资源简介

《通用技术》必修1第二章
第三节 技术设计的一般过程和方法
教学设计
教学背景
党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。
通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。
教学目标：
知识与技能目标:
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
情感、态度、价值观目标:
通过体悟技术设计的一般过程，增强学生对技术的理解，培养学生对技术应以人为本的理念。
加深对技术的艺术美、技术美及文化性的理解，增强技术设计的道德责任观念。
通过对设计原则的理解，形成全面的、联系的、发展的技术原则观。
教学内容分析:
本书的第二章让同学们了解技术设计学习需要形成的核心素养，学会技术设计中常用的思维方法，通过学习设计的基础知识，为开展技术设计活动做准备。技术的目的在于改善人类的生活。人类在满足生活的需求与愿望时，会遇到许多问随，因此解决问题的程序与方法、探索与实践成为技术的重要内涵。
学情分析:
　通过前一章的学习，对设计与技术有了一定的认识，对设计一样自己的作品充满激情，但对设计的要求还不深入。本课培养学生良好的思维方式，进一步的提升学生学习设计的兴趣。
教学重难点:
重点:了解技术设计的一般过程和方法
难点: 对技术设计一般过程和方法的综合运用，对工程思维的体现。
教学策略:
本节课教学主要由教师通过实物图片和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
　　教学过程:
　　情景导入:
老师：本节课我们学习《通用技术》必修1第二章第三节 技术设计的一般过程和方法。
潘立群同学通过查询资料了解到，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。对发现的问题，潘同学产生了设计一种能让色觉障碍者容易辨认的新型交通信号灯的创意。
设计有价值吗 可以设计吗 有能力设计吗 潘同学就这些问题咨询了交通管理部门，并请教了通用技术教师及物理教师，得到了肯定的答案。
如何设计能让色觉障碍者容易辨认的交通信号灯呢 潘同学对功能的实现和结构进行了认真的分析，设计了几种方案并画出了草图。哪种方案更好呢 他从科学性、创新性、实用性、可靠性、安全性、成本核算等多方面对几种方案进行了分析、比较和权衡，最终确定其中较好的一种方案:通过改变电路，在红灯中加入“x”图形，在黄灯中加入“一”图形，绿灯保持不变。这样，红灯亮时“x”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“一”图形同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。根据设计方案，潘同学制作了新型交通信号灯祥品，进行了测试并做了进一步完善(图2-12)。
潘同学的这项设计既能满足色觉障碍者的识别需要，又不影内正常使用，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，是一项创新和实用的设计。谈项目获得国家实用新型专利，荣获2005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”。
导学思考
潘同学的新型交通信号灯设计经历了哪些过程 在设计中他使用了哪些设计图样
一、技术设计的一般过程
任务
通过潘立群同学设计新型交通信号灯及刘辉等同学设计山村道路路灯的案例（参见教材P51-52）体悟技术设计的一般过程。
立即行动
刘辉等同学学以致用，帮助村民解决实际问题的事迹值得我们学习。请结合刘辉等同学设计山村路灯的案例，把你对设计一般过程的体悟填写到表2-9中。
表2-9 山村路灯的设计过程
经历的主要设计环节 包合的主要工作概述
1. 1.
2. 2.
…… ……
思考
1.处理技术设计问题需要运用工程思维。你认为在山村路灯的设计中哪些方面体现了工程思维
2.技术设计需要遵循设计原则，试结合山村路灯的设计案例，选择其中几项，写出它们所遵循的原则，并填写到表2-10中。
表2-10 路灯设计遵循的设计原则
表现事例 遵循的设计原则
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根据各自的设计实际有可能不同，但大体的过程可以参考（图2-14）（参见教材P54）。
二、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量图的本领。
[一] 设计草图的绘画
设计草图是在设计初期，设计者为了快速记录设计灵感及初始方案构思的意念所绘画的图样。
1.徒手绘画
图2-15是一张小汽车的设计基图。
假如这台小汽车的设计灵感由你产生，你如何俄据你的灵感，徒手把草图绘画出来 徒手绘画草图要求:画线要稳，图线要清晰，目测尺寸要准，各部分比例匀称:绘图速度要快，标注尺寸无误，字体工整。
学习徒手绘画草图，首光要进行绘图的基础技能训练。
1) 画直线
方法指导
(1)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提动，往往会像圆规般画成曲线。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，在再短直线时要适当地移动手臂。
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。
3)画圆形及曲线
方法指导
徒手画圆形和曲线并不容易，需要运用一些特别的技巧。较为常用的是正方形画圆法:先轻轻地画一个边长等于待画圆形直径的正方形图框，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出四段1/4圆周曲线，然后将曲线团滑地接起来，就可绘画出圆形。将正方形线框改为长方形线框，就可画出椭圆形。用类似的方法可以画其他形状要求的曲线。
4)画立体图
方法指导
