2.3技术设计的一般过程和方法课件-2025-2026学年粤科版高一年级通用技术必修一

技术设计的一般过程和方法 同学们好，今天我们一起来学习粤教科技版，通用技术 必修一 第二章第三节《 技术设计的一般过程与方法》。 技术设计 首先我们欣赏一些创新产品图片：激光投影键盘，根据手高度自动调节亮度的台灯。 2 技术设计 1.设计来源于哪里？ 2.设计经过了哪些过程？ 空中停车场等，这些设计来源于哪里呢？它们都经历了哪些过程呢？接下来，我们一起学习技术设计的一般过程。 3 机动车驾驶证申领和使用规定 （公安部令第139号) 新型交通信号灯的设计过程 发现问题 以新型交通信号灯的设计为例，一起探究其设计的过程。潘立群同学通过了解机动车驾驶证申领和使用规定时，发现无红绿色盲者才可申领这一问题。 4 新型交通信号灯的设计过程 收集信息 接着，通过收集信息发现我国还没有设计专门给色觉障碍者使用的红绿灯。 5 值得解决吗？ 可以设计吗？ 1.目前红绿灯设计标准化程度相当高。 2.交管条例规定对交通灯号的排列顺序作了标准化规定。 3.借鉴其他国家的成熟经验和做法。 新型交通信号灯的设计过程 他通过查阅资料还发现全国有6500万的色觉障碍者，所以他觉得设计一款可以给色觉障碍者看得懂的红绿灯是非常有价值的，根据目前的红绿灯设计标准和借鉴其他国家的成熟经验和做法，他们觉得是有能力设计的。 6 有条件设计吗？ 确定设计课题 1.对功能的实现和结构进行认真分析。 2.既能满足色觉障碍者的识别需要，又不影响正常使用。 新型交通信号灯的设计过程 【四川日报】目前我国的交通信号灯以红绿灯为主，这恰恰是红绿色盲患者的“死穴”。建议借鉴其他国家的成熟经验和做法，通过改进并优化交通信号系统，让色盲患者合法获得机动车驾驶权。一是对现有的交通信号系统进行升级改造，更改为以箭头符号:(表示通行，x表示不能通行)和数字(倒退数字)为主，以红绿灯为辅的模式。二是全国统一改进，以免存在异地发生重大交通事故的危险。三是色盲患者在健康体检时予以特别注明，所有色盲患者在学习驾驶技术前先进行信号灯识别培训。 然后，他们确定设计课题，对功能的实现和结构进行认真分析，如何设计一款既能满足色觉障碍者的识别需要，又不影响正常使用的红绿灯呢。 7 设计多种方案 新型交通信号灯的设计过程 构思方案 经过分析讨论，他们设计了多种方案及绘制了草图。 8 选定方案 制作模型/原型 科学性、创新性、实用性、可靠性、安全性、成本核算等方面进行分析、比较和权衡，选择最终方案。 新型交通信号灯的设计过程 对多种方案的科学性、创新性、实用性、可靠性、安全性、成本核算等方面进行分析、比较和权衡，选择最终方案并制作出模型。 9 符合各国交通信号灯的使用惯例和有关标准，增加成本不多，是一种创新和实用的设计。 新型交通信号灯的设计过程 测试并完善 最后，对模型进行测试并完善。这项符合各国交通信号灯的使用惯例和有关标准，增加成本不多，是一种创新和实用的设计。 10 技术设计的一般过程 结合新型交通信号灯设计的过程，我们一起来回顾设计的一般过程有：发现问题、收集信息、确定设计课题、设计构思多种方案、确定最终方案、制作产品模型/原型、测试并完善。注意：设计是一个动态发展的过程，每一项设计的设计阶段和步骤可能不同。 11 技术设计的一般过程 结合新型交通信号灯设计的过程，我们一起来回顾设计的一般过程有：发现问题、收集信息、确定设计课题、设计构思多种方案、确定最终方案、制作产品模型/原型、测试并完善。注意：设计是一个动态发展的过程，每一项设计的设计阶段和步骤可能不同。 12 经历的主要设计环节 包含的主要工作概述 山村路灯的设计过程 阅读教材51页山村路灯设计案例，完成下面表格。 请同学们阅读课本51页山村路灯设计的案例，在学习任务单中写出设计环节及其对应的工作。 13 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 时间到，下面我们一起学习技术设计的方法。发现和明确了设计问题后，需要对设计进行构思，在构思的基础上进行设计的分析。而在设计构思、分析、交流的过程中，我们需要具备绘画设计草图的技能。 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 （1）画线要稳，图线要清晰 （2）目测尺寸要准，各部分比例匀称 （3）绘图速度要快 （4）标注尺寸无误，字体工整 徒手绘画时，要注意四点： （1）画线要稳，图线要清晰 （2）目测尺寸要准，各部分比例匀称 （3）绘图速度要快 （4）标注尺寸无误，字体工整 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 1.画直线 徒手画线是徒手绘图的基本技能。徒手画线时，如果只让手臂自然地沿关节摆动，往往会像圆规般画成弧线。所以，画长直线时要适当地移动手臂，以免画成曲线。