2.3 技术设计的一般过程和方法（课件）-2025-2026学年粤科版高一通用技术必修1

知识回顾 1.技术设计的一般原则（十二个原则） 2.各原则之间的相互联系 （一）科学性原则 （二）创新性原则 （三）安全性原则 （四）实用性原则 （五）经济性原则 （六）可靠性和耐用性原则 （七）标准化原则 （八）工程心理学和生理学原则 （九）时效性原则 （十）最优化原则 （十一）法律道德规范原则 （十二）可持续发展原则 原则之间可能存在矛盾，应用时有优先顺序。 原则之间的关系并非绝对，应针对特定的设计，仔细分析，以得到正确的设计方向。 课堂导入 1976年，一个技术人员在三峡长江边上一个县城对面的高山上建了一个电视塔，运行良好。后来，这个技术人员调回了老家广东，在后面的几年里，县里先后建了八个电视塔，但奇怪的是，每一个电视塔都受道了雷击，有的电视塔还造全了多次雷击，而县成对面的高山上的电视塔却安银恙。该山比其他电视塔还高，而且是雷击区，建电视塔前，被雷击后残存的大树桩至今都还在。 教师P74 我们可以发现一个设计，需要有统计调查等操作，才能落地 ——第二章 技术设计的基础 第三节 技术设计的一般过程和方法 01 02 03 04 技术设计的一般过程 技术设计的方法 本章小结 章节练习 目录 01 技术设计的 一般过程 知识拓展 观看一个小视频了解交通信号灯的发展史 技术设计的一般过程 全国有近6500万的色觉障碍者，他们不能考取驾驶执照，甚至过马路都受影响。潘立群同学发现了这个问题，产生了设计一种能让色觉障碍者容易辨识的新型交通灯的创意。 技术设计的一般过程 设计有价值吗？ 1 可以设计吗？ 2 目前红绿灯设计标准化程度相当高 交管条例规定了对交通灯号的排列顺序作了标准化规定 借鉴其他国家的成熟经验和做法 技术设计的一般过程 有能力设计吗？ 3 如何设计？ 4 对功能的实现和结构进行认真分析 设计几种方案并画出草图 技术设计的一般过程 哪种方案更好？ 5 测试并完善 6 方便色觉障碍者辨认的交通灯“既能满足色觉障碍者的识别需要，又不影响正常使用，符合多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。 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” 从科学性、创新性、实用性、可靠性、安全性、成本核算等多方面进行分析 小潘的新型交通信号灯经历了哪些过程？ 技术设计的一般过程 ①发现问题，收集信息 ②确定课题，设计构思 ③选定方案，详细设计 ④实施设计，产品检测 ⑤评价改进，修改设计 ⑥达到最优，设计完成 技术设计的一般过程 1.发现问题:包括现在要解决的问题和有待实现的愿望。 2.收集设计所需的信息数据、资料：包括用户需求、环境条件、元器件部件参数。有时开展技术试验，检测产品的功能、获得性能参数等，有些技术试验要在设计方案形成的前后或在设计过程中进行。 3.值得解决吗：从技术价值、经济效益、社会效益，国家安全等角度进行考虑。 4.有条件解决吗：包括人力、物力、财力、技术能力、社会和自然环境是否许可等。 5.确定设计课题：包括项目的名称，级别(一般、省级、国家级项目，应用或基础理论研究课题等)。 6.设计构思：包括想法、草图等。 7.设计多种方案：初步的设计方案，应该有设计图纸或模型。 技术设计的一般过程 8.对方分，比，权，定方：的比多方天，对各种方家的可行性，或本、效益、是否符合设计原则、承担的风险等进行详细分析、论证、比较，选定方案。 9.进行具体、详细的设计：包精说明任务来源、工作原理、铁细功能指标、结构图级、完成时间、成本预算、设计负责人签字等。 10.实施设计：制作或工程施工等，大型项目应有监理和验收等过程。 11.产品(或方案实施结果)检测：可包括自我检测、第三方检测、用户试用检测等。 12.评价，提出改进意见：对产品(项目)有无达到设计目标，是否达到最优等得出结论，提出存在问题和改进意见，可形成工程(项目)验收意见书、鉴定意见书等。 阅读案例：山村路灯的设计 技术设计的一般过程——山村路灯 刘辉住在一个离小镇约为25km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急诊的病人及赶集夜归的路人掉进河里的事故，村民们急切希望能在小桥路边装上照明灯，刘辉在学习了通用技术课程之后，决定为乡亲们设计路灯 1.发现问题 技术设计的一般过程——山村路灯 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资料。 （1）夜晚急诊病人及赶集夜归人都要经过小桥，解决桥边的路灯照明很有价值。 （2）小镇靠本地小水电站供电照明，枯水期经常发生停电。 …… 2.收集设计所需的信息、数据、资料 技术设计的一般过程——山村路灯 刘辉住在一个离小镇约为25km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急诊的病人及赶集夜归的路人掉进河里的事故，村民们急切希望能在小桥路边装上照明灯，刘辉在学习了通用技术课程之后，决定为乡亲们设计路灯。 3.值得解决吗？ 技术设计的一般过程——山村路灯 刘辉向通用技术老师提出了自己的设想，老师向学校领导了做了汇报，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励，他们成立了项目小组，决定把设计工作落到实处。 4.有条件解决吗 ？ 技术设计的一般过程——山村路灯 项目小组为设计路灯制定了3个初步方案，并分别绘画了草图。 方案一： 方案二： 方案三： 5.设计构思，设计多种方案 技术设计的一般过程——山村路灯 项目小组对3个方案进行了分析、权衡和比较。 （1） （2） （3) 6.对方案分析比较权衡选定方案 技术设计的一般过程——山村路灯 项目小组对方案3进行了详细了的设计，制作，安装和调试。 试用了1个月后，村民们反映了一些意见。 （1）（2）（3）………………………… 7.进行具体、详细的设计，实施研制，产品检测 8.评价，提出改进意见 技术设计的一般过程——山村路灯 设计成果还由通用技术老师，及技术站的张技术员等人进行了评价，大家认为刘辉等同学的路灯设计不但具有技术价值，经济价值，社会价值，而且还体现了生态优先，绿色环保意识。 9.是最优化设计吗？ 技术设计的一般过程 设计是一个动态发展的过程，在设计中有些阶段或步骤可能会发生变化，有些步骤之间可能出现一定的循环。 02 技术设计的方法 技术设计的方法 从技术设计的一般过程知道， 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本领。 直线要求尺子画，比例到位 草图是立体图不是平面图 技术设计的方法 设计草图是在设计初期，设计者为了快速记录灵感及初始方案构思的所绘画的图样。 （一）设计草图的绘画 直线要求尺子画，比例到位 草图是立体图不是平面图 2）画基本图形 4）画立体图 技术设计的方法 1）画直线 3）画圆形及曲线 （一）设计草图的绘画 1、徒手绘画 技术设计的方法 5）借助网格画草图 （一）设计草图的绘画 1、徒手绘画 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 技术设计的方法 （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 （一）设计草图的绘画 1、徒手绘画 技术设计的方法 如今市面上有很多种类的绘图软件，但是他们的侧重点都不一样，有的侧重画工业图,有的偏向于艺术设计，还有的偏向于3D画图等，虽然都属于画图软件，但是涉及的方向大不一样。 （一）设计草图的绘画 2、用绘图软件绘制草图 AUTO CAD 是画工程图纸用的软件。 Illustrator 和CorelDRAW 是用于画平面图片。 Photoshop主要是用在做修改图片。 ImageReady 是配合Photoshop的软件，可以做出GIF动画。 3维的软件有3D MAX、MAYA，都可以做动画。 技术设计的方法 把一个不清楚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，这种方法称黑箱法，如:中医看病、买西瓜、选购彩色电视机等。 （二）设计方案的构思 1、黑箱法 黑箱法是指一个系统内部结构不清楚，或根本无法弄清楚时，外部输入控制信息是系统内部发生反应后的输出信息，再根据其输出信息来研究其功能和特性的一种方法。 所谓黑箱就是指那些既不能打开又不能从外部直接观察其内部状态的系统，比如人们的大脑只能通过信息输入输出来确定其结构和参数。 技术设计的方法 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( 或不同)之处，以便做必要的补充。 （二）设计方案的构思 2、列举法 这样，在继承的基础上创新，使新方案尽可能完善。 希望点列举法:主动型创新技法，根据需要、愿望列举各种希望点来提出新的思路和设想，以便解决问题。 