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第四章 方案的構(gòu)思及方法
課標(biāo)導(dǎo)引
考點(diǎn) 課標(biāo)要求 學(xué)業(yè)水平要求
設(shè)計(jì)中的人機(jī)關(guān)系 (1)尋找身邊的人機(jī)關(guān)系 (2)理解人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) (3)探究實(shí)現(xiàn)合理人機(jī)關(guān)系的方式 認(rèn)識(shí)人機(jī)關(guān)系 理解人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 掌握實(shí)現(xiàn)合理人機(jī)關(guān)系的方式
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方案的構(gòu)思過(guò)程 (1)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,構(gòu)思設(shè)計(jì)方案 (2)比較、權(quán)衡設(shè)計(jì)方案 進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,明確具體設(shè)計(jì)要求 通過(guò)比較和權(quán)衡優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
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常用的構(gòu)思方法 (1)體驗(yàn)形態(tài)分析法和聯(lián)想法 (2)嘗試應(yīng)用設(shè)問(wèn)法和仿生法 理解常用的構(gòu)思方法及其作用 會(huì)應(yīng)用合適的構(gòu)思方法完成方案構(gòu)思
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教材研析
知識(shí)點(diǎn)一　人機(jī)關(guān)系
當(dāng)我們使用物品時(shí),物品就與人產(chǎn)生了一種相互關(guān)系。這種相互關(guān)系稱為人機(jī)關(guān)系。當(dāng)人們身處某一環(huán)境的時(shí)候,這時(shí)的人機(jī)關(guān)系就體現(xiàn)為人與環(huán)境的相互關(guān)系。
“機(jī)”是指工具、儀器、儀表、設(shè)備、設(shè)施以及勞動(dòng)保護(hù)用具等。在人與某個(gè)產(chǎn)品構(gòu)成的人機(jī)關(guān)系中,往往存在復(fù)雜的多方面關(guān)系,不一定要有接觸(例:自動(dòng)開門、感應(yīng)水龍頭)。
知識(shí)點(diǎn)二　人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
1.高效
指合理或最優(yōu)地分配人和機(jī)的功能,以促進(jìn)人與機(jī)的協(xié)調(diào),提高人的工作效率(例:“科學(xué)管理之父”泰勒的鐵鍬作業(yè)試驗(yàn))。
2.安全
指人們?cè)诓僮骱褪褂卯a(chǎn)品的過(guò)程中,產(chǎn)
品對(duì)人的身體不構(gòu)成生理上的傷害(例:安全帽、安全帶、課桌角)。
3.健康
指人在長(zhǎng)期操作或使用產(chǎn)品過(guò)程中,產(chǎn)品不會(huì)對(duì)人的健康造成不良影響(例:高跟靴、設(shè)計(jì)不合理的椅子)。
4.舒適
指人在使用產(chǎn)品的過(guò)程中,人體能處于自然的狀態(tài),操作或使用的姿勢(shì)能夠在人們自然、正常的肢體活動(dòng)范圍之內(nèi),從而使人不會(huì)過(guò)早地產(chǎn)生疲勞(例:培土小工具手把處理)。心理上的舒適感受也是人機(jī)關(guān)系應(yīng)當(dāng)考慮的目標(biāo)。
知識(shí)點(diǎn)三　實(shí)現(xiàn)合理人機(jī)關(guān)系的方式
1.普通人群與特殊人群
特殊人群:主要包括老人、盲人、肢體殘疾人、兒童等人群(例:要考慮到殘疾人的需求、考慮不同人種的身體差異)。
2.靜態(tài)的人與動(dòng)態(tài)的人
(1)靜態(tài)尺寸:指人的構(gòu)造尺寸。
(2)動(dòng)態(tài)尺寸:指人的功能尺寸,包括人的動(dòng)作范圍,體形變化等測(cè)量數(shù)據(jù)(例:賓館床位之間距離的設(shè)計(jì))。
人們使用產(chǎn)品時(shí)處于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種狀態(tài)交替之中,因此,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不但要符合人體的靜態(tài)尺寸,還要符合人體的動(dòng)態(tài)尺寸。
