《通用技术》必修一学案.doc
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《通用技术》必修①学案二
第三章设计过程、原则及评价
一、设计的一般过程
1、发现和明确问题
从本质上说，设计是一个问题求解的过程。
它从问题出发，并围绕问题展开各项活动。
因此，设计必须从调查需求、分析信息、发现和明确需要解决和值得解决的问题开始，并在此基础上提出设计项目，明确设计要求。
2、制定设计方案
在发现和明确要求的基础上，我们紧接着要做的就是通过各种渠道，尽可能广泛地收集设计所需的信息，通过对各种信息的归纳和分析，挖掘影响设计的主要因素，大胆提出各种设计想法，并依据一定条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。
这就是制定设计方案的过程。
在这个过程中，要大胆突破传统观念的束缚，始终明确。
（1）运用不同的材料、结构可以产生不同的设计方案。
（2）任何设计方案都有改进的可能性，好方案决不会仅有一个。
收集信息：
可以通过用户调查，专家咨询，查阅图书资料，收听收看广播电视，浏览互联网等渠道收集有关的信息。
设计分析：
面对收集到的各种信息，要根据设计要求，找出设计需要解决的主要问题，并分析其可能的解决办法。
面对设计要求和约束条件之间的相互矛盾，为了找到最好的解决办法，应该提出尽可能多的设想，以便于权衡利弊，作出选择。
方案构思：
方案构思是设计过程中最富有挑战性的环节，它要求我们根据设计要求，大胆构思，努力挖掘自己的创造潜力，提出解决问题的多个设想。
方案呈现：
构思过程中产生的设计想法常常是模糊的，为了使其具体化，我们通常会用草图把它们转化为视觉形象。
同时，这些想法又是零散的，从中我们并不能看到一个完整的设计方案，所以我们还要对这些想法进行综合。
方案筛选：
当多个设计方案产生以后，我们就要依据一定的原则，对这些方案进行筛选。
3、制作模型或原型
完成方案筛选后，我们就要开始制作模型或者原形了。
一般地，模型制作包括两个阶段，既绘制图样和制作模型或原型。
对于图样，我们既可以手工绘制，也可以用计算机辅助制图。
对于小型、简单的产品可以直接制作产品原型，而对于大型、复杂的产品先制作缩小、简化的模型。
4、测试、评估及优化
要明确设计方案是否可行，我们还必须进行各种测试、评估，以优化设计方案、完善产品原型。
测试：
在模型或原型制作完成后，一般需要对其进行测试。
测试的目的是检验产品在操作、使用过程中，在结构和技术性能等方面能否达到预定的设计要求。
评估：
在测试的基础上，我们还要对设计方案和产品进行较为全面的评估。
这种评估，在设计过程中需要反复进行。
优化：
为了优化设计方案，我们既要分析测试和评估的具体记录，也要重视对公众意见的调查，以明确改进的方向。
一般说来，我们可以对三种典型人群，即专家、潜在客户和用户进行调查，征集优化的具体意见。
5、产品的使用和维护
在产品使用过程中，正确的使用和维护既可以使产品更好地满足人民的需求，又能延长其使用寿命。
因此，掌握正确的使用和维护方法对于产品使用者来说尤为重要。
为此，我们通常要设计一份产品设计说明书。
设计实际上是一个动态的过程。
在一项具体设计中，有些阶段或步骤可能会发生变化，有些步骤之间则可能出现一定的循环。
因此，我们不能将设计的过程简单化、模式化，而应根据设计的需要进行灵活安排。
测试和评估
模型制作
方案构思
设计分析
需求分析
.