徒手绘画立体图时，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。如在绘画圆柱体时，先画立方体外框，再画前后的图形，接着连接两圆形便成为圆柱体了。
5)借助网格画草图
方法指导
要领:
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。
2.用绘图软件绘制草图
除了徒手绘画设计草图外，还可以用计算机绘图软件绘画设计草图。
参考如图2-25的祥式，运用计算机绘图软件，设计并绘高一座房子。
实践
下载一个常用的计算机绘图软件，体验各种工具的用法。在老师的指导下创建一个标好尺寸的图形。
[二] 设计方案的构思
设计方案构思的方法有许多，黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法是几种带用的方法。
任务
通过案例了解黑箱法、列举法、移植借监法、筛选法等几种常用的设计构显方法，并通过实践加以体悟和运用。
1.黑箱法
实践
试以电饭煲为设计对象，画出其设计构思的黑箱图。
方法指导
黑箱法要突出设计中的主要矛盾，抓住同题的本质:
暂时摈弃一些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基本功能。
把必要功能和基本功能用输入、输出这样较为抽象的形式加以表达。
2.列举法
实践
试运用列举法对日常生活中的一件物品进行创新设计构思，并接要求填写到表2-11中
表2-11 列举法创新构思
参雁物
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
3.移植借鉴法
实践
自然界的生物丰富多彩、千奇百怪，你能否移植借鉴一些自然界生物的功能，进行一项创新设计的构思 并接要求填写到表2-12中。
表2-12 移植借鉴法创新设计构思
移植借鉴物 创新设计构思 设计构思草图
4.筛选法
探究
试以自行车为设计对象，尝试运用筛选法进行功能设计的构思。
设计构思的方法还有很多，如组合法、联想法、检核表法等。在设计中经常需要综合、灵活地运用多种构思方法。例如，先用黑箱法进行总功能的设想，再分解为分功能，在各分功能的实现中可灵活地运用列举法、移植借鉴法、筛选法、组合法等多种构思方法。
（三）设计的分析
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。
设计的需求分析
了解设计的需求分析方法，并通过实践加以体悟。
解决“设计什么”的问题，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。分析内容包括产品开发的必要性、市场调查和预测、有关产品的国内外水平及发展趋势、预期达到的技术水平、需要解决的技术向题、投资的费用及时间进度计划、现有条件下开发的可能性及准备果取的措施、经济效益、社会效益等。
其次是要分析用户需要。通过用户访谈、调查，对用户使用的场景进行整理，了解他们的想法，从而建立从用户角度出发的需求。
方法指导
需求分析一般接以下步骤进行。
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。
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。
编制需求分析的文档: 对已经确定的需求进行文档化描述，该文档通常称为“需求规格说明书”。
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、清渐性及其他需求给子评价。
实践
尝试为一种作改进性设计的产品进行用户需求分析，把分析的情况填写到表2-14中。
表2-14 对某种产品进行改进的用户需求分析
设计的产品 用户需求分析
2.设计的功能分析
对产品功能分析的目的是要解决“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。
方法指导
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.刘多种设计方案进行比较和权衡，选出最佳方案系统设计分析的流程见图2-31。
实践
试以盲人拐杖（或自己想设计的物品）为设计对象，进行设计分析。
（四）设计中的人机关系
了解设计中的人机关系，并尝试通过设计实践加以体悟。
思考
你认为“人机关系”与设计原则中的哪些原则的目标是一致的
实践
一款适合老年人便用的手机对提升他们的生活质量非常有帮助。请查阅资料并参参工作座椅的人机关系分析案例，从人机关系的角度出发，对老年人的生理、心理进行分析，设计一款适合老年人使用的手机。接要求填写到表2-17中。
表2-17 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
方法指导
(1)从人与移动通信产品关系的角度分析人机关系，如手掌与手机的外壳、耳朵与移动通信产品的听筒等。
(2)设计时注意设计的对象，可以针对老年用户的生理因素及心理因素进行人机关系分析，如老年人的听力会下降、老年人的认知能力会下降、空巢老人需要更多的陪伴等。
(3)思考现有的手机与老年人的人机关系存在的问题。
(4)在设计时需要考虑老年人与手机人机关系的实现途径，如设计尺寸需要考虑适合老年人的静态尺寸和动态尺寸。从舒适性目的出发，需要考虑手机的长度、宽度与手掌、手指的比例；从高效性目的出发，需要考虑经常运用的手指可以触及的最大和最小范围，以及单手操控时的最适尺寸等。
讨论、思考、形成小论文。
每位同学组织一篇小作文，可以从不同的方面进行展开。
完成后，与同学们进行讨论、分享。
课后作业
1.回顾山村路灯的设计案例，写出技术设计的一般过程。
2.徒手画一个圆柱体的草图。
3.材料拉伸试验机的设计目的是测量力和形变。请你画出其设计总功能的黑箱图及总功能的分解图。
4.选取日常生活中的一件物品，观察并思考其在设计中是如何考虑人机关系的。

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