資源簡介

高二年級通用技術復習要點
技術與設計1
第一章　走進技術世界
一、技術的價值
1、技術與人
技術的產生與人類需要之間的關系：人類需求孕育了技術的產生和發展；技術的產生和發展，能更好地滿足人們的需求，使人們的生活更加精彩。（p2、3案例：從火到燈、照明技術的發展；p4閱讀：火與烹飪、制陶、冶煉技術）
⑴人類需要著衣遮身避寒---------紡織、印染、縫制技術。
⑵人類學要進食補充能量---------食品烹飪加工、農作物栽培、家禽飼養技術。
⑶人類需要住所以避風擋雨------建筑技術。
⑷人類需要抵御野獸攻擊和傷害-----武器制造技術。
⑸人類需要出行--------車、船制造技術。
⑹人類需要交往、保持聯系------通訊技術。
技術的作用：
［保護人］技術為人提供了抵抗不良環境，防止被侵害的手段和工具。既包括生理上的保護，也包括心理上的保護。（例：原始人隨身拾磨制好的石器，現代人對瘧疾、天花、肺結核等疾病不再恐慌）
［解放人］解放或延長身體器官，拓展活動空間，提高勞動效率，增強利用、保護、合理地改造自然的能力。（例：體力解放：自行車、內燃動力、電力，手機——信息傳遞）
［發展人］在探究技術、使用技術過程中，人的精神和智力得到發展，使得人的創新精神和批判能力得以提高，思維方式發生轉變，自我價值得以體現。（p5案例：愛迪生）
2、技術與社會
技術促進社會生產的發展，豐富社會文化的內容，改變社會生活的方式，是推動社會發展和文明進步的主要動力之一。
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。它促進了社會經濟的增長，實現了產業結構的升級，并為企業的發展提供了基礎。（p6案例：福特T型車的生產流水線）
隨著技術的發展，勞動力結構也發了較大的變化，第一第二產業從業者數量減少，第三產業從業者數量大幅度增加，勞動隊伍出現知識化的趨勢，整體的科學技術和文化素質日益提高。（p7案例：農業技術的發展與勞作方式的變化）
技術在軍事、政治、文化等領域也發揮著重要的作用。技術的發展水平已經成為一個國家綜合國力強弱和文明程度高低的標志之一。
3、技術與自然
依靠技術，人類得以利用自然和改造，并與自然保持和諧共處的友好關系。（p8、9案例：都江堰、荷蘭風車）
人類利用技術開發、改造自然時，應把握合理的尺度，要注意對自然的保護，不能忽視技術或產品對環境可能造成的負面影響。自然資源是有限的，無法承受人類永無止境的開發利用。技術的發展，尤其是以能源技術的發展，應該以可持續發展為目標。
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，尤其是現代高新技術的發展，更加注重環境保護。（p10閱讀：綠色技術、清潔工藝）
二、技術的性質
1、技術的目的性
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。總是從一定的具體目的出發，針對具體的問題，形成解決方案，滿足人們的某方面的需求。（p11案例：助聽器的發明）
技術產生和發展的終極目的是滿足人類的需要。
2、技術的創新性
創新是技術發展的核心。每一項技術的問世都是創新的結果，都閃爍著創新的光芒。
技術的發展需要創新，技術創新表現為技術革新和技術發明。技術革新一般是在原有的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。歷史上一些重要的技術發明對技術發展具有巨大的推動作用。（p12案例：瓦特蒸汽機與第一次工業革命）
技術創新是一個艱難而曲折的歷程，有時一個產品往往要經歷漫長的進化過程，需要不斷的更新換代。（p13案例：顯示器的革新與電視機的創新）
3、技術的綜合性
技術具有跨學科的性質，每一項技術都需要綜合運用多個學科、多個方面的知識。（p14馬上行動）
①技術與科學的區別與聯系
科學是對各種事實和現象進行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、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 技術則是人類為了滿足自身的需要和愿望對大自然進行的改造
科學側重認識自然，力求有所發現 技術側重利用和合理地改造自然，力求有所發明
科學回答“是什么”“為什么”的問題 技術則更多地回答“怎么辦”的問題
科學通過實驗驗證假設，形成結論 技術則通過試驗，驗證方案的可行性與合理性，并實現優化
科學促進了技術的發展，技術推動了科學的進步。
②技術與藝術的關系
藝術能觸發智慧的火花，激發技術創造的想象力，而技術進步也會帶來藝術創作方式的改變。技術涉及工具、材料、技能、工藝、程序等，藝術則涉及人類的價值觀、審美觀、藝術修養等
4、技術的兩面性
任何事物客觀上都有兩面性，技術也不例外。它既可以給人們帶來福音，也可能給人們帶來危害。（例：電池可以帶來光明和動力，也可以帶來嚴重的環境污染。網絡技術 方便人們交流溝通，但也有人利用網絡犯罪　B超技術可以用于醫療，但也有人進行胎兒鑒別　克隆技術 克隆人體器官用于醫療，但也會挑戰人類倫理道德　核技術發電，但也會用于戰爭　空間技術科學實驗，衛星通訊。產生太空垃圾，用于戰爭）（恩格斯“不要過分陶醉于人類對自然界的勝利”“人類每一次對自然界的勝利都必然要受到大自然的報復”）
5、技術的專利性
技術作為創造性勞動成果，是技術發明人的智慧和勞動的結晶，它包含豐富的社會價值和經濟價值。（p17案例：復印機的專利壁壘）
［知識產權］是人們基于自己的智力活動創造的成果和經營活動的標記、信譽而依法享有的權利。包括占有權、使用權、處分權、收益權。狹義的知識產權包括著作權、專利權、商標權三部分。
專利在產權保護制度下對技術活動的重要性 知識產權制度允許專利所有權人對專利技術具有一定的壟斷性，使其專利技術和產品在一定時間內獨占市場，從而得到豐厚的回報，保持發明創造的積極性，使技術創新活動趨向良性循環
［專利的特性］獨占性、時間性、地域性
［專利申請步驟］提交申請階段→受理階段→初審階段→公布階段→實審階段→授權階段
三、技術的未來
