡的過程是一個綜合考慮的過程，各個指標并不是獨立的，它們相互關聯、相互制約。抓住設計的核心與關鍵是權衡設計方案的必要條件。
設計的實現---制作
工藝的含義和常用工藝的種類
含義：工藝是指利用工具和設備對原材料、半成品進行技術處理，使之成為產品的方法。（注：我們平常所說的工藝品只是工藝的產品，工藝是指方法。）
常用工藝的種類：
（a）加工工藝：①切削，常用工具與設備有刨子、鋸子、銼刀、斧頭、鑿子、電鉆、臺虎鉗、手鋸、臺鉆。手鋸的使用方法、要領。手鋸是人工鋸割常用的工具，利用它可以分割金屬材料、木料和硬塑料等。操作要領：站位和握鋸姿勢要正確；推鋸加壓，回拉不加壓；鋸程要長；推拉要有節奏。銼刀的使用方法、要領。操作要領：銼削時要注意身體和手臂動作的協調；在推銼過程中，左手的施壓要由大變小，右手的施壓要由小變大，是銼刀平穩而不上下擺動。臺鉆的安全操作警示。二要：操作要集中注意力，鉆孔要戴防護眼鏡，以防鉆屑飛出上海眼睛；二不：不準帶手套操作，以防鉆頭卷住手套而傷害手指，不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成傷害事故。
②成型，使用適當的力量，利用材料的塑性，將材料改變至所需的形狀及大小，且材料在成型前后的質量保持不變。如，用鐵錘敲打金屬板成型，將金屬板彎折成型，吹瓶成型，把金子打造成金飾，將鋼絲彎折成各種形狀的用品。
③澆鑄及模塑。金屬、陶瓷、塑料、玻璃、石膏、蠟等材料等適合采用澆鑄及模塑的方法來生產產品。如，市面上的塑料相框、陶瓷玩具、水龍頭、蠟燭、石膏像都是采用澆鑄及模塑的加工方法制成的。
附：金屬材料加工工藝的六個工序：劃線；鋸割；銼削；鉆孔；連接；表面處理。
（b）裝配工藝：所謂裝配，就是將兩件或兩件以上的零件或部件暫時或永久結合在一起的加工方法。常用的裝配方法主要有粘接、焊接、榫接、釘接、鉚接和螺栓接合等。（①榫接，榫接是兩塊材料一個做出榫頭，一個做出榫眼，兩個穿到一起，靠材料的摩擦力將兩塊材料固定在一起。②鉚接，使用鉚釘連接兩件或兩件以上的工件叫鉚接。通俗的講鉚接就是指兩個厚度不大的板，通過在其部位上打洞，然后將鉚釘放進去，用鉚釘槍將鉚釘鉚死，而將兩個板或物體連接在一起的方法）
（c）表面涂飾工藝：指在工件表面施以裝飾性和保護性處理的加工方法。
2、模型（原型）制作
⑴、模型的含義及其功能
答：模型是根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。功能：使設計對象具體化；幫助分析設計的可能性。
⑵、模型在不同階段的作用。
答：①草模：用于產品造型設計的初期階段；②概念模型：用于設計構思初步完整之后，在草模的基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排等，從整體上表現產品造型的整體概念。③結構模型：用于研究產品造型與結構的關系，清晰的表達產品的尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗等。④功能模型：主要用于研究產品的各種性能以及人機關系，并在一定條件下用于試驗。⑤展示模型：是在結構模型與功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，做成的與實際產品幾乎一致的模型。
⑶、制作模型的一般步驟。
答：①選擇合適的材料；②根據本地的條件，準備適當的工具和加工設備；③按設計圖樣劃線；④對材料進行鋸割、切削等加工；⑤裝配；⑥對模型進行表面處理；⑦對產品的外觀造型和色彩進行評價，對產品的結構、功能進行檢測和試驗，檢驗是否符合設計要求；⑧對設計方案進行修改，做成展示模型。
方案優化
產品常用的測試方法
（1）什么是技術試驗。
答：我們通常將技術活動中為了某種目的所進行的嘗試、檢驗、優化等探索性實踐活動稱為技術試驗。
（2）技術試驗的分類。
答：我們可以根據應用的范圍不同進行分類，如農業試驗、工業試驗、國防試驗、科學技術試驗等；還可以根據目的的不同進行分類，如性能試驗、優化試驗、預測試驗、信息試驗等。（3）技術試驗的方法。
