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通用技術復習提綱 ( http: / / www. / readcount.asp tbname=other&id=352&url=other / 20080725093024.doc" \o "通用技術復習提綱 )
第一章：走進技術世界技術的價值
一、技術與人
1、技術的產生和發展
定義： 為了滿足人類的需要和愿望對大自然進行的改造，是人類的能動性和創造性的表現，由此開始它的歷史路程。
1809年 英國的化學家戴維發明了 弧光燈 1906年愛迪生發明了家用電燈泡
2、技術的作用 技術具有保護人、解放人、發展人
二、技術與社會
1：技術是推動社會發展和人類文明的進步的主要動力之一。
2：技術是社會財富積累的一種形式，對社會生產具有直接的經濟意義。
3：技術的發展使勞動力結構也發生了較大的變化，第一、第二產業的從業者的數量減少，第三產業從業者數量大幅度增加,促進經濟的增長,產業的升級.勞動者的科學技術和文化素質也進一步得到了提高。
4：技術不僅為生產提供了先進的手段和工具，提高了生產效率和經濟效益，而且豐富了人們的社會生活，使人們的衣食住行交往娛樂教育等方面都發生了改變。
三、技術與自然
人們利用改造自然時需要注意
把握合理的尺度，注意對自然的保護不能忽視一些技術或產品對環境可能造成的負面影響。
技術的發展，尤其是能源技術的發展，要以可持續發展為目標，實現以更少的能源消耗獲取更大的效益。
技術的發展給自然環境帶來了問題,但也給解決這些問題提供了可能,尤其是高新技術的發展,更加注重環境保護.
技術的性質
目的性 創新性 綜合性 兩面性 專利性
一、目的性 任何技術的產生和發展，都是人類有意識有目的的活動成果。它總是從一定的具體目的出發，針對具體的問題，形成解決的方法，從而滿足人們某方面的具體需求。
二二、創新性
創新是技術的核心，也是設計的核心。創新分為創新性
創新是技術的核心 分為技術革新和技術發明 技術革新一般是在原有技術的基礎上的變革和改進,
技術發明則是一項新技術的產生。
三、技術的綜合性
技術具有跨學科的性質，綜合性是技術的內在特性。一般地，每一項技術都需要綜合運用多個學科、多方面的知識，技術是綜合知識的結晶

科學與技術的成果形式不同。科學成果一般表現為理論、概念、定律、規則、論文等, 此類成果一般不具有商業性；而技術成果一般則以工藝流程、設計圖、操作方法等形式出現,此類成果可以商品化。
科學與生產不發生直接的聯系,而技術直接服務于生產,技術離開了實踐, 就無法體現其價值。
科學 科學是對各種事實和現象進行觀察、分析、分類、推理、演繹、歸納、計算和實驗，從而發現規律，并予以驗證和公式化的知識體系 側重： 認識自然 力求： 有所發現 回答： “ 是什么 ”“ 為什么 ” 實驗：驗證假設，形成結論
技術 技術則是人類為滿足自身的需求和愿望對大自然進行的改造 側重：利用和合理地改造自然 力求：有所發明 回答： “ 怎么辦 試驗：驗證方案的可行性與合理性，并實現優化
四、技術的兩面性
技術的兩面性是指技術既存在滿足人類需求，為人類造福的正面價值，同時也會對人類帶來一定的危機、隱患、甚至是災難的負面影響。
1 . 為什么技術具有兩面性 技術作為人類使用的工具和物品，不具有正面和負面，技術具有兩面性？一是“技術應用的兩面性”，即技術由什么人使用及使用的目的而出現的“兩面性”現象。二是由于技術的“不可控性”所決定的技術負面影響。
2 . 怎么看待技術的兩面性 從“一分為二”的哲學觀點看，任何事物都具有兩面性。但是，必然有一面是主導的，這一面就決定了事物的基本特性。一個有用的技術項目或產品，只要它存在價值，僅管它還存在某種危機和隱患，我們仍然要使用它，這就是我們對待兩面性的正確態度。
五
五、專利性 技術的專利性 知識產權狹義上包括著作權、專利權、商標權三個部分
1.專利的申請 專利權不能自動取得，對于符合新穎性、創造性、實用性的發明或實用新型，必須履行《專利法》所規定的專利申請手續，向國家專利局提交必要的申請文件，經過法定的審批程序，最后審定是否授予專利權。 （專利也具有兩面性 ）
2.申請過程 提交申請 受理 初審 公布 實質審查 授權
技術的未來
要從人類根本的、共同的、長遠的利益出發，理性地看待技術，要更為負責、更有遠見、更具道德的方式使用技術。技術的未來既充滿希望，也隱含威脅。
第二章 技術世界中的設計
1、什么是設計？ （基于一定設想的、有目的的規劃及創造活動）
2、技術與設計的關系怎樣？
技術的發展離不開設計
①設計是推進技術發展的重要驅動力；
②設計是技術成果轉化的橋梁和紐帶；
③設計促進技術的革新；
技術更新對設計產生重要影響
④技術是設計的平臺；
⑤技術更新為設計提供了更為廣闊的發展空間；
⑥技術進步還促進人們設計思維和手段的發展。
3、技術世界中的設計其核心是什么？（技術設計）
（技術設計側重于：功能、結構、材料、程序、工藝、環保。）
（藝術設計側重于：美觀、欣賞、審美、色彩、造型。）
要求：能結合典型案例分析技術與設計的關系。
4、什么是人機關系？（當我們使用物品時，物品與人之間產生的這種相互關系。）
“機”除了機器外，還包括工具、儀表、設備、設施、家具、交通車輛及勞動保護用具等。
5、設計中的人機關系需要實現的目標？ （高效、健康、舒適、安全）
6、如何實現合理的人機關系？
（需考慮普通人群與特殊人群、靜態人與動態人、人的生理需求與人的心理需求、信息的交互）
