資源簡介

(共37張PPT)
第一課時
技術設計的原則
通用技術粵教版（2019）
必修1
第二章
技術設計的基礎
第二節
技術設計的原則
一、新課導入
二、技術設計的種類
三、技術設計的一般原則
四、各原則之間的相互關系
$
一、新課導入
李明計劃購買一臺洗衣機，他通過電商平臺了解到某品牌洗衣機有許多特色設計：
使用新型材料制作
使用靜音變頻電機
有多種洗滌方案選擇
洗衣過程智能感知
上排水設計
人性化設計
二、技術設計的種類
原創性設計
改進性設計
綜合（組合）性設計
通過作者的創作活動產生的具有文學、藝術或科學性質而以一定物質形式表現出來的一切智力成果（即作品），并且內容不是抄錄別人的，而完全是自己創作的稱為原創設計
原創性設計
A
在總的方案原理變化不大的情況下，對巳有的設計進行局部的變更改進，使其更加合理、完善，或滿足某些特定的需要，這樣的設計叫做改進性設計。
改進性設計
B
應用現有技術及原理重新進行組合，使其系統化、綜合化，產生新的優點、特色，創造出新的功能的設計方法叫做綜合（組合）性設計。
綜合（組合性設計）
C
外形組合
性能組合
功能組合
模塊組合
原理組合
三、技術設計的一般原則
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
01
科學性原則
設計必須遵從科學的原理(如能量守恒定律，流體力學原理等)，按照大自然的規律進行設計，否則設計是不會成功的。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
02
創新性原則
只有不斷進行創新，才能讓設計具有新的生命力。創新設計可以改善用戶體驗在原理運用、功能結構、指標、外觀、安全、可靠耐用、有利于節能與環保創造優良性價比以及等方面進行創新，也可以在思想、內容、方法等方面進行創新。設計時可查找國內外的新產品新技術、新思想、新動向(俗稱“查新”)，從而擴大視野，廣開思路，實現創新。
風能和太陽能互補的環保路燈應用已十分廣泛。但這類環保路燈的電源經營發生故障，需要安排維護人員不定期進行電源設備狀態的巡檢與維護，從而導致路燈養護成本偏高。萬老師和他的學生小陳，為了解決這個問題，設計了環保路燈遠程自動報障管理系統(圖2-9)。這項設計獲得了廣東省青少年科技創新大賽一等獎。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
03
安全性原則
所有設計的產品或項目在使用或操作運行時必須是安全的，不允許發生事故，更不允許發生人身傷亡事故。在產品設計時，常使用技術試驗、試用測試等手段，檢測產品的安全性。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
04
實用性原則
要把解決存在的問題、滿足用戶的需要作為設計的一個原則，不要設計用戶不歡迎甚至反對的產品。在滿足需要的條件下，一項設計應盡可能實用、高效，不能“華而不實，徒有虛名”
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
05
經濟性原則
在設計中要考慮用戶的經濟條件，產品的市場競爭能力，力求用最少成本，設計出滿足用戶需求的產品。例如在設計中，產品的生產盡可能就地取材，以免增加運輸成本;設計普及型產品時，一般用戶不太需要的功能不必納入，以免產品價格太高等。經濟性原則通常可用“性能價格比”(簡稱性價比)來描述，即在同一功能和性能條件下，價格越低越好;在同一價格時，產品的功能越多，性能指標越高越好。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
06
可靠性和耐用性原則
所設計的產品或項目在規定的使用壽命內能適應規定的條件和環境而可靠地工作不會發生故障，原規定的功能、性能指標也不會低于使用說明書規定的范圍。一個產品再漂亮，功能指標再好，但用不了幾天就壞了還可能發生安全事故，這不僅造成經濟損失，還可能導致人身的傷亡，引來法律訴訟問題.