對“技術的未來”的追思和憧憬，既不需要技術迷惘中的曠世悲愴，也不需要技術崇拜中盲目樂觀。應當從人類的根本利益出發，從人類的共同利益出發，從人類的長遠利益出發，更加理性地看待技術，應以負責、更有遠見、更有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，理性地看待技術的未來，才不至于迷失在技術的世界里。
技術世界中的設計
［設計］設計是基于一定設想的、有目的的規劃及創造活動。
1、技術的發展離不開設計（p24案例：書寫工具、電動剃須刀。）
①設計是技術成果轉化的橋梁和紐帶。通過設計，可以把技術的潛在價值發揮出來，使科技成果更貼近人們的生活，更好地為人類服務。（p25案例：環保餐具的設計---白色污染和可降解餐具）
②設計促進技術的革新。富有創造性特征的設計使產品具有新的品質，這種新品質的實現可能要求更先進的技術予以投入和支持，從而使技術在實現設計方案的過程中得以發展
2、技術更新對設計產生重要影響
①技術是設計的平臺，沒有設計基礎，設計將難以表現和實現。（p25閱讀：達·芬奇的飛行器）
②技術更新為設計提供了更為廣闊的發展空間，使設計的主題更加豐富，設計的表達方式更加多樣，設計的效率更高。（p26案例：燈具的發展）
③技術進步促進設計思維和手段的發展。（例：計算機技術，電腦、打印機、掃描儀使設計手段更加便捷、豐富。）
3、設計的豐富內涵
技術設計與藝術設計緊密地聯系在一起。一般意義上的設計指的是綜合設計。技術設計側重：功能、結構、材料、程序、工藝等；藝術設計側重：欣賞、審美、色彩、造型、聽覺效果、情感、線條、裝飾等。
二、設計中的人機關系
1、什么是人機關系
當我們使用物品時，物品就與人產生了一種相互關系。這種相互的關系就稱為人機關系。當人們身處某一環境的時候，這時的人機關系就體現為人與環境的相互關系。
“機”是指計算機、機器、工具、儀器、儀表、設備、設施、家具、交通車輛以及勞動保護用具等等。在人機關系中，往往存在復雜的多方面關系。（p28、29案例：開門、乘電梯）
2、人機關系要實現的目標
①高效　在設計中,應該把人和機作為一個整體來考慮,合理或最優地分配人和機的功能,促進二者的協調,提高人的工作效率。人機所在的環境因素，如溫度、濕度、噪聲、照明、振動、污染和失重等也影響人的效率和行為。（如：“科學管理之父”泰勒“鐵鍬作業試驗”。）
②健康　指在長期操作或使用產品的過程中 , 產品對人的健康不會造成不良的影響。（例：高跟靴、設計不合理的椅子）
③舒適　指人在使用產品的過程中,人體能處于自然的狀態, 操作或使用的姿勢能夠在人們自然、正常的肢體活動范圍之內, 從而使人不致過早地產生疲勞。心理上的舒適感受也是人機關系應當考慮的目標。（例：培土小工具手把處理）
④安全　指在人們的操作使用中，產品對人不構成生理上的傷害，產品與人接觸的部分不允許有尖角和鋒利的邊槽。（如：安全帽、安全帶、課桌角等）
3、如何實現合理的人機關系
如何實現合理的人機關系，首先應明確設計涉及哪些人機關系，其次要考慮這些人機關系涉及哪些因素和技術指標，此外還就注意處理以下方面的關系：
①考慮到普通人群和特殊人群
現在大多數產品是為了普通人群設計的，設計參照的標準是依據普通人群的數據確定的。但是特殊人群也是社會的重要組成部分，他們往往有著獨特的需要。所以在設計時，還應充分地考慮特殊人群的特點和需要。（如：要考慮到殘疾人的需求、考慮不同人種的身體差異）
②考慮靜態的人與動態的人的關系
　　人們使用產品時時常處于動態和靜態兩種狀態之中，因此，設計的產品不但要符合人體靜態的尺寸，也要符合人體的動態尺寸。要讓人在使用它時，能夠方便施力、有足夠的空間等。這樣的設計有利于減少人體疲勞，提高效率，滿足健康、舒適的要求。
③滿足人的心理需求和生理需求
　　設計中的人機關系，不僅要滿足人的生理需求，而且要滿足人的心理需求。產品的色彩、材質等都會對人的心理產生影響。視覺、聽覺、觸覺、味覺等都影響人的心理感受。（例：茶座、咖啡屋的設計應以暖色調為主，將空間處理得小一些，以營造溫馨、寧靜的效果；而辦公空間一般應以冷色調為主，空間處理要簡潔明快，以求產生嚴謹、高效的工作氛圍。這樣的設計都是為了滿足人的心理需求。）
④信息的交互
　　人與產品的互動過程就是人與產品之間信息傳遞的過程.即人機之間運用信息語言交流的過程。改善信息傳遞的途徑能夠獲得更好的人機關系。（如：電話機的無液晶屏顯示、有液晶屏顯示、可以視屏通話。案例：汽車的顏色）
三、技術試驗及其方法
1、什么是技術試驗
①定義；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。（p36案例：技術試驗衛星）
②重要作用：技術試驗是技術活動中的一項重要內容；技術試驗不僅是對技術成功與否的驗證，更是發現問題、探究規律、優化技術的關鍵；技術試驗是技術研究不可缺少的基本方法和手段，對技術應用的實現起到了有力的保障作用；技術試驗可以使設計得以改進和完善，將設計的風險和失誤降到最低。（p37案例：阿什塔比拉河橋的垮塌）
③分類：根據應用的范圍不同分類：農業試驗、工業試驗、國防試驗、科學技術試驗等；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。
性能試驗 通過改變所給的條件，測量試驗對象的狀態變化并分析其原因，明確試驗對象的性能或性能故障 對產品的高（低）溫試驗、振動顛簸試驗
優化試驗 對試驗對象進行條件優化或條件組合 農業不同品種的對比試驗
預測試驗 通過試驗，預測被試對象狀態的變化及產生的后果 通過老化試驗預測零件老化后的結果
信息試驗 通過測量、采集、識別和處理信息來影響試驗效果
2、常用的技術試驗方法
①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。（如不同品種水稻的對比試驗等。）
②模擬試驗法：是通過再現的形式來模擬現實發生情況的方法。（如汽車碰撞試驗。）還可以通過縮小（放大）比例來模擬所設計的現場效果。（大壩水利試驗等。）
③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稱為虛擬試驗法。（如：計算機虛擬火星探測器模擬登陸動畫等。）
④強化試驗法：是在技術試驗中通過擴大和強化試驗對象的作用，提高試驗效率的方法。（磚塊等施工材料的抗壓試驗、耐火試驗）