要求：熟悉人機關系中具體案例實現哪些目標及實現合理的人機關系需要考慮哪些關系。
7、什么是技術試驗？
（在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。）
8、為什么要進行技術試驗？
（技術試驗是技術研究不可缺少的基本方法和手段，它對技術應用的實現起到了有力的保障作用。通過技術試驗，還可以使設計得以改進和完善，將設計的風險和失誤降到最底。）
9、技術試驗分那幾類？
按應用范圍分：農業試驗、工業試驗、國防試驗、科學技術試驗；
②按不同目的分：性能試驗、優化試驗、預測試驗、信息試驗。）
10、技術試驗常用方法有哪幾種？
（優選試驗法、模擬試驗法、虛擬試驗法、強化試驗法、移植試驗法等。）
11、技術試驗的實施分那幾個步驟？
（制定試驗計劃、抽取樣本、進行試驗、分析數據、得出結論等。）
12、技術試驗的作用是什么？
（在技術發明、技術革新、技術推廣的活動中是不可忽視的，它是發現問題、探究規律、優化技術的關鍵。）
13、試驗報告有那些內容？
（試驗目的、試驗準備、試驗方法、試驗步驟、數據記錄、處理和分析、試驗結果和結論。）
設計過程、原則及評價
設計的一般過程
發現與明確問題 （調查需求、分析信息、明確問題、確定項目等）
2、 制定設計方案：①收信信息（用戶調查、專家咨詢、查閱資料、收聽廣播看電視、瀏覽互聯網等
②設計分析（面對設計要求和約束之間的矛盾，為了找到最好的解決方法，應該提出盡可能多的設想，以便于權衡利弊，作出選擇）
③方案構思（作用是把明確問題時提出來的設計要求具體落實到產品的結構和工作原理上，呈現出產品的具體現象。是設計思想、設計原則的具體體現，也是設計者設計風格和設計水平的展現空間）
④方案呈現（把模糊設計、草圖具體化）
⑤方案篩選（依據一定的原則對多個方案進行篩選）
3、制作模型或原型：（一般分兩階段①繪制圖樣；②制作模型或原型）
4、測試、評估及優化：（①測試目的：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；
②評估需要反復進行；
③在測試、評估等基礎上進行優化）
5、產品的使用和維護：（①正確使用和維護可以使產品更好地滿足人們的需求,并能延長其使用壽命；
②說明書的基本格式：產品介紹、產品結構、技術指標、使用方法、注意事項、適用范圍。）
二、設計的一般原則 （原則之間有互相關聯、互相制約、互相滲透、互相影響的關系。）
1、創新原則：就是通過引入新概念、新思想、新方法、新技術等，或對已有產品的革新來創造具有相當社會價值的事物或形式。創新是設計的核心。
2、實用原則：是指設計的產品為實現其目的而具有的基本功能。它包括物理功能（產品的性能、構造、效率精度和可靠性等）、生理功能（產品使用的方便性、安全性、宜人性等）、心理功能（產品的造型、色彩、機理和裝飾諸要素給人以愉悅感等）和社會功能（產品象征或顯示個人的價值、興趣、愛好或社會地位等）。
3、經濟原則：以最低的費用取得最佳的效果（就是要提高功能成本比：在功能不變的前提下降低成本；在成本不變的前提下增加功能；在增加功能的同時降低成本。）
4、美觀原則：好的產品也能讓人們從產品的外觀和造型上得到美的體驗、享受和精神上的愉悅。
5、道德原則：產品設計必須考慮它與人、社會、環境的關系，必須遵循道德原則。還要尊重他人知識產權、技術成果的道德觀念。
6、技術規范原則：技術規范既有強制性的標準（質量和安全方面），也有推薦使用的技術標準企業形象和產品的品質有很大影響的要求。
7、可持續發展原則：既要滿足當代發展的需求，又要考慮未來發展的需要，不以犧牲后人的利益和長遠的利益為代價來滿足當代人的需求。
要求：能結合案例分析設計的各個原則。
設計的評價
是指依據一定原則，采取一定方法和手段，對設計所涉及的過程及結果進行事實判斷和價值認定。
1、設計評價從評價對象分有對設計過程的評價和對設計成果的評價兩類；
從評價者來分有設計者自我評價（自評）和他人的評價（他評）兩類。
2、評價要建立在事實判斷的基礎上，進行評價必須制定相應的標準；
評價標準的制定應當客觀、明確，體現科學性和可操作性。
3、對最終產品的評價有兩個基本依據：
一：是參照設計的一般原則進行評價，
二：是依據事先制定的設計要求進行評價。
4、設計的交流貫穿于設計的全過程，是設計評價的基礎。（很多情況下，評價的目的往往不是為了甑別，而是為了相互交流、征求意見、共同研討，完善方案。）
5、設計的交流可以通過多種方式進行，如文本、口頭語言、技術圖樣、圖表、網頁等（分具體場合、目的等）。
要求：能根據設計要求對設計過程和最終產品進行多方面的評價；能用評價表和坐標圖對產品進行評價。
第四章 發現與明確問題
發現問題
問題的來源
1、問題：在生活中有很多為我們所不知而需要解答的話題。
2、來源：（1）人類生存活動中必然遇到的問題；
（2）由別人給出的問題，設計者必須針對問題尋求解決方案；
（3）基于一定的目的，由設計者自己主動地發現問題，并試圖解決。
發現問題的途徑和方法
1、觀察日常生活（無意、偶爾，或有目的、有計劃）
文獻法
2、收集和分析信息 問卷調查法
詢問法（直接詢問法、間接詢問、家庭走訪、個別詢問等）
問卷調查法
（1）分類：開放式問卷、封閉式問卷、混合式問卷
（2）調查問卷的設計原則：
題目要和設計主題相關，從不同角度考慮，忌長、忌多、忌難度大。
3、技術研究與技術試驗：案例（伽利略與體溫表）
明確問題
