2.3.1 技术设计的一般过程（第1课时）课件-2024-2025学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计1

2.3技术设计的一般过程和方法 第一课时 设计的一般过程 目录 壹 技术设计的一般过程 技术设计的一般过程 第一节 潘立群同学通过查询资料了解到，全国有近6 500万的色觉障碍者，他们不能考取驾驶 执照，甚至过马路都受影响。对发现的问题，潘同学产生了设计一种能让色觉障碍者容易 辨认的新型交通信号灯的创意。 案例分析 设计有价值吗？可以设计吗？有能力设计吗？潘同学就这些问题咨询了交通管理部门，并请教了通用技术教师及物理教师，得到了肯定的答案。 如何设计能让色觉障碍者容易辨认的交通信号灯呢？ 潘同学对功能的实现和结构进 行了认真的分析，设计了几种方案并画出了草图。哪种方案更好呢？他从科学性、创新 性、 实用性、可靠性、安全性、成本核算等多方面对几种方案进行了分析、比较和权衡， 最终确定其中较好的一种方案：通过改变电路，在红灯中加入“×”图形，在黄灯中加入 “－”图形，绿灯保持不变。这样，红灯亮时“×”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“－”图形同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。 根据设计方案，潘同学制作了新型交通信号灯样品，进行了测试并做了进一步完善。 发现与明确问题 制订设计方案 制作模型或原型 测试评估及优化 该项目获得国家实用新型专利，荣获2006年丹麦国际中学生创新成果展评项目“最佳国际 优秀项目奖”。 ？？？？ 此设计的一般步骤： 收集信息 1.发现与明确问题 从本质上说，设计是一个问题求解的过程。它从问题出发，并围绕问题展开各项活动。因此，设计必须从调查需求、分析信息、发现与明确需要解决和值得解决的问题开始，并在此基础上提出设计项目。 刘辉住在一个离小镇约25 km的山村里。村子通往镇里的山路上有一座没有路灯的简易木桥，近期发生几起夜里到镇医院看急诊的患者及赶集夜归的路人掉进河里的事故，村民急切希望能在小桥边装上照明灯。 2.收集信息 刘辉与同学们就路灯的设计到实地进行了调查，并收集了与路灯设计有关的资料。 （1）夜晚看急诊的患者及赶集夜归的路人都要经过这座小桥，解决桥边的路灯照明问题很有价值。 （2）小镇靠本地小水电站供电照明，枯水季节经常发生停电。 （3）小桥位于山路中段，离山村和小镇都约12 km；小桥位置地处河 谷，晴天时阳光充足，常年风都比较大。 （4）全路段安装路灯投入太大，小桥不长，安装1盏路灯即可。其他路段相对平坦，可以暂不安装。 （5）路灯的供电方式有市电、蓄电池、风能和太阳能。 经过实地调查和收集有关资料，刘辉和同学们进一步明确了该路灯设计的价值、技术的问题和设计的条件及能力。 在发现问题和明确问题后，紧接着要做的就是通过各种渠道，尽可能广泛地收集设 计所需要的信息。 3.制订设计方案 刘辉向通用技术教师提出了自己的设想。教师向学校领导做了汇报，学校同意在设备、技术、资金上给予帮助。刘辉和同学们受到鼓舞，他们成立 了项目小组，决定把设计工作落到实处。 项目小组为设计路灯制订了三个初步方案，并分别绘画了草图。 方案1：从镇里架设交流供电线路，用220 V交流电作路灯电源， 用水泥柱作灯柱，人 工开关路灯。 方案2：用蓄电池供电，用直流12 V LED（发光二极管）作光 源，用光敏二极管控制，自动开关路灯，用水泥柱作灯柱。蓄电池送到小镇 充电，多块蓄电池交替使用。 方案3：用LED作光源，用光敏二极管控制自动 开关路灯，用水泥柱作灯柱，采用风光互补供电装置提供路灯电源。 通过对各种信息的归纳与分析，挖掘影响设计的主要因素，大胆提出各种设计想法，并依据一定条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。 项目小组对三个方案进行分析、权衡和比较。 （1） 采用方案1要架设一条交流电供电线，电线、灯柱投入要几万元，成本非常高。在枯水季节大多数时间水电站发电会受影响，存在经常停电的可能。 （3）采用方案3风光互补供电装置，省去人工充电的麻烦，加上采用光敏二极管在晚上和白天自动开关路灯，安装调试好后不用人工管理。风光 互补供电装置全套不到2 000元，从建设成本和管理成本考虑比方案1和方 案2好。 （2）采用方案2少了架设交流电线的投资，但因经常要将蓄电池送到小 镇充电，比较麻烦，需要多块蓄电池，投资也不少。 方案分析、权衡和比较 4.制作模型或原型 项目小组决定选用方案3。 项目小组对方案3进行了详细的设计、制作、安装和调试。 5.测试评估及优化 试用了1个月 后，村民们反映了一些意见。 （1）路灯在天完全黑时才开启，仍不安全，能否天未全黑就开启。 （2）对智能控制器和蓄电池的防水不够完善，雨水会飘洒到设备内，容 易造成设备损坏。 （3）该山区常有雷电，担心设备受到雷击。 （4）8 m高的灯柱有被大风吹倒和被牛羊撞倒的可能。 （5）担心灯柱下面的智能控制器和蓄电池被盗窃。 同学们针对路灯存在的问题进行了检查、分析，并到县城向专家请教、学习，然后对自动开关路灯的设计进行了修改。 （1）重新调试了光敏二极管的工作点，使天还未全黑时，路灯就开启。 （2） 改进了路灯的防水设备，使路灯不但上方防水，而且侧面也能 防水。 （3）将灯柱下面的智能控制器和蓄电池改为安装在通风良好、防水完善 的镀锌铁盒中并锁上。 （4）加装了避雷针。 （5）灯柱加装了高50 cm、直 径40 cm的水泥墩， 予以加固。 表现事例 遵循的设计原则 设计的路灯能在夜间为路人提供照明 没有仿冒他人的设计，没有未经许可使用他人的专利 将风能和光能转化成电能 在设计中选用标准化部件，如光伏板、风力发电机等 系统分析了设计潜在危险，并进行了防雷法、防风、防水等设计 及时设计和建成路灯，解决了村民摸黑过桥的问题 实用性原则 法律、道德规范原则 可持续发展原则 标准化原则 安全性原则 时效性原则 技术设计需要遵循设计原则，试结合山村路灯的设计案例，选择其中几项，写出 它们所遵循的原则，并填写到表中。 ◎说明 设计不一定要经历虚线 框内的两个过程。 实施设计（产品研制） 中间过程需检测、评价及改进 对多种方案进行分析、比较、权衡，选定方案 设计多种方案 是最优化设计吗？ 产品（或方案实施结果）的检测 收集设计所需的信息、数据、资料 - 暂时不解决 无 有条件解决吗？ 值得解决吗？ 进行具体、详细的设计 评价，提出改进意见 确定设计课题 设计构思 v 是 设计完成 修改设计 不解决 发现问题 否 需重新选择方案 需重新设计 054 否 下课啦 $$