資源簡介

《通用技術》必修1第二章
第三節 技術設計的一般過程和方法
教學設計
教學背景
黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略”。
通用技術是一門與科學技術息息相關的學科?；仡櫲祟惖陌l展歷程，從石器時代、青銅時代、蒸汽機時代直到當今的信息時代，技術進步改變著人類的生活和生產方式。我們的生活、工作、生產處處都要用到技術，例如我們手中拿的圓珠筆和鋼筆就是多次技術改造的結果，使我們足不出戶就可以了解世界的電視機也是技術發明的成果。認識技術、善用技術，已成為現代人必須具備的素質。
教學目標：
知識與技能目標:
體悟技術設計的一般過程
能運用常用的設計構思方法進行設計構思
體悟設計的系統分析方法
情感、態度、價值觀目標:
通過體悟技術設計的一般過程，增強學生對技術的理解，培養學生對技術應以人為本的理念。
加深對技術的藝術美、技術美及文化性的理解，增強技術設計的道德責任觀念。
通過對設計原則的理解，形成全面的、聯系的、發展的技術原則觀。
教學內容分析:
本書的第二章讓同學們了解技術設計學習需要形成的核心素養，學會技術設計中常用的思維方法，通過學習設計的基礎知識，為開展技術設計活動做準備。技術的目的在于改善人類的生活。人類在滿足生活的需求與愿望時，會遇到許多問隨，因此解決問題的程序與方法、探索與實踐成為技術的重要內涵。
學情分析:
　通過前一章的學習，對設計與技術有了一定的認識，對設計一樣自己的作品充滿激情，但對設計的要求還不深入。本課培養學生良好的思維方式，進一步的提升學生學習設計的興趣。
教學重難點:
重點:了解技術設計的一般過程和方法
難點: 對技術設計一般過程和方法的綜合運用，對工程思維的體現。
教學策略:
本節課教學主要由教師通過實物圖片和多媒體手段設置學習情境，并加以引導，讓學生在過程中自主探究、自主建構設計原則知識并形成能力。
教學準備:
展示用的圖片、其他技術產品、多媒體課件。
　　教學過程:
　　情景導入:
老師：本節課我們學習《通用技術》必修1第二章第三節 技術設計的一般過程和方法。
潘立群同學通過查詢資料了解到，全國有近6500萬的色覺障礙者，他們不能考取駕駛執照，甚至過馬路都受影響。對發現的問題，潘同學產生了設計一種能讓色覺障礙者容易辨認的新型交通信號燈的創意。
設計有價值嗎 可以設計嗎 有能力設計嗎 潘同學就這些問題咨詢了交通管理部門，并請教了通用技術教師及物理教師，得到了肯定的答案。
如何設計能讓色覺障礙者容易辨認的交通信號燈呢 潘同學對功能的實現和結構進行了認真的分析，設計了幾種方案并畫出了草圖。哪種方案更好呢 他從科學性、創新性、實用性、可靠性、安全性、成本核算等多方面對幾種方案進行了分析、比較和權衡，最終確定其中較好的一種方案:通過改變電路，在紅燈中加入“x”圖形，在黃燈中加入“一”圖形，綠燈保持不變。這樣，紅燈亮時“x”同時閃爍表示禁行，黃燈亮時“一”圖形同時閃爍表示等待，綠燈不變表示通行。根據設計方案，潘同學制作了新型交通信號燈祥品，進行了測試并做了進一步完善(圖2-12)。
潘同學的這項設計既能滿足色覺障礙者的識別需要，又不影內正常使用，符合各國交通信號燈的使用慣例和有關標準，增加成本不多，是一項創新和實用的設計。談項目獲得國家實用新型專利，榮獲2005年丹麥國際中學生創新成果展評項目“最佳國際優秀項目獎”。
導學思考
潘同學的新型交通信號燈設計經歷了哪些過程 在設計中他使用了哪些設計圖樣
一、技術設計的一般過程
任務
通過潘立群同學設計新型交通信號燈及劉輝等同學設計山村道路路燈的案例（參見教材P51-52）體悟技術設計的一般過程。
立即行動
劉輝等同學學以致用，幫助村民解決實際問題的事跡值得我們學習。請結合劉輝等同學設計山村路燈的案例，把你對設計一般過程的體悟填寫到表2-9中。
表2-9 山村路燈的設計過程
經歷的主要設計環節 包合的主要工作概述
1. 1.
2. 2.
