第4章 放飞设计创意 教案-2023-2024学年高中通用技术地质版(2019)必修《技术与设计1》

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第4章 放飞设计创意 教案-2023-2024学年高中通用技术地质版(2019)必修《技术与设计1》

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第四章 放飞设计创意
一、教学目标
1. 技术意识:能在技术活动的过程中,恰当处理人机关系,形成规范、安全的技术习惯。
2. 工程思维:能通过经历技术设计的一般过程,初步进行设计方案的多因素分析,了解比较、权衡、优化等系统分析的方法。
3. 创新设计:①能根据设计对象和现有条件,制定解决技术问题的一个或多个方案;能针对某个技术问题实例,设计一般的试验方案并撰写试验报告;初步掌握技术设计的一般方法,形成基本的技术设计能力。②通过案例分析等活动,理解形态分析法和联想法等常用构思方法及其作用,选择并尝试合适的构思方法完成方案的构思。
4. 图样表达:能用简单的草图表达和交流设计构想。
二、教学重点
1.深入具体的设计分析,明确产品设计需要考虑的因素,形成基本的设计分析思路和方法。
2.合理设计评价指标,综合考虑各个要素,优选或优化设计方案。
3.运用形态分析法和联想法解决技术问题。
4.运用仿生法和5W2H法来解决技术问题。
三、教学难点
1.在设计分析的基础上,综合考虑各种因素,构思并制订符合设计要求的项目设计方案。
2.合理分析方案选定中的约束条件和各因素之间的相互制约关系,促进方案细节的具体化。
3.形态分析法的实施过程。
4.选择并应用合适的构思方法,完成方案的构思。
四、教学过程
(一)产品概念设计
1. 情境导入
教师:展示几款公用垃圾桶照片,组织学生进行思考。
(1)产品整体设计分析
问题引导:在提出新的分析点时,注意思考自己是如何想到的?注意发现是否有更普适性的规律,能够帮助我们深入地进行设计分析。
①思考、同桌讨论,将想到的因素进行精简的表述,分条记录在电子便签上。
②整理、汇总电子便签,集中展示在大屏幕上。
③由教师引导大家将所有因素分成几个大类,按类别把电子标签归成若干类。
④尝试给分类好的电子便签取类别名称。
(2)知识讲解
产品设计的三要素是指设计分析需要综合考虑的人、物、环境三个方面的因素。
人:指使用者。产品是为人类服务的,人类的需求在很大程度上决定着产品的设计。
物:指产品本身。产品本身是一个整体,包括功能、材料、造型、结构等。
环境:产品是在一定的环境中使用的,必然受到环境的制约,并对环境产生制约。
①继续补充:针对自己所设定场景的垃圾盛收装置,继续从人、物、环境三个方面进行设计分析。
②检查是否能够往上归类,往下看能否继续分类。
③分析各因素的主次关系以及相互间的联系。
④转化为思维导图。
⑤思路交流:各小组就分析的成果进行交流,介绍自己是如何想到的。
垃圾盛放装置的设计分析思路:
①从使用场景角度分析,注意季节、气候等条件,注意长时间的积累效应(图片案例启发)。
②从用户需求的角度分析,调查、访谈、观察、角色体验、扮演用户真实行为等,从而清晰地把握用户的使用过程以及使用方式。
③从产品的发展历史来获得灵感,从市场现有产品的不足来进行分析。
④从人机关系和设计的一般原则角度,如用户与产品的交互等方面来进行分析。
(3)组成部件设计分析
问题:我们的设计任务是“解决垃圾盛放问题”,不是“设计一款垃圾桶”。要考虑能满足“盛放垃圾”的需求,根据设计分析,我们必须增加什么部件?