一、明確問題的內容與價值 問題表述本身
1、主觀分析：（1）判斷內容是否明確 問題產生達到原因
問題提出的目的
（2）判斷問題的價值（科學原理、是否已經解決、普遍意義、是否主要問題、能否解決、投入與產出比例等）。
2、研究手段（收集信息、調查分析）
二、明確解決問題受到的限制及具體任務
設計對象的特點和問題解決的標準
限制
設計者的技術能力與條件
設計計劃
設計計劃可以通過工作程序的排列來表示
時間進度表：根據設計條件各個階段的工作量和難易程度，科學合理地分配時間，有的可以同時進行，有的需依次推進。
第五章 方案的構思及其方法
方案的構思方法
一、設計分析
1、設計三要素： 物、人、環境
2、臺燈個組成部件的作用及選擇（標準件問題：燈泡、燈座、插頭、開關）
燈泡、支撐架、燈罩、開關、底座、電線等
二、方案的構思方法
1、草圖法（畫）：能將構思、想法比較明確地表述出來，可以所以修改。可以捕捉靈感、自由發揮、不受約束。
2、模仿法（仿）：可以依葫蘆畫瓢。
3、聯想法（移）：知識的遷移。
4、奇特性構思法（破）：突破常規。
要求：分析具體的例子用的哪種構思方法。
三、方案的比較與權衡
依據：（設計要求、設計原則）。同時需考慮各技術指標的重要性。
第六章 設計圖樣的繪制
設計表現圖
一、技術語言
定義：是一種在技術活動中進行信息交流的特有的語言形式。
分類：
專業（計算機程序語言、 工程圖學語言等）
人的感覺（視覺語言、 聽覺語言、 觸覺語言）
人的視覺形式（圖形符號語言、文字符號語言等）。
特點：言簡意賅、通俗直觀。
4、不同技術語言的特點及應用場合
口頭語言：非正式，即時交流。
圖樣：直觀性、效率性、準確性、永久性，復雜產品的設計方案及對設計進行詳細的說明和陳述。
圖表：呈現方案構思，比較方案。
計算機演示、網絡語言：生動、形象、靈活、開放，遠程交流。
二、草圖法
1、徒手繪畫
2、網格法徒手畫（與地面垂直的線垂直畫，與地面平行的線按斜線畫，以小格確定比例關系。）
3、草圖的分類：
（1）構思草圖：用具體的圖形把想法表現出來。
（2）設計草圖：對構思草圖進行整理、選擇、修改和完善的草圖。
三、透視效果圖的識讀
效果圖與草圖相比，能更真實地表現產品的式樣、材質和空間效果。
四、正等軸測圖
表現物體三維結構特征的圖形。
步驟：（1）建立三維坐標系（各夾角為1200）；
（2）作出最長，最寬，最高的長方體；
（3）依題意對各表面進行切割；
（4）擦去多余的線，并對輪廓線加粗及尺寸的標注。
常見的技術圖樣
一、正投影
1、投影的分類[ 中心投影、平行投影（斜投影、正投影）]
正投影：投影光線與投影面垂直。
2、正投影的基本性質
真實性（平行）； （2）積聚性（垂直）； （3）類似性
二、三視圖
1、構成：主視圖（長、寬）；左視圖（寬、高）；俯視圖（長、高）
2、規律：長對正、高平齊、寬相等。
3、繪制：分析物體的構成特征（基本組成、對稱）
步驟：（1）確定比例；
（2）作X-Y線及右斜向下450參照線；
（3）確定投影方向，逐個畫出物體各構成塊的主視圖、附視圖、左視圖（長對正、高平齊、寬相等及對稱性。）；
（4）加粗輪廓線，對稱線等及尺寸標注。
三、形體的尺寸標注
1、尺寸標注的基本要求：正確、完整、清晰、合理。
2、尺寸的要素：尺寸界線、尺寸線、尺寸數字
要求：掌握尺寸的正確標注方法。
四、機械加工圖
1、定義：以三視圖的形式來表達機械加工方法的一種技術圖樣。
2、組成：三視圖及其尺寸標注
必要的其他視圖（局部放大圖、剖視圖）
標題欄和文字說明
五、剖視圖
剖切面的特征：1、包含內部結構如孔、槽的軸線，或物體的對稱面；2、平行于相應的投影面。
六、線路圖
1、組成：圖形符號、線段。
2、識讀：（1）元器件符號（2）各元器件的連接方式（3）確定信號流向。
模型或原型的制作
1、原型：(是第一個能全面反映產品功能的形體 ，它廣泛應用于新產品的開發中，有時原型就是最終產品。)
2、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。)
3、模型在設計中必須具備的二個功能：(①使設計對象具體化；
②幫助分析設計的可能性。)
4、模型在不同階段的作用 (①草 模---供設計人員深入探討時使用；
②概念模型---用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排人機關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
③結構模型---研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方式，并進行結構強度試驗而制作的模型。
④功能模型---用于研究產品的各種性能以及人機關系，同時也用作分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系等。
⑤展示模型---作為產品的樣品進行展示，以便提供實體形象。另外通過展示模型可以直接向設計委托方征求意見，為審核方案提供實物依據。)
工藝：(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。)
常見工藝：(加工工藝、裝配工藝、檢測工藝、鑄造、表面加工工藝等。)
(不同的行業不同的工種不同的工序都有特定的工藝要求和嚴格的工藝規范。)
6、金屬材料的加工工藝：(劃線、鋸割、切（銼）削、鉆孔、連接、表面處理等工序。)
