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第二章 技术设计的基础
通用技术 技术与设计1
学习目标
了解技术设计的一些创造性思维和工程思维
能理解和运用设计的原则进行设计分析
体悟技术设计的一般过程
能运用常用的设计构思方法进行设计构思
体悟设计的系统分析方法
能识读简单的机械加工图、电路图、效果图、装配图
能手绘或用软件绘制草图和简单的三视图
第二章 教学内容
第3节技术设计的一般过程和方法
一、技术设计的一般过程
从本质上来说，设计是一个问题求解的过程。
进入高中后，同学们课桌上的书本越来越多，学习用具基本没地方放置。于是小杨打算设计一个笔筒，用于放置文具、物品等。
课桌边笔筒放置处
分析笔筒设计的过程
木制笔筒
一、技术设计的一般过程
技术设计的一般过程
发现问题
收集设计所需的信息、数据、资料
值得解决吗？
有条件解决吗？
确定设计课题
设计构思
设计多种方案
对多种方案进行分析、比较、权衡，选定方案
进行具体、详细的设计
实施设计（产品研制）
评价，提出改进意见
是最优化设计吗？
设计完成
不解决
暂时不解决
中间过程需要检测、评价及改进
修改设计
否
需重新选择方案
需重新设计
否
无
二、技术设计的方法
（一）设计草图的绘画
徒手绘图
徒手绘图方法演示
画短直线、长直线
基本图形绘制
圆形（先绘制正方形）
圆柱体
徒手绘图方法演示
借助网格纸画立体草图
二、技术设计的方法
通过输入和输出探索黑箱的内部结构，抓住设计中需要解决的核心问题。
中医的黑箱理论：
人体是一个典型的复杂黑箱，中医正是把人体当做一个黑箱来研究的。一方面，人体黑箱输出的信息，中医是通过“望、闻、问、切”四诊来获得。中医中一个很重要的特点，就是在取得输出信息的过程中基本上没有干扰人体本身的生理病理活动，没有破坏原有的状态结构。
黑箱
输入
输出
（二）设计方案的构思的方法
1．黑箱法
二、技术设计的方法
2．列举法
（二）设计方案的构思的方法
P60案例：
李明同学使用目前市面上的雨伞总觉得有些不尽人意，他想对雨伞进行一些创意设计，他在设计构思中使用了以下方法：
列举出市面上普通雨伞的优点，如：结实、不透水、能防紫外线等。
列举出市面上普通雨伞的缺点，如：款式单一，不易识别；乘公交容易沾湿别人的衣服；单手不宜开合；伞太长不易携带；不适合两人使用等。
在构思设计方案时发扬优点，改善不足，形成了创造性的设计构思。
他设计了一种伞面具有不同图案、可自动开合、可伸缩、伞顶增加了集水器、可供双人使用的雨伞。
与设计的参考对象作比较，列举其优点以保留；列举其缺点以避免。
列举其不足（或不同）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。
双人雨伞的构思，运用了列举法：
二、技术设计的方法
3．移植借鉴法
（二）设计方案的构思的方法
P61案例：
电动平衡车“动态稳定”技术移植借鉴了人体平衡系统结构。
原理、结构、外观、材料等方面，都可以移植借鉴。
实践：
利用移植借鉴一些自然界生物的功能，进行一项创新设计的构思。
移植借鉴物 创新设计构思
蜂巢 材料、结构
蚁丘 建筑
荷叶 疏水疏油膜
··· ···
二、技术设计的方法
4．筛选法
（二）设计方案的构思的方法
在设计中，将功能元的解尽可能地按照层次罗列出来，然后进行排列组，对排列组合的结果逐个分析、审查，经过不断筛选，剩余两三种方案继续设计。
构思方法还有很多，在实际的设计中可组合使用。
其他构思方法
组合法
联想法
检核表法
……
二、技术设计的方法
1．设计的需求分析
（三）设计的分析
以笔筒为例，分析对课桌功能的需求和非功能需求，分析设计中可能遇到的约束条件。
在方案设计阶段，要对设计展开分析，解决“设计什么”和“如何实现设计”问题。
需求概念示意图
需求分析
1.业务需求
2.用户需求
系统需求
设计的必要性和可行性
功能需求
设计约束
非功能需求
必须完成，有用的功能
属性或品质，性能、可靠性···
限制条件、补充规约
二、技术设计的方法
1．设计的需求分析
（三）设计的分析
在方案设计阶段，要对设计展开分析，解决“设计什么”和“如何实现设计”问题。
设计任务
求总功能
总功能分解
求解功能元
功能元解组合
评价与决策
最佳原理方案
分析
综合
评价决策
P65案例分析：洗衣机的设计，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。
二、技术设计的方法
（四）设计中的人机关系