⑤移植試驗法：在相互有差異的事物之間，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。（如：橘子從長江以南移植到長江以北的種植試驗。許多生物領域的試驗。）
3、技術試驗的實施與報告的寫作
技術試驗的實施步驟：制定試驗計劃、抽取樣本、進行試驗、分析數據、得出結論
技術試驗報告其項目包括：試驗目的、試驗準備、試驗步驟、試驗記錄、試驗總結（p41案例：紙張的結構造型與強度的關系。）
4、技術試驗在設計中的作用
通過試驗可以發現問題、深化認識、推動技術設計的發展。特別是在設計的后期，對設計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。
第三章 設計過程、原則及評價
一、設計的一般過程
發現和明確問題
從本質上說，設計是一個問題求解的過程。它從問題出發，并圍繞問題展開各項活動。因此，設計必須從調查需求、分析信息、發現和明確需要解決和值得解決的問題開始，并在此基礎上提出設計項目，明確設計要求。（p466：便攜式小凳的設計要求）
制定設計方案
在發現和明確要求的基礎上，我們緊接著就是通過各種渠道，盡可能廣泛地收集設計所需的信息，通過對各種信息的歸納和分析，挖掘影響設計的主要因素，大膽提出各種設計想法，并依據一定條件對各種想法進行篩選，確定最終的設計方案。這就是制定設計方案的過程。
①運用不同的材料、結構可以產生不同的設計方案。
②任何設計方案都有改進的可能性，好方案決不會僅有一個。
收集信息：通過用戶調查、專家咨詢、查閱資料、收聽收看廣播電視、互聯網等渠道收集相關信息。
設計分析：面對收集到的各種信息，要根據設計要求，找出設計需要解決的主要問題，并分析其可能的解決辦法。面對設計要求和約束條件之間的相互矛盾，為了找到最好的解決辦法，應該提出盡可能多的設想，以便于權衡利弊，作出選擇。
方案構思：要求我們根據設計要求，大膽構思，努力挖掘自己的創造潛力，提出解決問題的多個設想。方案構思是設計過程中最富有挑戰性的環節。
方案呈現：構思過程中產生的設計想法常常是模糊的，為了使其具體化，我們通常會用草圖把它們轉化為視覺形象。還經對這些想法進行綜合。
方案篩選：當多個設計方案產生以后，要依據一定的原則，對這些方案進行篩選。
制作模型或原型
完成方案篩選后，要開始制作模型或者原形了。模型制作包括兩個階段，即繪制圖樣和制作模型或原型。對于小型、簡單的產品可以直接制作產品原型，而對于大型、復雜的產品先制作縮小、簡化的模型。
測試、評估及優化
要明確設計方案是否可行，必須進行各種測試、評估，以優化設計方案、完善產品原型。
測試：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。（放重物是測試承重力、材料強度、結構強度；電風扇吹是測試穩定性；親自坐上感受一下是測試舒適度；用手左右晃一晃是測試結構穩定程性）
評估：在測試的基礎上，還要對設計方案和產品進行較為全面的評估。評估，在設計過程中需要反復進行。
優化：為了優化設計方案，既要分析測試和評估的具體記錄，也要重視對公眾意見的調查，以明確改進的方向。一般說來，我們可以對三種典型人群進行調查，征集優化的具體意見。三種人群即專家（銷售者、制造者）、潛在客戶（可能會用的人）和用戶（正在使用的人）
產品的使用和維護
在產品使用過程中，正確的使用和維護既可以使產品更好地滿足人民的需求，又能延長其使用壽命。因此，掌握正確的使用和維護方法對于產品使用者來說尤為重要。
（設計過程是一個動態的過程。有些階段或步驟可能會發生變化，有些步驟之間則可能出現一定的循環。我們不能將設計的過程簡單化、模式化，而應根據設計的需要進行靈活安排。）
二、設計的一般原則
創新原則
創新就是通過引入新概念、新思想、新方法、新技術等，或對已有的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。可以從原理、結構、技術、材料、工藝等方面進行考慮改進和突破，以實現創新的目標。要實現產品設計的創新，除了要最大限度地發揮人的智慧外，還應注意利用最新的技術成果和現代的設計理論和方法。
（p57案例：洗衣機的發展歷程）
實用原則
設計中的實用性是指設計的產品為了實現其目的而具有的基本功能。（也可細分為需要性原則、可靠性和安全性原則等）它包括
物理功能（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）
社會功能（產品象征或顯示個人價值、興趣、愛好和社會地位）
（p59馬上行動：格雷夫斯設計的水壺）
經濟原則
經濟原則是指以最低的費用最得最佳的效果。所謂最低的費用，是指產品在得到最優良的設計，實現最佳的功能的同時，所涉及到的各方面的成本和總量最小。（包括運輸成本等）
(由于產品所用的材料都有其特定的性能和加工的方法，作為設計者，如果只追求形式美而不了解生產工藝，往往就會出現無法生產或成本很高的情況。另一個方面，如果設計者只追求價廉而粗制濫造，就從根本上違背了設計的目的，可能會導致產品滯銷或虧本銷售，造成更大的浪費。)
（產品設計必須從消費者的利益出發，合理使用優質價廉、能優化產品質量的原材料，并在明確目標市場、控制生產成本、提高產品附加值等基礎上改進與完善產品設計，為企業的生存與發展服務。）
功能成本比=功能/成本。（p61小資料：價值優化原理。）
美觀原則
產品外觀的美是通過對產品造型，大小比例，使用材料，色彩搭配，裝飾圖案等的設計組合來表達的。通過各種元素組合，表現產品不同的設計特點，強調形態美，技術美，材質美，色彩美等獨特的表現元素，產生不同的產品風格，帶給人們各種美的享受。
（產品設計中的美觀原則是多元的，受到消費者、功能、技術、文化傳統等多方面的影響。）
道德原則
產品設計者必須具有寬廣的眼界和高度的社會責任感。力求用設計完美的產品奉獻社會，維護、完善社會倫理道德，推進人類文明的發展。
①設計應堅持為人民服務的宗旨，以人為本，不能出于某種不道德的目的；（刑訊逼供器具）
②設計不能單純為了謀取利益而損害他人環境；（假冒偽劣，有毒材料制造食品、藥品等）
③設計要尊重他人知識產權、技術成果。不能一味抄襲別人的設計成果。
技術規范原則