(①劃線：劃出輪廓線或基準點和基準線
步驟：a 基準 b 劃尺寸線 c 劃輪廓線 d 沖眼
②鋸割：金屬材料通常以鋸割的方式進行割斷，手鋸是人工鋸割常用的工具。
操作要領：a站位和握鋸姿勢要正確;
b推鋸加壓，回拉不加壓力;
c鋸程要長;
d推拉要有節奏。
③銼削：切削加工有：銼削、銑削、磨削）
銼削操作要領：銼削時要注意身體和手臂動作的協調；
在推挫削過程中，左手施力要由大到小，右手施力要由小到大，使銼刀平穩而不上下擺動。
④鉆孔：用鉆頭在實體材料上打孔的方法。
步驟：a劃線定位 b裝夾工件 c裝夾鉆頭 d鉆孔
⑤連接：通過固定和半固定連接方法可以使金屬件之間連接起來。 方法有多種……
⑥表面處理：目的：防止金屬制品表面生銹腐蝕 提高美觀程度
方法有：表面刷光、噴涂油漆、鍍層)
7、制作模型的一般步驟：(①選擇合適材料。
②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。
⑧對設計方案進行修改，做成展示模型（樣品）。)
第一單元（結構與設計）知識點
一、結構的涵義：
1、結構的概念：
結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列，結構多種多樣且決定著事物存在的性質及功能。
自然界形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示（例蒼耳子、飛機、導彈跟蹤系統等）。
2、結構的分類：
根據物體的結構形態，通常將結構分為實體結構、框架結構 和 殼體結構三種基本類型。
實體結構是指結構體本身是實心的結構。它的受力特點是，外力分布在整個體積中，如實心墻、大壩等；
框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其特點是，支撐空間而不充滿空間，如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等；
殼體結構是指層狀的結構。它的受力特點是，外力分散作用在結構體的表面上，如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。
生活中很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成，稱為組合結構，如埃菲爾鐵塔等。
二、結構的分析：
1、承受應力：
從力學角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。當一個結構受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用會發生改變，產生一種抵抗的力，稱為內力。應力是構件的單位橫截面上所產生的內力，當應力達到某一極限（容許應力）時，結構就會遭到破壞。用公式表示為 =F/S，其中F是內力，S是受力面積， 是應力。
構件的受力形式多種多樣，基本受力形式有拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力，很多情況下，構件可能同時受到幾種不同形式的力的作用。（結構的受力分析）
2、結構的穩定性：
結構的穩定性是結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態 的能力。它是結構的重要性質之一。影響結構穩定性的因素有多種，主要有重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面積的大小和結構的形狀、材料等。對于一個結構而言，如果重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，就是穩定的，不會出現傾倒。
3、結構的強度：
結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。結構的強度與結構的形狀、使用的材料、構件之間的連接方式等因素有密切的關系。三角形是框架中最基本的形狀之一，它結實、穩定，所用材料最少。
結構構件的連接通常有兩類：鉸連接和剛連接。鉸連接是指被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。如門與門框的連接；剛連接是指被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。
三、結構的設計：
結構設計應以一種或幾種功能的實現為基本目標，應滿足設計規范，滿足使用者的基本需要。結構設計應考慮的主要因素有：功能、符合使用者對設計對象的穩定性和強度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等。對于任何結構的設計安全是至關重要的因素。
步驟：確定結構設計方案———繪制簡單結構設計草圖———做出模型或原型
四、結構的欣賞：
優秀的結構設計不僅表現在結構的實用功能上，也表現在形式上，特別是功能與形式的統一上。古今中外許多能工巧匠把結構的功能與形式恰當地結合起來，形成了一些經典的結構。賞析結構設計作品，可從技術與文化兩個角度進行。
技術角度：使用功能、穩固耐用、造型設計的創意和表現力、材料合理性、工藝精湛程度等。
文化角度：文化寓意與傳達，美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，個性特征等。