優選試驗法：運用數理統計的方法，選定若干次典型意義的試驗，邏輯地推出全部試驗所達到的最佳效果，這種試驗方法稱為優化試驗法，如：水稻對比試驗。
模擬試驗法：通過再現的形式來模擬現實發生情況的方法稱為模擬試驗法。如：汽車的碰撞試驗、大壩水利試驗。
虛擬試驗法：利用計算機技術來虛擬現實中的技術設計原型并進行試驗的方法為虛擬試驗法。如：用計算機模擬“勇氣”號火星探測器登陸火星表面的場景效果。
強化試驗法：通過擴大和強化試驗對象的作用，以提高試驗效率的方法稱為強化試驗法。如：檢測產品的抗壓性能可采用強化試驗法。
移植試驗法：在相互具有差異的事物之間，將某些共同相關的因素從一物移植到另一物進行試驗的方法就是移植試驗法。如：橘子從長江以南移植長江以北方的種植試驗。
（4）技術試驗的目的。
答：測試的目的是檢驗產品在操作、使用過程中，在結構和技術性能等方面能否達到預定的設計要求。在技術設計后期，進行綜合性的整體試驗可以為設計的評價提供準確、客觀的數據，此時，技術試驗更是必要。通過試驗可以發現問題、深化認識、推動技術設計的發展。
2、產品說明書或用戶手冊的作用與一般結構，編寫簡單的產品說明書或用戶手冊。
⑴、產品說明書的含義及其作用。
答：產品說明書是指導用戶選擇產品、使用產品的“路標”和“向導”，它可以幫助用戶了解產品特性，確保用戶正確、安全地使用產品。它必須向消費者介紹產品的性質、結構、使用方法、操作方法及保養、維修等方面的知識，以幫助消費者正確使用、保養產品，有效地發揮產品的使用價值。
⑵、產品說明書的一般結構、形式、寫作要求。
答：①一般地，產品說明書的結構由標題、正文和產品標記組成。②其形式分為：條款直述式和自問自答式。③寫作要求：充分考慮用戶的閱讀需要；體現產品的設計特點；不必平均用力，而應有所側重；語言準確、通俗、簡潔，內容條理清楚。
3、產品常用的維護方法和服務途徑。能力層次：
⑴、技術產品的維護和保養。
答：產品的維護和保養是指維護產品完好技術狀況或工作能力而進行的作業。①產品的維護和保養是進行技術設計時必須考慮的問題，應注意：使用通用的標準部件；為產品配備必需的一般維修工具以方便產品維修；盡量提供維修者易識讀的符號標志；產品設計上要便于拆裝并確保操作安全。②產品的維護和保養方法也應當在產品說明書或用戶手冊中得以體現。③對于產品使用者而言，應在認真閱讀產品說明書的基礎上明確產品維護和保養的要點，熟悉產品維護的途徑和基本方法。
⑵、技術產品的服務途徑。
答：從產品的生產者和銷售者看，廠家和商家是產品的兩個常用的服務途徑。用戶也可借助各種渠道了解服務信息：查閱說明書獲取廠家服務的電話，服務網點等信息；打電話咨詢或上網查找，獲取服務信息；請教其他用戶獲取服務信息。
復習小結
本章的重點，設計的原則及限制；信息的收集方式；工藝的含義；能根據材料或要求正確地選擇使用何種工具、何種工藝；根據要求選擇正確的技術試驗方法；能編寫簡單的產品說明書或用戶手冊。
復習習題
1、在我國，家用電器使用的交流電一般額定電壓時220V，頻率是50Hz，這體現家用電器的設計符合技術的（ ）
A、科學性原則 B、實用性原則 C、技術規范性原則 D、可持續發展原則
2、鉗工工藝是一種常用工藝，下面不屬于鉗工加工方法的是（ ）
A、攻絲 B、銼 C、鏨 D、刨削
3、號稱“天下第一名鐘”的景云鐘，制造于唐睿宗景云年間，每年除夕中央人民廣播電臺播放的新年鐘聲就是以景云鐘錄制的。景云鐘的制造主要應用了什么工藝？（ ）
A、鍛造工藝 B、沖壓工藝 C、鉗工工藝 D、鑄造工藝
4、現在市場上有一種奶瓶，與傳統奶瓶最大區別是加了一根底端插有帶孔小鋼球的軟管，這樣無論奶瓶水平放置，還是傾斜、倒立，嬰兒總能喝著水，而且不至于嗆著。試分析該奶瓶設計主要體現了哪項設計原則？（ ）
A、美觀性原則 B、實用性原則 C、可持續發展原則 D、技術規范原則
5、設計的一般過程：①發現與明確問題②制作模型或原型③制定設計方案④產品的使用和維護⑤測試、評估和優化。正確的順序是（ ）