技術規范是有關開發生產技術的知識、領域、方法和規定的總和，產品的設計必須符合一定的技術規范。技術規范既有強制性的標準，也有推薦使用的技術規范。（又稱通用性、標準性原則）
可持續發展原則
可持續發展原則是指產品的設計既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。
應充分考慮產品對環境可能造成的影響，并盡量采取措施減少其負面影響；
應盡可能選用可再生資源和可重復使用材料，應盡量減少原料和自然資源的使用，降低產品在生產中的損耗和產品的回收問題
設計一般原則之間的關系
設計是一項綜合活動，其一般原則對設計的成功具有重要影響。但是在實際運用中，各種原則并不是各自獨立的，它們之間往往相互聯系、相互制約、相互影響的關系。
（產品設計的原則具有一定的開放性，還有其他原則，如，最優化原則、時效性原則、工程心理學原則、法律規范原則等。）
三、設計的評價
設計的評價是指依據一定的原則，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的活動。它對設計者樹立質量管理意識、強化質量管理、高質量完成設計任務有重要作用，同時也有助于設計中的信息交流和工作反思。
從評價對象來分：一是對設計過程的評價，二是對設計成果的評價。
從評價者角度來分：一是設計者自我評價（即自評），二是他人的評價（即他評）。
對設計評價應建立在事實判斷的基礎上。評價者首先應對設計過程和設計方案的各個細節進行準確的判斷、說明、闡述。只有在事實確定的前提下，評價才會有效，才不至于失真。
對設計過程的評價
（加強對設計過程的評價是樹立質量管理意識、加強質量管理、實現設計目標的關鍵。）
對設計過程的評價內容：設計過程是否完備，過程是否全心投入，計劃是否科學嚴密，組織是否協調；分工是否合理；采用的方法是否正確，工作是否具有創新性；各環節或階段的任務是否完成；形成的中間成果（方案）是否符合要求；全過程是否有質量控制和相應的監督、改進措施；是否注意把握各個環節或階段的主要任務和目標；是否要注意把握設計過程中各個環節或階段之間的銜接和協調；設計資源運用是否合理；等。
對設計過程的評價應服務于完善設計方案、促進個人發展的根本目標，不僅僅是設計過程終結時的回顧性、反思性評價，而且也包括設計過程之中的即時性、階段性評價。因此，對設計過程的評價應寓于設計的全過程。
對最終產品的評價
最終產品是設計過程的結晶，是設計質量、設計水平的集中體現。
對最終產品評價的依據：一是參照設計的一般原則，二是事先制定的設計要求進行評價。在實際評價中，這兩個方面也可以結合起來。（p70、71：坐標圖）
日常用品評價：功能、形態、效率、創新性、安全性、易操作性、性能價格比、美學因素、對社會、環境、資源的影響以及市場應用前景等
（人機關系：主要操作裝置應與人體有關尺寸相適應；主要顯示應清晰易讀，處在人閱讀的最佳范圍內；操作件使用方便，符合人體生物力學特點；在工作區域內無劃傷人的尖棱突角，照明光線柔和，亮度適宜；在危險區域內，有保護裝置，有警示標志；等）
設計的評價和設計的交流
很多情況下，設計的評價目的往往不是為了甄別，而是為了相互交流信息、征求意見、共同研討，進而完善設計方案。有口頭語言、文本、技術圖樣、圖表、模型、計算機演示等。（詳見第六章）
第四章 發現與明確問題
一、發現問題
問題的來源
從技術角度看，人類進步與發展的過程就是不斷地發現問題，不斷地進行設計，從而解決問題的過程。問題是如何產生的？
第一種：人類生存活動中必然會遇到的問題。來源于生活
第二種：由別人給出問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。來源于需要
第三種：基于一定的目的由設計者自己主動發現，并試圖解決。來源于你的主動積極發現
[發現問題的重要性]：第一、第二種問題的提出往往比較明確，主要是針對一般的和已有的問題提出的，而第三種問題卻是全新的，它需要我們積極主動的思考，需要我們細致入微的工作，需要我們獨具慧眼的發現。這類問題的發展，一方面可以挑戰和拓展我們的能力，另一方面也有可能更好地滿足人們的需要，推進技術的發展和創新。
發現問題的途徑和方法（特指問題的來源中的第三種問題的發現）
觀察日常生活（包括有意識觀察和無意注意）（p79案例：新式紡紗機的誕生）
收集和分析信息（文獻法，問卷調查法，詢問法等）（p81小資料）
技術研究與技術試驗（p82案例：伽利略與體溫表）
二、明確問題
明確問題的內容和價值
問題是否明確
問題表述本身是否明確、問題產生的原因是否明確、提出問題的目的是否明確，等。
問題的價值
判斷一個問題是否有價值，必須從以下問題著手：
①所提出的問題是否遵循了基本的科學原理。
②迄今為止，能否確認該問題尚未得到充分解決。
③在調查的范圍內，該問題是否有普遍意義，在更廣的范圍內，該問題是否有意義？
④在多個問題同時發生時，該問題是否是主要問題？
⑤現有的技術條件能否解決這個問題？技術發展以后呢？
⑥解決該問題所需要的投入是多少？投入與產出的比是否理想？
（也可以從科學性、新穎性、實用性、技術可行性、投入產出比等來考慮）
明確解決問題受到的限制及具體的設計任務
設計對象的特點和問題解決的標準
設計者的技術能力與條件
具體設計要求的列出（如，p46：便攜式小凳的設計要求，p88：臺燈設計的一般要求）
設計計劃書
制定周密的設計計劃對確保設計有目的、有計劃地進行也有著重要的意義，參照P89、90能制定一般的設計計劃表
第五章 方案的構思方法
一、方案的構思方法
設計分析
設計任何產品都應綜合考慮人、物、環境三個方面。（P95臺燈分析，由總到分，由粗到細，全方位多角度思考。依據就是明確問題階段列出的設計要求，p88：臺燈設計的一般要求）
標準件：采購方便；直接使用，簡化制作過程；相對便宜，從而降低產品成本；實現通用通換，易維護（p98小詞典：標準件）
方案的構思方法
方案的構思是指人們在一定的調查研究和設計分析的基礎上，通過思考將客觀存在的各要素按照一定的規律架構起來，形成一個完成的抽象物，并采用圖、模型、語言、文字等方式呈現思維過程。（包括架構、呈現）
①草圖法
隨意修改。捕捉靈感、自由發揮、不受約束。
②模仿法
模仿現實生活中存在的一些事物進行方案的構思。（如仿生技術）
③聯想法