缺点列举法:被动型创新技法，全面列出创造对象目前存在的具体缺点，提出改进、开发创新思路，从而改进、消除这些缺点。 技术设计的方法 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。 这种借鉴移植不是简单的生搬硬套，需要运用联想想象，根据设计对象进行适应性改良。 （二）设计方案的构思 3、借鉴移植法 在电动平衡车的设计中，设计人员借鉴了人体的平衡系统，并将其原理合理的应用到设计中。 把某一领域的科学技术成果运用到其他领域。寻找“可移”之物，通过联想而导致移植发明。 一次，巴比尔船长来到了盲校，他给学生们讲述了战地夜间通讯的演习。他说:"在伸手不见五指的夜晚，要秘密地把信息传出去，我们用的是密码，我们在厚纸上戳出各种点子来表示密码，接到密码的士兵，用手一摸，就能了解信息的内容，就像用眼睛看电报文一样。”盲人布莱尔（法国）由此得到启发，通过联想而发明了盲文。 技术设计的方法 筛选法是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(不正确的选项)，将其逐一排除，从而获得正确答案的一种方法。 （二）设计方案的构思 4、筛选法 教材中以挖掘机的功能设计中为例。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。 技术设计的方法 首先分析业务需求，分析设计的必要性和可行性； 其次分析用户需求； 最后分析系统需求（功能需求、非功能需求、设计约束）。 （三）设计的分析 1、设计的需求分析 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 技术设计的方法 产品功能分析目的是要解决如何实现设计的问题，主要包括产品功能原理的分析、实现的方法和途径、方案的评价和决策等。 步骤：先确定系统的总功能，再将总功能分解成功能元，然后对功能元进行求解。 （三）设计的分析 2、设计的功能分析 产品功能分析目的是要解决如何实现设计的问题 P68页还有一段话 总功能：希望来电话了，屏幕、铃声、震动一起工作 功能元：屏幕、扬声器、马达 单个功能元：马达->震动 技术设计的方法 人与机器设备及所使用的一切物品之间，包括使用时与所在环境之间的关系称为人机关系。 人机关系要实现的目标是：高效、健康、舒适、安全。 在设计中，我们所设计的产品都是从人的需求出发，为人服务的。因此人机关系也就成为设计活动中必须考虑的核心问题之一。 （四）设计中的人机关系 1.人对“机”：使用有更多功能;使用和控制更加方便、快捷；完成人所设定的功能和目标；使“机”能平稳、在环境中能高效率安全地运行；并延长它的寿命。 2.机对人：适合、满足人的生理心理需求，在环境中使人安全、感觉舒适，有利于人的健康。 03 本章小结 课堂小结 04 课堂练习 课堂练习 1.技术设计的一般过程，通常第一个过程是（ ）。 A．调查问卷        B．设计构思 C．明确问题 D．发现问题 【考点】技术设计的一般过程，首要环节是发现问题，包括现在要解决的问题和有待实现的愿望。 【答案】D 43 课堂练习 2.如图所示，小区垃圾桶的缺点是桶盖打开不方便不卫生，从技术设计的一般过程分析，如果要解决上述问题首先要做的是（ ）。 A.绘制垃圾桶的草图 B.收集有关垃圾桶的信息 C.提出重新设计一个垃圾桶，并明确其设计要求 D.编写产品说明书，并提出解决桶盖打开不方便不卫生的设想 【考点】技术设计的一般过程 【答案】C 44 课堂练习 3.在产品设计过程中，运用3D打印机可以缩短设计周期，其发挥作用的主要环节是（ ）： A.发现和明确问题 B.制定设计方案 C.制作模型或原型 D.测试、评估及优化 【考点】技术设计的一般过程 【答案】C 45 课堂练习 4.以下哪个属于草图？( ) A. B. C. D. 【考点】草图绘制 【答案】A 46 课堂练习 5.设计中的人机关系包括哪些关系（ ） A.人、机、物品 B.人、工具，设计 C.人、环境、物品 D.人，设计、环境 6.以下关于技术设计的过程，说法正确的是( ) A.设计方案，一旦确定就不能再进行修改了， B.通常在方案构思时会制定多种方案，然后进行筛选 C.技术设计中，不管目前是否具备条件解决，都可以完成技术设计过程， D.全部设计过程是顺序执行的，不能返回。 【考点】设计中的人机关系 【答案】C 【考点】技术设计的一般过程 【答案】B 【答案】： 【解析】： Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf58.30.100 $