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
07
標準化原則
產品設計盡可能采用標準化技術和標準件，使產品通用，維護更方便，擁有更廣闊的市場。例如在汽車設計中，螺茲及其他家配件采用標準件，大大方便了維修保養。設計過程中采用國標標準，使產品可以在世界各國生產、使用。設計時，可應用標準器件進行設計。通過查找和應用已有的穩定且優秀的結構原件和器件、標準件，可最快獲得優秀的設計方案。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
08
工程心理學和生理學原則
工程心理學和生理學是以使用者-產品一使用環境系統為對象，研究系統中人的行為，以及人與產品和環境相互作用。它的目的是使技術設計與人的身心特點相匹配，從而提高系統效率、保障人機安全、并使人在系統中能夠有效而舒適地工作。設計的產品必須滿足人類心理和生理的需求，要美觀、舒適、使用方便，在使用者和產品之間建立最協調的關系。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
09
時效性原則
必須按照設計任務書規定的截止日期完成設計，要避免制造出過時的東西。科學技術日新月異，市場情況千變萬化，設計周期太長的產品，在設計開始時擬定的先進功能指標，在設計結束時可能已經過時了，或者是價格高于市場價了。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
10
最優化原則
所設計的產品或項目在功能、技術上盡可能是目前（并能在一段時間內）最合理的。注意最優化不一定是最先進的，但一定是最合理的。例如，辦公室的人才搭配設計，不一定每個人都是最有能力和最聰明的，而是根據工作的需要和個人的特長合理安排人員才是最合理的設計，否則可能造成許多矛盾，影響工作。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
10
最優化原則
本原則包含三層意思
(1)有多種方案可以解決問題，而且從不同的角度看問題會有不同的評價，設計者必須綜合各種因素，權衡利弊，從綜合角度(當然是最主要的方面)選取最優秀的方案。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
10
最優化原則
本原則包含三層意思
(2)方案選定之后，可以為其建立數學模型，在滿足各種約束條件的前提下，合理地設計其變量值，從而求得最優化的數據和結論，并據此作進一步設計。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
10
最優化原則
本原則包含三層意思
(3)設計應該是一個反復進行的過程。設計實施過程中，在檢測、試用、評價環節可能發現新的問題，需要通過修改設計解決問題，得到最優設計，才可以正式應用或投產。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
11
法律、道施規范原則
技術設計要遵守有關的法律、制度和倫理道德規范，如技術專利法、環品保護法、公民權益保護法等，不無許有違法、違規的行為、例如，嚴重污染壞境(違及環境保護法規的生產流程設計，侵犯他人專利(違反專利法)或仿冒他人產品的設計，侵犯人身自由和人身安全的證計，宣傳和應用于“黃、賭、毒”的設計，低級趣味的設計都是要禁止的。
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
12
可持續發展原則
技術設計必須滿足可持續發展原則。例如，設計一個產品或項目必須同時考店到它對生態環境造成的污染的可能性(包括對空氣、水和土地的污染)，據此采取相應措施，如設計持污凈化系統、盡量采用節約能源和節省資源的技術；還必須考慮該項目的實施是否會對生態系統造成玻壞，盡可能從技術設計上避免或減少損害等。從而使設計符合經濟建設、技術進步的可持續發展要求。
四、各原則之間的相互關系
在技術設計中，通常要考慮多方面的原則，有些原則是共存的，有此可能相互沖突，這就需要我們運用綜合的、系統的思維方法去分析處理，取得最優的方案。例如，工廠污水處理的設計，簡單處理的設計可能節約成本，按國家排污標準設計可能成本較高，在設計原則沖突時，我們應該將法律、道德規范原則和可持續發展原則置于優先的地位。
