5.1 产品初步设计学历案-2025-2026学年地质版高中通用技术必修一

第一课 产品初步设计 【课标要求】 能从产品人机界面设计和产品功能结构设计方面，确定实现技术原理的零部件构成，并据此粗略进行产品的内部布局设计。 【教学目标】 1. 知识与技能 学生能够清晰阐述人机界面设计、产品功能结构设计、产品内部布局设计的概念和内涵。 准确识别并解释人机界面设计中人和产品各自功能确定的方法，以及常见的人机界面需求。 熟练分析产品功能结构，绘制简单产品的功能结构图。 依据给定条件，完成简单产品内部空间粗略布局设计，说明布局依据。 2. 过程与方法 通过分析生活中常见产品，如垃圾桶、洗衣机、汽车等，培养学生观察、归纳、总结能力，掌握从实际案例中提取设计要素的方法。 借助小组合作完成生态垃圾桶设计任务，提升学生团队协作、沟通交流能力，学会在团队中发挥自身优势，共同解决问题。 在设计实践中，锻炼学生创新思维和动手能力，使其能够运用所学知识解决实际设计问题，形成初步设计思维体系。 3. 情感态度与价值观 激发学生对产品设计的兴趣和热情，培养学生对技术设计领域的探索精神。 让学生体会设计在改善生活、满足需求方面的重要作用，增强学生关注生活、服务生活的意识。 培养学生严谨、细致的工作态度，使其在设计过程中注重细节，追求设计的合理性和完善性。 【教学重难点】 1. 教学重点 人机界面设计中人和产品功能的确定，以及人机界面需求的分析与应用。 产品功能结构设计中，分析产品功能实现过程，绘制功能结构图。 产品内部布局设计原则和方法，依据产品功能和使用场景进行合理布局。 2. 教学难点 综合考虑人因工程学、用户需求、产品功能等多方面因素，进行全面且合理的人机界面设计。 准确梳理复杂产品的功能关系，绘制逻辑清晰、准确完整的功能结构图。 在产品内部布局设计时，权衡不同布局方案的优缺点，选择最优方案，同时兼顾产品外观设计需求。 【教学过程】 《深化校园智慧垃圾桶设计》学习单 主题内容：深化校园智慧垃圾桶设计 学法建议 1. 讲授法：系统讲解产品初步设计各部分的概念、原理和方法，确保学生掌握基础知识。 2. 案例分析法：展示丰富多样的实际产品案例，引导学生分析其中的设计思路和方法，加深对知识的理解。 3. 小组讨论法：组织学生分组讨论设计问题，促进学生之间的思想碰撞，培养团队协作和沟通能力。 4. 实践操作法：安排学生进行生态垃圾桶设计实践，将理论知识应用于实际，提升学生的动手能力和创新能力。 所需资源 1. 多媒体课件，包含大量产品设计案例图片、动画、视频等资料。 2. 准备一些简单的实物模型，如垃圾桶、小型家电等，用于课堂现场展示和分析。 3. 为学生提供设计用纸、绘图工具、测量工具等，满足实践操作需求。 4. 设计相关的教学辅助资料，如案例分析表格、设计任务单等。 环节 学习过程 学习指导 情境导入 1. 展示生活中常见产品图片，如智能手机、汽车、智能家居设备等。提问学生：这些产品给我们生活带来便利，那在设计这些产品时，设计师首先要考虑什么？引发学生思考，导入本节课主题——产品初步设计。 2. 简述产品初步设计在整个产品设计流程中的重要地位和作用，让学生对本节课学习内容有整体认识和期待。 【设计意图】 通过问题情境导入，激发学生的求知欲，引导学生积极思考。 自主学习+小组讨论+教师指导 1. 人机界面设计 概念讲解：以洗衣机为例，讲解人机界面概念。洗衣机通过控制面板（按钮、显示屏等）让人输入指令（选择洗衣模式、设定水位等），同时向人反馈信息（洗衣进度、故障提示等），这就是人机界面。强调人机界面是人和产品信息交流的通道。 功能确定：列举不同产品案例，如手动挡汽车和自动挡汽车，分析人和产品在实现驾驶功能时各自分担任务。手动挡汽车换挡由人操作，自动挡汽车换挡由汽车自动控制系统完成，说明人机界面设计需确定人和产品各自实现功能。 人机界面需求：以汽车驾驶为例，人控制车速需要了解当前车速，控制方向需要了解汽车在车道相对位置，这些控制和信息对应关系构成人机界面需求。展示一些常见控制元件（按钮、旋钮）和显示元件（显示屏、指示灯）图片，说明其在人机界面中的作用。 【知识点拨】 人机界面设计是产品设计的重要内容，人机界面设计不当，会造成产品使用者不易学会操作、容易误操作等。 提问：同学们可以使用、分析身边的一些产品，看能不能找到某产品人机界面设计方面存在的问题。 