資源簡介

《通用技術》必修1第四章
第三節 測試與優化
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。回顧人類的發展歷程，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
了解日常生活中簡單的測試方法、記錄方法
能簡單的運用一些測試方法對一些產品進行測試
能根據測試的結果進行簡易的優化設計
情感態度與價值觀
從了解工藝含義到明白工藝處處存在我們生活中。知道工藝對工業生產的重要性，同樣的材料，不同的工藝技術會立生不同的產品，工藝的好壞決定著產品質量的優劣。從而樹立工藝要精湛，產品才能優秀的理念，培養學生對技術的正確態度以及良好的技術理念和素養。
感受工匠精神對技術制造質量的獨特作用，體會工藝的優質對成品的重要性，形成嚴謹細致精益求精、追求卓越的工作態度。
教學內容分析:
本書的第四章就是以問題的解決過程為線索來展開的，教材以貼近生活實際的廣告宣傳燈設計為例，引領同學們經歷技術設計與制作的過程。
通過第四章的學習，同學們將會掌握相關的技術設計的知識和技能，了解設計中可能遇到的各種問題，綜合考慮設計的條件和因素，優化設計方家，最終實現設計方案的物化，從而達到提高核心素養的目的。同時提高實踐活動的成效，以知促行，學以致用。
學情分析:
確定設計方案后，下一步就需要根據設計方案制造出產品。但是想要達到最終的設想，僅靠手繪圖或計算機三維效果圖是遠遠不夠的，我們還需要通過進一步的學習，將設想變成現實。
本章我們將根據設計的要求，挑選合適的材料，運用合適的加工工藝，使用工具，最終制作出一個產品的原型或模型。 在這個過程中，既要尊重原始設計，又要提倡大膽創新，還需要處理好結構、空間、色彩搭配、材質肌理等關系，并時刻謹記操作安全。我們還要點結歸納在設計制作各個階段做的測試和評價，通過測試和評價，使作品得到進一步的提升和完善。相信經過我們的努力，一定能把美好的設想，轉化成實實在在的成果。
教學重難點:
重點:了解什么是測試及簡單的測試方法
難點:能用學過的測試方法進行簡單的測試操作，并進行優化設計。
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第四章第三節 測試與優化。
校慶廣告宣傳燈設計制作展示會上，各小組代表分別展示和介紹了本小組的模型。第二小組在展示中發現了幾個問題:
使用白熾燈做光，畫面明暗不均勻。用普通紙粘貼的宣傳畫透光率太低，沒有達到宣傳顯示的效果。
白熾燈的功率太大，導致底板溫度過高，粘貼畫出現受熱烤黃現象。
校慶廣告宣傳燈的掛鉤受力有變形情況。
教師針對第二小組的展示情況進行了點評和引導，指出了出現以上問題的主要原因是在模型的制作過程中忽視了測試和改進。不經過測試，產品在使用中就容易出現問題，還有可能引發安全事故。
聽了教師的點評，其他小組的同學也認識到自己對制作過程中的測試環節還不夠重視，決定在今后的設計和制作中加強測試和優化環節。
導學思考
你們小組的模型測試情況如何 有發現問題嗎 要做哪方面的改進和優化
一、測試
任務
了解測試的內容、方法和步驟，并通過對模型的測試加以體悟。
方法指導
1.測試的內容
確認測試對象能夠達到的技術指標，其特征是要通過測試數據評價產品水平，以指導設計方案的優化或定型。不同的產品有不同的測試內容，一般新產品都會進行功能測試性能測試、安全測試、產品適用性測試和壽命測試等。