生活中，我们每个人时刻都与身边的物品发生联系，当人使用这些物品时，物品就与人就产生了一种相互关系，这种关系称为人机关系。
二、技术设计的方法
（四）设计中的人机关系
机的内涵
“ 机”是人设计制作的，自然产生的东西不属于“机”。
设备
仪器
仪表
设施
交通车辆
环境
劳动保护用具……
思考：
1.是否直接接触 “机”，才存在人机关系？
2.人呼吸空气的过程中，是否存在人机关系？
二、技术设计的方法
（四）设计中的人机关系
高效 合理或最优地分配人和机的功能，提高人工作的效率
健康 长期操作或使用产品的过程中，不能对人的健康造成不良影响或者损坏
舒适 身心都感到舒适和自然
安全 产品对人的身体不构成生理上的伤害，短期快速的伤害
1．人机关系要实现的目标
以汽车的设计分析
二、技术设计的方法
（四）设计中的人机关系
2．如何实现合理的人机关系
普通人群与特殊人群 如电梯按键设计
静态的人与动态的人 与人相关的尺寸，静态尺寸和动态尺寸，如课桌之间距离适当，考虑学生的进出动态尺寸
生理需求和心理需求 如儿童表上面画可爱的造型
信息的交互 如红绿灯、来电显示
二、技术设计的方法
（四）设计中的人机关系
产品与使用者、使用环境构成了人机关系。
处理人机关系:
1.要坚持以人为本的设计思想；
2.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；
3.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，
5.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。
补充
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。
产品分析三要素：
产品设计的因素分析
人—人机关系
物—结构、材料···
环境—使用环境
小结
练一练
1．如图所示的手持式吸尘器，集尘仓透明，配有多种长度和形状的吸尘头，适用于不同场合，手柄顶部的LED屏可显示电量、挡位等。下列关于该吸尘器的评价中，不正确的是（ ）
A．手柄的外形设计使人不易疲劳，考虑了人的生理需求
B．工作噪音较小，考虑了人的心理需求
C．配有多种吸尘头，考虑了特殊人群的需要
D．透明集尘仓和LED屏的设计，考虑了信息交互的需要
C
练一练
2.如图所示是一款巴洛克天使机械键盘，下列说法不是从人机关系角度考虑的是（ ）。
A．键盘本体内置了约9度的倾角，使打字时舒服很多
B．键盘顶部的右侧集成了一个滚轮，快速地通过滚轮来实现系统音量调节和静音切换功能
C．外壳漆面采用出色的钢琴漆工艺
D．蓝牙版本接上手机或平板电脑后，连接指示灯会亮
C
练一练
3.电动牙刷通过电动机芯的快速旋转或震动，使刷头产生高频震动，可将牙膏快速分解成细微泡沫，深入清洁牙缝。与此同时，刷毛的颤动能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有按摩效果。下列说法合理的是（ )
A．与普通牙刷相比，电动牙刷能更快地清洁牙齿，体现了技术的目的性
B．长时间不更换牙刷头会滋生细菌，体现了技术的两面性
C．刷牙时需要刷够2分钟，才能起到防护作用，体现了人机关系的健康目标
D．握柄的粗细需要考虑人手的静态尺寸和动态尺寸
A
练一练
4.在抗击新冠肺炎疫情中，除了不舍昼夜的医护工作者外，人工智能技术也在这场战役中起到了不可小觑的作用，快速体温检测、接诊问诊、机器人接待……毫无疑问，人工智能技术正逐渐成为人类的新一代守护者。人工智能具有与人脑类似的逻辑判断功能，这是（ ）方法的一种具体应用。
A．功能模拟法
B．黑箱方法
C．反馈方法
D．控制方法
A
练一练
5.下列行为 不属于黑箱方法的是（　　）
D
练一练
6.如图是一款全自动跟随行驶的Smartbe婴儿推车，父母可以通过手机完成多种功能设置，设置奶瓶加热，婴儿篮的内部温度，防晒防雨棚，婴儿篮位置可以多角度调节。下列对该婴儿车的的评价中不正确的是（ ）
A．盲道、水泥路、大理石、斜坡，Smartbe婴儿推车都能行走，主要考虑了
“环境”的因素
B．遇到障碍物，Smartbe婴儿推车会自动减速停止，也不用担心在陡坡上一
路滑行，实现了人机关系的健康目标
C．Smartbe婴儿推车婴儿篮可以自动调节温度并实时显示，体现了良好的信息交互
D．电动辅助模式下，用户只需要轻轻控制方向，婴儿车会自己提供动力，实现了人机关系的高效目标
B
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