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课时15　设计的评价与优化设计方案
考点　设计的评价与方案的优化
一、设计的评价及分类
1.设计的评价
设计的评价是指依据设计的一般原则和要求,采取一定的方法和手段,对设计所涉及的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动。它对设计者树立质量管理意识,强化质量管理,高质量地完成设计任务具有重要作用,同时也有助于设计中的信息交流和工作反思。
2.评价的分类
(1)从评价对象来看,设计的评价可以分为两类:一是　　　　　　　　　　,二是　　　　　　　　　　。
(2)从评价者来看,设计的评价也有两类:一是　　　　　　　　　　　　,二是　　　　　　　　　　。
二、对设计过程的评价
对设计过程评价的角度:
(1)设计过程是否完备。
(2)分工是否合理。
(3)采用的方法是否正确。
(4)各个环节或阶段的任务是否完成。
(5)形成的中间成果(方案)是否符合要求。
(6)是否及时地对专利进行保护。
(7)全过程是否有质量控制和相应的监督、改进措施等。
三、对设计成果的评价
1.对最终作品的评价有两个基本依据:一是　　　　　　　　　　　　　　,二是　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.作品评价报告
(1)技术作品评价报告,是通过对作品及制作过程的深入评价,经过加工整理、归纳分析,并按照一定的原则组织起来的研究过程和技术成果的记录,是技术实践活动的重要组成部分。
(2)设计评价结果的表现形式有:①图表法;②雷达图法(坐标图)。
项目名称 内容 分值
人机关系 主要操作装置应与人体有关尺寸相适应 5
主要显示装置应清晰易读,在人阅读的最佳范围内 5
在工作区域内无易划伤人的尖棱凸角 4
图表法
雷达图法
四、对产品进行设计优化
(1)　　　　　
根据特定的用户定位,或者强化其特有的主要功能,或增加功能,或去除不必要的附加功能,从而更好地、更恰当地满足消费者需求的一种设计方法。
(2)　　　　　
结构是关系到产品造型和功能的重要因素,其设计优良与否,在很大程度上影响产品的质量和生产制造工艺,所以对结构进行巧妙、合理的优化可以给产品带来使用和制造的方便。
(3)　　　　　
在产品设计中对材料进行合理使用和优化,在满足产品的基本性能要求下,可以大大降低产品的生产成本,减少资源浪费。
(4)　　　　　
作品的设计在达到基本功能要求后,要在形状、色彩、质感等外观方面进行优化。
考向1　设计的评价
【典例1】 如图所示是阶梯式楼梯栏杆及其评价雷达图。根据雷达图,下列分析中不恰当的是(　　)
A.扶手尺寸合适,人机关系好
B.与直扶手相比,成本较低
C.方便助力和搁放重物,实用性好
D.支撑结构合理、扶手连接可靠,强度较高
答案　B
解析　成本值为2,成本较高。故选B。
【变式】 如图所示是一款手持充电式紫外线杀菌器及其评价雷达图。根据雷达图,下列分析中不恰当的是(　　)
A.采用紫外线杀菌,灭菌效果较好
B.价格高
C.折叠后尺寸较小,携带方便
D.续航时间一般
答案　B
解析　本题考查产品的评价—评价雷达图的分析。雷达图的分值越大,这个指标越好,分值小,指标不好。灭菌效果4分,是较好;便于携带5分,说明携带方便;续航时间3分,说明这个指标一般;性价比全称是性能价格比,是一个性能与价格之间的比例关系,性价比5分,说明性价比好,但不是价格高。所以答案选项为B。
考向2　设计的优化
【典例2】 如图所示为可内外旋转的窗户。该窗户转动自如,清洗方便,可以旋转植物。雨天可以把它们放在外面,而寒冷的冬天,可以把它们转回来。该窗户相对传统窗户最主要的优化是(　　)
A.转动轴设计在窗户的中间位置
B.改变了窗户的形状
C.增加摆放植物功能
D.改变了窗户的材料
答案　A
解析　相对传统窗户最主要的优化是可内外旋转。
【变式】 如图所示为一款硬币分拣机。硬币分盘上装有搅动轮,分盘周围设有硬币出口孔,驱动装置通过皮带驱动转轴,转轴带动搅动轮搅动硬币实现分离。装有计数装置和显示屏的币筒底座固定在支架下底板上,用于计算和显示落入币筒硬币的数量和总值。请根据示意图和描述,完成以下任务:
为提高硬币分拣效率和准确率,下列优化措施中合理的是(　　)
A.提高驱动装置功率
B.增加币筒的容积
C.减小硬币分盘与硬币间的摩擦
D.增大硬币滑入口尺寸
答案　C
解析　A提高功率可能会导致皮带打滑(提高功率一提高效率);B增加币筒容积只能增加容纳硬币数量,对分拣效率和准确率的提高没有帮助;C减小摩擦可以保证硬币能够快速滑入通孔和出口,提高效率及准确率;D增大硬币滑入口尺寸,可能会造成硬币大量堆叠的情况,使各种硬币都从出口溢出。
考向3　技术产品综合评价
【典例3】 (2025·1月浙江选考)小明看到村里的塑料大棚被积雪压塌,如图a所示。图b为大棚框架的示意图。小明收集了相关的技术资料准备对大棚进行改进。请完成以下任务:
　　　　　　　　　　　　　　　
(1)小明仔细观察了倒塌大棚中的多种现象,以下不属于强度问题的是(单选)　　　　;
A.塑料薄膜破裂 B.连接杆折断
C.拱形杆因受力不平衡而失稳
(2)小明提出了改进的措施,其中不合理的是(单选)　　　　;
A.增加连接杆的数量
B.选用更细的连接杆
C.增加拱形杆的数量
(3)小明准备进行试验,测试改进后大棚的承载能力,以下环节中合理的是(多选)　　　　(全选对得分)。
A.用计算机模拟大棚在荷载作用下的受力情况,记录计算结果
B.在实物模型上逐渐增大荷载,记录变形情况