…… ……
思考
1.處理技術設計問題需要運用工程思維。你認為在山村路燈的設計中哪些方面體現了工程思維
2.技術設計需要遵循設計原則，試結合山村路燈的設計案例，選擇其中幾項，寫出它們所遵循的原則，并填寫到表2-10中。
表2-10 路燈設計遵循的設計原則
表現事例 遵循的設計原則
設計是一個動態發展的過程，每一項設計的設計階段和步驟根據各自的設計實際有可能不同，但大體的過程可以參考（圖2-14）（參見教材P54）。
二、技術設計的方法
從技術設計的一般過程知道，發現和明確了設計問題后，需要對設計進行構思，在構思的基礎上進行設計的分析。而在設計構思、分析、交流的過程中，我們需要具備繪畫設計量圖的本領。
[一] 設計草圖的繪畫
設計草圖是在設計初期，設計者為了快速記錄設計靈感及初始方案構思的意念所繪畫的圖樣。
1.徒手繪畫
圖2-15是一張小汽車的設計基圖。
假如這臺小汽車的設計靈感由你產生，你如何俄據你的靈感，徒手把草圖繪畫出來 徒手繪畫草圖要求:畫線要穩，圖線要清晰，目測尺寸要準，各部分比例勻稱:繪圖速度要快，標注尺寸無誤，字體工整。
學習徒手繪畫草圖，首光要進行繪圖的基礎技能訓練。
1) 畫直線
方法指導
(1)徒手畫線是徒手繪圖的基本技能。徒手畫線時，如果只讓手臂自然地沿關節提動，往往會像圓規般畫成曲線。所以，畫長直線時要適當地移動手臂，以免畫成曲線。相同道理，在再短直線時要適當地移動手臂。
2)畫基本圖形
學會了畫直線的基本技術后，便可以練習徒手畫直角、正方形、長方形、平行四邊形和三角形等基本圖形。
3)畫圓形及曲線
方法指導
徒手畫圓形和曲線并不容易，需要運用一些特別的技巧。較為常用的是正方形畫圓法:先輕輕地畫一個邊長等于待畫圓形直徑的正方形圖框，再繪畫出平分邊長的中心線，接著在被兩根互相垂直等分的中心線劃分的區域內分別畫出四段1/4圓周曲線，然后將曲線團滑地接起來，就可繪畫出圓形。將正方形線框改為長方形線框，就可畫出橢圓形。用類似的方法可以畫其他形狀要求的曲線。
4)畫立體圖
方法指導
徒手繪畫立體圖時，應先畫出合適比例的立方體外框，再對空間進行分割，然后用粗線把整個立體圖勾畫完成。如在繪畫圓柱體時，先畫立方體外框，再畫前后的圖形，接著連接兩圓形便成為圓柱體了。
5)借助網格畫草圖
方法指導
要領:
與地面垂直的線垂直畫。
與地面平行的線按網格上的斜線畫。
以網格上的小格來確定物體的比例關系。
2.用繪圖軟件繪制草圖
除了徒手繪畫設計草圖外，還可以用計算機繪圖軟件繪畫設計草圖。
參考如圖2-25的祥式，運用計算機繪圖軟件，設計并繪高一座房子。
實踐
下載一個常用的計算機繪圖軟件，體驗各種工具的用法。在老師的指導下創建一個標好尺寸的圖形。
[二] 設計方案的構思
設計方案構思的方法有許多，黑箱法、列舉法、移植借鑒法、篩選法是幾種帶用的方法。
任務
通過案例了解黑箱法、列舉法、移植借監法、篩選法等幾種常用的設計構顯方法，并通過實踐加以體悟和運用。
1.黑箱法
實踐
試以電飯煲為設計對象，畫出其設計構思的黑箱圖。
方法指導
黑箱法要突出設計中的主要矛盾，抓住同題的本質:
暫時擯棄一些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基本功能。
把必要功能和基本功能用輸入、輸出這樣較為抽象的形式加以表達。
2.列舉法
實踐
試運用列舉法對日常生活中的一件物品進行創新設計構思，并接要求填寫到表2-11中
表2-11 列舉法創新構思
參雁物
設計的參照物 優點、缺點及創新設想 設計構思草圖
優點
缺點
創新設想
3.移植借鑒法
實踐
自然界的生物豐富多彩、千奇百怪，你能否移植借鑒一些自然界生物的功能，進行一項創新設計的構思 并接要求填寫到表2-12中。
表2-12 移植借鑒法創新設計構思
移植借鑒物 創新設計構思 設計構思草圖
4.篩選法
探究
試以自行車為設計對象，嘗試運用篩選法進行功能設計的構思。