可能發生矛盾和沖突的關系的，如經濟性原則與法律、道德規范原則。
2
有相互依存關系如實用性原則與工程心理學和生理學原則等。
1
3
4
不矛盾和沖突，但有先后次序。如創新性原則與標準化原則，一定是有了創新才標準化。又如創新性原則與科學性原則，一定是先符合科學原理，才談得上創新。
基本相互獨立，沒有太多關聯，如工程心理學和生理學原則與可持續發展原則。
設計的一般原則之間有些是獨立的，有些是有關聯的，主要有四種情況:
編號
設計原則
相互關系
優先的原則
舉例分析說明
1
安全性與經濟性
2
創新性與科學性
3
經濟性與法律道德規范
4
創新性與標準化
5
經濟性與最優化
6
經濟性與可持續發展
7
經濟性與可靠性、耐用性
8
實用性與工程心理學、生理學
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第二章
技術設計的基礎
第二節
技術設計的原則
第一課時
技術設計的原則
◎教材分析
本節由“技術設計的一般原則”“各原則之間的相互關系”兩部分內容構成。通過對洗衣機設計的分析，發現在洗衣機的設計中，需要實現的目標非常多，其中有很多必須遵循的原則，由此引出設計中需要遵循哪些基本原則的思考。通過具體案例對設計中的主要原則進行分析，然后分析這些原則相互之間的關系，哪些是必須遵守的，哪些應該盡力去實現，當這些原則出現沖突，又該如何處理。
◎學情分析
學生已經學習了第一章，了解了技術和設計的關系，在第二章第一節也了解了在設計中的基本設計思維方法，為本節課的學習提供了基本理論基礎。本節所學的基本原則，都是源于學生日常生活中常見的事物，所以對他們而言是非常熟悉的，也容易理解設計的基本原則。
◎教學建議
通過洗衣機的設計分析引出設計的基本原則，各個原則都可以通過具體的案例進行分析，也可以用學生更熟悉的案例分析，比如臺燈、課桌、手機等，由此加深學生對設計中要遵循的基本規則的理解。
◎學習目標
①能理解和運用設計的原則進行設計分析
②體悟技術設計的一般過程
◎教學目標
1、知識與技能
①理解設計的一般原則內涵及巧妙適用。
②理解設計的一般原則之間存在相互關聯,相互制約的關系。
③能遵守原則，進行簡單的設計與制作。
2、過程與方法
①運用一般原則解決實際問題的能力以及創新意識和團結協作能力。
②培養自主探究，協作學習的能力。學會多角度多方位思考問題，發展辨證思維能力，用發展、聯系的觀點看待多元素之間的關系。
3、情感態度與價值觀
①辯證地看待設計原則間關系以及在人文和社會倫理道德大環境下正確使用設計的原則;
②培養對設計的興趣和想象力，高產品質量意識、審美情趣和技術素養，培養面對技術世界發展的信心以及對個人、社會、環境的責任心。增強面對技術世界的熱愛。
4、核心素養
技術意識：了解技術設計的一般原則。
工程思維：學習技術設計各原則之間的相互關系，感受在技術設計中需要運用綜合的、系統的思維方法去分析處理，以取得最優方案。
創新設計：通過案例學習，感受技術設計需要遵循創新性原則。
◎教學方法
案例分析法、合作探究法、小組討論法
◎教學重點
掌握設計的一般過程。
◎教學難點
理解技術設計的原則、方法和標準的作用和意義。
◎教學準備
收集輔助教學的相關案例、教學圖片素材，設計好教學課件以及多媒體教學設備。
◎教學過程
一、新課導入
李明計劃購買一臺洗衣機，他通過電商平臺了解到某品牌洗衣機(圖2-8)有許多特
色設計：
1.使用新型材料制作。外觀纖薄美觀，防老化、耐腐蝕。
2.使用靜音變頻電機。可變速節能，大幅降低噪聲，延長電動機壽命。
3.有多種洗滌方案選擇。針對不同材質衣物、不同污潰的衣物，均有相應的洗滌方案，一鍵選擇。
4.洗衣過程智能感知。自動感知衣物重量、自動選擇水量，省水省電。
5.上排水設計。讓最后一次的漂洗水(已較干凈的水)留存，用于下一次衣物預洗
6.人性化設計。①LED顯示及觸摸控制。②洗衣過程可調可控。③大視窗設計，美觀大氣，洗滌狀態一目了然。④排水管位置左右可調
7.安全四防護。斷電保護、門鎖保護、兒童鎖保護、
圖2-8多功能洗衣機開門保護
8.互聯網遠程控制。通過手機可實現：一鍵開關機，用電量、用水量顯示，洗衣模式更改，洗衣狀態提醒，一鍵報修。