必須具備豐富的實踐經驗、較廣的見識、較好的知識基礎及豐富的想象力。不一定能一次性成功，不能盲目地實踐，應該首先對方案進行科學論證，而后再進行制作和實施。（p101案例：古人的飛天夢。）
④奇特性構思法
奇特性構思法所形成的方案一般具有原創性。這些構思在歷史上很少發生，或從來沒有發生過，甚至有些構思在當前的科學、技術、經濟條件下無法實現。
方案的比較和權衡
對方案進行評判和比較，要從設計的目的出發，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，選出較為滿意的方案或集中各方案的優點進行改進。考慮的方面：實用、美觀、創新、穩定性、安全性、環保性、加工難易程度、經濟成本，等
第六章 設計圖樣的繪制
一、設計表現圖
1、技術語言的種類與應用
技術語言是一種在技術活動中進行信息交流的特有的語言形式。技術活動的豐富性使得技術語言具有多樣性。
按照專業類型來分：計算機程序語言、工程圖學語言等；
依照人的感覺類型的不同來分：視覺語言、聽覺語言和觸覺語言等；
依據人的視覺形式的不同來分：有圖形符號語言、文字符號語言等。
技術語言的特征：言簡意賅、通俗直觀、
口頭語言：較多適用于面對面的、規范要求并不過于嚴格的場合，其特點是簡潔、方便。
技術圖樣：采用某種規范形式將設計用圖樣的形式表達出來。特點：易于把握技術特征，最具技術特征。呈現較復雜產品的設計方案及對設計進行詳細說明陳述時，比較合適。包括三視圖、機械加工圖、剖視圖、線路圖等。
（克服了語言障礙，直接明了地進行表達與交流。）
模型：具有感性、直觀的特點，特點：容易吸引觀眾或讀者的注意
圖表：交流方式相對比較正式，具有一定技術要求的交流，其特點：較為規范，可以反復查閱、核對。是表達設計思想的一種十分有效的手段。圖表包括：表格、草圖、效果圖、正等軸測圖等。
計算機演示、網頁：使各組成部分具體情況、結構和運作方式一目了然，比較生動、形象等
網絡語言：幫助人們實現了遠程的設計交流的需要。
2、草圖的繪制
徒手繪圖：詳見教材P112
網格徒手畫：作圖的要領：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，同時以網格上的小格來確定物體的比例關系。參看書本P113
草圖（方案草圖或設計速寫）：它能迅速捕捉和記錄設計者轉瞬即逝的創作靈感，表達設計創意，是把設計構思轉化為現實圖形的有效手段之一。可分為構思草圖和設計草圖。
構思草圖是設計者在設計過程中產生的設計想法的記錄，它以具體圖形的形式記錄和描繪設計者頭腦中的諸多想法。設計的主體構思基本上是在繪制構思草圖階段完成的。
設計草圖是經過設計者整理、選擇，修改和完善的草圖，它是一種正式的草圖方案。設計草圖是構思草圖中挑選出來的，可以繼續深入的，可行的實際方案，是通過對細節的完善得到的。
草圖的繪制步驟，詳細參看P115“馬上行動”
3、透視效果圖的識讀
在識圖時要注意從整體上把握產品的形態、功能和特征，要注意從中了解產品外觀上的實際比例關系和色彩搭配及材質感，了解產品內部結構和色彩裝飾效果。
4、正等軸測圖
軸間角：1200，軸向變形系數：1
切割法要領：1.先畫軸線，2.再畫出整體的軸測圖，3.然后再切割，4.可見輪廓線加粗（P117）
二、常見的技術圖樣
1、正投影和三視圖
正投影法就是假設投影光線與投影平面垂直，在投影平面上求取物體的投影的方法。為了確定物體的結構形狀，需要采用多面正投影。
三視圖：物體的正面投影，即物體由前向后投影所得的圖形，通常反映物體的主要形狀特征，稱為主視圖；物體的水平投影，即物體由上向下投影所得的圖形，稱為俯視圖；物體的側面投影，即物體由左向右投影所得的圖形，稱為左視圖。
三視圖投影規律：主視圖反映物體的長和高，俯視圖反映物體的長和寬，左視圖反映物體的高和寬。長對正，高平齊，寬相等。（三視圖的繪制步驟見P122-123案例：模型房的結構與三視圖。）
2、形體的尺寸標注
四個基本的要求：正確（必須符合國家標準）、完整（必須注定齊全、不重復、不遺漏）、清晰（尺寸標注布局整齊、清晰，便于識圖）、合理（尺寸注定方式符合加工要求）
尺寸三要素：
①尺寸界線
尺寸界線用細實線繪制，并由圖形的輪廓線、軸線或對稱中心處引出，也可利用輪廓線、軸線或對稱中心作尺寸線。
②尺寸線尺寸線用細實線繪制。尺寸線必須單獨畫出，不能與其他圖線重合或在其延長線上。一般采用箭頭作為尺寸線終端。
③尺寸數字
圖樣上所注尺寸表示形體的真實大小，形體的真實大小與圖樣的大小及繪圖的準確度無關。圖樣上的尺寸，以毫米mm為單位時，不注寫單位，否則必須注明。線性尺寸的尺寸數字一般注寫在尺寸線上方或其中斷處，水平方向尺寸字頭向上，垂直方向尺寸數字寫在尺寸線的左側且字頭向左。
直徑： ，整圓或大于半圓的圓弧需要標注直徑。注意小尺寸標注的方法（P125）
半徑：R，半圓或者不足半圓的圓弧需要標注半徑。小尺寸標注方法（P125）
3、機械加工圖
以三視圖的形式來表達機械加工方法的一種技術圖樣，是完成產品機械加工的主要依據。它通常由三視圖及其尺寸標注，必要的其他視圖、標題欄和文字說明幾部分組成。標題欄通常包括：設計的名稱、材料、圖的比例、設計者、設計單位、設計日期、審核等。（A4圖紙：210×297）
讀圖：首先要了解它的組成部分，其次要了解各個部分給我們提供了什么樣的信息
4、剖視圖
假想采用剖切平面的方法剖開物體，將處于觀察者與剖切面之間的部分移去，將其余部分向投影面投影所得的圖形稱為剖視圖。剖切平面一般具有以下兩個特征：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。
畫圖時應注意：
①用粗實線畫出物體的剖面輪廓及剖切平面后的可見輪廓。
②應省略不必要的虛線，只有對尚未表達清楚的物體結構才畫出虛線。
③由于剖切平面是假想的，因此在一個視圖上取剖視，并不影響其他視圖的投影
④剖面需按規定畫出與物體材料相應的剖面符號，剖面線應間隔相等、方向一致。
5、線路圖
電子線路圖一般是指用圖形符號和線段組成的電子工程用的略圖，包括電路原理圖、接線圖和邏輯圖。首先要認識線路圖中的元器件符號，知道它所代表的元器件；其次要弄清楚元器件符號相互之間的連接方式；最后確定信號如何流通。
第七章 模型或原型的制作
一、模型
原型：可以是產品本身,也可以是產品生產之前制作的與產品大小相同、使用功能一致的物體。