第二單元（流程與設計）知識點
一、流程的涵義：
1、流程的概念：
流程是一項活動或一系列連續有規律的事項或行為進行的程序。任何流程都反映了一定的時序，體現出一定的環節。⑴ 環節：活動或事件在其發展的過程中，依據某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為環節。如：切種、布種、掩種環節，沖片和印片環節等。（2）時序：過程的經歷中，各環節按照一定的時間順序先后出現、完成。這種時間順序關系，稱為時序。如：先切種→ 再布種→后掩種。
2、流程的表達（流程圖）：
依據流程的性質及人們的表達習慣，流程圖有文字表達、表格表達、圖示表達、模型表達、動畫演示、方框圖、示意圖、程序等。
二、流程的分析：
1、生活與流程：
科學合理的流程，可以指導我們正確地做事，提高工作和學習的效率，是我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障（例洗衣、煮飯與燒菜的流程安排，碘鹽和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。
2、生產與流程：
運用科學合理的流程可以有效地組織生產、提高生產效率、保證產品質量、保證安全生產、保護環境等。
流程中工序的作業方式——串行和并行。上一道工序完成之后才能進入下一道工序——串行。幾項工作同時進行——并行。
3、簡單流程圖的識讀：
識讀流程圖的要點： ⑴找流程的環節，明確每個環節的功能和作用； ⑵弄清流程中時序的體現與特征； ⑶流程是技術的核心概念之一。不同的流程，產生的效益往往不同，“理解流程就是質量”、“流程就是效益”等。
三、流程的設計：
1、流程設計的基本要求：
⑴提高效率。⑵提高質量。⑶保證安全。⑷節省資源。⑸提高管理水平。⑹提高經濟效益。⑺其他，如注意環保、方便操作等。
2、流程設計中的基本因素：
研究內在屬性與規律，就是流程設計應該考慮的基本因素。
生產活動中的流程設計的基本因素主要有材料、工藝、設備、人員、資金和環境等。
不同行業的流程設計中考慮的基本因素各有差異。
3、流程設計的步驟：
第一步：首先要明確設計的目的和任務，明確流程所應遵循的內在變化規律。第二步：要分析現有材料、設備、資金、人員、工藝和環境等因素。第三步：列出流程涉及的主要事項，并進行初步的排列。第四步：分析各事項（步驟）之間的先后順序，合理地安排流程的時序和環節。第五步：選擇一個合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴格時間的時序，要標注時間。注意：流程設計的基本要素是環節和時序。
4、學畫流程設計的框圖：
畫流程設計框圖的一般方法：⑴根據對事物的內在屬性和規律的分析，以及有關的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程——環節，并用方框表示環節。⑵按照每個小過程應該經歷的時間順序，將各環節依次排開，并用箭頭線連接起來。
四、流程的優化：
1、流程的優化及目的：
在設計和實施流程的過程中，經常需要進行不斷的修改和完善，這種對流程修改的過程，叫做流程的優化。
目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節約能耗、減少環境污染、保證安全生產等。
2、流程優化的內容：
一般流程優化的主要內容有：工期優化、工藝優化、成本優化、技術優化、質量優化等。
對一個流程的優化，可以是整體的全面優化，也可以是對某一個指標進行優化。經常會有這樣的情況發生：某一個指標得到了優化，而使另外的指標下降了。比如，技術優化，可能使成本提高。成本優化了，也可能使質量下降。因此，在進行流程優化時，要綜合平衡，以取得整體優化的成效。
3、流程優化的條件：
⑴內部條件：對流程內在機理和規律的深入了解。比如對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗；
⑵外部條件：設備和工藝水平的提高或完善，以及人員技術水平的提高。比如，只有在具備鍛壓設備時，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工。
第三單元（系統與設計）知識點
一、系統的涵義：
1、系統的概念：
由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，稱為系統。
構成系統，必須具備三個條件：第一，至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統；第二，要素（部分）之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；第三，這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
系統的組成、類型：
系統是普遍存在的，也是多種多樣的。根據需要，可以對系統進行不同的分類。如，可把系統分為自然系統和人造系統，自然系統是自然形成的系統（如生態系統），人造系統是由人工制造加工而成的系統（如計算機系統和機械傳動系統）；也可把系統分為實體系統和抽象系統，實體系統是實物形態的（如生物系統、機械系統），抽象系統是非實物形態的（如哲學系統）。
3、系統的基本特性：