二、设计的一般原则
在长期的设计实践中，人们逐渐总结出创新、实用、经济、美观、道德、技术规范、可持续发展等设计的一般原则。
这些原则往往互相联系，互相制约，互相渗透，并体现在设计过程的各环节中，成为指导设计过程和进行设计评价的基本准则。
1、创新原则
设计是人类为了追求美好生活而进行的创造性活动。
创新就是通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等，或对已有的产品的革新来创造具有相当社会价值的事物或形式。
创新是设计的核心。
生活因设计而丰富多彩，设计因创新而魅力四射。
设计过程中，一般可以从原理、结构、技术、材料、工艺等方面进行考虑改进和突破，以实现创新的目标。
要实现产品设计的创新，除了了要最大限度地发挥人的智慧外，还应注意利用最新的技术成果和现代的设计理论和方法。
2、实用原则
设计中的实用性是指设计的产品为了实现其目的而具有的基本功能。
物理功能（性能、构造、效率精度和可靠性）、生理功能（方便性、安全性、宜人性）、心理功能（造型、色彩、机理和装饰）、社会功能（个人价值、兴趣、爱好和社会地位）。
产品的实用性是从设计的目的出发的，它随时代的改变而改变，随人群的改变而改变，具有鲜明的个性特征。
3、经济原则
设计中的经济原则是指以最低的费用最得最佳的效果。
所谓最低的费用，是指产品在得到最优良的设计，实现最佳的功能的同时，所涉及到的各方面的成本和总量最小。
由于产品所用的材料都有其特定的性能和加工的方法，作为设计者，如果只追求形式美而不了解生产工艺，往往就会出现无法生产或成本很高的情况。
另一个方面，如果设计者只追求价廉而粗制滥造，就从根本上违背了设计的目的，可能会导致产品滞销或亏本销售，造成更大的浪费。
产品设计必须从消费者的利益出发，合理使用优质价廉、能优化产品质量的原材料，并在明确目标市场、控制生产成本、提高产品附加值等基础上改进与完善产品设计，为企业的生存与发展服务。
功能成本比=功能/成本。
提高功能成本比的方法：
在功能不变的前提下降低成本；在价格不变的前提下，增加功能；在增加功能的同时降低成本。
4、美观原则
产品外观的美是通过对产品造型，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。
通过各种元素组合，表现产品不同的设计特点，强调形态美，技术美，材质美，色彩美等独特的表现元素，就会产生不同的产品风格，带给人们各种美的享受。
产品设计中的美观原则是多元的，受到消费者、功能、技术、文化传统等多方面的影响。
5、道德原则
产品设计者必须具有宽广的眼界和高度的社会责任感，并力求用设计完美的产品奉献社会，维护、完善社会伦理道德，推进人类文明的发展。
产品的设计应始终坚持为人民服务的宗旨，不能出于某种不道德的目的。
产品的设计不能单纯为了谋取利益而损害人类所居住的环境，更不能为了私利而设计制造低级趣味的产品，生产假冒伪劣产品，甚至用报废、有毒材料制造食品、药品等关系到人们身体健康的产品。
此外，设计是创造性的活动，在利用有关知识产权和专利的法律法规保护自己的成果的同时，还要尊重他人的知识产权、技术成果的道德观念。
6、技术规范原则
产品的设计必须符合一定的技术规范。
技术规范是有关开发生产技术的知识、领域、方法和规定的综合。
技术规范既有强制性的标准，也有推荐使用的技术规范。
强制性标准是产品设计制造必须达到的要求，否则将出现各种质量和安全方面的事故。
推荐性的技术规范不是产品制作必须要达到的，而是对企业形象和产品的质量有很大影响的要求。
7、可持续发展原则
在技术世界中，技术产品是与生态、环境、资源等紧密相连的。
树立可持续发展的理念，体现可持续发展的要求，不仅是产品设计者应当遵守的原则，而且是产品设计者应当承担的责任。
技术设计的可持续发展原则是指产品的设计既满足当代发展的需求，又要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。
可持续发展原则是随着人类社会的发展和人类认识的深入而不断发展变化的。
总之，产品的设计要考虑到人类长远的发展，资源与能源的合理利用、生态的平衡等可持续发展的因素。
设计是一项综合活动，其一般原则对设计的成功具有重要影响。
但是在实际运用中，各种原则并不是各自独立的，它们之间有着相互联系、相互制约、相互影响的关系。
最基本的原则是实用原则，创新是核心。