3.人的生理需求與心理需求
(1)生理需求:高矮、胖瘦、身體狀況等。
(2)心理需求:視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等都會(huì)影響人的心理感受(例:咖啡屋設(shè)計(jì)以暖色調(diào)為主,辦公空間一般應(yīng)以冷色調(diào)為主)。
4.信息的交互
人與產(chǎn)品之間信息傳遞的過(guò)程,即人機(jī)之間運(yùn)用信息語(yǔ)言交流的過(guò)程(例:電話機(jī)的液晶屏顯示、路口的紅綠燈)。
知識(shí)點(diǎn)四　設(shè)計(jì)分析,構(gòu)思設(shè)計(jì)方案
1.進(jìn)行設(shè)計(jì)分析
(1)人
產(chǎn)品的使用者。
(2)物
產(chǎn)品本身的功能、造型、材料等。
(3)環(huán)境
產(chǎn)品是在一定的環(huán)境中使用的,必然受到環(huán)境的制約,并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。
一般設(shè)計(jì)需要考慮的要求及因素:功能合理、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠、成本適當(dāng)、易于制作等。
2.構(gòu)思設(shè)計(jì)方案
方案的構(gòu)思是指人們?cè)谝欢ǖ恼{(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),并采用圖、模型、文字、符號(hào)等方式整體呈現(xiàn)的思維過(guò)程。
(1)梳理設(shè)計(jì)需求
面對(duì)收集到的各種信息,要根據(jù)設(shè)計(jì)要求,找出設(shè)計(jì)需要解決的主要問(wèn)題,并分析其可能的解決辦法。例如臺(tái)燈功能、形式及控制模塊的需求關(guān)系:
(2)呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案
不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般有不同的呈現(xiàn)方式。在不同的設(shè)計(jì)階段,考慮技術(shù)交流的目的差異和個(gè)人設(shè)計(jì)觀念的差異,設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)的手段、方式、視角會(huì)有很大區(qū)別。
知識(shí)點(diǎn)五　比較、權(quán)衡設(shè)計(jì)方案
1.方案的比較
對(duì)方案進(jìn)行評(píng)判和比較,同時(shí)要從設(shè)計(jì)的目的和原則出發(fā),針對(duì)一些相互制約的問(wèn)題進(jìn)行分析,選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。考慮的方面主要有:實(shí)用、美觀、創(chuàng)新、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)保性、加工難易程度、經(jīng)濟(jì)成本等。
2.方案的權(quán)衡
對(duì)方案進(jìn)行比較和權(quán)衡的過(guò)程是一個(gè)綜合考慮的過(guò)程,各個(gè)指標(biāo)并不是獨(dú)立的,它們相互關(guān)聯(lián)、相互制約。抓住設(shè)計(jì)的核心與關(guān)鍵是權(quán)衡設(shè)計(jì)方案的必要條件。
3.方案的細(xì)化
設(shè)計(jì)方案的細(xì)化是一個(gè)相對(duì)專業(yè)化的設(shè)計(jì)步驟。針對(duì)方案的細(xì)化應(yīng)該從產(chǎn)品到制造、使用、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合考慮,以完善方案的構(gòu)思。
4.方案的呈現(xiàn)
一般地,呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案要說(shuō)明設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)成果。
知識(shí)點(diǎn)六　方案構(gòu)思的方法
1.形態(tài)分析法
形態(tài)分析法是指從整體的思想出發(fā)來(lái)看待事物,把事物看成是幾個(gè)功能部分的集合,然后把整體拆成幾個(gè)功能部分,分別找出能夠?qū)崿F(xiàn)每一部分功能的所有方法,最后再將這些方法進(jìn)行重新組合,根據(jù)分析評(píng)價(jià)結(jié)果最終形成多種設(shè)計(jì)方案。它是一種產(chǎn)生多方案、行之有效的構(gòu)思方法。