系統的基本特性主要有整體性（全局、集合）、相關性（匹配、關聯）、目的性（功能）、動態性（更新）和環境適應性（自適應）等，這些特性都體現了一定的思想與方法。（結合課本相關案例，學會運用系統的基本特性，分析身邊的系統）。
二、系統的分析：
1、系統分析及其目的：
系統分析是指為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統提出改進方案的過程。 目的：尋求解決問題的最佳決策。
2、系統分析的一般步驟：
明確問題，設立目標——收集資料，制定方案——分析計算，評價比較——檢驗核實，作出決策。
（結合田忌賽馬案例）
3、系統分析的主要原則：
系統分析應遵循整體性原則（丁謂修復皇宮）、科學性原則（三三進九不如二五一十）和綜合性原則（孝襄高速公路）。
三、系統的優化：
1、系統優化的目的：
系統的優化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
最小的成本——最大的利潤；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的產品；單位面積土地——更高的農業產量。（案例：農業間作套種，家具利潤問題等）
優化目標；目標函數；約束條件（不能人為調節）；影響因素（可以人為調節）。
2、系統優化的方法：
數學模型——最優解； 科學估算、試驗——滿意解。 結合案例，分析系統優化的實現。
四、系統的設計：
1、系統設計的目的、方法與過程：
系統設計是對各種各樣的系統進行調查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等，直到完成一個能協調工作的實際系統的過程。
系統設計要考慮其目的與要求（以系統的整體功能的最優為目的）、系統各部分之間的相互聯系與相互作用、對系統設計方案進行優化（整體優化，統籌兼顧）等問題。
2、系統設計的一般步驟：
系統設計的步驟包括：將系統分解為若干子系統；確定各子系統的目標、功能及其相互關系；對子系統進行技術設計和評價，對系統進行總體技術設計和評價等。
3、簡單系統的設計：
了解系統設計應解決的主要問題和基本的設計過程，寫出系統設計或系統優化設計的書面方案，包括必要的設計草圖以及量化數據。（案例：手電筒照明供電部分的設計）。
控制與設計
一、控制的手段與應用
1.控制的手段
⑴控制的含義：案例分析：大禹治水P96
人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展，這就是控制。
理解任何控制現象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。
例如：人力三輪車轉彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變三輪車行駛的方向，控制的手段是騎車人通過雙手轉動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。
⑵控制的手段：控制的實現需要通過一定的手段。
從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制。
人工控制是在人的直接干預和全程干預下進行的。人工控制又稱手動控制。
自動控制是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行。按執行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。
有時，控制手段又可以綜合的。案例分析：從手搖扇到空調器P98
2.控制的應用
控制應用到生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境，使之滿足人們的需要。
生產中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產中得到了極為廣泛的應用。
控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。閱讀：控制論P101
二、控制系統的工作過程與方式
1.控制系統
案例分析：自行車行駛的速度控制的實現P102
HYPERLINK "http://img.blog./photo/G7temeyk8nxvUs0CGW1Slw==/2022397707666444694.jpg" \t "_blank"
案例分析：電風扇的風速控制的實現P102

任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節構成一個系統，我們稱之為控制系統。一般的控制過程都有一個輸入和一個輸出，控制系統的輸入輸出之間有一定的對應關系。
控制系統一般分為開環控制系統和閉環控制系統。
2.開環控制系統
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統為開環控制系統。
開環控制系統在日常生活中用途很廣。如十字路口的紅綠燈定時控制系統、樓宇的防盜報警控制系統、火災自動報警系統、公園的音樂噴泉自動控制系統等。
案例分析：自動門的控制系統P103
在控制系統中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統的環節，用單向信號線來表示系統信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統的方框圖，它表示了系統的各個環節在系統中的位置、功能和相互之間的關系。對于開環控制系統，通常可以用下面的方框圖來描述：