C.在实物模型上直接放置与积雪等体积的沙子,记录变形情况
D.分析试验结果,撰写试验报告
答案　(1)C　(2)B　(3)ABD
解析　(1)A选项“塑料薄膜破裂”和B选项“连接杆折断”均属于材料引起的结构破坏,属于强度问题;C选项“拱形杆因受力不平衡而失稳”,失稳属于稳定性问题,C选项符合题意。
(2)为解决“塑料大棚被积雪压塌”问题,连接杆应选用粗的连接杆,B选项不合理。
(3)C选项“在实物模型上直接放置与积雪等体积的沙子,记录变形情况”;情况1:若采用模拟试验法,等体积的沙子比雪要重得多,荷载力远超实际情况,不合适;情况2:若采用强化试验法测试结构的最大承重力,沙子应逐渐增加。综上,C选项不合适,A、B、D选项合理。
雷达图的深度理解
雷达图 注意点 举例
并非面积越大,产品质量越好 如果其他原则值为5,道德原则为0,面积很大,但这个产品是伪劣产品
图形尖脚表示这个方面有优势,凹脚表示这个方面有缺陷,属于特色产品 —
2.雷达图的“正逻辑”
正逻辑:值越大,越符合设计要求。
雷达图 举例 总结
价格:1.8,价格高 美观:4,美观 人机关系:4,人机关系好 创新:5,创新度非常高 实用:5,很实用 值越大,越符合设计要求;否则,越不符合设计要求
实用:2,不实用 创新:3,一般 美观:4,美观 价格:4,价格低 人机关系:5,人机关系非常好
自我校对:
考点
一、2.(1)对设计过程的评价　对设计成果的评价　(2)设计者的自我评价(自评)　他人的评价(他评)
三、1.参照设计的一般原则进行评价　依据事先制订的设计要求进行评价
四、(1)功能优化　(2)结构优化　(3)材料优化　(4)外观优化
1.如图a、图b分别为站立式办公桌及其评价坐标图。该桌子通过把手控制气杆来调节桌子升降,从而实现一定范围内的调节。下列关于该桌子的分析与评价中正确的是(　　)
A.能调节桌板高度、前后位置,考虑了人的静态、动态尺寸
B.使用了气杆装置,符合设计的创新和技术规范原则
C.桌子的价格较低,性价比高
D.桌子环境适应能力一般
答案　A
解析　使用气杆装置与技术规范无关,B错误;桌子的价格较低与性价比无关,性价比是性能与价格的比值,C错误;桌子环境适应能力得分4分较好,D错误。
2.如图所示是一款智能消毒机器人及其评价雷达图。根据雷达图,下列分析中不恰当的是(　　)
A.可实现智能消毒、智能避障,实用性好
B.通过CMA认证机构的检测认证,符合技术规范原则
C.寿命短,故障率较高
D.与同类产品相比,成本相对较高
答案　C
解析　用雷达图对设计产品进行评价时,图中分数越高,表明对应的维度做得越好,图中故障率约为4分左右,应该故障率比较低,所以C选项不恰当。
3.如图所示是一款家用磨刀工具。适用于不同刀具的磨削,把刀放在磨刀器上,拉几次就非常锋利,使用方便;磨刀器底部装有吸盘,适合在大多数平面上使用;结构简单,造型新颖;整体精致小巧,占用空间小。下列关于该磨刀器的评价合理的是(　　)
答案　A
解析　使用方便,操作方便得分高,选项B和C排除;适合在大多数平面上使用,操作方便得分高,选项A符合要求。
4.如图所示的扳手,根据评价雷达图,下列说法中不恰当的是(　　)
A.人机关系好 B.性价比低
C.实用性较好 D.使用场合较广
答案　B
解析　首先,明确对于评价雷达图来说,分数越高,说明该设计在这方面做得越好。从题图中可见,“性价比”有4分,说明性价比较好,而B选项“性价比低”,错误。“人机关系”有5分,“人机关系好”,A正确;“实用性”有4分,说明“实用性较好”,C正确;“适用场合”有4分,说明“使用场合较广”,D正确。做题提醒:首先,了解评价雷达图的含义;其次,一一读取图中评价信息;最后,特别关注几个常见易错点,如“价格”、“性价比”、“成本”等。
5.如图所示是一款探照手提灯及其评价雷达图。根据雷达图,下列分析不恰当的是(　　)
A.产品价格非常便宜并且非常畅销
B.外观时尚,非常实用
C.安全性能好,有一定的创意
D.有防水功能,下雨天可以使用
答案　A
解析　价格评分3分,说明价格并不便宜。
6.(2025·4月金华十校)如图所示是一款老年人专用的超市购物车,后部设有座椅供休息使用。小明发现,当老年人坐下时,购物车容易滑动和向后侧翻,存在安全隐患。小明准备收集相关技术资料对购物车进行改进,以提高其使用安全性。请完成以下任务:
(1)小明发现问题的途径是(单选)　　　　;
A.观察日常生活 B.收集和分析信息
C.技术研究与技术试验
(2)小明仔细观察了购物车的多种隐患,以下不属于稳定性问题的是(单选)　　　　;
A.货物置于购物篮一侧时易侧翻
B.倚靠在购物车上时,车辆翻倒
C.货物过重,购物篮变形
(3)小明提出了改进的措施,其中合理的是(多选)　　　　(全选对得分);
A.在购物车底部安装刹车装置
B.降低购物车重心
C.优化购物车前后车轮的间距,增加购物车支撑面积
D.选择滚动阻力更大的车轮,增加正常使用购物车的推动阻力
(4)小明准备进行试验,测试改进后购物车,以下环节中合理的是(多选)　　　　(全选对得分)。
A.用计算机模拟购物车在不同坡度下的受力情况,记录计算结果
B.购物车空车状态下,让老年人模拟坐下和起身的过程,记录购物车的稳定性
C.将购物车置于斜坡,逐渐增加斜坡角度,记录购物车的稳定性
D.分析试验结果,撰写试验报告
答案　(1)A　(2)C　(3)ABC　(4)ACD