2.聯(lián)想法
聯(lián)想法就是由甲事物想到乙事物的思維過(guò)程。具體來(lái)說(shuō),是借助想象,把形似的、相連的、相對(duì)的、相關(guān)的或某一點(diǎn)上有相通之處的事物加以聯(lián)結(jié)。例如:拔棉器的設(shè)計(jì)。
優(yōu)點(diǎn):利用聯(lián)想法進(jìn)行方案構(gòu)思,不一定能使技術(shù)設(shè)計(jì)一次性成功,但它有可能為構(gòu)思找到一種方法或一條形成方案的路徑。
3.設(shè)問(wèn)法
設(shè)問(wèn)法是通過(guò)多角度提出問(wèn)題,從問(wèn)題中尋找思路,進(jìn)而做出選擇并深入開展創(chuàng)造性設(shè)想的一種構(gòu)思方法。設(shè)問(wèn)法借助各種思維技巧,抓住事物具有普遍意義的方面進(jìn)行提問(wèn),它的主要類型有檢核表法、5W2H法、和田12動(dòng)詞法等。
4.仿生法
仿生法是模擬自然生物形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法,主要類型包括功能仿生設(shè)計(jì)、形態(tài)仿生設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)和肌理與質(zhì)感仿生設(shè)計(jì)。例如:仿生技術(shù)。
問(wèn)題詳解
典例1 人機(jī)關(guān)系
典例2 實(shí)現(xiàn)合理人機(jī)關(guān)系的途徑
典例3 動(dòng)態(tài)尺寸、靜態(tài)尺寸
典例4 是否存在人機(jī)關(guān)系
典例5 設(shè)計(jì)分析三要素
典例6 方案構(gòu)思
典 例 1
(2023年浙江7月學(xué)考)一款可手持、也可壁掛的電蚊拍如圖所示。從人機(jī)關(guān)系的角度分析,下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.質(zhì)量輕,手持滅蚊不易疲勞,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的舒適目標(biāo)
B.外殼由絕緣材料制成,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)
C.兒童鎖防止兒童意外開啟電源,考慮了特殊人群
D.手柄可以翻轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)折疊壁掛,考慮了人的動(dòng)態(tài)尺寸
D
解析 手柄可以翻轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)折疊壁掛,這是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系,具有減少體積、方便收納等作用,而人的動(dòng)態(tài)尺寸是指人的功能尺寸,包括人的動(dòng)作范圍、體形變化等測(cè)量數(shù)據(jù),兩者沒(méi)有必然聯(lián)系。
變式訓(xùn)練
1.(2021年浙江1月學(xué)考)如圖所示的刀具,從人機(jī)關(guān)系的角度分析,下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A.一體化設(shè)計(jì),造型簡(jiǎn)約,考慮了人的心理需求
B.手柄大小適中,考慮了人的靜態(tài)尺寸
C.弧形刀刃,利于切割,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的高效目標(biāo)
D.刀身較薄,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)
D
解析 造型考慮了人的心理需求,A正確;手柄大小考慮了人手的構(gòu)造尺寸,B正確;弧形方便切割,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的高效目標(biāo),C正確;“刀身較薄”是從設(shè)計(jì)的“物”角度考慮的,而題目問(wèn)的是“人機(jī)關(guān)系”,沒(méi)有體現(xiàn)“人”這一主體,D錯(cuò)誤。
2.(2023年浙江6月選考)某款電梯的轎廂內(nèi)設(shè)有通風(fēng)孔、風(fēng)扇等。轎廂上方設(shè)計(jì)了一個(gè)防沖頂裝置,防止電梯發(fā)生故障時(shí)撞到頂部。轎廂啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的加速度不超過(guò)1.5 m/s2,避免乘客出現(xiàn)明顯的不適感。電梯外的上、下行按鈕設(shè)在高1.2~1.3 m處。從人機(jī)關(guān)系的角度,下列分析不正確的是 (　　)
