专题04 方案的构思及方法（讲义，全国通用）通用技术学业水平考试合格考总复习

专题04 方案的构思及方法 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 技术试验及其作用 考点02 设计的构思 考点03 方案的改进与拓展 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.能从多角度进行设计的构思并制订设计的方案 2.能对多个设计方案进行分析、比较、权衡和决策 根据设计的一般原则，运用一定的设计分析方法，制订符合设计要求的完整设计方案。并通过技术试验等方法，对多个方案进行比较、权衡和优化，形成最佳方案。 技术意识 工程思维 创新设计 物化能力 图样表达 1.技术实验及其作用 ·技术试验：从 技术 的角度对 材料 、 元器件（构件） 及 产品 进行测试和检验。 ·技术试验所得到的性能、数据、曲线、图表等 信息资料 ，是开展技术设计及进行设计优化的 重要依据 ； ·技术试验是进行技术革新、技术发明、科学研究的 重要途径 ，是 揭露问题 的关键手段。 ·在技术设计中对一些需要通过技术试验验证的设计不进行技术试验，以及做技术试验马虎、不严谨都会产生 严重的后果 。 2.技术试验的种类 ·按 专业 分：如按物理专业可分为力学试验、电学试验、光学试验等，也可以按化学、生物等不同的专业领域来划分技术试验的种类； ·按 行业 分：可分为工业试验、医药试验、武器试验、农业试验等； ·按 试验目的 分：可分为功能、性能试验，优化、老化试验，环境适应性试验，破坏性试验等； ·按 试验对象 分：可分为材料试验、结构试验、元件试验、整机试验等； ·按 试验阶段 分：可分为小试、中试、应用（用户）试验等。 3.技术试验的方法、步骤和试验报告 （1）技术试验的方法 技术试验有 实物试验 、 对比试验 、 模拟（模型）试验 、 计算机仿真试验 等试验方法。 （2）技术试验的步骤 技术试验的过程一般可分为 准备阶段 、 实施阶段 和 结果处理阶段 。 ①准备阶段：需要确定技术试验的目的和对象，确定技术试验的方法、手段和环境条件，选定技术试验的工具、仪表和器件，确定参加技术试验的组成人员、分工和负责人。 ②实施阶段：操作实验仪器和设备进行具体试验，获得各种试验效果和采集有关数据。 ③结果处理阶段：对试验结果进行分析，区分应该消除的误差和应有的结果，写出试验报告。 （3）技术试验报告的撰写 进行技术试验后要撰写试验报告，试验报告一般包含以下内容： 试验名称 试验目的 试验原理 试验设备和材料 试验方法和步骤 试验结果和分析 试验总结 4.设计的构思 ·设计的根本出发点是要满足使用者、使用环境的需求。因此， 产品 、 使用者 、 使用环境 成为设计中要重点分析的因素。 ·产品与使用者、使用环境构成了 人机关系 。在处理人机关系时，要坚持 以人为本 的设计思想；要树立产品设计的整体观，运用工程思维进行系统分析、比较和权衡，努力使设计做到最优；要充分考虑产品对 环境和生态 的影响，体现生态优先、绿色发展的理念，要努力体现设计的文化性和艺术性，大力弘扬社会主义核心价值观和中华传统美德。 5.设计方案的制订 （1）设计说明书 设计说明书是预先对设计项目进行全面构思、统筹规划之后编制的。设计说明书由封面（内容有单位名称、产品名称、设计人签字、设计日期、单位负责人签字）、产品外观总图（效果图）、目录、设计说明书正文等几部分构成。 （2）设计图纸 设计图纸一般需要设计产品总图和详图。产品总图是制作详图的依据，详图则是产品总图的细化和补充。如果是结构复杂的产品，可以有多个总图或分图，分别对应各个主要部件。产品详图一般为零件的三视图、结构图，构件的平立面布置图、断面图，产品安装图等。 （3）成本估算 方案设计的成本估算文件包括成本估算编制说明、成本估算表及用材量估算表。