相同道理，在画短直线时要适当地移动手腕。 只摆动手臂会画成弧线 画长直线时要移动手臂 画短直线时要移动手腕 学习徒手画图，首先要学习绘图的基础技能训练。徒手画线是徒手绘图的基本技能。徒手画线时，如果只让手臂自然地沿关节摆动，往往会像圆规般画成弧线。所以，画长直线时要适当地移动手臂，以免画成曲线。相同道理，在画短直线时要适当地移动手腕。 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 2.画基本图形 学会了画直线的基本技术后，便可以练习徒手画直角、正方形、长方形、平行四边形和三角形等基本图形。 学会了画直线的基本技术后，便可以练习徒手画直角、正方形、长方形、平行四边形和三角形等基本图形。 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 3.画圆形及曲线 徒手画圆形及曲线：先轻轻地画一个边长等于待画圆形直径的正方形线框，再绘画出平分边长的中心线接着在被两根互相垂直等分的中心线划分的区域内分别画4段1/4圆周曲线，然后将曲线圆滑地接起来，就可绘画出圆形。将正方形线框改为长方形线，就可画椭圆形。 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 4.画立体图形 应先画出合适比例的立方体外框，再对空间进行分割，然后用粗线把整个立体图勾画完成。 （a）画外框 （b）各部分的空间分割 （c）各部分绘制，用粗线勾画轮廓 徒手画立体图形：应先画出合适比例的立方体外框，再对空间进行分割，然后用粗线把整个立体图勾画完成。 技术设计的方法 （一）设计草图的绘画——徒手绘画 5.借助网格画草图 要领: (1)与地面垂直的线垂直画。 (2)与地面平行的线按网格上的斜线画。 (3)以网格上的小格来确定物体的比例关系。 此外，还可以借助网格画草图：与地面垂直的线垂直画；与地面平行的线按网格上的斜线画；以网格上的小格来确定物体的比例关系。 Photoshop AutoCAD SketchUp 技术设计的方法 （二）设计草图的绘画——用绘图软件绘制草图 除了徒手绘画设计草图外，还可以利用计算机绘图软件绘画设计草图。 例如，Photoshop、SketchUp、AutoCAD等。 （二）设计方案的构思——黑箱法 技术设计的方法 完成草图设计后，需要对方案进行构思。方案构思的常用方法有黑箱法、列举法、移植借鉴法和筛选法。下面请同学们观看一段视频， 通过视频可知，黑箱法是指把一个不清楚系内部结构的系统当作黑箱，通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系，来探索黑箱的内部构造和机理的方法。 （二）设计方案的构思——黑箱法 自行车设计黑箱图 输入人力 输出 自行车 黑 箱 实现自行车必要功能和基本功能的方法 行走 转向 制动 变速 信息输入 信息输出 黑 箱 技术设计的方法 以自行车设计为例，我们把自行车内部系统看成一个黑箱，观测输入的人力与自行车行走、转向、制动和变速的关系，来探索自行车的内部构造。 双人雨伞 设计的参照物 优点、缺点及创新设想 设计构思草图 优点 缺点 创新设想 （二）设计方案的构思——列举法 技术设计的方法 列举法，与设计的参考对象作比较，列举其优点，在新方案中保留，列举其缺点，以便避免，列举其不足之处，以便做必要的补充。在继承的基础上创新，使新方案尽可能完善。李明在伞的设计构思中就是运用了列举法。 （二）设计方案的构思——移植借鉴法 技术设计的方法 移植借鉴法，将某一领域的原理，技术，方法，结构，材料，用途等移植到另一个领域中的发明创造方法。在电动平衡车设计中，设计人员从人体的平衡系统结构中获得启迪触发灵感，并通过联想将其原理合理应用到设计中。 25 电动平衡车 原理 结构 技术 材料 用途 …… 移植借鉴法 （二）设计方案的构思——移植借鉴法 技术设计的方法 移植借鉴法：是将某一领域的原理，技术，方法，结构，材料，用途等移植到另一个领域中的发明创造方法。 移植借鉴法，将某一领域的原理，技术，方法，结构，材料，用途等移植到另一个领域中的发明创造方法。在电动平衡车设计中，设计人员从人体的平衡系统结构中获得启迪触发灵感，并通过联想将其原理合理应用到设计中。 26 技术设计的方法 （二）设计方案的构思——移植借鉴法 图片中的两种产品的发明都是利用了移植借鉴法，你能否移植借鉴一些自然界生物的功能，进行一项创新设计构思呢？请填写在书本62页表格中。 27 履带式挖掘机 液压轮胎式挖掘机 技术设计的方法 （二）设计方案的构思——筛选法 筛选法：根据已经掌握的概念、原理、规律，在正确理解题意的基础上，通过寻找不合理因素，将其逐一排除，从而获得正确答案的一种方法。 时间到，接下来我们学习最后一种方案构思方法。