解析　(1)小明在日常场景中直接发现购物车使用时的安全隐患,他发现问题的途径是观察日常生活,本小题选择A;(2)A:易侧翻和B:翻倒,它们均属于稳定性问题。购物篮变形,这是强度问题,本小题选择C;(3)A:可在老年人坐下时固定购物车,防止滑动,合理;B:重心越低,物体稳定性越高,合理;C:支撑面积越大,稳定性越好,能降低侧翻可能性,合理。D:滚动阻力过大会使老年人正常推车时更费力,牺牲了使用便利性,不合理。本小题选择ABC。(4)采用虚拟试验法进行技术试验,为改进提供数据支持,选项A合理;检测购物车的稳定性时,让老人参与有受伤的风险,选项B不合理;通过逐渐增大斜坡角度,可测试购物车在不同倾斜程度下的抗侧翻能力,检验稳定性极限,选项C合理;分析结果并撰写报告是试验的总结环节,有助于梳理问题与改进效果,选项D合理。本小题选择ACD。
【基础巩固篇】
1.如图所示是一笔记本电脑支架,下列属于功能评价的是(　　)
A.整体采用高强度塑料,轻质坚固
B.后部带有调节器,可找到最适合的使用角度
C.该产品价格低廉
D.造型新颖,制作方便
答案　B
解析　后部带有调节器,可找到最适合的使用角度,强调的是功能。故选B。
2.如图所示是两款水果采摘器及评价雷达图。a款通过手动来控制剪刀,b款通过电机来控制两环形刀片。根据评价雷达图,下列说法不合理的是(　　)
A.a款操作性优于b款
B.a款便携性优于b款
C.b款安全性优于a款
D.总体评价b款更优
答案　A
解析　根据题干评价雷达图,a款的操作性得3分,b款的操作性得4分,故b款操作性优于a款。
3.如图所示为一款可站立的创意双层反向伞,外形比较美观,展开后线条流畅;同时便于反向收纳,利于进入狭小空间,实用性好;应用人体工程力学和结构力学的结合,使伞架可以收缩自如,人机关系较好;但产品价格较高,导致销售量低。下列关于该创意伞的雷达图,描述较为合理的是(　　)
答案　A
解析　实用性好,说明数值大,人机关系较好,说明数值大,价格较高,说明数值小。故选A。
4.如图所示是一款适合户外使用的喷雾降温风扇及其评价雷达图。它在普通落地扇的基础上增加了喷雾盘与水箱等,喷雾盘把水箱中的冷水雾化后进行降温。根据雷达图,下列说法中不恰当的是(　　)
A.能耗较高
B.不适合室内使用,使用场合比较少
C.性价比的评价很高,说明价格很便宜
D.结合水雾进行降温,降温效果较好
答案　C
解析　A项,节能得分低,说明能耗高;B项,使用场合得分低,说明使用场合比较少;C项,性价比得分高,说明性价比高,但价格并不一定低;D项,降温效果得4分,说明降温效果较好。
5.如图所示是某款消毒笔及其评价雷达图,下列分析不合理的是(　　)
A.便于外出时进行消毒,实用性较好
B.灭菌率为99.99%,性价比好
C.大小与普通钢笔相近,携带方便
D.具有自动断电功能,耗电较小
答案　B
解析　性价比是性能与价格的比值。灭菌率为99.99%,与性价比无关,成本为1,成本高,性价比可能不好。
6.如图所示为相同评价标准下的两款多功能快餐盒评价图,下列对两个评价图的分析中不恰当的是(　　)
A.快餐盒甲比乙操作方便
B.快餐盒乙比甲环保
C.快餐盒甲比乙成本低
D.快餐盒乙比甲加工难度高
答案　D
解析　在评价图中,要注意思维转换。加工难度分值高,说明加工难度低。
7.如图所示是一款新型无线充电器,给手机无线充电的同时还能给其他电子设备充电。该产品轻薄小巧,方便携带、使用方便;充电过程低温保护,避免烫手;一次充满电,可以为手机充电2.5次左右,有一定使用寿命和性价比,受广大年轻人的喜爱。下列评价图中与描述相符的是(　　)
答案　A
解析　受广大年轻人的喜爱,说明市场前景好,可以排除B项;充电过程低温保护,避免烫手,说明安全性较好,排除C项;新型无线充电器,说明产品创新性较好,排除D项。
8.如图所示是一款直柄式恒温熔锡炉,将锡条放入锡锅后,调节温度调节旋钮后打开开关,可以迅速将锡条融化,用于给电线线头刷锡或浇灌小型模具。与同类产品相比较该产品有如下特点:体积小巧便于携带、操作方便;设计有工作指示灯;锡槽采用耐腐蚀不锈钢材料制作而成经久耐用;锡锅不仅可以迅速将融化锡条给电线线头刷锡或浇灌小型模具,也可以融化铅条等材料,适用范围较广,价格稍高。下列评价图与上述描述一致的是(　　)
答案　C
解析　体积小,数值应该大,排除AB;适用范围较广,数值应该大,排除D;故选C。
【能力提升篇】
1.(2024·4月宁波二模)小明发现老人买菜后拎着菜篮子或者袋子比较累,路上想休息一下却不容易找到座椅,于是他决定设计一款带座椅的买菜小拉车。请完成以下任务:
(1)小明去菜市场询问了多名老人,考证他们对买菜小拉车是否有需求,根据设计的一般过程,小明当前所处的环节是(单选)　　　　;
A.明确问题的内容
B.明确问题的价值
C.明确解决问题受到的限制
D.明确设计要求
(2)小明提出了以下设计要求
A.设计限位杆,防止后倾,坐起来更安全
B.可折叠,轻松放进汽车后备箱
C.铝合金车架,结实耐用
D.车轮设计成前突,可以上台阶
E.脚底有橡胶,稳定抓地,不会滑动
主要从“环境”因素考虑的有(多选)　　　　;
(3)该系统存在多个目标,如功能、成本、人机关系等,应先将目标排出优先次序,首先实现最优先的目标,然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标,体现了系统分析的(单选)　　　　;
A.整体性原则　B.科学性原则　C.综合性原则
(4)小明绘制了如图所示的小拉车设计草图,以下尺寸中主要不是从人机关系角度考虑的是(单选)　　　　。
A.407 mm B.435 mm
C.910 mm D.600 mm
答案　(1)B　(2)BDE　(3)C　(4)B