成本估算编制说明应包括编制依据及其他必须说明的问题等内容。成本估算表编制内容可参照国家和本地区有关产品设计概算、预算文件。用材量估算是指产品生产过程中主要材料的消耗总量。 6.方案的比较、权衡和决策 ·方案的比较：将各方案的产品性能、技术指标、特点、外形尺寸、造价等要素列表，逐一分析、比较。 ·方案的权衡：在比较的基础上，从整体上衡量各方案的优劣。 ·方案的决策：根据时间、成本、环境影响、实现的难易等要素综合考虑，经过比较和权衡，选出一个最佳方案。 7.方案的改进与拓展 ·选定设计方案后就进入产品制作、试用和使用阶段，在此过程中仍然可以对方案进行改进。 ·产品的设计，通常都是从低级到高级，从单一功能拓展到多功能逐步发展起来的。 【考点1】技术试验及其作用 1．（2024·江苏）2023年3月31日，国内首辆高温超导电动悬浮试验车在试验轨道上完成了首次运行，为超导电动悬浮交通系统的应用奠定了坚实基础。这种技术试验方法属于（ ） A．虚拟试验法 B．模拟试验法 C．优选试验法 D．强化试验法 【答案】B 【详解】本次试验在试验轨道上完成，模拟超导电动悬浮交通系统的实际应用，为模拟试验法。 【考点2】设计的构思 2．（2023·江苏）设计分析时需要考虑的因素非常多，比如产品材质如何选择，需要实现哪些功能、安全应当符合什么标准、成本控制多少才合适等等，常常让人觉得杂乱无章。其实设计任何产品都应综合考虑三个方面的因素，我们可以从这三个方面进行挖掘和分析，有条理地整理出各种设计因素。这三个方面是（ ） A．使用者、成本价格、技术规范 B．设计者、成本价格、使用环境 C．设计者、产品本身、技术规范 D．使用者、产品本身、使用环境 【答案】D 【解析】设计的根本出发点是要满足使用者、使用环境的需求。因此，产品、使用者、使用环境成为设计中要重点分析的因素。 【考点3】方案的改进与拓展 3．（2021·贵州）某同学准备设计制作一个手提式木盒，用于帮助化学老师搬运少量仪器和药品，以便老师进行演示实验。要求该手提式木盒一次能够存放1个250ml烧杯、6个 50ml容量瓶、4个100ml烧杯，且能够固定放置10支直径为10mm，长为100mm的试管。请根据上述设计要求，完成以下任务： （1）设计该手提式木盒需要考虑的因素有 （多选，将序号填在横线上）； ①木盒的尺寸 ②木盒的连接方式 ③烧杯的厚度 ④提手的高度 ⑤实验的内容 （2）画出手提式木盒的设计草图，必要之处用文字说明； （3）在你的设计方案中，手提式木盒的盒身与提手之间的连接方式是 ，选用该连接方式的理由是 （4）如图所示为该同学为手提式木盒设计的提手方案，比较合理的方案是 （单选）。 A． B． C． D． 【答案】①②④ 略 榫接等 略 B 【解析】（1）③烧杯的厚度以及⑤实验的内容均为不相关，而①②④均需要根据器材尺寸进行设计； （2）合理即可；（3）在木制产品的连接方式中，通常使用榫卯结合方式，不需要其他零件连接，通过木质材料形状的调整，便于器件连接；也可通过粘接等其他方式，合理即可。 （4）提手主要承受竖直方向的器材和木盒本身重力，ACD选项在承受竖直方向的力的情况下均有可能松动，故选B选项。 一、选择题 1．（2024·云南）如图所示，汽车环境风洞降雪试验是在专用的场地人工营造风雪环境，以考察汽车应对风雪天气的性能。该实验方法是（ ） A．虚拟试验法 B．移植试验法 C．模拟试验法 D．优选试验法 【答案】C 【解析】模拟了汽车行驶时的风雪环境，所以是模拟试验法。 2．（2023·吉林）不同品种的水稻对比试验属于（ ） A．优选试验法 B．模拟试验法 C．强化试验法 D．虚拟试验法 【答案】A 【解析】对每次水稻培育的结果进行对比并进行选择筛选，为优选试验法。 3．（2023·浙江）如用a所示的结构由截面尺寸50mm×50mm的方木料榫卯连接而成，构件1的样头部分结构如图b所示，其主视图和左视图如图c所示。