筛选法，根据已经掌握的概念、原理、规律，在正确理解题意的基础上，通过寻找不合理因素，将其逐一排除，从而获得正确答案的一种方法。以挖掘机的功能设计为例： 28 技术设计的方法 （二）设计方案的构思——筛选法 功能元 解法 1 2 3 4 5 6 A动力源 电动机 汽油机 柴油机 蒸汽机 液动机 气动电动机 B移位传动 齿轮传动 涡轮传动 带传动 链传动 液力耦合器 C移位 轨道及车轮 轮胎 履带 气垫 D取物传动 拉杆 绳传动 气缸传动 液压缸传动 E取物 挖斗 抓斗 钳式斗 挖掘机取物、运物的方式 组合法 联想法 ...... 将功能元的解尽可能的按层次罗列出来，然后进行排列组合，对排列组合的结果逐个分析审查淘汰不适合的，经过不断的筛选，剩下两三种方案再按方案设计的步骤继续设计。设计构思的方法还有很多，如组合法、联想法等，在设计中经常需要综合、灵活地运用多种构思方法。 29 需求概念示意图 技术设计的方法 （三）设计的分析——设计的需求分析 对方案进行构思后，进入方案设计阶段，要对设计展开分析，解决“设计什么”和“如何实现设计”问题。解决“设计什么”问题，需要对设计进行需求分析。需求分析首先是要分析业务需求，分析设计的必要性和可行性，然后再分析用户需要。 技术设计的方法 （三）设计的分析——需求分析一般步骤 (1)问题识别：用于发现需求、描述需求，主要包括功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、安全保密需求、用户界面需求、资源使用需求、成本消耗与开发进度需求，以此来预先估计以后设计可能达到的目标。 (2)分析与综合：对问题进行分析，然后在此基础上整合出解决方案。 (3)编制需求分析的文档：对已经确定的需求进行文档化描述，该文档通常称“需求规格说明书”。 (4)需求分析与评审：它是需求分析工作的最后一步，主要是对功能的正确性、完整性和清晰性以及其他需求给予评价。 (1)问题识别：用于发现需求、描述需求，主要包括功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、安全保密需求、用户界面需求、资源使用需求、成本消耗与开发进度需求，以此来预先估计以后设计可能达到的目标。 (2)分析与综合：对问题进行分析，再整合出解决方案。 (3)编制需求分析的文档：对已经确定的需求进行文档化描述，该文档通常称“需求规格说明书”。 (4)需求分析与评审：它是需求分析工作的最后一步，主要是对功能的正确性、完整性和清晰性以及其他需求给予评价。 （三）设计的分析——设计的功能分析 技术设计的方法 解决“如何实现设计”的问题，需要进行产品功能分析。产品设计的功能分析，一般根据产品系统设计的功能需求，先确定系统的总功能，再把总功能逐层分解成功能元，然后对功能元进行求解。将功能元的解进行不同的组合，从而形成多种设计方案，对多种设计方案进行比较和权衡，选出最佳方案。 （四）设计中的人机关系 技术设计的方法 人机关系：人与“机器设备”及所使用的“一切物品”之间的关系，包括使用时与所在环境之间的关系。 在生活中，我们每个人无时无刻不与身边的物品发生联系。当我们使用这些物品时，物品与人产生了一种相互关系，这种相互关系称为人机关系。人机关系是指人与“机器设备”及所使用的“一切物品”之间的关系，包括使用时与所在环境之间的关系。 （四）设计中的人机关系 技术设计的方法 在工作座椅设计时，为了达到高效、方便、舒适、健康、安全的目标，需要从人的角度出发，考虑使用者的生理、心理、体验、审美等因素。 人和工作座椅形成的人机关系有： 1. 手臂与椅子的扶手 2. 背与座椅的靠背 3. 臀部与座椅椅面的宽度 4. 腿与座椅椅面的高度 5. 脚与座椅椅面的高度 课本中的案例：当人坐在办公椅上时，形成的人机关系有：手臂与座椅的扶手，背与座椅的靠背，臀部与座椅椅面的宽度，腿与座椅椅面的高度，脚与座椅椅面的高度。 在设计办公椅时，要对人、座椅与环境之间的关系进行分析，从而实现人坐在座椅上工作感到方便、高效、舒适，同时保证健康和安全。 （四）设计中的人机关系 技术设计的方法 老年人手机设计的人机关系分析 我的设计方案（用设计草图或文字说明） 从人机关系的角度考虑 请大家课后查阅资料并参考工作座椅的人机关系案例，设计一款适合老年人使用的手机。 课堂小结 一、技术设计的一般过程 1.发现与明确问题 2.制订设计方案 3.制作原型或模型 4.产品测试与优化 5.编写产品说明书 二、技术设计的方法 1.设计草图的绘制：徒手绘画、用绘图软件制作 2.设计方案的构思：移植借鉴法、黑箱法、列举法、筛选法 3.设计的分析：设计的需求分析、设计的功能分析 4.设计中的人机关系 本节课学习了技术设计的一般过程和技术设计的方法。 36 Multimedia 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