教师:引导学生思考、发言,并记录。
学生:根据自己的设计构想,分析自己所设计垃圾盛放装置的组成部件,交流、完善组成部件的分析结果。
3.构思设计方案
构思设计方案(方案的构思)是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上,通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来,并采用图、模型、文字、符号等方式整体呈现。
4.实践应用
教师:播放自动打包套袋垃圾桶的相关图片,提出任务。
学生:观看图片,感受设计的魅力。
指导:草图可以用于设计的过程辅助构思,也可以用于设计结果的呈现和交流。
学生:小组合作,完成任务。
教师:巡视,与学生持续性的对话,进行个性化指导,必要时运用网络技术或借助行业专家的力量。适时选择若干小组进行设计分析、展评交流,集中提供反馈指导。
个性化指导备案:构思过程和方案示例,助老爬楼梯装置的设计三要素分析案例,用户画像法,用户行为地图法等。
5.展示总结
选择优秀的1~2个小组设计分析过程资料及设计方案,展示交流,师生联系设计分析知识,对其进行评析。
学生:展示交流,发表意见。在展评过程中,针对分析自己构思方案的作用,分享学习感受。
教师:适时引导,总结得出,优秀的设计离不开影响产品设计的主要因素的设计分析。
(二)怎样实现创新设计
1. 新课导入
问题:同学们在选购台灯时,都考虑哪些指标?大家看屏幕上这几款台灯方案,如果让你为山区的学生挑选一款便携式台灯,你会选择哪件产品?为什么?
学生:自由回答。
教师:复习设计的一般原则、人机关系等知识,并总结选购产品所要考虑的因素。
2.新课学习
(1)方案比较
各小组轮流展示自己的方案。
学生:对各个方案逐一进行评析,总结分析其特点。
教师:引导学生根据设计目标、设计要求以及各个方案的特点,列举评价指标,然后归纳总结,形成具体的方案评价指标,并对各指标进行重要性排序。(如果在重要性排序上存在困难或很难达成一致,可以介绍KANO模型分析法)
(2)方案权衡
任务:通过比较,以描述或赋分的方式,明确各个方案与设计指标的匹配程度。
展示小组进行答辩,学生根据设计要求、设计原则和产品特点,指出问题、提出疑问或者给出合理的改进建议。
学生:针对相互制约的问题进行权衡和决策,选出最优方案,并有选择地吸收其他方案的优点,优化本组的方案。
教师:以宜家经典马克杯和婴儿车为例,引导学生关注生产、运输、后期使用和维护等多个环节,进行方案优化。
备案:如果学生在权衡上存在困难,介绍雷达图,依据面积完成方案权衡。产品需要符合相关技术标准,达到设计要求。另外,可以根据情况探讨测试方法。
(3)方案细化
问题引导:能否实现预想的功能?总体及部件的形状、尺寸是什么?使用材料及加工方式是什么?组成部件的连接方式是什么样的?
教师:指导学生尽量使用标准件,采购方便,可以简化制作过程,降低成本,实现通用易换,易维护。
(4)完善方案
任务:根据项目实际,利用本节课所学知识,制定适合自己项目的方案评价指标,进行方案的比较、权衡,选择最优方案或集中各方案的优点进行改进,然后细化和完善。各小组之间可以进行交流。
(三)收集创意的方法
1. 新课导入
教师:用六根火柴可以拼出几个三角形?
学生:思考并回答。
2.新知学习
(1)发现用户的需求,明确真实的设计问题
教师:技术设计要从用户的需求出发。首先,要明确真正的问题是什么;然后,要避免思维定势。
教师:展示垃圾问题解决装置案例图。
①支撑架+垃圾袋。
②地下垃圾容器。
③芬兰的垃圾真空管道收集系统。
学生:检查自己对于问题的界定是否有问题。
(2)从学科知识与经验中,搜寻解决问题的原理
①数学: Smart Helix(机巧螺旋)——挂画辅助器。
②物理:Bevel Cup(40度沥水马克杯) 、容易拧开的瓶盖、自动开盖油壶、多用扳手。
(3)联想法
教师:联想法就是由甲事物想到乙事物的思维过程。
任务:在手机耳机和拉链之间建立关联,你能想到什么?