9.零部件通用化。零部件實現標準化，裝配、維修便利。李明決定結合“技術設計的原則”的學習，分析這款洗衣機宣傳介紹的特色設計遵循了哪些設計原則。
二、技術設計的種類
技術設計有原創性設計、改進性設計和綜合（組合）性設計3種。
1.原創性設計或開發性設計
通過作者的創作活動產生的具有文學、藝術或科學性質而以一定物質形式表現出來的一切智力
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%8E%9F%E5%88%9B%E8%AE%BE%E8%AE%A1?/?_blank?)成果（即作品），并且內容不是抄錄別人的，而完全是自己創作的稱為原創設計
2.改進性設計
在總的方案原理變化不大的情況下，對巳有的設計進行局部的變更改進，使其更加合理、完善，或滿足某些特定的需要，這樣的設計叫做改進性設計。
3.綜合（組合性設計）
應用現有技術及原理重新進行組合，使其系統化、綜合化，產生新的優點、特色，創造出新的功能的設計方法叫做綜合（組合）性設計。
綜合（組合）性設計又分為外形組合、性能組合、原理組合、功能組合、模塊組合、系統組合等多種組合方式。
三、技術設計的一般原則
技術設計的一般原則指的是通用性原則，普遍適用于設計中。
1.科學性原則
設計必須遵從科學的原理(如能量守恒定律，流體力學原理等)，按照大自然的規律進行設計，否則設計是不會成功的。
永動機的設計是必定要失敗的，因為它違反了能量守恒定律。設計必須遵從科學酒理，否則是不會成功的。
2.創新性原則
只有不斷進行創新，才能讓設計具有新的生命力。創新設計可以改善用戶體驗在原理運用、功能結構、指標、外觀、安全、可靠耐用、有利于節能與環保創造優良性價比以及等方面進行創新，也可以在思想、內容、方法等方面進行創新。設計時可查找國內外的新產品新技術、新思想、新動向(俗稱“查新”)，從而擴大視野，廣開思路，實現創新。
風能和太陽能互補的環保路燈應用已十分廣泛。但這類環保路燈的電源經營發生故障，需要安排維護人員不定期進行電源設備狀態的巡檢與維護，從而導致路燈養護成本偏高。萬老師和他的學生小陳，為了解決這個問題，設計了環保路燈遠程自動報障管理系統(圖2-9)。這項設計獲得了廣東省青少年科技創新大賽一等獎。
原理圖
環保路燈
創新可以對社會發展和人類進步實現推動作用，也可能會起到破壞作用。例如，那些危害社會者期創新點子越多，對社會的危害就越大。并不是所有的設計都是有創新性的，那些重復的，過時的、抄襲及仿冒他人產品(項目)的設計就沒有創新性。有些創新在出現時是先進的，但過一段時間后也可能是不合時宜的，甚至是有害的。
另一個方面，我們還要指出：學生的許多新思想、新做法，對社會來說可能還算不上創新，甚至可能是不正確的，但對于他們自己來說可能有一定的創新性。教師必須耐心引導，既講清道理，又要保護好學生學習、創新的積極性。
3.安全性原則
所有設計的產品或項目在使用或操作運行時必須是安全的，不允許發生事故，更不允許發生人身傷亡事故。在產品設計時，常使用技術試驗、試用測試等手段，檢測產品的安全性。
我們還必須注意到，一個產品在使用時可能是可靠的，但未必一定是安全的；有的產品如果不可靠，使用時一定是不安全的。例如兒童用的玩具小錘，如果用鐵來制成，它幾乎不會損壞，但兒童玩起來會有危險；又如人字形鋁梯，如果鋁板太薄，則使用時可能變形，不可靠的，也不安全。
4.實用性原則
要把解決存在的問題、滿足用戶的需要作為設計的一個原則，不要設計用戶不歡迎甚至反對的產品。在滿足需要的條件下，一項設計應盡可能實用、高效，不能“華而不實，徒有虛名”
5.經濟性原則
在設計中要考慮用戶的經濟條件，產品的市場競爭能力，力求用最少成本，設計出滿足用戶需求的產品。例如在設計中，產品的生產盡可能就地取材，以免增加運輸成本;設計普及型產品時，一般用戶不太需要的功能不必納入，以免產品價格太高等。經濟性原則通常可用“性能價格比”(簡稱性價比)來描述，即在同一功能和性能條件下，價格越低越好;在同一價格時，產品的功能越多，性能指標越高越好。
6.可靠性和耐用性原則
所設計的產品或項目在規定的使用壽命內能適應規定的條件和環境而可靠地工作不會發生故障，原規定的功能、性能指標也不會低于使用說明書規定的范圍。一個產品再漂亮，功能指標再好，但用不了幾天就壞了還可能發生安全事故，這不僅造成經濟損失，還可能導致人身的傷亡，引來法律訴訟問題.
