1.3 感受设计与技术的关系 课件-2024-2025学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计1

1.3 感受设计与技术的关系 目录 壹 发明和改进是技术的源泉 贰 设计需要用到已有的技术 叁 设计是技术发展的关键 发明和改进是技术的源泉 第一节 设计需要运用已有的技术。 15世纪70年代，达 ·芬奇就尝试制造飞行器，由于不具备 飞行的底层技术，他设计的飞行器停留在技术试验的阶段，直到1903年莱特兄弟在前人研究的基础上，研制出了第一架飞机。 1 .技术发明 技术发明是指创造自然界原来没有的事物。从中国的四大发明，到我们身边随处可见 的电灯、眼镜、时钟等，这些发明改变了人类的生活，推动了人类社会的进步。 莱特兄弟十分热衷于飞行器研究，他们经常阅读、讨论有关飞行器的报道和文献。他们观察鸟的飞行姿势，把这种现象与空气动力学原理相联系，并应用到飞行器设计上。他们设计建了一个小型风洞实验室，通过试验发现了使飞行器保持平衡的方法。他们以此制造了滑翔机，并通过多次滑翔飞行试验，获得了宝贵的数据。 1903年，莱特兄弟在获得大量滑翔飞行经验之后，在滑翔机上安装了发动机，并加装了螺旋桨，兄弟俩将其命名为“飞行者”号。他们不断改进设计：装 配新型发动机，为驾驶员和乘客安装座位……经过多次改造试飞，使飞机具有实用效能，满足设计的需求。“飞行者”号也被认为是世界上第一架飞机。 弗莱明偶然发明青霉素 1928年，亚历山大弗莱明在一次度假回来，摆开设备时注意到，在他离开前并没能彻底清洁一些皮氏培养皿，导致样品遭到了微生物污染。他观察到其中一份样品遭到真菌污染，而直接围绕在周围的细菌都被杀死了，弗莱明开始用霉菌做实验，结果发现可以轻易制造出一种自然杀死大量有害细菌的物质，而这些细菌中许多都会导致疾病。弗莱明确定自己发现的是青霉菌属的一部分，暂时将其称为“霉汁”。 （青霉素常作为一类抗生素的总称，也就是青霉素类抗生素，属于β-内酰胺类抗生素。这类抗生素通过作用于细菌菌体内的青霉素结合蛋白，来抑制细菌细胞壁的合成，使细菌失去渗透屏障而膨胀、裂解而死亡，同时也借助细菌自溶酶溶解菌体，来发挥抗菌作用。 2.技术的发展需要不断地改进设计 设计是技术的关键，在技术发明和技术创新中起着重要的作用。为了使技术水平及其 产生的效益达到新的高峰，需要不断地改进设计；设计推动着技术不断进步和发展。 1886年德国人本茨设计制造出世界上第一辆装用汽油内燃机的三轮汽车，功率为1.103kw，最高时速为每小时18KM，并且于1886年1月20日获得世界第一项汽车发明专利。 设计需要用到已有的技术 第二节 技术发明和技术活动往往需要多种知识和技术的综合运用，这种综合不是简单地组 合，它是在不同情况、不同条件下对已有的技术和知识进行有机的综合运用。 构思 改进设计 应用的知识 1 使燃料燃烧更完全，产生最大的推动力 改进发动机的点火、燃烧系统 燃烧学 热力学 2 改善汽车防撞性能，保护司乘人员免受伤害。 设置自动防撞系统，安装保险带和防撞气囊等安全装置 材料学 电子学 3 减少运动的阻力，提高运动速度 改进汽车的外形，减少空气阻力 流体力学 空气动力学 4 实现自动驾驶、导航 设计汽车自动驾驶系统和卫星导航系统 电子学 计算机科学 5 适应不同需求，提高舒适性 设计不同车型、不同档次的装饰和电子装置 美学 人类工程心理学 汽车改进设计所需要的知识 现代农业技术 1、物联网与大数据应用 联网技术通过安装在农田中的传感器，实时监测土壤湿度、温度、光照强度等环境参数，为农民提供精准的种植建议。同时，大数据技术收集并分析这些数据，帮助农民预测作物生长周期、病虫害发生趋势，从而实现精准施肥、灌溉和病虫害防治。这不仅提高了农作物的产量和质量，还减少了化肥和农药的过量使用，保护了生态环境。 