HYPERLINK "http://img.blog./photo/RqC_p9MtBYFzwRSUBxIPSQ==/3991878119710847242.jpg" \t "_blank"
輸入量即控制系統的給定量，如游泳池進水的設定時間；輸出量（被控量）即控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號，如游泳池的水位；被控對象即控制系統中所要求的裝置或生產過程，如游泳池；執行器即直接對被控對象進行控制的裝置或元件，如進水閥門；控制器即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件，如控制電路；控制量即執行器的輸出信號，如流過閥門的水量。
案例分析：水泵抽水控制系統P104
3.閉環控制系統
系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。
簡單閉環控制系統的方框圖如下：

HYPERLINK "http://img.blog./photo/kBJzmBenf7PNXpF1PfcoBg==/5396438253497032287.jpg" \t "_blank"
檢測裝置測量出被控量并返回到系統的輸入端； HYPERLINK "http://img.blog./photo/_adcZP9iSZZvJSkzx1Xp3w==/4526962050437773994.jpg" \t "_blank" 是比較器，它將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進行運算處理，并向執行器下達控制指令；執行器根據指令對被控對象進行控制，從而使被控量穩定在一定范圍內。
與開環控制系統相比，閉環控制系統多了一個由檢測裝置組成的環節。
三、閉環控制系統的干擾與反饋
1.干擾因素
在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
有的干擾因素是環境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；
有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。
在控制系統中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。如戰士在大風大雨中進行射擊練習，風和雨都是子彈命中準確度的干擾因素。控制系統在工作中必須克服干擾，使被控量穩定。
案例分析：電視機P109
有些情況可以利用干擾因素實現某種目的。如在軍事演習中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方的信息指揮系統進行干擾，使之不能正常工作。
2.反饋
（1）什么是反饋
控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。
案例分析：投籃 P110
利用反饋來分析和處理被控制對象，通過系統的書出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運用的方法，稱為反饋方法。如普通電水壺將水加熱至沸騰時，需要人工關閉電源，而自動電水壺具有擋水沸騰時自動切斷電源的功能，終究是運用反饋方法實現自動控制的結果。
(2) 閉環控制系統的工作過程
從反饋來看，閉環控制系統就是指在系統的輸出端與輸入端之間存在反饋問題，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。
一個閉環控制系統，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。
案例分析：供水水箱的水位自動控制系統P112
案例分析：加熱爐的溫度自動控制系統P113
（3）閉環控制系統與開環控制系統的比較
開環控制系統一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。
閉環控制系統設計比較麻煩，結構相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
3.功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。
閱讀：功能模擬方法的提出 P115 思考：功能模擬方法對技術有何意義？
4.黑箱方法：把將要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內部結構和功能的方法。例如，通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內部結構的細節，就是黑箱方法的運用。
四、控制系統的設計與實施
1.控制系統設計的一般思路
設計好一個控制系統，應該明確這個系統要達到的目的是什么，所要控制的對象是什么，被控制對象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設計方案既能達到目的，又能經濟、易于實現，如何選擇設備和元件，等等。
