资源简介

《通用技术》必修1第四章
第三节 测试与优化
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
了解日常生活中简单的测试方法、记录方法
能简单的运用一些测试方法对一些产品进行测试
能根据测试的结果进行简易的优化设计
情感态度与价值观
从了解工艺含义到明白工艺处处存在我们生活中。知道工艺对工业生产的重要性，同样的材料，不同的工艺技术会立生不同的产品，工艺的好坏决定着产品质量的优劣。从而树立工艺要精湛，产品才能优秀的理念，培养学生对技术的正确态度以及良好的技术理念和素养。
感受工匠精神对技术制造质量的独特作用，体会工艺的优质对成品的重要性，形成严谨细致精益求精、追求卓越的工作态度。
教学内容分析:
本书的第四章就是以问题的解决过程为线索来展开的，教材以贴近生活实际的广告宣传灯设计为例，引领同学们经历技术设计与制作的过程。
通过第四章的学习，同学们将会掌握相关的技术设计的知识和技能，了解设计中可能遇到的各种问题，综合考虑设计的条件和因素，优化设计方家，最终实现设计方案的物化，从而达到提高核心素养的目的。同时提高实践活动的成效，以知促行，学以致用。
学情分析:
确定设计方案后，下一步就需要根据设计方案制造出产品。但是想要达到最终的设想，仅靠手绘图或计算机三维效果图是远远不够的，我们还需要通过进一步的学习，将设想变成现实。
本章我们将根据设计的要求，挑选合适的材料，运用合适的加工工艺，使用工具，最终制作出一个产品的原型或模型。 在这个过程中，既要尊重原始设计，又要提倡大胆创新，还需要处理好结构、空间、色彩搭配、材质肌理等关系，并时刻谨记操作安全。我们还要点结归纳在设计制作各个阶段做的测试和评价，通过测试和评价，使作品得到进一步的提升和完善。相信经过我们的努力，一定能把美好的设想，转化成实实在在的成果。
教学重难点:
重点:了解什么是测试及简单的测试方法
难点:能用学过的测试方法进行简单的测试操作，并进行优化设计。
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第四章第三节 测试与优化。
校庆广告宣传灯设计制作展示会上，各小组代表分别展示和介绍了本小组的模型。第二小组在展示中发现了几个问题:
使用白炽灯做光，画面明暗不均匀。用普通纸粘贴的宣传画透光率太低，没有达到宣传显示的效果。
白炽灯的功率太大，导致底板温度过高，粘贴画出现受热烤黄现象。
校庆广告宣传灯的挂钩受力有变形情况。
教师针对第二小组的展示情况进行了点评和引导，指出了出现以上问题的主要原因是在模型的制作过程中忽视了测试和改进。不经过测试，产品在使用中就容易出现问题，还有可能引发安全事故。
听了教师的点评，其他小组的同学也认识到自己对制作过程中的测试环节还不够重视，决定在今后的设计和制作中加强测试和优化环节。
导学思考
你们小组的模型测试情况如何 有发现问题吗 要做哪方面的改进和优化
一、测试
任务
了解测试的内容、方法和步骤，并通过对模型的测试加以体悟。
方法指导
1.测试的内容
确认测试对象能够达到的技术指标，其特征是要通过测试数据评价产品水平，以指导设计方案的优化或定型。不同的产品有不同的测试内容，一般新产品都会进行功能测试性能测试、安全测试、产品适用性测试和寿命测试等。
测试时一般要注意以下几点。
(1)制订严格的测试计划和测试项目。
(2)对测试发现的错误结果需要有确认的过程。一般成员A测试出来的错误，一定要由成员B来确认。
(3)要彻底检查每个测试结果。如果不仔细检查测试结果，有些已经测试出来的错误可能会被遗漏。
(4)安善保存一切测试过程的文档，测试的重现往往要靠测试文档记录。
2.测试的方法和步骤
(1) 测试方法有静态测试和动态测试
静态测试:是指人工评审设计文档，借以发现其中的错误。作为研发质量控制的重要手段，评审经常作为具体实施前的检查手段，其目的是保证设计的正确性，减小设计风好尽早发现设计缺陷。
动态测试:让被测试产品有控制地运行，并从多种角度观察运行时的情况，以发现其中的错误。
(2)测试步骤
根据设计要求制订测试内容，包括产品功能和指标。
制订测试的方法，准备好各项测试需要使用的工具、仪器设备。
实施测试，并记录结果。
案例
六面形校庆广告宣传灯的测试测试的主要内容包括，电路设计和开关、广告宣传效果、尺寸规格、稳定性与强度、电流与电压、安全性等。具体测就情况见表4-13。
表4-13 六面形校庆广告宣传灯的测试
测试内容 测试方法 测试结果 评价 存在问题的原因
电路设计和开关 进行通电测试，测试电路设计是否正确，开关是否正常 电路设计和安装正确，开关良好 合格
广告宣传效果 进行通电测试。观察文字和图像宣传展示效果和夜晚的展示距离 画面上亮暗不均匀 不合格 采用点光源光照不均匀
尺寸规格 用直尺或卷尺测量，比较测量值与设计图标示的尺寸的偏差 尺寸偏差在规定的范围内 合格
稳定性与强度 分别将六面形校庆广告宣传灯平放和悬挂，检查是否平稳及挂勾是否变形 灯体平稳，挂勾形状不变 合格
电流、电压 测试输入电压、电流 在规定值内 合格