任务:你能否利用现有技术,检测人类的坐姿,并对不良坐姿发出提醒?
学生:思考,提出方法。(拉链耳机、多个压力传感器数值比较……)
教师:通过以上两个任务,你能形成什么有指导价值的观念?
学生:分享自己的观点和想法。
(4)从不同的角度寻找解决问题的方法
问题:在使用美工刀切割纸张时,如何避免划伤手部?
学生:先个人思考,再小组讨论。
教师:引导学生从不同角度思考。(从手的防护、尺子的改变、纸的设计和美工刀的设计等角度)
3.形态分析法
除了应用原理、移植技术,多项技术的组合也可以产生新方案。组合型技法是指按照一定的技术原理或功能目的,将现有的科学技术原理或方法、现象、物品作适当的组合或重新安排,从而获得具有统一整体功能的新技术、新产品、新形象的创造技法。通过图片中这几种勺头、勺柄和可能的附加件,你能运用组合法产生什么样的设计?
下面要讲的形态分析法是组合型技法的一种。形态分析法是以系统分析和综合为基础,用集合理论对研究对象相关的形态要素,分解排列和重新组合,得出所有可能的总体方案,最后通过评价进行选择。也就是说,每一个事物(技术装置)都可以分解成若干子系统,直至分解成不能再分的要素。将这些要素重新排列组合,就会产生很多的新的功能、方法或装置。
4.项目实践
任务:针对自己的设计问题,绘制形态分析表或者三维形态分析矩阵;尝试运用形态分析法,提出小组项目的形态设计方案;结合联想法,提出多个设计方案,并继续完善方案。
学生:思考、讨论,完成小组设计项目形态分析表,提出新的方案或完善方案。
教师:巡视,个性化指导;共性问题,集中指导。
5.教师:播放盾构机原理图片,分析盾构机仿生案例。
盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构施工法是掘进机在掘进的同时构建隧道之“盾”(指支撑性管片)。盾构机的圆柱体组件的壳体,即护盾,对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力。有时还起到承受地下水压,以及将地下水挡在外面的作用。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
18世纪末,英国在开挖伦敦泰晤士河隧道时遇阻,法国工程师布鲁诺尔发现,船蛆会从体内分泌一种液体并涂在孔壁上形成保护壳,以抵抗木板潮湿后发生的膨胀。他从船蛆的这种行为中获得了灵感,发明了第一代盾构机。
6.新知探究:仿生法
活动:折纸飞机,然后放飞,比较两种飞机的飞行路径和效果。
学生:与教师提供的带翘起小翼的仿生纸飞机对比,然后增加翘起小翼,分析差异原因。
技术并不一定是根据科学原理发明的。比如:飞机为什么能飞起来?至今没有得出一致认同的原理。飞机更多的是在自然事物的启发下,不断试验演进的结果。技术也有可能直接来源于自然现象的启发。仿生法就是模拟自然生物形态来进行设计的一种方法。
7.新知探究:设问法
教师:介绍设问法的概念与主要类型。
设问法是通过多角度提出问题,从问题中寻找思路,进而做出选择并深入开发创造性设想的一种构思方法。它的主要类型有检核表法、5W2H法以及和田十二法等。
设问法借助各种思维技巧,抓住事物具有普遍意义的方面进行提问。
教师:讲解5W2H法的概念以及各个问题的具体含义。
任务:针对自己的设计方案,运用5W2H法,检查设计方案的合理性,然后展开交流,完善自己的设计方案。
选择1~2个小组的设计项目,交流评析。
教师:从各组项目中选择一个合适的项目,展示该小组运用5W2H法的构思成果,引导学生应用5W2H法提出更多的设想。
8.项目实践
从形态分析法、联想法、仿生法或设问法等方法中选择合适的构思方法,综合应用于自己的设计中,并形成或完善自己的设计方案。
教师:巡视,个性化指导,选择部分有交流价值的方案展示分享
学生:创意想象?完善方案。
五、教学反思

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