“可靠性設計”現在已發展成一個專門的學科，包括抗熱、批算、就干擾，能在規定的(可能是惡當的)環境下工作。如某些設備要能在電源電壓不穩定。高溫、高濕等環境下工作。可靠性設計還要考慮預備“余量”的問題，以應對意外情況。
7.標準化原則
產品設計盡可能采用標準化技術和標準件，使產品通用，維護更方便，擁有更廣闊的市場。例如在汽車設計中，螺茲及其他家配件采用標準件，大大方便了維修保養。設計過程中采用國標標準，使產品可以在世界各國生產、使用。設計時，可應用標準器件進行設計。通過查找和應用已有的穩定且優秀的結構原件和器件、標準件，可最快獲得優秀的設計方案。例如應用國內外現有的具有某種功能的集成塊進行電子電路設計，比自行應用其他元件進行設計要快得多，功能指標要高得多，且體積要水、價格北化富、對于產品的設計，國內外制定了相關的技術標準和規范，如國際標準、國家標準、規則、標戀標簽與包裝等項目。
8.工程心理學和生理學原則
工程心理學和生理學是以使用者-產品一使用環境系統為對象，研究系統中人的行為，以及人與產品和環境相互作用。它的目的是使技術設計與人的身心特點相匹配，從而提高系統效率、保障人機安全、并使人在系統中能夠有效而舒適地工作。設計的產品必須滿足人類心理和生理的需求，要美觀、舒適、使用方便，在使用者和產品之間建立最協調的關系。例如，計算機的操作早期要輸入許多程序，既不方便又費時，現在只要用鼠標點一下顯示器上相應的圖標就可以了，操作人員感到快捷、方便，人機之間建立了協調關系。
9.時效性原則
必須按照設計任務書規定的截止日期完成設計，要避免制造出過時的東西。科學技術日新月異，市場情況千變萬化，設計周期太長的產品，在設計開始時擬定的先進功能指標，在設計結束時可能已經過時了，或者是價格高于市場價了。
10.最優化原則
所設計的產品或項目在功能、技術上盡可能是目前(并能在一段時間內)最合理的。注意最優化不一定是最先進的，但一定是最合理的。例如，辦公室的人才搭配設計，不一定每個人都是最有能力和最聰明的，而是根據工作的需要和個人的特長合理安排人員才是最合理的設計，否則可能造成許多矛盾，影響工作。
本原則包含三層意思
(1)有多種方案可以解決問題，而且從不同的角度看問題會有不同的評價，設計者必須綜合各種因素，權衡利弊，從綜合角度(當然是最主要的方面)選取最優秀的方案。
(2)方案選定之后，可以為其建立數學模型，在滿足各種約束條件的前提下，合理地設計其變量值，從而求得最優化的數據和結論，并據此作進一步設計。
(3)設計應該是一個反復進行的過程。設計實施過程中，在檢測、試用、評價環節可能發現新的問題，需要通過修改設計解決問題，得到最優設計，才可以正式應用或投產。
11.法律、道施規范原則
技術設計要遵守有關的法律、制度和倫理道德規范，如技術專利法、環品保護法、公民權益保護法等，不無許有違法、違規的行為、例如，嚴重污染壞境(違及環境保護法規的生產流程設計，侵犯他人專利(違反專利法)或仿冒他人產品的設計，侵犯人身自由和人身安全的證計，宣傳和應用于“黃、賭、毒”的設計，低級趣味的設計都是要禁止的。
12.可持續發展原則
技術設計必須滿足可持續發展原則。例如，設計一個產品或項目必須同時考店到它對生態環境造成的污染的可能性(包括對空氣、水和土地的污染)，據此采取相應措施，如設計持污凈化系統、盡量采用節約能源和節省資源的技術；還必須考慮該項目的實施是否會對生態系統造成玻壞，盡可能從技術設計上避免或減少損害等。從而使設計符合經濟建設、技術進步的可持續發展要求。
四、各原則之間的相互關系
在技術設計中，通常要考慮多方面的原則，有些原則是共存的，有此可能相互沖突，這就需要我們運用綜合的、系統的思維方法去分析處理，取得最優的方案。例如，工廠污水處理的設計，簡單處理的設計可能節約成本，按國家排污標準設計可能成本較高，在設計原則沖突時，我們應該將法律、道德規范原則和可持續發展原則置于優先的地位。
設計的一般原則之間有些是獨立的，有些是有關聯的，主要有四種情況:
1.有相互依存關系如實用性原則與工程心理學和生理學原則等。
2.可能發生矛盾和沖突的關系的，如經濟性原則與法律、道德規范原則。
3.不矛盾和沖突，但有先后次序。如創新性原則與標準化原則，一定是有了創新才標準化。又如創新性原則與科學性原則，一定是先符合科學原理，才談得上創新。
4.基本相互獨立，沒有太多關聯，如工程心理學和生理學原則與可持續發展原則。
在表2-8中，列出了在設計同一產品或項目時，部分設計原則之間可能存在的關系，它們可能是相互依存或者并存，也可能是相互矛盾、沖突。在表中寫出它們的關系，以及當兩種原則發生沖突時優先遵守的原則，并通過舉例分析說明。
編號
設計原則
相互關系
優先的原則
舉例分析說明
1
安全性與經濟性
2
創新性與科學性
3
經濟性與法律道德規范
4
創新性與標準化
5
經濟性與最優化
6
經濟性與可持續發展
7
經濟性與可靠性、耐用性
8
實用性與工程心理學、生理學
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