測試時一般要注意以下幾點。
(1)制訂嚴格的測試計劃和測試項目。
(2)對測試發現的錯誤結果需要有確認的過程。一般成員A測試出來的錯誤，一定要由成員B來確認。
(3)要徹底檢查每個測試結果。如果不仔細檢查測試結果，有些已經測試出來的錯誤可能會被遺漏。
(4)安善保存一切測試過程的文檔，測試的重現往往要靠測試文檔記錄。
2.測試的方法和步驟
(1) 測試方法有靜態測試和動態測試
靜態測試:是指人工評審設計文檔，借以發現其中的錯誤。作為研發質量控制的重要手段，評審經常作為具體實施前的檢查手段，其目的是保證設計的正確性，減小設計風好盡早發現設計缺陷。
動態測試:讓被測試產品有控制地運行，并從多種角度觀察運行時的情況，以發現其中的錯誤。
(2)測試步驟
根據設計要求制訂測試內容，包括產品功能和指標。
制訂測試的方法，準備好各項測試需要使用的工具、儀器設備。
實施測試，并記錄結果。
案例
六面形校慶廣告宣傳燈的測試測試的主要內容包括，電路設計和開關、廣告宣傳效果、尺寸規格、穩定性與強度、電流與電壓、安全性等。具體測就情況見表4-13。
表4-13 六面形校慶廣告宣傳燈的測試
測試內容 測試方法 測試結果 評價 存在問題的原因
電路設計和開關 進行通電測試，測試電路設計是否正確，開關是否正常 電路設計和安裝正確，開關良好 合格
廣告宣傳效果 進行通電測試。觀察文字和圖像宣傳展示效果和夜晚的展示距離 畫面上亮暗不均勻 不合格 采用點光源光照不均勻
尺寸規格 用直尺或卷尺測量，比較測量值與設計圖標示的尺寸的偏差 尺寸偏差在規定的范圍內 合格
穩定性與強度 分別將六面形校慶廣告宣傳燈平放和懸掛，檢查是否平穩及掛勾是否變形 燈體平穩，掛勾形狀不變 合格
電流、電壓 測試輸入電壓、電流 在規定值內 合格
安全性 連續開燈工作6小時，用電筆測試漏電情況 面板過熱，無漏電 不合格 光源功率太大，燈體散熱不良
思考
如果李明小組測試的是一款滾動式廣告宣傳燈，還要增加哪些測試內容
實踐
根據自己小組設計制作的模型，制訂測試內容，實施測試項目，記求測試結果并分析原因。
進入市場的產品必須按照一定的標準來測試，有些產品還需要進行專業認證測試。專業認證測試需要滿足一定的測試標準和規范，要求在專門的測試場地（國家認證實驗室）用精確的調試儀器測試。
二、改進與優化
任務
結合測試的結果，對本小組的設計模型進行改進和優化。
產品的設計不可能是絕對完美的，在設計的過程中需要對設計不斷優化，在制作過程中也提倡有新的發現、新的創意、新的改動，尤其是對產品的測試中發現的問題要及時改進。
案例
六面形校慶廣告宣傳燈模型的改進和優化
從六面形校慶廣告宣傳燈的測試結果發現，還有一些問題和缺點，如光源照明不均勻、宣傳畫透光性差、廣告宣傳燈面板發熱嚴重等。道過對設計的改進可以消除存在的缺點和隱患，同時在功能上也可進一步優化和拓展。
(1)安全性上的改進。把功率60 w的白熾燈改為6 w的管狀節能燈，既保證了光源的亮度，又把點狀的光源變成了帶狀的光源，同時還大大地降低了發熱量；改造上、下蓋的構造，把上、下蓋做成框架中空的結構，利用空氣的上下對流帶走熱量，降低溫度。
(2)透光性的改進。把原來畫在紙上的宣傳畫，改為畫在透明膠紙上，畫面通過燈光的照射更加絢麗多彩。
(3)靈活性上的改進。畫板采用可更換結構，使用時可根據使用者的需求更換版面，以適應不同的需求。更換版面可采取手動換畫，設置6塊活動畫板來實現換畫功能。