A、①②③④⑤ B、①③②⑤④ C、③①②④⑤ D、⑤④①③②
6、下列屬于混合材料的是（ ）
A、膠合板 B、玻璃 C、木材 D、塑料
7、汽車貼防爆膜，其具有很強的吸附力，當意外發生，玻璃破裂時可以粘合散裂的玻璃片，保護駕乘人員免受玻璃碎片的割傷。這描述了人機關系中的（ ）目標考慮的。
A、高效 B、健康 C、舒適 D、安全
8、該圖是一款名為“老板泄憤筆座”的筆座，在市場上非常暢銷，很受工薪階級歡迎。這個筆座的設計主要體現了設計的哪一個原則（ ）
A.經濟原則 B.美觀原則 C.道德原則 D.創新原則
9、選出下面試驗中不是技術試驗的選項（ ） （ ）
A、汽車碰撞試驗 B、 硬度測試 C 、二氧化碳制法 D、檢驗板凳承受重力
10、對安全帽進行超載試驗是一種（ ）試驗。
A、預測 B、信息 C、性能 D、農業
11、作業時總喜歡帶上手套，主要體現了人機關系中（ ）特點
A、安全 B、高效 C、健康 D、舒適
12、莎麗的鋁合金書架斷裂了，他最好采用那種連接方式進行修補：（ ）
A、焊接 B、榫接 C、膠接 D、鉚接
13、工藝的一般過程正確是：（　）
①備料②部件裝配③零部件加工④總裝配⑤形成坯件⑥表面涂飾
Ａ、①②③④⑤⑥ Ｂ、①⑤③②④⑥ Ｃ、①④②③⑤⑥ Ｄ、①⑤②③④⑥
14、海府路的人行道上安裝了很多漂亮的椅子，主要體現在（ ）的原則。
A、 創新和美觀 B、 經濟和美觀 C、 可持續發展 D、 實用和道德
15、在發現與明確問題的基礎上，緊接著制定設計方案為（ ）
A、收集信息 方案構思 設計分析 方案呈現 方案篩選
B、收集信息 設計分析 方案構思 方案呈現 方案篩選
C、設計分析 收集信息 方案構思 方案篩選 方案呈現
D、收集信息 方案構思 方案篩選 設計分析 方案呈現
16、“雖有乎千金之玉卮，至貴而無當，漏不可盛水……”這句話出自2000多年前戰國時期思想家韓非子之口。意思是說：一個酒杯價值千金，但若是它漏了不能盛酒，也就失去了基本的功能，就沒有了使用價值。它說明了設計必須要符合什么原則？（ ）
A、美觀原則 B、經濟原則 C、實用原則 D、技術規范原則
17、當我們漫步在海口的街頭，會發現人行道上都會有盲人道。這主要體現了人機關系中的（ ）
A、靜態的人與動態的人 B、普通人群與特殊人群
C、人的生理需求與人的心理需求 D、信息的交互
18、能清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗的模型屬于（ ）
A、草模 B、概念模型 C、結構模型 D、功能模型
19、我們在進行產品設計分析時，首先要考慮的重要三要素是（ ）
A、物、人、環境 B、物、人、安全
C、物、環境、適應性 D、人、物、材料成本和結構
20、在制定設計方案階段，收集和處理信息指的是（ ）
A、人們的需求 B、類似產品的信息 C、限制條件的信息 D、具有創新思維的信息
21、設計分析。下面是某學校的設計規劃圖仔細觀察找出人機關系不合理的地方并指出為什么。
22、設計題。設計任務和要求：設計臺燈底座。設計材料：金屬板材（如下圖所示）。答題要求：（1）設計并畫出底座加工圖。（2）在長方形金屬板材上用虛線畫出下料路線（材料利用率要盡可能高）。（3）寫出所需加工工具（刨子、鋼鋸、臺鉆、砂輪機、電焊機、剪刀、劃針、臺虎鉗）
23、連線題
優選試驗法 橘子從長江以南移植到長江以北的種植試驗
模擬試驗法 汽車的碰撞試驗
虛擬試驗法 檢測產品的抗壓性能
強化試驗法 計算機模擬“勇氣”號火星探測器登陸火星表面的場景效果
移植試驗法 水稻的對比試驗
參考答案：CDDBB ADDCC ADBDC CDCAB
21、(1)、教學樓離馬路太近
(2)、人行橫道離大門太遠
(3)、籃球場離教學樓太近
(4)、自行車棚應靠近大門
(5)、科學館遠離教學區
22、（1）圖樣（略）
（2）劃針、臺虎鉗、鋼鋸、電焊機、臺鉆、砂輪機
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