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第三章 发现与明确问题
课标导引
考点 课标要求 学业水平要求
发现问题 (1)追溯问题的来源 (2)探究发现问题的途径与方法 了解问题的来源 理解发现问题的途径和方法
水平一
水平三
明确问题 (1)明确问题的内容及解决问题受到的限制 (2)明确设计要求及编写设计计划 经历发现与明确问题的技术设计环节的实践
水平三
水平三
教材研析
知识点一　发现问题
生活中有很多为我们所不知而需要解答的话题,这就是问题。
1.问题的来源
(1)人类生存必然会遇到的问题——来源于生活;
(2)由别人给出问题,设计者必须针对问题寻求解决方案——来源于需要;
(3)基于一定的目的,由设计者自己主动地发现问题并试图解决——来源于设计者的主动积极发现。
2.发现问题的途径与方法
(1)观察日常生活
对生活中所遇到的人、事、景、物的偶然一瞥,都可能发现一个新问题。
(2)收集和分析信息(文献法,问卷调查法,询问法)
“互联网+”时代,信息层出不穷。通过对文献信息、网络信息、媒体信息的收集、检索和分析,往往可以发现一些有价值的问题;通过问卷调查、询问访谈等方式进行信息的收集,有时也会有惊人的发现。
(3)技术研究与技术试验
在技术研究与技术试验的过程中获得灵感、体悟,进而发现新的问题。
知识点二　明确问题的内容及解决问题受到的限制
1.问题是否明确
明确问题需从提出问题的目的是否明确、问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、问题的应用环境是否明确等方面考虑。
2.问题的价值
判断一个问题是否有价值,必须从以下问题着手:
(1)所提出的问题是否遵循了基本的科学原理——科学性;
(2)迄今为止,能否确认该问题尚未得到充分解决——先进性;
(3)在调查的范围内,该问题是否具有普遍意义——普遍性;
(4)在多个问题同时发生时,该问题是不是主要问题——主要性;
(5)现有的技术条件能否解决这个问题 技术发展以后呢——可能性;
(6)解决该问题所需要的投入是多少 投入与产出之比是否理想——效能性。
3.明确解决问题受到的限制
无论是一个问题的解决,还是一项设计的进行,它的限制主要是由两方面决定的:
(1)设计对象的特点和问题解决的标准
①设计对象不同,设计标准不同;
②设计对象受到成本、环境等限制(例:工程设计等都要有一定的预算)。
(2)设计者的技术能力与条件
①主观条件:是否具有解决问题所需要的知识和技能;
②客观条件:需要消耗一定的人力、物力、财力以及时间等。
知识点三　明确设计要求及编写设计计划
设计计划可以更好地保证设计有目的、有计划地进行,可以通过工作程序的排列来表示。例如台灯设计的计划:
为了统筹安排设计进度,合理利用设计资源,并根据时间要求以及设计各个阶段的工作量和设计的难易程度,科学、合理地分配时间,在完成设计计划的基础上,还需要制订一份时间进度计划表。设计各阶段工作的展开,有的可以同时进行,有的需要依次推进。
时间进度计划表(以台灯为例)
根据需要,时间进度计划表也可以用设
计计划书的形式来表达。
问题详解
典例1 明确问题内容,即设计要求
典例2 设计要求的分类:人、物、环境
典例3 明确解决问题受到的限制
典例4 发现问题的方法和途径
典 例 1
倒车雷达全称是倒车防撞雷达,当探头检测到汽车靠近障碍物时,蜂鸣器会自动发出警报提醒驾驶员。下列对倒车雷达提出的设计要求,不恰当的是 (　　)
A.灵敏度高,一有物体被检测到,蜂鸣器就发出声音
B.蜂鸣器的提示音可以是自选的很舒缓的轻音乐
C.声音要有持续性
D.倒车的时候自动开启
B
变式训练
汽车行驶过程中,如果发生剧烈撞击,安全气囊会自动打开,保护车内乘员。下列对安全气囊提出的设计要求,不恰当的是(　　)
A.灵敏度高,一有震动就打开
B.气囊内的气体不可燃
C.打开时不能爆炸　
D.打开时不能伤害乘员
解析 因为灵敏度太高,非常容易一有震动就打开,造成不必要的浪费。
A
典 例 2