下列关于构件2连接处的设计方案中，合理的是（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】结合效果图和三视图，通过分析可得B选项正确。 4．（2023·内蒙古）右图为一款共享单车，下列选项中以降低维护成本为目的的做法是（ ） A．采用手机扫码方式租骑 B．采用实心轮胎 C．采用内置GPS、电路板等的智能车锁 D．采用全铝车身一体成型工艺 【答案】B 【解析】B选项，选用实心轮胎可以避免一定的维护成本。 二、分析题 5．（2024·浙江）如图所示是某企业生产的一款床。请完成以下任务： （1）设计时提出了以下要求，其中主要从环境角度考虑的是______（单选，填字母）； A．材料需要有足够的强度 B．床的尺寸 C．床的颜色 （2）该款床主要通过______来实现储物功能（单选，填字母）； A．铰连接 B．刚连接 C．既不是铰连接也不是刚连接 （3）企业在制造出样品后进行了试验，以下是其中四个项目：其中测试床靠背跟床板连接强度的项目是______（单选，填字母）； A．床铺面均布静荷载试验 B．床铺面集中静荷载试验 C．床屏水平静荷载试验 D．床长边静荷载试验 （4）性能试验表明床的强度略显不足。请你给厂家提出两条提高床的强度的合理建议： 。 【答案】（1）B（2）A（3）C （4）①床板更换更厚、强度更大的板材；②在床板与床脚之间增加横档形成三角形 【解析】（1）环境因素方面，主要体现产品和外界的关系，这里体现为床的尺寸； （2）连接处通过铰连接，便于实验床板抬起和放下的使用目的； （3）C选项符合测试床靠背跟床板连接强度的要求。 （4）强度不足。可以从材料和结构方面建议。 三、综合题 6．（2024·浙江）小明发现奶奶经常将衣架挂在阳台防盗窗的横杆上晾晒衣物，使用时不方便。小明准备利用3mm厚的不锈钢板，设计并制作一个挂式晾衣杆。已知家中阳台防盗窗如图a所示；横杆的宽为30mm，高为40mm，如图b所示；家中所用衣架如图c所示。该挂式晾衣杆的设计要求如下： ①可安装在不锈钢防盗窗的横杆上，连接牢固，不破坏防盗窗原有结构； ②安装在室内方向，不用时可向上翻折； ③能同时晾晒多件衣物，且能实现分隔晾晒，避免衣服紧贴； ④具有一定防风功能，能防止衣架脱落。 （1）小明发现问题的途径是 ； A．技术研究与技术试验 B．观察日常生活 C．收集和分析信息 （2）构思该挂式晾衣杆的方案时需要考虑的因素是 ； A．衣服的长度 B．横杆的长度 C．晾衣杆的连接方式 （3）小明构思好设计方案后，在计算机中建立模型，模拟实际工作状态，观察能否满足设计要求。小明采用的试验方法属于 ； A．模拟试验法 B．移植试验法 C．虚拟试验法 【答案】 B C C 【解析】（1）该问题来源于日常生活；（2）晾衣杆的连接方式影响衣架稳定性和晾晒间隔； （3）是在计算机中建立模型，所以是虚拟试验法； 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 方案的构思及方法 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 技术试验及其作用 考点02 设计的构思 考点03 方案的改进与拓展 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.能从多角度进行设计的构思并制订设计的方案 2.能对多个设计方案进行分析、比较、权衡和决策 根据设计的一般原则，运用一定的设计分析方法，制订符合设计要求的完整设计方案。并通过技术试验等方法，对多个方案进行比较、权衡和优化，形成最佳方案。 技术意识 工程思维 创新设计 物化能力 图样表达 1.技术实验及其作用 ·技术试验：从 的角度对 、 及 进行测试和检验。 ·技术试验所得到的性能、数据、曲线、图表等 ，是开展技术设计及进行设计优化的 ； ·技术试验是进行技术革新、技术发明、科学研究的 ，是 的关键手段。 ·在技术设计中对一些需要通过技术试验验证的设计不进行技术试验，以及做技术试验马虎、不严谨都会产生 。 2.技术试验的种类 ·按 分：如按物理专业可分为力学试验、电学试验、光学试验等，也可以按化学、生物等不同的专业领域来划分技术试验的种类； ·按 分：可分为工业试验、医药试验、武器试验、农业试验等； ·按 分：可分为功能、性能试验，优化、老化试验，环境适应性试验，破坏性试验等； ·按 分：可分为材料试验、结构试验、元件试验、整机试验等； ·按 分：可分为小试、中试、应用（用户）试验等。 3.技术试验的方法、步骤和试验报告 （1）技术试验的方法 技术试验有 、 、 、 等试验方法。 （2）技术试验的步骤 技术试验的过程一般可分为 、 和 。 ①准备阶段：需要确定技术试验的目的和对象，确定技术试验的方法、手段和环境条件，选定技术试验的工具、仪表和器件，确定参加技术试验的组成人员、分工和负责人。 ②实施阶段：操作实验仪器和设备进行具体试验，获得各种试验效果和采集有关数据。 ③结果处理阶段：对试验结果进行分析，区分应该消除的误差和应有的结果，写出试验报告。 （3）技术试验报告的撰写 进行技术试验后要撰写试验报告，试验报告一般包含以下内容： 试验名称 试验目的 试验原理 试验设备和材料 试验方法和步骤 试验结果和分析 试验总结 4.设计的构思 ·设计的根本出发点是要满足使用者、使用环境的需求。因此， 、 、 成为设计中要重点分析的因素。 ·产品与使用者、使用环境构成了 。在处理人机关系时，要坚持 的设计思想；要树立产品设计的整体观，运用工程思维进行系统分析、比较和权衡，努力使设计做到最优；要充分考虑产品对 的影响，体现生态优先、绿色发展的理念，要努力体现设计的文化性和艺术性，大力弘扬社会主义核心价值观和中华传统美德。 5.设计方案的制订 （1）设计说明书 设计说明书是预先对设计项目进行全面构思、统筹规划之后编制的。设计说明书由封面（内容有单位名称、产品名称、设计人签字、设计日期、单位负责人签字）、产品外观总图（效果图）、目录、设计说明书正文等几部分构成。 （2）设计图纸 设计图纸一般需要设计产品总图和详图。产品总图是制作详图的依据，详图则是产品总图的细化和补充。如果是结构复杂的产品，可以有多个总图或分图，分别对应各个主要部件。产品详图一般为零件的三视图、结构图，构件的平立面布置图、断面图，产品安装图等。 （3）成本估算 方案设计的成本估算文件包括成本估算编制说明、成本估算表及用材量估算表。成本估算编制说明应包括编制依据及其他必须说明的问题等内容。成本估算表编制内容可参照国家和本地区有关产品设计概算、预算文件。用材量估算是指产品生产过程中主要材料的消耗总量。 6.方案的比较、权衡和决策 ·方案的比较：将各方案的产品性能、技术指标、特点、外形尺寸、造价等要素列表，逐一分析、比较。 ·方案的权衡：在比较的基础上，从整体上衡量各方案的优劣。 ·方案的决策：根据时间、成本、环境影响、实现的难易等要素综合考虑，经过比较和权衡，选出一个最佳方案。 7.方案的改进与拓展 ·选定设计方案后就进入产品制作、试用和使用阶段，在此过程中仍然可以对方案进行改进。 ·产品的设计，通常都是从低级到高级，从单一功能拓展到多功能逐步发展起来的。 【考点1】技术试验及其作用 1．（2024·江苏）2023年3月31日，国内首辆高温超导电动悬浮试验车在试验轨道上完成了首次运行，为超导电动悬浮交通系统的应用奠定了坚实基础。这种技术试验方法属于（ ） A．虚拟试验法 B．模拟试验法 C．优选试验法 D．强化试验法 【考点2】设计的构思 2．（2023·江苏）设计分析时需要考虑的因素非常多，比如产品材质如何选择，需要实现哪些功能、安全应当符合什么标准、成本控制多少才合适等等，常常让人觉得杂乱无章。