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。模型具有制作成本低、便于修改等優點。
模型在設計的過程中，具有以下兩個功能：
①使設計對象具體化。
②幫助分析設計的可能性（設計復雜的產品,必須通過模型制作，才能投入生產.p139案例:大東方號）
草模：產品造型設計的初期階段，可以采用立體模型將設計構思簡單地表示出來，供設計人員深入探討時使用。
概念模型：用于設計構思初步完成之后，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，以及產品與人、環境的關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
結構模型：用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的機構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗等。
功能模型：主要用于研究產品的各種性能以及人機關系，同時也用于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，并在一定條件下用于試驗。
展示模型：展示模型是在 結構模型和功能模型的基礎上，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。作為產品的樣品，展示模型為研究人機關系、結構、制造工藝、外觀、市場宣傳等提供實體形象，并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。
二、工藝
工藝是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。它體現了生產活動中的知識和經驗，并隨著人們認識的深入和經驗的積累而不斷地改進和發展。常見的工藝有加工工藝、表面處理工藝和檢測工藝等。不同的行業、不同的工種、不同的工序，有特定的工藝要求和嚴格的工藝規范。
工藝對保證產品質量，提高生產效率具有非常重要的作用。
[金工工藝]:包括劃線、鋸割、銼削、鉆孔、連接和表面處理，等等。
[劃線]：就是在待加工的材料上用相應的工具劃出加工部件的輪廓線或基準點或基準線。
一般步驟為：①劃出基準②劃尺寸線③劃輪廓線④沖眼。工具一般有：劃針、鋼直尺、角尺、劃規和樣沖。各類工具的操作要領詳見P144
[鋸割]：操作要領：1.站位和握鋸姿勢要正確，2.推鋸加壓，回拉不加壓，3.鋸程要長，4.推拉要有節奏（P145）
[銼削]：為了使工件符合設計所要求的形狀、尺寸和粗糙度，往往需要進行銼削、銑削和磨削。操作要領：1.銼削時要注意身體和手臂動作的協調，2.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，使銼刀平衡而不上下擺動。
[鉆孔]：常用的鉆頭是麻花鉆。鉆孔的操作步驟：①劃線定位 ②裝夾工件③裝夾鉆頭④鉆孔。安全操作警示：二要（操作時要集中注意力；要戴防護眼睛；）
二不（不準帶手套操作；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成傷害事故。）
[連接]：通過固定連接和半固定連接的方法可以實現金屬件之間的連接。詳見P148
[表面處理]：為防止金屬制品表面生銹腐蝕，提高產品的美觀程度，通常需要對金屬表面進行處理，覺的金屬表面處理方法有：表面刷光、噴涂油漆、鍍層等。
表面刷光工序：
準備（清除毛刺和鐵屑）→粗處理（用細銼銼平金屬表面）→細處理（用精細級金剛砂紙打磨）
噴涂油漆：一般先檢驗所選用的油漆對金屬表面的適用性，然后涂防銹漆，再油漆噴涂。
鍍層：可以在金屬表面涂上一層塑料，也可以采用電鍍的方面
三、模型制作
模型制作的一般步驟：
①選擇合適的材料
②準備適當的工具和加工設備。
③按設計圖樣劃線
④對材料進行加工
⑤裝配
⑥進行表面處理
⑦對產品進行評價
⑧對設計方案進行修改，做成展示模型。
在模型或原型制作完成之后，根據審美的需要，一般要對產品的外觀加以一定的潤色，以使產品更美觀，更符合人們的心理需求。
第八章 技術產品的使用和保養
一、產品說明書及其編寫
1、定義：是指導用戶選擇產品、使用產品的“路標”和“向導”。
2、作用：介紹產品特性，確保用戶正確、安全地使用產品，幫助用戶解決問題
3、結構：標題、正文、標記
4、形式：條款直述式、自問自答式
5、寫作要求：（1）充分考慮用戶的閱讀需要（2）體現產品的設計特點（3）不必平均用力，而應有所側重（4）語言準確、通俗、簡潔，內容條理清楚
二、技術產品的使用、維護和保養
用戶應認真閱讀說明書
明確產品維護和保養的要點，熟悉產品維護的途徑和方法
明確產品常用的服務途徑
技術與設計2
第一章：結構與設計
（一）、常見的結構的認識：
一、結構（structure)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
1、自然界：天體結構、植物的結構、動物的結構（p3案例分析）
生產生活中還有哪些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生的？如：鋸子（植物的葉）潛水艇（魚）雷達（蝙蝠）等
2、技術領域：汽車的結構、微機的結構、數字控床的結構 （p4案例： 魁北克大橋的坍塌P4）
3、社會領域：教育管理系統的結構、通用技術的學科結構、課堂教學結構
二、結構與力
1、內力：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。用公式表示應力為：σ= F/s , 其中 ,F 是內力 ,S 是受力面積 , σ是應力。
2、構件的基本受力形式：
①拉力：物體所承受的拉拽力
　 ②壓力：擠壓物體的力
③剪切力：兩個距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行的力
④扭轉力：反方向向物體兩端均勻施力，使物體發生扭轉形變的力
⑤彎曲力：作用于物體，使它產生彎曲的力
三、結構的分類
物體結構形態在受力時承受和傳遞力的方式差別分為：實體結構，框架結構 ，殼體結構