安全性 连续开灯工作6小时，用电笔测试漏电情况 面板过热，无漏电 不合格 光源功率太大，灯体散热不良
思考
如果李明小组测试的是一款滚动式广告宣传灯，还要增加哪些测试内容
实践
根据自己小组设计制作的模型，制订测试内容，实施测试项目，记求测试结果并分析原因。
进入市场的产品必须按照一定的标准来测试，有些产品还需要进行专业认证测试。专业认证测试需要满足一定的测试标准和规范，要求在专门的测试场地（国家认证实验室）用精确的调试仪器测试。
二、改进与优化
任务
结合测试的结果，对本小组的设计模型进行改进和优化。
产品的设计不可能是绝对完美的，在设计的过程中需要对设计不断优化，在制作过程中也提倡有新的发现、新的创意、新的改动，尤其是对产品的测试中发现的问题要及时改进。
案例
六面形校庆广告宣传灯模型的改进和优化
从六面形校庆广告宣传灯的测试结果发现，还有一些问题和缺点，如光源照明不均匀、宣传画透光性差、广告宣传灯面板发热严重等。道过对设计的改进可以消除存在的缺点和隐患，同时在功能上也可进一步优化和拓展。
(1)安全性上的改进。把功率60 w的白炽灯改为6 w的管状节能灯，既保证了光源的亮度，又把点状的光源变成了带状的光源，同时还大大地降低了发热量；改造上、下盖的构造，把上、下盖做成框架中空的结构，利用空气的上下对流带走热量，降低温度。
(2)透光性的改进。把原来画在纸上的宣传画，改为画在透明胶纸上，画面通过灯光的照射更加绚丽多彩。
(3)灵活性上的改进。画板采用可更换结构，使用时可根据使用者的需求更换版面，以适应不同的需求。更换版面可采取手动换画，设置6块活动画板来实现换画功能。
(4)灯光控制上的改进。采用电子控制，使功能转换变得灵活。灯光运行方式包括长亮、闪动、跳跃、流动、亮暗交替等，还可对灯光强度进行控制。
(5)使用材料的改进。采用铝合金型材做骨架可使作品更加牢固，增加耐用性。将有机玻璃改为PVC片，可以降低制作的加工难度和成本。
(6)功能上的改进。增加灭蚊蝇功能。在原广告灯的下半部加设电子灭蚊蝇装置，利用高压低功率触杀网触杀蚊蝇。为了安全，需在触杀网的外围加设防护栅网。
(7)听觉、视觉上的改进。可提供背景音乐，增加广告宣传解说词；在画板和灯光上增加色彩配置，变换画板上的文字与图案等。
实践
根据本小组的模型在测试中发现的缺点和问题，加以改进和优化，并考虑能否拓展一些功能。
新产品的设计制作过程中需要改进和优化，已生产和进入市场的产品，也需要与时俱进地进行改进设计。
易拉罐的改进
1963年，第一个碳酸饮料铝制易拉罐面世了，但拉环有很多缺点。
首先拉环会带来危险，因为拉下来的拉环会被孩子们拿来玩耍，而锋利的拉环会割伤孩于。
其次，人们拉下拉环后随手丢弃，造成了环境污染。但要把这些拉环收集、储藏及运送到再循环中心并不容易。
最好的方法是把拉环留在罐上，那么收集罐的时候，同时也收集了拉环。20世纪70年代中期，制罐业发明了首个不离罐拉环。
今天，这种拉环已用于全球很多碳酸铁料罐（图4-19）。该种设计利用了杠杆原理，当使用者拉动拉环时，拉环会向下弯曲，从而拉开盖眼，通过将盖子下压来开启盖子。开这种易拉罐时，只需单手模作，不像旧时拉环，开罐时需要一只手拉动拉环，另一只手抓着罐子。不离罐拉环是技术的改进，使用者饮用罐装饮品时感觉轻松方便，不用到处找寻丢弃拉环的地方。同时又符合环保理念，罐内的饮料饮完后，空罐可全部被回收。
产品的改进设计是基于对现有产品的整体优化或局部改进设计，目的是使产品更趋完善，更能满足用户的需求、提高产品的性价比，满足绿色环保的要求等。产品的改进性设计，最重要的是要了解用户对原有产品的意见、期望和建议。
调查
请你选择一种常用的产品，以产品的改进和优化为目的进行调查，将调查结果和建议填入表4-14中，并向生产者反馈。
表4-14 产品调查表
项目 内容
选择的产品
调查的方式
用户的意见
我的建议
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.试总结在广告宣传灯制作完成后，要对作品进行哪些测试
2.制作的广告宣传灯通电一段时间后，由于灯体通凤不好、散热不良导致灯体和面板发热严重，试提出几种更环保，更节能的优化改进方法。
3.汽车追尾事故时有发生，对保护车内人员安全，有同学想出如下多种优化改进防护的方案，你觉得哪一项比较合理 为什么
(1)在汽车前后加装高强度弹簧，碰抢时弹簧可以起到缓冲作用。
(2)根据同名磁极相斥原理，在汽车前后加装同磁性强磁体，两车靠近时相互排斥进免相撞。
(3)在车内加装更多的安全气囊。
(4)加强前后保险杠的厚度，提高的耐撞能力。
4.有一次，小明家来了几个客人，小明用一次性塑料杯给客人倒热茶水时，发现了两个问题，一是型料杯受热变软不好拿，二是客人走动后杯子容易混淆。于是小明决定写信给塑料杯厂家，提出对杯子改进的方案。
(1)如果你是小明，你会向厂家提出怎么样的改进方案？
(2) 请你帮助小明设计杯子。
要求:
用草图呈现方案。
标明使用的材料及其额色。

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