A.轎廂內(nèi)設(shè)有通風(fēng)孔、風(fēng)扇等,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的健康目標(biāo)
B.轎廂上方設(shè)計(jì)的防沖頂裝置,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的舒適目標(biāo)
C.上、下行按鈕的設(shè)計(jì)高度,考慮了人的動(dòng)態(tài)尺寸
D.對(duì)加速度的限制,考慮了人的生理需求
解析 轎廂上方設(shè)計(jì)的防沖頂裝置,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)。
B
典 例 2
(2022年浙江7月學(xué)考)一款嬰幼兒安全
洗浴凳如圖所示,可放在洗浴盆中使用,
下列設(shè)計(jì)不是從人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)
考慮的是(　　)
A.防止嬰幼兒向后翻倒的圓弧形靠背
B.防止洗浴凳滑動(dòng)的吸盤
C.前部設(shè)計(jì)了方便嬰幼兒抓握的扶手
D.腳墊設(shè)計(jì)成大象耳朵造型
解析 腳墊設(shè)計(jì)成大象耳朵造型主要是為了滿足使用者的心理需求,不是從人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)考慮的。
D
變式訓(xùn)練
復(fù)興號(hào)列車上的座位指示燈如圖所示,能根據(jù)車票的出售信息顯示不同的顏色。從人機(jī)關(guān)系的角度分析,該設(shè)計(jì)主要考慮了(　　)
A.信息的交互 B.特殊人群的需求
C.人的靜態(tài)尺寸 D.安全目標(biāo)
解析 根據(jù)車票的出售信息顯示不同的顏色,體現(xiàn)了產(chǎn)品與人的信息交互。選A。
A
典 例 3
客廳沙發(fā)與茶幾布置示意圖如圖所示,從人機(jī)關(guān)系的角度分析,圖中標(biāo)注的尺寸屬于靜態(tài)尺寸的是(　　)
解析 人的肩寬屬于人的結(jié)構(gòu)尺寸,即靜態(tài)尺寸。
B
A.760~910 B.520 C.300 D.400~450
變式訓(xùn)練
一款口罩防勒帶如圖所示,可以使人擺脫長(zhǎng)時(shí)間佩戴口罩造成的“勒耳”之苦。下列說(shuō)法是從人機(jī)關(guān)系的靜態(tài)尺寸角度評(píng)價(jià)的是(　　)
A.防勒帶的設(shè)計(jì)可以使人擺脫耳朵受勒的痛苦
B.防勒帶上魚骨式多擋調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì),可適應(yīng)不同頭圍的人佩戴
C.防勒帶采用柔軟的硅膠材料制作,讓佩戴者感覺(jué)舒適
D.防勒帶也可用牛奶包裝箱的塑料提手替代
解析 可適應(yīng)不同頭圍的人,頭圍屬于人的結(jié)構(gòu)尺寸,即靜態(tài)尺寸。
B
典 例 4
(2022年浙江1月學(xué)考)下列選項(xiàng)不構(gòu)成人機(jī)關(guān)系的是(　　)
解析 人機(jī)關(guān)系是人在使用物品時(shí)人與物品之間產(chǎn)生的關(guān)系,B選項(xiàng)中描述的是機(jī)械手抓取工件,沒(méi)有人直接參與,因此不構(gòu)成人機(jī)關(guān)系。
B
變式訓(xùn)練
1.絲錐和絲錐扳手組合如圖所示,下列尺寸對(duì)人機(jī)關(guān)系有直接影響的是 (　　)
B
解析 根據(jù)攻絲(內(nèi)螺紋加工)操作,絲錐固定在絲錐扳手中間,人手轉(zhuǎn)動(dòng)扳手進(jìn)行攻絲。A選項(xiàng)絲錐扳手內(nèi)部槽寬度與絲錐頭部方頭尺寸大小相關(guān);B選項(xiàng)絲錐扳手長(zhǎng)度要考慮人手尺寸,讓人攻絲時(shí)更省力舒適;C選項(xiàng)和D選項(xiàng)中的尺寸大小與人無(wú)關(guān),所以答案選B。
2.(2022浙江紹興模擬)一款掃把套裝如圖所示,虛線框內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)主要是從人機(jī)關(guān)系考慮的是(　　)
解析 A選項(xiàng)中的掃把尾部的設(shè)計(jì)主要是為了使人能舒適地拿著,跟人有關(guān);B、C、D選項(xiàng)考慮的是“物”。
A
典 例 5
一款視覺(jué)障礙者出行時(shí)使用的智能拐杖如圖所示。拐杖通過(guò)
手柄上的觸摸板感應(yīng)使用者手勢(shì),并以聲音或振動(dòng)的方式反饋
給使用者。手柄內(nèi)置超聲波傳感器,探測(cè)到障礙物時(shí)會(huì)持續(xù)振