其实设计任何产品都应综合考虑三个方面的因素，我们可以从这三个方面进行挖掘和分析，有条理地整理出各种设计因素。这三个方面是（ ） A．使用者、成本价格、技术规范 B．设计者、成本价格、使用环境 C．设计者、产品本身、技术规范 D．使用者、产品本身、使用环境 【考点3】方案的改进与拓展 3．（2021·贵州）某同学准备设计制作一个手提式木盒，用于帮助化学老师搬运少量仪器和药品，以便老师进行演示实验。要求该手提式木盒一次能够存放1个250ml烧杯、6个 50ml容量瓶、4个100ml烧杯，且能够固定放置10支直径为10mm，长为100mm的试管。请根据上述设计要求，完成以下任务： （1）设计该手提式木盒需要考虑的因素有 （多选，将序号填在横线上）； ①木盒的尺寸 ②木盒的连接方式 ③烧杯的厚度 ④提手的高度 ⑤实验的内容 （2）画出手提式木盒的设计草图，必要之处用文字说明； （3）在你的设计方案中，手提式木盒的盒身与提手之间的连接方式是 ，选用该连接方式的理由是 （4）如图所示为该同学为手提式木盒设计的提手方案，比较合理的方案是 （单选）。 A． B． C． D． 一、选择题 1．（2024·云南）如图所示，汽车环境风洞降雪试验是在专用的场地人工营造风雪环境，以考察汽车应对风雪天气的性能。该实验方法是（ ） A．虚拟试验法 B．移植试验法 C．模拟试验法 D．优选试验法 2．（2023·吉林）不同品种的水稻对比试验属于（ ） A．优选试验法 B．模拟试验法 C．强化试验法 D．虚拟试验法 3．（2023·浙江）如用a所示的结构由截面尺寸50mm×50mm的方木料榫卯连接而成，构件1的样头部分结构如图b所示，其主视图和左视图如图c所示。下列关于构件2连接处的设计方案中，合理的是（ ） A． B． C． D． 4．（2023·内蒙古）右图为一款共享单车，下列选项中以降低维护成本为目的的做法是（ ） A．采用手机扫码方式租骑 B．采用实心轮胎 C．采用内置GPS、电路板等的智能车锁 D．采用全铝车身一体成型工艺 二、分析题 5．（2024·浙江）如图所示是某企业生产的一款床。请完成以下任务： （1）设计时提出了以下要求，其中主要从环境角度考虑的是______（单选，填字母）； A．材料需要有足够的强度 B．床的尺寸 C．床的颜色 （2）该款床主要通过______来实现储物功能（单选，填字母）； A．铰连接 B．刚连接 C．既不是铰连接也不是刚连接 （3）企业在制造出样品后进行了试验，以下是其中四个项目：其中测试床靠背跟床板连接强度的项目是______（单选，填字母）； A．床铺面均布静荷载试验 B．床铺面集中静荷载试验 C．床屏水平静荷载试验 D．床长边静荷载试验 （4）性能试验表明床的强度略显不足。请你给厂家提出两条提高床的强度的合理建议： 。 三、综合题 6．（2024·浙江）小明发现奶奶经常将衣架挂在阳台防盗窗的横杆上晾晒衣物，使用时不方便。小明准备利用3mm厚的不锈钢板，设计并制作一个挂式晾衣杆。已知家中阳台防盗窗如图a所示；横杆的宽为30mm，高为40mm，如图b所示；家中所用衣架如图c所示。该挂式晾衣杆的设计要求如下： ①可安装在不锈钢防盗窗的横杆上，连接牢固，不破坏防盗窗原有结构； ②安装在室内方向，不用时可向上翻折； ③能同时晾晒多件衣物，且能实现分隔晾晒，避免衣服紧贴； ④具有一定防风功能，能防止衣架脱落。 （1）小明发现问题的途径是 ； A．技术研究与技术试验 B．观察日常生活 C．收集和分析信息 （2）构思该挂式晾衣杆的方案时需要考虑的因素是 ； A．衣服的长度 B．横杆的长度 C．晾衣杆的连接方式 （3）小明构思好设计方案后，在计算机中建立模型，模拟实际工作状态，观察能否满足设计要求。小明采用的试验方法属于 ； A．模拟试验法 B．移植试验法 C．虚拟试验法 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$