設計構思的方法還有很多，如組合法、聯想法、檢核表法等。在設計中經常需要綜合、靈活地運用多種構思方法。例如，先用黑箱法進行總功能的設想，再分解為分功能，在各分功能的實現中可靈活地運用列舉法、移植借鑒法、篩選法、組合法等多種構思方法。
（三）設計的分析
進入方案設計階段要對設計展開分析，解決“設計什么”和“如何實現設計”問題。
設計的需求分析
了解設計的需求分析方法，并通過實踐加以體悟。
解決“設計什么”的問題，需要對設計進行需求分析。
需求分析首先是要分析業務需求，分析設計的必要性和可行性。分析內容包括產品開發的必要性、市場調查和預測、有關產品的國內外水平及發展趨勢、預期達到的技術水平、需要解決的技術向題、投資的費用及時間進度計劃、現有條件下開發的可能性及準備果取的措施、經濟效益、社會效益等。
其次是要分析用戶需要。通過用戶訪談、調查，對用戶使用的場景進行整理，了解他們的想法，從而建立從用戶角度出發的需求。
方法指導
需求分析一般接以下步驟進行。
問題識別:用于發現需求、描述需求，主要包括功能需求、性能需求、環境需求、可靠性需求、安全保密需求、用戶界面需求、資源使用需求、成本消耗與開發進度需求，以此來預先估計以后設計可能達到的目標。
分析與綜合:對問題進行分析，然后在此基礎上整合出解決方案。
編制需求分析的文檔: 對已經確定的需求進行文檔化描述，該文檔通常稱為“需求規格說明書”。
需求分析與評審:它是需求分析工作的最后一步，主要是對功能的正確性、完整性、清漸性及其他需求給子評價。
實踐
嘗試為一種作改進性設計的產品進行用戶需求分析，把分析的情況填寫到表2-14中。
表2-14 對某種產品進行改進的用戶需求分析
設計的產品 用戶需求分析
2.設計的功能分析
對產品功能分析的目的是要解決“如何實現設計”的問題，主要包括產品功能原理的分析、實現的方法和途徑、方案的評價和決策等。
方法指導
產品設計的功能分析，一般根據產品系統設計的功能需求，先確定系統的總功能，再把總功能逐層分解成功能元，然后對功能元進行求解。將功能元的解進行不同的組合，從而形成多種設計方案.劉多種設計方案進行比較和權衡，選出最佳方案系統設計分析的流程見圖2-31。
實踐
試以盲人拐杖（或自己想設計的物品）為設計對象，進行設計分析。
（四）設計中的人機關系
了解設計中的人機關系，并嘗試通過設計實踐加以體悟。
思考
你認為“人機關系”與設計原則中的哪些原則的目標是一致的
實踐
一款適合老年人便用的手機對提升他們的生活質量非常有幫助。請查閱資料并參參工作座椅的人機關系分析案例，從人機關系的角度出發，對老年人的生理、心理進行分析，設計一款適合老年人使用的手機。接要求填寫到表2-17中。
表2-17 老年人手機設計的人機關系分析
我的設計方案（用設計草圖或文字說明） 從人機關系的角度考慮
方法指導
(1)從人與移動通信產品關系的角度分析人機關系，如手掌與手機的外殼、耳朵與移動通信產品的聽筒等。
(2)設計時注意設計的對象，可以針對老年用戶的生理因素及心理因素進行人機關系分析，如老年人的聽力會下降、老年人的認知能力會下降、空巢老人需要更多的陪伴等。
(3)思考現有的手機與老年人的人機關系存在的問題。
(4)在設計時需要考慮老年人與手機人機關系的實現途徑，如設計尺寸需要考慮適合老年人的靜態尺寸和動態尺寸。從舒適性目的出發，需要考慮手機的長度、寬度與手掌、手指的比例；從高效性目的出發，需要考慮經常運用的手指可以觸及的最大和最小范圍，以及單手操控時的最適尺寸等。
討論、思考、形成小論文。
每位同學組織一篇小作文，可以從不同的方面進行展開。
完成后，與同學們進行討論、分享。
課后作業
1.回顧山村路燈的設計案例，寫出技術設計的一般過程。
2.徒手畫一個圓柱體的草圖。
3.材料拉伸試驗機的設計目的是測量力和形變。請你畫出其設計總功能的黑箱圖及總功能的分解圖。
4.選取日常生活中的一件物品，觀察并思考其在設計中是如何考慮人機關系的。

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