(4)燈光控制上的改進。采用電子控制，使功能轉換變得靈活。燈光運行方式包括長亮、閃動、跳躍、流動、亮暗交替等，還可對燈光強度進行控制。
(5)使用材料的改進。采用鋁合金型材做骨架可使作品更加牢固，增加耐用性。將有機玻璃改為PVC片，可以降低制作的加工難度和成本。
(6)功能上的改進。增加滅蚊蠅功能。在原廣告燈的下半部加設電子滅蚊蠅裝置，利用高壓低功率觸殺網觸殺蚊蠅。為了安全，需在觸殺網的外圍加設防護柵網。
(7)聽覺、視覺上的改進。可提供背景音樂，增加廣告宣傳解說詞；在畫板和燈光上增加色彩配置，變換畫板上的文字與圖案等。
實踐
根據本小組的模型在測試中發現的缺點和問題，加以改進和優化，并考慮能否拓展一些功能。
新產品的設計制作過程中需要改進和優化，已生產和進入市場的產品，也需要與時俱進地進行改進設計。
易拉罐的改進
1963年，第一個碳酸飲料鋁制易拉罐面世了，但拉環有很多缺點。
首先拉環會帶來危險，因為拉下來的拉環會被孩子們拿來玩耍，而鋒利的拉環會割傷孩于。
其次，人們拉下拉環后隨手丟棄，造成了環境污染。但要把這些拉環收集、儲藏及運送到再循環中心并不容易。
最好的方法是把拉環留在罐上，那么收集罐的時候，同時也收集了拉環。20世紀70年代中期，制罐業發明了首個不離罐拉環。
今天，這種拉環已用于全球很多碳酸鐵料罐（圖4-19）。該種設計利用了杠桿原理，當使用者拉動拉環時，拉環會向下彎曲，從而拉開蓋眼，通過將蓋子下壓來開啟蓋子。開這種易拉罐時，只需單手模作，不像舊時拉環，開罐時需要一只手拉動拉環，另一只手抓著罐子。不離罐拉環是技術的改進，使用者飲用罐裝飲品時感覺輕松方便，不用到處找尋丟棄拉環的地方。同時又符合環保理念，罐內的飲料飲完后，空罐可全部被回收。
產品的改進設計是基于對現有產品的整體優化或局部改進設計，目的是使產品更趨完善，更能滿足用戶的需求、提高產品的性價比，滿足綠色環保的要求等。產品的改進性設計，最重要的是要了解用戶對原有產品的意見、期望和建議。
調查
請你選擇一種常用的產品，以產品的改進和優化為目的進行調查，將調查結果和建議填入表4-14中，并向生產者反饋。
表4-14 產品調查表
項目 內容
選擇的產品
調查的方式
用戶的意見
我的建議
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.試總結在廣告宣傳燈制作完成后，要對作品進行哪些測試
2.制作的廣告宣傳燈通電一段時間后，由于燈體通鳳不好、散熱不良導致燈體和面板發熱嚴重，試提出幾種更環保，更節能的優化改進方法。
3.汽車追尾事故時有發生，對保護車內人員安全，有同學想出如下多種優化改進防護的方案，你覺得哪一項比較合理 為什么
(1)在汽車前后加裝高強度彈簧，碰搶時彈簧可以起到緩沖作用。
(2)根據同名磁極相斥原理，在汽車前后加裝同磁性強磁體，兩車靠近時相互排斥進免相撞。
(3)在車內加裝更多的安全氣囊。
(4)加強前后保險杠的厚度，提高的耐撞能力。
4.有一次，小明家來了幾個客人，小明用一次性塑料杯給客人倒熱茶水時，發現了兩個問題，一是型料杯受熱變軟不好拿，二是客人走動后杯子容易混淆。于是小明決定寫信給塑料杯廠家，提出對杯子改進的方案。
(1)如果你是小明，你會向廠家提出怎么樣的改進方案？
(2) 請你幫助小明設計杯子。
要求:
用草圖呈現方案。
標明使用的材料及其額色。

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