解析　(1)向老人考证是否需要手拉买菜车的过程是明确问题是否有价值,是否有市场前景,考虑投资回报率,所以选B。(2)设计分析A设计限位杆是从产品本身的功能实现为主的。B能放入汽车后备箱是从使用换位置和存放的位置考虑的,所以是环境因素。C铝合金材料结实耐用,是从产品本身考虑的。D车轮设计前凸,可以上下楼梯是从使用环境考虑的。E脚底有橡胶,不打滑,是考虑使用环境防滑效果。所以此题目选择BDE。(3)系统分析的原则,将目标进行排序,满足实现的最优目标,在不损害第一个目标的情况下,完成接下来的目标,是系统分析的综合性原则,所以选择C。(4)435这个尺寸是从产品本身稳定性的角度考虑的尺寸,没有和人产生联系的尺寸,所以选B。其余尺寸和人的身高,和拉手的位置,折叠的位置,都和人有关系。
2.(2023·9月嘉兴基础测试)图a所示是自发电足球模型,踢球时能够将球的动能转化为电能。请根据材料描述,完成以下任务:
(1)根据设计目的,提出了以下设计要求,其中不合理的是(单选)　　　　;
A.大小与普通足球相同
B.能提高传球速度
C.免充气
D.能够存储一定的
(2)下列关于自发电足球的说法正确的有(多选)　　　　;
A.能将球的动能转化为电能回收,遵循了创新原则
B.自发电足球比普通足球成本高,不符合经济原则
C.利用可回收的材料制作,遵循了可持续发展原则
D.通过USB接口输出5 V的直流电,遵循了技术规范原则
(3)在设计构思初步完成之后,如果用模型表达其造型风格、结构布局,以及产品与人、与环境的关系等,则该模型属于(单选)　　　　;
A.概念模型 B.结构模型
C.展示模型
(4)图b所示的电机轴上,需要设计一个摆,用于带动发电机转动,以下方案可行的是(多选)　　　　。
答案　(1)B　(2)ACD　(3)A　(4)AC
解析　(1)该设计的目的是能踢,能发电,所以对速度无要求,既然是用来踢,那大小要和正常足球接近,因为球里有发电装置,所以不能漏气,不然会影响发电机转动。发了电就需要储存,否则会浪费。(2)虽然成本增加,但是性能也提升了,性价比未必降低。(3)概念模型用来表示想法,结构模型用于表达产品结构连接,或者做结构受力实验,展示模型是最终端的成品。(4)球踢出去,由于惯性,飞轮转动带动发电机发电,所以摆一定得是偏心的,这样才容易转起来。
3.(2023·11月温州)如图a所示为一款放置打印机的桌面置物架,小明希望通过分析和测试,对该置物架进行优化。请完成以下任务:
(1)小明对该置物架进行设计分析,下列说法中主要体现“环境”因素的是(多选)　　　　;
A.置物架两侧增加了镂空部分,方便拿取
B.置物架适用于大部分常见的打印机
C.置物架造型美观,符合大众审美要求
D.置物架占用空间小,适合放置于桌面使用
(2)从设计的一般原则的维度,下列关于该置物架的评价中,正确的是(多选)　　　　;
A.横板和侧板都采用1 cm厚人造板材制作,体现技术规范原则
B.侧板镂空部分减少了材料消耗,体现了经济原则
C.倒角设计防止磕碰受伤,体现了实用原则
D.零部件拆卸后可回收,体现可持续发展原则
(3)小明为了测试横板在使用过程中的抗弯曲性能,设计了以下试验,其中合理的有(多选)　　　　;
(4)如图b所示为该置物架的侧板效果图,小明打算用实木板制作侧板。在保证强度的基础上,根据木板的纹理,下面对材料的画线中,合理的是(单选)　　　　。
答案　(1)BD　(2)CD　(3)ABC　(4)A
解析　(1)A项考虑了物的因素,C项考虑了人的因素,BD考虑环境的因素。(2)A采用1厘米的板材没有体现出技术规范原则;B镂空部分的材料并没有减少总的耗材,不能体现经济原则;C,D正确。(3)要测试横板的抗弯曲性能,则在测试中横板受弯曲才能,故A,B,C正确。(4)侧板受到向下的压力,而木材的顺纹方向抗拉强度、抗压强度最大,横纹方向最小。所以A合理。
4.(2023·11月绍兴)小明尝试在家制作面食,发现揉面非常费力,于是打算制作一款电动和面机。小明设想使用家里的手电钻(如图所示),并设计与之搭配的搅拌机构,实现和面功能。
请完成以下任务:
(1)小明发现问题的途径是(单选)　　　　;
A.上网搜集资料 B.观察日常生活
C.技术试验
(2)小明对收集到的信息进行分析,对搅拌机构提出了以下设计要求:
A.使用材料需要达到食品级
B.材料性能稳定,不易老化,经久耐用
C.造型圆润,不宜太锋利,避免使用时伤到人
D.结实牢固,不易弯曲变形
E.易于安装在手电钻上,拆卸方便
其中主要考虑了“人”的因素的有(多选)　　　　;
(3)根据设计要求,小明构思了如图所示的搅拌机构方案,电机通过传动结构带动齿轮转动,使得搅拌棒开始搅拌。为了在旋转时不会相互碰到,两根搅拌棒要反向旋转。以下传动结构中不满足条件的是(单选)　　　　;
(4)小明设计了如下技术试验方案:将和面机连续搅拌4小时,计算机利用传感器获取实验数据,从而分析结构的强度等参数是否符合要求。方案中主要涉及到的技术试验法是(单选)　　　　。
A.模拟试验法 B.强化试验法
C.虚拟试验法
答案　(1)B　(2)ACE　(3)A　(4)B
解析　(1)小明是在家做面食的时候发现的问题,所以属于观察日常生活,所以选B。(2)A使用材料达到食品级,是保证人的食品安全的,正确;B材料性能问题,不易老化是从适应环境的角度考虑的,不选;C造型圆润,不锋利避免伤人已经很明显是为人考虑的,正确;D结实牢固不易变形是从物本身角度考虑的,不选;E易于安装,拆卸方便是考虑人使用的时候方便,正确。正确答案为A,C,E。(3)A当电机转动时,两边的a棒和b棒相对电机都是相反方向转动,所以a,b棒转动方向相同,与题目的要求不符,所以选A。B当电机转动的时候,b棒和电机转动相反,a棒与b棒是相交齿轮,只能相反转动,所以符合题意。C答案螺杆转动使a棒,b棒在转动螺纹的两侧转动方向相反,符合题意。(4)连续搅拌4小时获取数据,属于强化试验法,选B。
