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第二章　技术世界中的设计
知识体系
教材解读
一、技术与设计的关系
1.设计是技术发展的重要驱动力
技术的发展离不开设计,设计是技术成果与人的需求之间联系的纽带,是技术成果转化为技术产品的桥梁。通过设计,可以把技术的潜在价值发挥出来,使科技成果更贴近人们的生活,更好地为人们服务。
2.技术发展对设计产生重要影响
设计依赖技术得以实现。技术发展为设计提供了更为广阔的发展空间。技术进步促进人们设计思维和手段的发展。发展的技术不断丰富着人们的设计手段和方法。
3.设计的丰富内涵
设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。技术产品的设计通常以技术设计为核心,艺术设计融入其中。技术设计侧重面向真实世界的问题解决,注重真实的社会需求,通过真实的实践过程来实现实用功能,体现出技术的魅力;艺术设计侧重通过色彩、图案、造型等达到审美和心理的要求,体现出艺术的风采。
二、设计的一般原则
1.设计的一般原则
(1)实用原则:指设计的产品具有为实现其目的基本功能。包括物理功能、生理功能、心理功能和社会功能等。
实用原则是设计最基本的原则。
(2)创新原则:通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等,或对已有产品的革新来创造具有一定社会价值的事物或形式。
创新是设计的核心。
(3)经济原则:指以最低的费用取得最大的效益。往往以功能成本比来进行衡量,即功能成本比=功能/成本,该比值越高,产品设计越好。
(4)道德原则:产品的设计不能出于某种不道德的目的,不能单纯为了谋取利益而损害人类所居住的环境,也不能为了私利而设计制造低级趣味的产品,更不能生产假冒伪劣产品。
(5)美观原则:是通过对产品造型、大小比例、使用材料、色彩搭配、装饰图案等的设计组合来表达的。
(6)技术规范原则:技术规范是有关使用设备工序,执行工艺过程以及产品、劳动、服务质量要求等方面的准则和标准。
(7)可持续发展原则:产品的设计既满足当代发展的需求,又考虑未来发展的需要,不以牺牲后人的利益和长远的利益为代价来满足当代人的需求。
2.设计原则之间的关系
设计是一项综合活动。设计过程中,各原则并不是独立的,它们之间有着相互联系、相互制约、相互影响的关系。
三、设计的一般过程
1.设计的一般过程
发现与明确问题、制订设计方案、制作模型或原型、优化设计方案、编写产品说明书。
2.制订设计方案的步骤
收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选、绘制图样。
四、技术试验及其方法
1.技术试验及其意义
我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验等探索性实践活动称为技术试验。它可以使设计得以改进和完善,将设计的风险和失误概率降到最低。
2.技术试验的常用方法
(1)强化试验法:通过扩大和强化试验对象的作用,以提高试验效率的方法。如安全帽的超载试验。
(2)优选试验法:运用数理统计的方法,选定若干次具有典型意义的试验,按一定的逻辑推出全部试验所达到的最佳效果。如不同品种水稻的对比试验。
(3)模拟试验法:通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法。如汽车的碰撞试验。
(4)虚拟试验法:利用计算机技术来模拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法。如用计算机模拟“祝融号”火星车在火星表面工作的场景。
(5)移植试验法:在具有差异的事物之间,将某些共同的或相关的因素从一物移植到另一物上进行试验。如作物的嫁接试验。
3.撰写试验报告
一般地,技术试验的实施包括制订试验方案、抽取样本、进行试验、记录数据、分析数据、得出结论等几个步骤。
技术试验报告是技术试验工作完成后应当形成的成果,包括试验目的、试验准备、试验过程、试验记录、试验结论等。
典例变式
[典例1] 以往电路图的设计都是手工绘制,烦琐且易出错。随着电子技术的发展,尤其是电脑的发展,现在专门的电路图设计软件大大方便了电路设计,而且还可以进行仿真测试,这体现了技术与设计的关系是(　 　)
A.技术就是设计
B.技术的发展和设计无关
C.技术的发展对设计不产生影响
D.技术的发展为设计创新提供了条件
D
解析:设计是技术成果转化为技术产品的桥梁,设计促进技术的创新,设计依赖技术得以实现,技术发展为设计提供了广阔的发展空间,技术发展对设计产生重要影响。
[变式1] 以下不能说明设计是技术发展的重要驱动力的是(　 　)
A.一项技术的创新需要设计,一个技术产品的更新需要设计
B.一项工艺的改进需要设计
C.技术成果的转化需要设计
D.专利权的获取需要流程设计
D
[典例2] 某手机厂家计划设计一款5G手机,其中一部分工作的步骤为:①收集与研发手机相关的专利、标准等资料;②通过问卷调查对目标用户进行需求调查,以便确定研发方向;③进行设计分析,方案构思,在多种方案中选定几种方案画出技术加工图;④制作手机原型并进行相关测试。请你按照设计的一般过程进行排序(　 　)
A.①②③④ B.②①③④
C.①②④③ D.②①④③
B
解析:本题考查设计的一般过程。设计的一般过程为发现与明确问题;制订设计方案(收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选、绘制图样);制作模型或原型;优化设计方案(测试、评价及优化);编写产品说明书。①属于制订设计方案中的收集信息;②是调查需求,确定要求,故属于明确问题;③属于制订设计方案中的设计分析、方案构思、方案呈现与方案筛选以及绘制图样;④属于制作模型或原型及优化设计方案中的测试;由此结合设计的一般过程可知,排序为②①③④,故选项B正确。
[变式2] 制订设计方案的过程顺序是(　 　)
A.设计分析、收集信息、方案构思、方案呈现、方案筛选
B.收集信息、方案构思、设计分析、方案呈现、方案筛选
C.收集信息、设计分析、方案构思、方案筛选、方案呈现
D.收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选
D
[典例3] (浙江选考真题)如图所示是一台食品存放试验机。把食品置于试验箱内,计算机根据实际存放条件控制试验箱内的温度、湿度等,并记录食品的变化情况。该试验的方法属于(　 　)
A.虚拟试验法 B.模拟试验法
C.强化试验法 D.优选试验法
B
解析:食品放置在食品存放试验机里,通过再现的形式来模拟现实发生的情况,属于模拟试验法,故选项B正确。
[变式3] 如图所示是都安高速云雾大桥进行840吨荷载试验的场景。该技术试验的方法属于(　 　)
A.移植试验法 B.模拟试验法
C.优选试验法 D.虚拟试验法
B
设计的一般过程
重难拓展
五种技术试验方法的区别
案例 项目 试验方法 特征 目的
汽车钢板的 最佳冶炼温度 优选试验法 创设试验环境是基于数学统计思维 求少
F1方程式 电脑仿真赛车 虚拟试验法 创设的试验环境是虚幻的、虚构的场景 求知
汽车碰撞试验 模拟试验法 创设的试验要与实际使用环境尽量接近甚至相同 求真
鹅卵石上驾驶,如“水管加压检漏试验” 强化试验法 创设的试验环境要与实际使用类似,但强度要大很多,非常规且具有一定破坏性,须建立数学模型。例如食品保质期,疲劳测试 求快
汽车发动机 用在轮船上 移植试验法 创设的试验环境要与实际使用环境在某些方面存在差异 求便
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