三、设计的评价
设计的评价是指依据一定的原则，采取一定方法和手段，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、高质量完成设计任务有重要作用，同时也有助于设计中的信息交流和工作反思。
评价涉及到评价对象和评价者。
从评价对象来看，设计的评价可以分为两类：
一是对设计过程的评价，二是对设计成果的评价。
从评价者来看，也有两类：
一是设计者自我评价，二是他人的评价。
无论是对设计过程的评价还是对设计成果的评价，都应建立在事实判断的基础上。
也就是说，评价者首先应对设计过程和设计方案的各个细节进行准确的判断、说明、阐述。
只有在事实确定的前提下，评价才会有效，才不至于失真。
进行评价必须制定相应的标准。
由于设计的目标和内容不同，设计评价的标准也就不同，有时可以有所侧重。
评价标准的制定应当客观、明确，体现科学性和可操作性。
1、对设计过程的评价
加强对设计过程的评价是树立质量管理意识、加强质量管理、实现设计目标的关键。
对设计过程的评价要注意把握各个环节或阶段的主要任务和目标，要注意把握设计过程中各个环节或阶段之间的衔接和协调，要注意阶段性成果的质量。
对设计过程的评价应服务于完善设计方案、促进个人发展的根本目标，不仅仅是设计过程终结时的回顾性、反思性评价，而且也包括设计过程之中的即时性、阶段性评价。
因此，对设计过程的评价应寓于设计的全过程。
2、对最终产品的评价
最终产品是设计过程的结晶，是设计质量、设计水平的集中体现。
对最终产品的评价，有两个基本的依据：
一是参照设计的一般原则进行评价，二是依据事先制定的设计要求进行评价。
在实际评价中，这两个方面也可以结合起来。
由于对最终产品的评价是对设计成果的总评价，因此，应从多方面把握评价内容。
对于不同的产品，评价的内容及标准可能有所不同。
3、设计的评价和设计的交流
很多情况下，设计的评价目的往往不是为了甄别，而是为了相互交流信息、征求意见、共同研讨，进而完善设计方案。
即使是从参与设计成果的评价出发而进行的评价，也离不开设计的交流。
因此，设计的交流贯穿于设计的全过程，是设计评价的基础。
设计的交流可以通过多种方式进行。
其方式有口头语言、文本、技术图样、图表、模型、计算机演示、网页等。
序号
交流方式
特点
适用场合
1
口头语言
简洁、方便
适用于面对面、规范要求不严格的场合。
2
文本、图表
较规范，可反复查阅、核对
适用于相对比较正式，具有一定技术要求的交流。
3
技术图样、模型
感性、直观
具有较高技术要求的交流。
4
计算机演示、网页
生动、形象、灵活交流
具有较高技术要求的交流。
在设计的交流过程中，应当注意提炼关键的技术信息。
对他人所提出的理念、信息、意见要做客观的、有意义的、实事求是的分析，要能敏捷地抓住他人的意见、建议中的创新点或对自己设计活动有启发意义的部分，用以改进自己的设计，从而师交流的过程成为改进自己设计、开阔自己视野的过程。
第四章发现与明确问题
一、问题：
在生活中，有很多为我们所不知而需要解答的话题，这就是问题。
问题的产生：
1、来源于生活
人类在生存活动中必然会遇到的问题。
如中国人为进食而发明了筷子。
2、来源于需要
由于别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。
如把汽车帮成流线型来解决速度大时的阻力问题。
3、来源于积极主动的思考
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。
如贝尔发明了第一部电话。
二、发现问题的途径与方法
1、观察日常生活，如詹姆斯.哈格里沃斯发明新式纺纱机
2、收集和分析信息（主动出击寻找问题）
收集信息的方法有：
问卷调查法、集体询问法、文献法、家庭走访询问法、电话询问法、个别询问法。
3、技术研究与技术试验
技术研究，技术试验是重要的技术活动，也是发现问题的途径与方法。
三、明确问题的内容与价值
1、问题是否明确
发现问题很多，有些模糊不清，需要加以明确目的。
2、问题的价值
判断问题是否有价值的依据：
①所提出的问题是否遵循基本的科学原理？
②迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分解决？
③在你调查的范围里，该问题是否具有普遍意义？
在更广的范围内，这个问题是否有意义？