5.(2024·5月Z20联盟)如图所示是小明设计的智能感应垃圾桶,当红外传感器检测到伸手信号时,电动机转动,垃圾桶的桶盖自动打开。请根据题图及其描述完成以下任务:
(1)下列关于智能感应垃圾桶的分析中不正确的有(多选)　　　　(全选对得分);
A.自动打开的功能减少了细菌病毒的交叉感染的风险,符合人机关系的健康目标
B.防潮抗湿,主要考虑人的因素
C.设计该产品时,先考虑制作的材料,再考虑垃圾桶功能的实现
D.挥手即开盖,符合人机关系的高效目标
(2)从设计的一般过程角度分析,以下不属于发现与明确问题环节的是(单选)　　　　;
A.制定设计要求
B.明确解决问题所受到的限制因素
C.收集与智能垃圾桶结构相关的信息
(3)小明准备用塑料进行批量生产,利用塑料可多次成型、废料可回收利用的特点,他应该选择(单选)　　　　;
A.热塑性塑料 B.热固性塑料
(4)请完成智能感应垃圾桶控制方框图(填写文字,全对得分)。
答案　(1)BC　(2)C　(3)A
(4)①红外线信号(其它答案:伸手信号;红外传感器检测到伸手信号)
②转动量(其它答案:电机的转动)
③开或关(其它答案:桶盖自动打开;桶盖的开或关)
解析　(1)防潮抗湿,主要考虑是环境的因素,与人无关,B错误;设计该产品时,先考虑垃圾桶功能的实现,再考虑制作的材料,C错误;(2)收集与智能垃圾桶结构相关的信息属于制订设计方案,不是发现与明确问题环节,C错误;(3)利用塑料可多次成型、废料可回收利用的特点可以知道只有热塑性塑料满足条件,A正确;
(4)智能感应垃圾桶工作过程为,当红外传感器检测到伸手信号时,电动机转动,垃圾桶的桶盖自动打开。可知被控对象是桶盖,输出量为桶盖的打开或关闭;输入量为红外传感器检测到伸手信号,电动机的转动为控制量。(共65张PPT)
必修　技术与设计1
课时15　设计的评价与优化设计方案
目 录
CONTENTS
考点
01
课堂检测
02
课后作业
03
考点　设计的评价与方案的优化
1
一、设计的评价及分类
1.设计的评价
设计的评价是指依据设计的一般原则和要求,采取一定的方法和手段,对设计所涉及的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动。它对设计者树立质量管理意识,强化质量管理,高质量地完成设计任务具有重要作用,同时也有助于设计中的信息交流和工作反思。
2.评价的分类
(1)从评价对象来看,设计的评价可以分为两类:一是____________________,
二是____________________。
(2)从评价者来看,设计的评价也有两类:一是________________________,
二是____________________。
对设计过程的评价
对设计成果的评价
设计者的自我评价(自评)
他人的评价(他评)
二、对设计过程的评价
对设计过程评价的角度:
(1)设计过程是否完备。
(2)分工是否合理。
(3)采用的方法是否正确。
(4)各个环节或阶段的任务是否完成。
(5)形成的中间成果(方案)是否符合要求。
(6)是否及时地对专利进行保护。
(7)全过程是否有质量控制和相应的监督、改进措施等。
三、对设计成果的评价
1.对最终作品的评价有两个基本依据:一是______________________________,
二是________________________________。
2.作品评价报告
(1)技术作品评价报告,是通过对作品及制作过程的深入评价,经过加工整理、归纳分析,并按照一定的原则组织起来的研究过程和技术成果的记录,是技术实践活动的重要组成部分。
参照设计的一般原则进行评价
依据事先制订的设计要求进行评价
(2)设计评价结果的表现形式有:①图表法;②雷达图法(坐标图)。
项目名称 内容 分值
人机关系 主要操作装置应与人体有关尺寸相适应 5
主要显示装置应清晰易读,在人阅读的最佳范围内 5
在工作区域内无易划伤人的尖棱凸角 4
图表法
雷达图法
四、对产品进行设计优化
(1)__________
根据特定的用户定位,或者强化其特有的主要功能,或增加功能,或去除不必要的附加功能,从而更好地、更恰当地满足消费者需求的一种设计方法。
(2)__________
结构是关系到产品造型和功能的重要因素,其设计优良与否,在很大程度上影响产品的质量和生产制造工艺,所以对结构进行巧妙、合理的优化可以给产品带来使用和制造的方便。
功能优化
结构优化
(3)__________
在产品设计中对材料进行合理使用和优化,在满足产品的基本性能要求下,可以大大降低产品的生产成本,减少资源浪费。
(4)__________
作品的设计在达到基本功能要求后,要在形状、色彩、质感等外观方面进行优化。
材料优化
外观优化
B
A.扶手尺寸合适,人机关系好
B.与直扶手相比,成本较低
C.方便助力和搁放重物,实用性好
D.支撑结构合理、扶手连接可靠,强度较高
解析　成本值为2,成本较高。故选B。
A.采用紫外线杀菌,灭菌效果较好
B.价格高
C.折叠后尺寸较小,携带方便
D.续航时间一般
B
解析　本题考查产品的评价—评价雷达图的分析。雷达图的分值越大,这个指标越好,分值小,指标不好。灭菌效果4分,是较好;便于携带5分,说明携带方便;续航时间3分,说明这个指标一般;性价比全称是性能价格比,是一个性能与价格之间的比例关系,性价比5分,说明性价比好,但不是价格高。所以答案选项为B。
考向2　设计的优化