1、實體結構-----通常是指結構體本身是實心的結構。
受力特點：外力分布在整個體積中。主要承受壓力如墻壁、柱子、實心球等等
2、框架結構-----通常是指結構體本身由細長的構件組成，支撐空間卻不充滿空間。如窗戶、畫框、房子的架構等等
框架結構受力特點：實體結構是通過條狀物的連接來承受荷載，可以承受壓力和拉力
3、殼體結構-----通常是指層狀的結構。如貝殼、頭盔、汽車飛機的外殼等等
殼形結構受力特點：外力作用在結構體的表面上（殼形結構是通過殼形來傳遞力和承受荷載，特別是當頂部受到壓力時，它能將力均勻擴散）。
（二）、穩定結構的探析
一、結構的穩定性
結構的穩定性—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的大小和結構的形狀。
1、結構的重心（獨腳茶幾為重心降低，以提高穩定性）。
2、結構的底座、支撐面（建筑、橋梁這類大型的固定結構，底座越大越堅實，穩定性越好）。
3、結構的形狀（照相機的支撐架常使用三角架而不用其他形狀）
二、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。
1、影響結構強度與結構的形狀、使用的材料、構件之間的連接方式等因素有密切的關系。
2、三角形是框架結構中最基本的形狀之一，它結實、穩定，所有材料最少。
結構構件的連接通常有以下兩類：
a、鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等，如折疊傘傘骨間的連接、門與門框的連接等。
b、剛連接：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、不可移動的桌腿與桌面的連接等。
不同的材料有不同的連接方式。構件的連接方式不同，結構的強度也不同。
3、結構與功能（P21案例：自行車的結構與功能）
三、簡單結構的設計
1、結構設計應考慮的主要因素有：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。（教材P25案例：戶外廣告牌）
2、設計簡單的案例要求（參考P26：設計相框）：
①設計項目 ②設計要求 ③設計分析 ④設計方案 ⑤呈現草圖
四、經典結構欣賞
賞析結構設計作品，可從技術與文化兩個角度進行。（p30、31、32案例：趙州橋、飛檐、蛋形椅。）
技術的角度主要有：結構的使用功能的實現，結構的穩固耐用，結構造型設計的創意和表現力，材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。
文化的角度主要有：結構的文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征，結構的個性特征等。
第二單元：流程與設計
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。
⑴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。時序體現了具體活動內容的先后關系，在這種先后關系中，有些步驟之間的時序是可以顛倒的，不些不可顛倒。
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、動畫演示等。（參考p42例）
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）。（p44案例：洗衣煮飯燒菜的流程安排、青霉素注射的流程）
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。（p45、47、48案例：軟皮椅的生產流程、連續式淬火的工藝流程、李龍飛的莊稼為什么顆粒無收）
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節省資源。⑷安全生產。⑸提高經濟效益。⑹提高管理水平。
2、流程設計中的基本因素：
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。
流程設計要依據事物內在屬性和客觀的變化規律，科學地設計時序和環節，以達到設計目標。
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。（p54、55、56案例：工期優化、工藝優化、成本優化；p56、57、58閱讀；p57馬上行動）
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：
流程的改進和優化需要一定的條件，它建立在設備和工藝水平提高的基礎上，建立在對流程內在機理進一步研究的基礎上。例如，零件加工中材料的改變，會導致設備的改變和工藝方法的改變，從而加工流程就要改變；若材料不變，加工工藝改變了，設備也要改變，這樣，流程也會改變。因此，流程與材料、設備、工藝有著密切的關系，在優化流程時，需要充分考慮到這些條件。
第三單元：系統與設計
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行（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。（P69、70案例：巴爾扎克的塑像、廚具安裝，p71、73馬上行動，p72討論，p74閱讀：阿斯旺水壩）
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。（p78案例：田忌賽馬）
3、系統分析的主要原則：
系統分析應遵循整體性原則（p79案例：丁謂修復皇宮）、科學性原則（p79：三三進九不如二五一十）和綜合性原則（p80案例：孝襄高速公路）。
三、系統的優化：
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）。（p81案例：農業間作套種，家具利潤問題）
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。（p87案例：手電筒照明供電部分的設計）
第四單元 控制與設計
一、控制手段與應用