動(dòng)提示使用者變道。下列說(shuō)法不恰當(dāng)?shù)氖?　　)
A.智能拐杖的設(shè)計(jì)綜合考慮了人、物、環(huán)境三個(gè)方面
B.適合各種視覺(jué)障礙者使用,考慮了特殊人群
C.用手操作觸摸板,拐杖會(huì)以聲音或振動(dòng)的方式反饋給使用者,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的信息交互
D.探測(cè)到障礙物時(shí)會(huì)持續(xù)振動(dòng)提示使用者變道,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的高效
目標(biāo)
D
解析 探測(cè)到障礙物時(shí)會(huì)持續(xù)振動(dòng)提示使用者變道,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的信息交互。
變式訓(xùn)練
1.(2022浙江紹興模擬)一款可以用腳控制
的電風(fēng)扇如圖所示,下列對(duì)該電風(fēng)扇的評(píng)
價(jià)不恰當(dāng)?shù)氖?　　)
A.附帶的加濕器,加水后可以凈化室內(nèi)空氣,符合設(shè)計(jì)的實(shí)用原則
B.外觀復(fù)古簡(jiǎn)約,考慮了人的心理需求
C.采用ABS工程塑料,強(qiáng)度更高,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)
D.有遙控、腳控等多種方式,考慮了特殊人群的需要
解析 人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)是指人在操作和使用產(chǎn)品的過(guò)程中,產(chǎn)品不會(huì)對(duì)人的健康造成不良影響,C選項(xiàng)中采用ABS工程塑料,強(qiáng)度更高,跟人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)無(wú)關(guān)。
C
2.(2023浙江十校聯(lián)盟高三聯(lián)考)一款紫
外線消毒燈如圖所示,下列關(guān)于該消毒
燈的說(shuō)法不正確的是(　　)
A.App遠(yuǎn)程控制,一鍵開啟殺菌功能,符合設(shè)計(jì)的實(shí)用原則
B.適用于客廳、臥室、書房等多種場(chǎng)合,體現(xiàn)了技術(shù)的實(shí)踐性
C.液晶屏顯示,剩余時(shí)長(zhǎng)一目了然,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的信息交互
D.安全兒童鎖設(shè)計(jì),防止兒童誤操作,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的安全目標(biāo)
解析 技術(shù)的實(shí)踐性表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面是技術(shù)產(chǎn)生于實(shí)踐之中,另一方面是技術(shù)只有在人的實(shí)踐活動(dòng)之中才能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。產(chǎn)品適用于客廳、臥室、書房等多種場(chǎng)合,是產(chǎn)品的功能,體現(xiàn)了技術(shù)的目的性而不是實(shí)踐性。選B。
B
典 例 6
(2022年浙江1月學(xué)考)小明準(zhǔn)備在通用技術(shù)實(shí)踐課上制作一個(gè)如圖所示的木梯,從結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的角度分析,下列立柱與橫檔的連接結(jié)構(gòu)合理的是(　　)
A
解析 B、D選項(xiàng)中橫檔與立柱的連接方式屬于插接,橫檔容易從立柱的前后端滑出。A選項(xiàng)中橫檔與立柱的連接方式屬于榫接,連接部位豎向的厚度大,故其強(qiáng)度也大。C選項(xiàng)中立柱不應(yīng)該開橫榫眼。
變式訓(xùn)練
1.(2021年浙江1月學(xué)考)如圖a所示的榫卯結(jié)構(gòu),構(gòu)件1的結(jié)構(gòu)如圖b所示。下列構(gòu)件2的設(shè)計(jì)方案正確的是(　　)
圖a 圖b
A
解析 觀察圖a中的榫卯結(jié)構(gòu),不易豎直分開。構(gòu)件1的上半部分的突出部分里側(cè)窄,外側(cè)寬,則要求構(gòu)件2的燕尾槽上面窄,下面寬。
2.有兩個(gè)需要裝配在一起的零件。為了方便裝配,以下方案最為合理的是 (　　)
解析 都倒角比較方便。
D

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