【典例2】 如图所示为可内外旋转的窗户。该窗户转动自如,清洗方便,可以旋转植物。雨天可以把它们放在外面,而寒冷的冬天,可以把它们转回来。该窗户相对传统窗户最主要的优化是(　　)
A
A.转动轴设计在窗户的中间位置
B.改变了窗户的形状
C.增加摆放植物功能
D.改变了窗户的材料
解析　相对传统窗户最主要的优化是可内外旋转。
【变式】 如图所示为一款硬币分拣机。硬币分盘上装有搅动轮,分盘周围设有硬币出口孔,驱动装置通过皮带驱动转轴,转轴带动搅动轮搅动硬币实现分离。装有计数装置和显示屏的币筒底座固定在支架下底板上,用于计算和显示落入币筒硬币的数量和总值。请根据示意图和描述,完成以下任务:
C
为提高硬币分拣效率和准确率,下列优化措施中合理的是(　　)
A.提高驱动装置功率
B.增加币筒的容积
C.减小硬币分盘与硬币间的摩擦
D.增大硬币滑入口尺寸
解析　A提高功率可能会导致皮带打滑(提高功率一提高效率);B增加币筒容积只能增加容纳硬币数量,对分拣效率和准确率的提高没有帮助;C减小摩擦可以保证硬币能够快速滑入通孔和出口,提高效率及准确率;D增大硬币滑入口尺寸,可能会造成硬币大量堆叠的情况,使各种硬币都从出口溢出。
考向3　技术产品综合评价
【典例3】 (2025·1月浙江选考)小明看到村里的塑料大棚被积雪压塌,如图a所示。图b为大棚框架的示意图。小明收集了相关的技术资料准备对大棚进行改进。请完成以下任务:
C
B
ABD
解析　(1)A选项“塑料薄膜破裂”和B选项“连接杆折断”均属于材料引起的结构破坏,属于强度问题;C选项“拱形杆因受力不平衡而失稳”,失稳属于稳定性问题,C选项符合题意。
(2)为解决“塑料大棚被积雪压塌”问题,连接杆应选用粗的连接杆,B选项不合理。
(3)C选项“在实物模型上直接放置与积雪等体积的沙子,记录变形情况”;情况1:若采用模拟试验法,等体积的沙子比雪要重得多,荷载力远超实际情况,不合适;情况2:若采用强化试验法测试结构的最大承重力,沙子应逐渐增加。综上,C选项不合适,A、B、D选项合理。
1.雷达图的深度理解
雷达图 注意点 举例
并非面积越大,产品质量越好 如果其他原则值为5,道德原则为0,面积很大,但这个产品是伪劣产品
图形尖脚表示这个方面有优势,凹脚表示这个方面有缺陷,属于特色产品 —
2.雷达图的“正逻辑”
正逻辑:值越大,越符合设计要求。
雷达图 举例 总结
价格:1.8,价格高 美观:4,美观 人机关系:4,人机关系好 创新:5,创新度非常高 实用:5,很实用 值越大,越符合设计要求;否则,越不符合设计要求
实用:2,不实用 创新:3,一般 美观:4,美观 价格:4,价格低 人机关系:5,人机关系非常好
课堂检测
2
1.如图a、图b分别为站立式办公桌及其评价坐标图。该桌子通过把手控制气杆来调节桌子升降,从而实现一定范围内的调节。下列关于该桌子的分析与评价中正确的是(　　)
A
A.能调节桌板高度、前后位置,考虑了人的静态、动态尺寸
B.使用了气杆装置,符合设计的创新和技术规范原则
C.桌子的价格较低,性价比高
D.桌子环境适应能力一般
解析　使用气杆装置与技术规范无关,B错误;桌子的价格较低与性价比无关,性价比是性能与价格的比值,C错误;桌子环境适应能力得分4分较好,D错误。
A.可实现智能消毒、智能避障,
实用性好
B.通过CMA认证机构的检测认证,符合技术规范原则
C.寿命短,故障率较高
D.与同类产品相比,成本相对较高
C
解析　用雷达图对设计产品进行评价时,图中分数越高,表明对应的维度做得越好,图中故障率约为4分左右,应该故障率比较低,所以C选项不恰当。
3.如图所示是一款家用磨刀工具。适用于不同刀具的磨削,把刀放在磨刀器上,拉几次就非常锋利,使用方便;磨刀器底部装有吸盘,适合在大多数平面上使用;结构简单,造型新颖;整体精致小巧,占用空间小。下列关于该磨刀器的评价合理的是(　　)
A
解析　使用方便,操作方便得分高,选项B和C排除;适合在大多数平面上使用,操作方便得分高,选项A符合要求。
A.人机关系好 B.性价比低
C.实用性较好 D.使用场合较广
B
解析　首先,明确对于评价雷达图来说,分数越高,说明该设计在这方面做得越好。从题图中可见,“性价比”有4分,说明性价比较好,而B选项“性价比低”,错误。“人机关系”有5分,“人机关系好”,A正确;“实用性”有4分,说明“实用性较好”,C正确;“适用场合”有4分,说明“使用场合较广”,D正确。做题提醒:首先,了解评价雷达图的含义;其次,一一读取图中评价信息;最后,特别关注几个常见易错点,如“价格”、“性价比”、“成本”等。
A.产品价格非常便宜并且非常畅销
B.外观时尚,非常实用
C.安全性能好,有一定的创意
D.有防水功能,下雨天可以使用
A
解析　价格评分3分,说明价格并不便宜。
6.(2025·4月金华十校)如图所示是一款老年人专用的超市购物车,后部设有座椅供休息使用。小明发现,当老年人坐下时,购物车容易滑动和向后侧翻,存在安全隐患。小明准备收集相关技术资料对购物车进行改进,以提高其使用安全性。请完成以下任务:
A
(1)小明发现问题的途径是(单选)________;
A.观察日常生活
B.收集和分析信息
C.技术研究与技术试验
C
ABC
ACD
解析　(1)小明在日常场景中直接发现购物车使用时的安全隐患,他发现问题的途径是观察日常生活,本小题选择A;(2)A:易侧翻和B:翻倒,它们均属于稳定性问题。购物篮变形,这是强度问题,本小题选择C;(3)A:可在老年人坐下时固定购物车,防止滑动,合理;B:重心越低,物体稳定性越高,合理;C:支撑面积越大,稳定性越好,能降低侧翻可能性,合理。D:滚动阻力过大会使老年人正常推车时更费力,牺牲了使用便利性,不合理。本小题选择ABC。(4)采用虚拟试验法进行技术试验,为改进提供数据支持,选项A合理;检测购物车的稳定性时,让老人参与有受伤的风险,选项B不合理;通过逐渐增大斜坡角度,可测试购物车在不同倾斜程度下的抗侧翻能力,检验稳定性极限,选项C合理;分析结果并撰写报告是试验的总结环节,有助于梳理问题与改进效果,选项D合理。本小题选择ACD。