2. 产品功能结构设计 实例引入：展示拆解后的自行车图片，介绍自行车由车架、车轮、车把、刹车系统、传动系统等零部件组成，各零部件有特定功能，相互配合实现自行车骑行整体功能。 功能结构分析：以垃圾桶为例，分析其实现垃圾收纳功能技术过程。垃圾从投放状态进入垃圾桶存储状态，人使用垃圾桶活动流程是：走近垃圾桶 - 打开盖子 - 投放垃圾 - 关闭盖子。根据这些分析，画出垃圾桶功能结构图，讲解功能结构图中各子功能（如垃圾投放、存储、盖子开合控制等）及相互关系。 3. 产品内部布局设计 布局影响因素：展示不同内部布局的吸尘器图片，说明有外壳产品内部布局会影响外观设计。内部布局需考虑产品功能实现、使用便利性、稳定性等因素。例如，吸尘器电机位置影响重心和手持舒适度，尘盒位置影响清理便捷性。 布局原则和方法：讲解产品内部布局一般原则，如功能分区明确、重心稳定、便于装配维修等。以简单电子产品为例，说明先确定主要部件（如主板、电池）位置，再安排次要部件（如按键、指示灯）位置的布局方法。 交流评价： 评评价得分 8-10分 5-7分 1-4分 你的得分 评评价标准 过程完整描述具体 能具体描述半数以上的过程 只能描述少部分内容 【知识点拨】 垃圾桶的基本功能结构 【学习方法】 小组推荐一学生讲解+教师评价。 【知识点拨】 布局不合理直接影响使用者的舒适度、效率等人机关系因素。 小组讨论与实践 1. 布置任务：将学生分成若干小组，每组4 - 5人。布置设计任务：为教师办公室设计一款生态垃圾桶，要求从人机界面设计、产品功能结构设计、产品内部布局设计三个方面进行设计。 2. 小组讨论：各小组围绕设计任务展开讨论，教师巡视各小组，参与讨论并给予指导。引导学生思考以下问题： 人机界面设计方面：垃圾桶盖子打开方式（手动、脚动、感应自动打开），如何设计控制面板或指示装置让用户了解垃圾桶状态（满溢提示等）。 产品功能结构设计方面：垃圾桶实现垃圾收纳、分类功能需要哪些子功能，各子功能如何相互配合。 产品内部布局设计方面：考虑垃圾桶形状、尺寸，如何合理安排垃圾袋放置区、垃圾存储空间、感应装置等部件位置。 3. 实践设计：小组讨论后，进行设计实践。各小组使用提供的设计用纸、绘图工具等，绘制生态垃圾桶人机界面设计草图（包括控制面板布局、操作流程等）、功能结构图、内部布局设计图，并标注设计说明，阐述设计思路和依据。教师持续巡视，为学生提供技术支持和创意启发，解决学生遇到的问题。 交流评价： 评价得分 8-10分 5-7分 1-4分 你的得分 评价标准 设计新颖项目齐全构图美观 项目基本齐全，设计较新颖 仅能完成部分环节 【评价指导】 各小组分别让一位同学介绍本组的设计，并展示草图，采用自评+互评+师评，找到完成情况较好的小组分享学习收获。 课堂总结 1. 与学生一起回顾本节课主要内容，包括人机界面设计、产品功能结构设计、产品内部布局设计概念、方法和要点。强调产品初步设计是产品设计关键环节，为后续深化设计奠定基础，鼓励学生课后继续关注生活中产品设计，培养设计思维和创新意识。 2. 布置课后作业：要求学生根据课堂点评和讨论意见，完善生态垃圾桶设计方案；自主选择一款生活中产品，从产品初步设计三个方面进行分析，撰写分析报告。 【设计意图】 学会分析总结 【评价指导】 自我评价本节学习收获 【教学反思】 在本次教学中，通过多种教学方法结合，学生积极参与课堂讨论和实践，对产品初步设计知识有较好理解和掌握。案例分析环节激发学生兴趣和思维，小组讨论与实践培养学生团队协作和创新能力。但教学中也存在不足，如部分学生在分析复杂产品功能结构时存在困难，小组讨论中个别学生参与度不高。在今后教学中，应加强对复杂案例分析指导，优化小组讨论组织形式，关注每个学生发展，提高教学质量。 【检测与作业】 1.下列关于人机界面设计的说法，错误的是（ ） A. 人机界面设计的主要工作之一是确定人和产品各自实现的功能 B. 人机界面设计不当，可能会造成产品使用者不易学会操作 C. 按钮、旋钮等控制元件和显示屏、指示灯等构成的控制面板就是人机界面 D. 人机界面设计只需要考虑硬件界面的设计，不需要考虑软件界面的设计 2.简述产品功能结构设计的主要步骤。 3.完成校园智慧圾桶的人机界面需求设计。 学科网（北京）股份有限公司 $