1、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。
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（有無人直接參與）。
按照執行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。當然，在很多控制事例中，控制的手段又可以是綜合的。
二、控制系統的工作過程與方式
任何一種控制的實現，都要通過若干個環節，這些環節就構成了一個系統，稱為控制系統。控制系統的輸出與輸入之間有一定的對應關系。
控制系統通常又分為開環控制系統和閉環控制系統。
1、控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
對于開環控制系統，通常可以用下面的方框圖來描述：
2、控制系統可以把輸出量返回到輸入端與給定值進行比較，構成一條閉合回路。我們把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。
對于開環控制系統，通常可以用下面的方框圖來描述：
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。有的干擾因素是由于環境造成的，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。（p109案例：電視機）
控制系統在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩定。
2、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端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。（p110案例：投籃）
利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統的輸出來調整系統的行為，使系統沿著預期的目標運行的方法，稱為反饋方法。
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。閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。
由于某種干擾因素的存在，系統的被控量偏離給定值時，閉環控制系統中的反饋環節能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較，控制器根據比較得到的偏差信號進行調節，從而使系統的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。所以，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。（p112、113案例：供水水箱水位自動控制系統、加熱爐溫度自動控制系統）
閉環控制系統與開環控制系統的比較
開環控制系統本身不能對被控量的偏差進行調整和補償。也就是說，由于某種干擾信號的作用使輸出信號出現非正常狀態時，系統本身沒有自動糾正的能力，要進行糾正，必須借助于人工。所以，開環控制系統的控制精確度（或稱控制精度）相對比較低。但如果控制系統中各組成元件的特性比較穩定，而且外界的干擾相對較小，則開環控制系統也可以保證一定的精度。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。
閉環控制系統的優點是控制精度高，不論何種原因造成系統的輸出量偏離給定量，閉環控制系統都會產生控制作用來減小這一偏差。與開環控制系統相比，閉環控制系統的設計比較麻煩，結構也相對復雜，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控制方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
功能模擬方法
以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原形”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。
黑箱方法
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。
四、控制系統的設計與實施
要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，又經濟、易于實現，如何選擇設備和元件，等等。（p120、121案例：抽水馬桶水箱自動控制系統的設計、自動升旗簡易控制裝置的設計）
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。在控制系統設計過程中，被控對象的特性往往難以直接得到，通常是通過了解被控對象的輸入與輸出之間的關系來分析它的基本特性，從而確定控制器的運算方式；一個控制系統中可能存在若干個干擾因素，需要分析主次，找出對系統影響最大的干擾因素；被控量和控制量的確定是控制方案的關鍵，對于簡單控制系統，需要控制的量往往被確定為被控量，控制量應選擇可控制的、對抑制干擾因素和保持系統穩定有明顯作用的量；執行器、檢測器的選擇一是要根據被控量和控制量的需求，二是要根據控制的條件進行。總之，能達到控制的目的，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、撰寫設計說明書等。
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。
閉環控制系統的設計
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。
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
被控對象
執行器
控制器
給定量
控制量
被控量
檢測裝置
比較器
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