3
课后作业
基础巩固篇
能力提升篇
1.如图所示是一笔记本电脑支架,下列属于功能评价的是(　　)
B
A.整体采用高强度塑料,轻质坚固
B.后部带有调节器,可找到最适合的
使用角度
C.该产品价格低廉
D.造型新颖,制作方便
解析　后部带有调节器,可找到最适合的使用角度,强调的是功能。故选B。
A
A.a款操作性优于b款
B.a款便携性优于b款
C.b款安全性优于a款
D.总体评价b款更优
解析　根据题干评价雷达图,a款的操作性得3分,b款的操作性得4分,故b款操作性优于a款。
A
3.如图所示为一款可站立的创意双层反向伞,外形比较美观,展开后线条流畅;同时便于反向收纳,利于进入狭小空间,实用性好;应用人体工程力学和结构力学的结合,使伞架可以收缩自如,人机关系较好;但产品价格较高,导致销售量低。下列关于该创意伞的雷达图,描述较为合理的是(　　)
解析　实用性好,说明数值大,人机关系较好,说明数值大,价格较高,说明数值小。故选A。
A.能耗较高 B.不适合室内使用,使用场合比较少
C.性价比的评价很高,说明价格很便宜 D.结合水雾进行降温,降温效果较好
C
解析　A项,节能得分低,说明能耗高;B项,使用场合得分低,说明使用场合比较少;C项,性价比得分高,说明性价比高,但价格并不一定低;D项,降温效果得4分,说明降温效果较好。
A.便于外出时进行消毒,实用性较好 B.灭菌率为99.99%,性价比好
C.大小与普通钢笔相近,携带方便 D.具有自动断电功能,耗电较小
B
解析　性价比是性能与价格的比值。灭菌率为99.99%,与性价比无关,成本为1,成本高,性价比可能不好。
A.快餐盒甲比乙操作方便 B.快餐盒乙比甲环保
C.快餐盒甲比乙成本低 D.快餐盒乙比甲加工难度高
D
解析　在评价图中,要注意思维转换。加工难度分值高,说明加工难度低。
7.如图所示是一款新型无线充电器,给手机无线充电的同时还能给其他电子设备充电。该产品轻薄小巧,方便携带、使用方便;充电过程低温保护,避免烫手;一次充满电,可以为手机充电2.5次左右,有一定使用寿命和性价比,受广大年轻人的喜爱。下列评价图中与描述相符的是(　　)
A
解析　受广大年轻人的喜爱,说明市场前景好,可以排除B项;充电过程低温保护,避免烫手,说明安全性较好,排除C项;新型无线充电器,说明产品创新性较好,排除D项。
8.如图所示是一款直柄式恒温熔锡炉,将锡条放入锡锅后,调节温度调节旋钮后打开开关,可以迅速将锡条融化,用于给电线线头刷锡或浇灌小型模具。与同类产品相比较该产品有如下特点:体积小巧便于携带、操作方便;设计有工作指示灯;锡槽采用耐腐蚀不锈钢材料制作而成经久耐用;锡锅不仅可以迅速将融化锡条给电线线头刷锡或浇灌小型模具,也可以融化铅条等材料,适用范围较广,价格稍高。下列评价图与上述描述一致的是(　　)
C
解析　体积小,数值应该大,排除AB;适用范围较广,数值应该大,排除D;故选C。
1.(2024·4月宁波二模)小明发现老人买菜后拎着菜篮子或者袋子比较累,路上想休息一下却不容易找到座椅,于是他决定设计一款带座椅的买菜小拉车。请完成以下任务:
(1)小明去菜市场询问了多名老人,考证他们对买菜小拉车是否有需求,根据设计的一般过程,小明当前所处的环节是(单选)________;
A.明确问题的内容 B.明确问题的价值
C.明确解决问题受到的限制 D.明确设计要求
B
(2)小明提出了以下设计要求
A.设计限位杆,防止后倾,坐起来更安全 B.可折叠,轻松放进汽车后备箱
C.铝合金车架,结实耐用 D.车轮设计成前突,可以上台阶
E.脚底有橡胶,稳定抓地,不会滑动
主要从“环境”因素考虑的有(多选)________;
(3)该系统存在多个目标,如功能、成本、人机关系等,应先将目标排出优先次序,首先实现最优先的目标,然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标,体现了系统分析的(单选)________;
A.整体性原则　 B.科学性原则　 C.综合性原则
BDE
C
(4)小明绘制了如图所示的小拉车设计草图,以下尺寸中主要不是从人机关系角度考虑的是(单选)________。
A.407 mm B.435 mm C.910 mm D.600 mm
B
解析　(1)向老人考证是否需要手拉买菜车的过程是明确问题是否有价值,是否有市场前景,考虑投资回报率,所以选B。(2)设计分析A设计限位杆是从产品本身的功能实现为主的。B能放入汽车后备箱是从使用换位置和存放的位置考虑的,所以是环境因素。C铝合金材料结实耐用,是从产品本身考虑的。D车轮设计前凸,可以上下楼梯是从使用环境考虑的。E脚底有橡胶,不打滑,是考虑使用环境防滑效果。所以此题目选择BDE。(3)系统分析的原则,将目标进行排序,满足实现的最优目标,在不损害第一个目标的情况下,完成接下来的目标,是系统分析的综合性原则,所以选择C。(4)435这个尺寸是从产品本身稳定性的角度考虑的尺寸,没有和人产生联系的尺寸,所以选B。其余尺寸和人的身高,和拉手的位置,折叠的位置,都和人有关系。
2.(2023·9月嘉兴基础测试)图a所示是自发电足球模型,踢球时能够将球的动能转化为电能。请根据材料描述,完成以下任务:
B
(2)下列关于自发电足球的说法正确的有(多选)________;