設計一個控制系統，是選擇開環控制還是閉環控制，應根據對控制精度的要求以及條件的可行性而定。能達到控制目的，采用易于實現的控制方式，降低控制成本、減少對環境的負面影響等，是我們進行控制系統設計必須考慮的基本問題。
控制系統的設計方案，還包括畫出必要的設計圖紙（控制電路設計或系統結構設計）和實施圖紙、撰寫說明書等。
（1）開環控制系統的設計
開環控制系統的設計相對比較簡單，在明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統的方案。例如：普通電風扇控制系統的設計，被控對象是電風扇，被控量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉速；若是具有定時功能的電風扇控制系統的設計，則需在開關環節加一個定時器。
案例分析：電吹風控制系統的設計 P119
設計要求：電吹風能根據不同的擋位（如冷風擋檔、熱風擋）輸出不同種類的風。
設計分析：電吹風控制系統的被控對象是電吹風裝置，被控量是風的速度和溫度，控制量是電機的電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動等。
電吹風的控制工作過程：電吹風是要將其內部電熱絲的熱量通過一個小電風扇擴散出去。
方案構思：選擇開環控制系統實現電吹風的控制要求。
設定風的檔位就設定了電機的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機帶動一個小風扇轉動，產生的風通過電吹風的電熱絲，輸出的就是與設定的風種相對應的風。
HYPERLINK "http://img.blog./photo/4sO79cJeMr3J0FRRcimRSA==/2841489889894406178.jpg" \t "_blank"
確定了電吹風控制系統的設計方案后，畫出必要的電氣線路圖，選擇適當型號的元件和配件，進行組裝、調試。
（2）閉環控制系統的設計
簡單的閉環控制系統，基本要求：
第一，一個閉環控制系統要正常工作，首先必須是穩定的。
第二，控制系統的控制精度必須符合要求，即系統的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內。
第三，閉環控制系統應有較好的抗干擾性能。
在進行閉環控制系統的設計時，幾項控制要求之間往往會產生矛盾，需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。
案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統的設計P120
設計項目：抽水馬桶水箱的自動控制系統
設計要求：⒈當水箱中的水位低于達到某一指定高度時，進水口立即進水。
⒉當水箱的水位達到某一指定高度時，進水口立即停進水。
⒊控制系統對控制精度和系統的穩定性均沒有特別的要求。
設計分析：⒈從設計要求來看，這是一種自動控制，因此選擇閉環控制系統。
⒉被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量（即進水量），水箱水位的高度與進水量之間呈線性關系。
⒊主要干擾因素是水箱的出水流量。
方案構思：采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當水箱的水位低于水箱的某一高度時，出現了水位差（給定的水位高度與實際水位高度之差），這個信號通過浮球、連桿機構傳給進水閥，使進水閥打開，從而水箱進水；當水箱的水位達到水箱的某個高度時，水位差為零，進水閥關閉。
水箱水位的控制過程：撥動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水，與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關閉。
HYPERLINK "http://img.blog./photo/UzyagBX2mGNTCdY-ngJwWA==/3991878119710847280.jpg" \t "_blank"
2.控制系統的設計與實施方案
案例分析：自動升旗簡易控制裝置的設計P121
本單元小結：
事物發展具有多種可能性。人們根據自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發展，就形成了控制。人類的控制現象自古就有，隨著科學技術的發展進步，自動控制得以迅速發展。控制的手段多種多樣，控制廣泛應用于人們的生產生活中。
開環控制系統是指輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統。閉環控制系統是指在系統的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產生影響的控制系統。控制系統的工作過程通常可以用方框圖來表示。
在控制系統中，除輸入量以外引起被控量變化的各種因素，就是干擾因素。反饋是閉環控制系統的重要特征，體現了一定的思想方法，有著廣泛的應用。此外，功能模擬方法、黑箱方法在控制系統設計以及日常生活中也有著廣泛的應用。
設計一個控制系統，要明確控制目的、控制對象是什么，要弄清干擾因素以及被控量、控制量，選擇經濟、易于實現的手段來實現。

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