小明为了在家中锻炼身体,准备在过道两侧墙壁之间安装一个简易单杠。小明首先上网收集相关资料,经过分析比较,准备选择如图所示的产品。该产品长度可调,免钉安装,靠底座与墙面的摩擦力固定,但价格相对较高。小明根据该产品的安装要求对过道的墙面进行了简单测试,发现施加压力后墙面容易破损,不适合使用该产品,于是决定自己设计一种用膨胀螺栓安装的简易单杠。小明对收集到的信息进行分析,提出了以下设计要求:
A.单杠的直径适合握持;
B.单杠的握持部位要防滑;
C.适用于宽度为1 100~1 200 mm的过道;
D.有足够的强度和刚度;
E.安装牢固可靠;
F.成本尽可能低。
其中与人机关系要实现的目标相关的有________(多选)。
ABDE
解析 A选项是人握持的尺寸,与人的静态尺寸有关,属于人机关系的舒适目标;B选项的防滑要求,D选项和E选项对单杠强度和连接强度提出的要求,均与人机关系的安全目标有关;C选项与“环境”因素有关,F选项与人机关系要实现的目标没有联系。
变式训练
(2023浙江杭州周边重点中学联考)小明学校的通用技术实践室配备了如图a所示的框锯,通过绞片和绞绳调节锯条的张紧力。小明在整理库存的框锯时,发现了以下问题:①时间久了,有许多绞绳出现了腐坏、断裂;②有些框锯的绞片从绞绳上脱落后,丢失了。于是,小明准备自己制作一种框锯锯条张紧结构,修补破损的框锯。
图a
图b
(1)小明在明确了问题的内容与价值后,以下不属于小明解决问题所受到的限制的是________(单选)。
A.原有框锯的结构
B.原有锯条的尺寸
C.通用技术实践室现有的工具和设备
B
解析 (1)框锯的尺寸已经决定了锯条的尺寸,锯条尺寸与需要设计的张紧结构无关,不属于解决问题受到的限制。答案选B。
(2)A和C属于设计的实用原则,设计需要实现的功能。B不会夹手实现了人机关系的安全目标,E无毛刺、美观实现了人机关系的舒适和安全的目标。D考虑的是设计的经济原则,方便制作。F可以看作是一种创新,以不同于传统的方式制作框锯的张紧结构。所以答案是B、E。
(2)小明上网收集相关资料并进行了设计分析,提出了以下设计要求:
A.能够调节锯条的张紧力;
B.在调节过程中不会磨手或夹手;
C.能够防止锯条的张紧力过大或过小;
D.使用现有的工具设备能够制作,制作难度较低;
E.无毛刺,外观美观;
F.可以对框锯进行打孔等操作。
其中与人机关系要实现的目标相关的有______ (多选)。
BE
典 例 3
某设计师查阅相关数据后,发现火灾中大多数人死亡的原因是吸入毒性气体。于是他设计了如图所示的消防装置,由灭火器和防毒面具组成,既能灭火又能保护使用者。在设计过程中需要明确解决问题受到的限制,下列不属于该装置设计限制因素的是(　　)
B
A.灭火器的技术规范
B.火灾发生的原因
C.制作成本
D.设计者的设计能力
解析 火灾发生的原因与设计该消防装置没有必然联系,所以不属于该装置的设计限制因素。
变式训练
在寒冷的冬天,人们往往紧闭门窗来保持室内的温度,小黄同学发现这种方式会使室内二氧化碳浓度升高,空气质量下降,不利于人的健康。小黄同学为了解决这个问题,计划设计一个自动换气装置,受到了各种主客观条件的限制,以下不属于限制条件的是(　　)
A.设计与制作该装置的资金
B.小黄同学设计装置的能力
C.换气装置的技术要求
D.门窗的数量
解析 门窗的数量与设计自动换气装置没有必然联系,所以不属于限制
条件。
D
典 例 4
新式纺纱机是詹姆斯·哈格里夫斯在一次无意中将家中的纺纱机碰翻这一偶然事件中发现纺车锤竖立时仍能转动,得到启示而发明的,这个案例中问题的发现来源于(　　)
A.技术研究
B.技术试验
C.收集和分析信息
D.观察日常生活
解析 无意中将家中的纺纱机碰翻而发现,所以是观察日常生活。
D
变式训练
20世纪初,食品商瓦尔特·杜伯纳观察来到他店里的消费者。他注意到,人们能够用手提起来多少商品,或者用胳膊夹住多少商品,会直接影响到商品的销售量。于是他有了一个创意,他准备了一个大纸袋,用一根绳索作为加固筋兜起来,这种申请了专利的杜伯纳购物袋可以承重75磅,那根绳子还兼做提手用。杜伯纳每年销售100万个这样的购物袋。杜伯纳发现该问题的途径属于(　　)
A.调查问卷 B.观察日常生活
C.技术试验 D.技术研究
解析 观察来到他店里的消费者,所以是观察日常生活。
B

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