A.能将球的动能转化为电能回收,遵循了创新原则
B.自发电足球比普通足球成本高,不符合经济原则
C.利用可回收的材料制作,遵循了可持续发展原则
D.通过USB接口输出5 V的直流电,遵循了技术规范原则
(3)在设计构思初步完成之后,如果用模型表达其造型风格、结构布局,以及产品与人、与环境的关系等,则该模型属于(单选)________;
A.概念模型 B.结构模型 C.展示模型
ACD
A
(4)图b所示的电机轴上,需要设计一个摆,用于带动发电机转动,以下方案可行的是(多选)________。
AC
解析　(1)该设计的目的是能踢,能发电,所以对速度无要求,既然是用来踢,那大小要和正常足球接近,因为球里有发电装置,所以不能漏气,不然会影响发电机转动。发了电就需要储存,否则会浪费。(2)虽然成本增加,但是性能也提升了,性价比未必降低。(3)概念模型用来表示想法,结构模型用于表达产品结构连接,或者做结构受力实验,展示模型是最终端的成品。(4)球踢出去,由于惯性,飞轮转动带动发电机发电,所以摆一定得是偏心的,这样才容易转起来。
3.(2023·11月温州)如图a所示为一款放置打印机的桌面置物架,小明希望通过分析和测试,对该置物架进行优化。请完成以下任务:
BD
(1)小明对该置物架进行设计分析,下列
说法中主要体现“环境”因素的是
(多选)________;
A.置物架两侧增加了镂空部分,方便拿取
B.置物架适用于大部分常见的打印机
C.置物架造型美观,符合大众审美要求
D.置物架占用空间小,适合放置于桌面使用
(2)从设计的一般原则的维度,下列关于该置物架的评价中,正确的是(多选)________;
A.横板和侧板都采用1 cm厚人造板材制作,体现技术规范原则
B.侧板镂空部分减少了材料消耗,体现了经济原则
C.倒角设计防止磕碰受伤,体现了实用原则
D.零部件拆卸后可回收,体现可持续发展原则
CD
(3)小明为了测试横板在使用过程中的抗弯曲性能,设计了以下试验,其中合理的有(多选)________;
ABC
(4)如图b所示为该置物架的侧板效果图,小明打算用实木板制作侧板。在保证强度的基础上,根据木板的纹理,下面对材料的画线中,合理的是(单选)________。
A
解析　(1)A项考虑了物的因素,C项考虑了人的因素,BD考虑环境的因素。(2)A采用1厘米的板材没有体现出技术规范原则;B镂空部分的材料并没有减少总的耗材,不能体现经济原则;C,D正确。(3)要测试横板的抗弯曲性能,则在测试中横板受弯曲才能,故A,B,C正确。(4)侧板受到向下的压力,而木材的顺纹方向抗拉强度、抗压强度最大,横纹方向最小。所以A合理。
4.(2023·11月绍兴)小明尝试在家制作面食,发现揉面非常费力,于是打算制作一款电动和面机。小明设想使用家里的手电钻(如图所示),并设计与之搭配的搅拌机构,实现和面功能。
B
请完成以下任务:
(1)小明发现问题的途径是(单选)________;
A.上网搜集资料
B.观察日常生活
C.技术试验
(2)小明对收集到的信息进行分析,对搅拌机构提出了以下设计要求:
A.使用材料需要达到食品级
B.材料性能稳定,不易老化,经久耐用
C.造型圆润,不宜太锋利,避免使用时伤到人
D.结实牢固,不易弯曲变形
E.易于安装在手电钻上,拆卸方便
其中主要考虑了“人”的因素的有(多选)________;
ACE
A
(4)小明设计了如下技术试验方案:将和面机连续搅拌4小时,计算机利用传感器获取实验数据,从而分析结构的强度等参数是否符合要求。方案中主要涉及到的技术试验法是(单选)________。
A.模拟试验法 B.强化试验法 C.虚拟试验法
B
解析　(1)小明是在家做面食的时候发现的问题,所以属于观察日常生活,所以选B。(2)A使用材料达到食品级,是保证人的食品安全的,正确;B材料性能问题,不易老化是从适应环境的角度考虑的,不选;C造型圆润,不锋利避免伤人已经很明显是为人考虑的,正确;D结实牢固不易变形是从物本身角度考虑的,不选;E易于安装,拆卸方便是考虑人使用的时候方便,正确。正确答案为A,C,E。(3)A当电机转动时,两边的a棒和b棒相对电机都是相反方向转动,所以a,b棒转动方向相同,与题目的要求不符,所以选A。B当电机转动的时候,b棒和电机转动相反,a棒与b棒是相交齿轮,只能相反转动,所以符合题意。C答案螺杆转动使a棒,b棒在转动螺纹的两侧转动方向相反,符合题意。(4)连续搅拌4小时获取数据,属于强化试验法,选B。
5.(2024·5月Z20联盟)如图所示是小明设计的智能感应垃圾桶,当红外传感器检测到伸手信号时,电动机转动,垃圾桶的桶盖自动打开。请根据题图及其描述完成以下任务:
BC
C
A
(4)请完成智能感应垃圾桶控制方框图(填写文字,全对得分)。
答案　①红外线信号(其它答案:伸手信号;红外传感器检测到伸手信号)
②转动量(其它答案:电机的转动)
③开或关(其它答案:桶盖自动打开;桶盖的开或关)
解析　(1)防潮抗湿,主要考虑是环境的因素,与人无关,B错误;设计该产品时,先考虑垃圾桶功能的实现,再考虑制作的材料,C错误;(2)收集与智能垃圾桶结构相关的信息属于制订设计方案,不是发现与明确问题环节,C错误;(3)利用塑料可多次成型、废料可回收利用的特点可以知道只有热塑性塑料满足条件,A正确;
(4)智能感应垃圾桶工作过程为,当红外传感器检测到伸手信号时,电动机转动,垃圾桶的桶盖自动打开。可知被控对象是桶盖,输出量为桶盖的打开或关闭;输入量为红外传感器检测到伸手信号,电动机的转动为控制量。

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