2、无人机与智能农机 无人机在农业中的应用日益广泛，从播种、施肥到病虫害监测、作物生长评估，无人机都能高效完成。此外，智能农机如自动驾驶拖拉机、智能收割机等，通过GPS导航和自动化控制，实现了精准作业，大幅提高了农业生产效率。这些技术的应用，不仅减轻了农民的劳动强度，还促进了农业生产的标准化和规模化。 基因编辑技术 生物农药与微生物制剂 智能温室与垂直农业 设计是技术的关键 第三节 什么是设计？ 设计是指基于预定的设想和目标，遵从相关的原则和规范进行构思，并将其用某种形 式（模型、图纸、图表、文本等）表达出来的活动。许多设计都是创新活动，但设计并不 等同于创新，重复的设计（如重复设计另一座大厦）、侵犯他人版权的设计、落后的设计 都不是创新活动。 设计可以是技术设计、艺术设计、工业设计（包括外观、概念、平面、景观设计 等）、程序设计和教学设计等。本书讨论的主要是技术设计（简称设计）。 技术的根本目的是解决实际问题，而设计正是取得解决问题方法的主要途径。 技术创新将来源分为两大类： 一类是来源于有计划、有步骤的设计，如航天技术； 一类是来源于偶然的发现，如抗生素药物的发明。 雅西高速公路“天梯高速路段”方案的设计 雅西高速公路是连接雅安市和西昌市的高速公路，全长240 km。由四川盆地 边缘向横断山区爬升，跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系和12条地震断裂带，沿途的地质灾害众多。整条高速路线穿梭在崇山峻岭之间，山峦重叠、地势险恶，公路每向前延伸1 km，平均海拔就上升7.5 m，因此，雅西高速又有了“天梯 高速”的别称。 1．石棉县至菩萨岗段。石棉位于拖乌山脚，海拔仅640 m，而菩萨岗海拔达 3 200 m，短短46 km相对高差近2 600 m，其纵坡堪称世界之最。按照公路设计规 范，高速公路的纵坡不能超过3%，40 km里最多能爬升1 200 m，按照常规，爬升 相对高差为2 600 m的纵坡，这几乎是不可能完成的任务。 2．该路段有三个山头，山的一侧（前进方向的左侧）表面是地质不良地段及自然保护区，不能修建高速公路。 3．在海拔2 300 m处，三个山头的半径各自都有600 m左右。 方案的设计和选择 1 ．在该路段采用直线 拉升到足够高度的方案。 2 ． 全部在山的前进方向山头表面的右侧，采用之字形爬升公路的设计方案。 3 ．全部采用公路绕山头表面转大圈的设计方案。 4． 采用在山的前进方向第一个山头表面的右侧转大圆圈爬升，另一个半圆从山 中挖爬升弧形隧道出来，构成第一个螺旋，再在第三个山头，用同样方法设计，构 成第二个螺旋，形成双螺旋隧道高速公路。这样既达到爬升高度、坡度要求，又达到汽车在高速条件下对道路转弯半径的要求。如图1-20所示。 工程设计人员采用了第4个方案。 詹天佑修筑八达岭铁路 设计是技术的关键，主要体现在设计过程中的科学性、完整性、严谨性，以及设计完 成后该技术的先进性、创新性和所起的巨大作用。 （1）从被设计的对象（事物）外部关系的整体要求来设计。即从功能、性能指标、耐用、安全、外观、环境适应性、可持续发展（环保）等多种角度进行设计，使其达到最优化。 （2）从被设计的对象（事物）内部关系来设计。即从它们的结构、系统、流程、控制等方面的矛盾，协调、制约进行设计，使其能完全达到对外部关系整体的各种要求。 （3）从设计的过程来分析。设计过程应遵守规定的流程、规范、原则、方法、标准，并符合相关法律规范，确保被设计的对象（事物）达到最优。 （4）从技术革新、创新、推动技术进步的角度来分析。要求设计者具有创新精神、能力和方法，超越老旧技术，创造新的技术、解决新的技术难题；要求设计者能将新原理、新知识、新材料、新器件和其他新技术综合应用到设计中，使产生的技术达到新高度，推动技术向前发展。 $$