④在多个问题同时发生时，该问题是否是主要问题？
⑤现有技术条件能否解决这个问题？
技术发展以后呢？
⑥解决该问题所需的投入是多少？
投入与产出的比是否理想？
3、明确解决问题受到的限制及具体的设计任务
无论是一个问题的解决，还是一项设计的进行，它的限制主要有两方面决定：
①设计对象的特点和问题解决的标准
②设计者的技术能力与条件
4、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。
它可以通过工作程序的排列来表示
。
第五章方案的构思方法
一、方案的构思方法
1、设计分析
合理的设计分析是成功地进行技术设计的关键一步，分析得当可以指引以后的技术上可以少走或不走弯路。
产品本身是一个整体，包括功能、造型、材料等，但任何产品都不是孤立存在的，一方面，它是为人服务的，人的需求在很大程度上决定着产品的设计；另一方面，它是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。
因此，设计任何产品都应综合考虑物、人、环境三个方面。
详见书本P95台灯分析的例子。
2、方案的构思方法
方案的构思是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完成的抽象物，并采用图、模型、语言、文字等方式呈现思维过程。
方案的构思过程中，考虑到的许多问题是模糊的、零散的、不系统的，而且也是不具体的，怎样把这些模糊的、零散的、不系统的设计想法变成我们能看到的、比较完整的具体方案呢？
这就需要一定的方法
（1）草图法（画）
设计时，我们可以运用草图法进行构思。
草图不仅能将一些想法明确地表达出来，而且可以随意修改。
在运用草图法进行构思的过程中，学生可以捕捉灵感、自由发挥、不受约束。
（2）模仿法（仿）
模仿现实生活中存在的一些事物进行方案的构思。
如仿生技术
（3）联想法（移）
要用联想的方法进行方案的构思，人们就必须具备丰富的实践经验、较广的见识、较好的知识基础及丰富的想象力。
利用联想法进行方案的构思，不一定能使技术设计一次性成功，但它有可能为构思找到一种方法或一条形成方案的路径。
运用联想法进行构思后，我们不能盲目地实践，而应该首先对方案进行科学论证，而后再进行制作和实施。
（4）奇特性构思法（破）
奇特性构思法所形成的方案一般具有原创性。
这些构思在历史上很少发生，或从来没有发生过，甚至有些构思在当前的科学、技术、经济条件下无法实现。
3、方案的比较和权衡
在多个方案经构思形成后，我们往往要对这些方案进行评判和比较，同时要从设计的目的出发，针对一些相互制约的问题进行权衡和决策，最后选出较为满意的方案或集中各方案的优点进行改进。
对方案进行比较和权衡的过程是一个综合考虑的过程，各个指标并不是独立的，它们相互关联、相互制约。
抓住设计的核心与关键是权衡设计方案的必要条件。
考虑的方面：
实用、美观、创新、稳定性、安全性、环保性、加工难易程度、经济成本。
第六章设计图样的绘制
一、技术语言的种类与应用
1、 技术语言是一种在技术活动中进行信息交流的特有的语言形式。
常见的有：
图样、图表、模型、符号
2、 分类：
按专业类型分：
计算机程序语言、工程图学语言等
按人的感觉分：
视觉语言主、听觉语言、触觉语言等
按人的视觉形式分：
图形符号语言、文字符号语言等
3、 技术语言的特点
①言简意赅（简明扼要）②通俗直观③规范统一
二、草图的绘制
1、 徒手绘图：
握笔姿势等。
2、 网格徒手图
要领：
与地面垂直的线垂直画，与地面平行的线按网格的斜线画，同时以网格的小格来确定物体的比例。
3、 基本图形的画法
圆、圆柱体、立方体、锥体的画法。
4、草图的分类
构思草图是以具体图形把想法表现出来，不用借助绘图工具。
设计草图是经过整理、选择、修改和完善的草图，一般需要借助绘图工具。
6、草图绘制的步骤：
①选用合适的笔来画图（2H铅笔）
②在方格纸上按照构思好的设计方案，画出产品的外观比例关系。
③在准备好的透视网格纸上，画出产品的透视线，先画淡一些，等画完图形后，再描深轮廓。
④画产品的中间调子，注意色彩过渡自然。
⑤细致描画产品的亮部及高光部位。
⑥绘产品放置的阴影，突出形体的体积感和质量感。
三、透视效果图的识读
效果图能真实地表现产品的式样、材质和空间效果。
从效果上注意把握产品的形态、功能和特征，了解产品的外观上的实际比例关系和色彩搭配及材质感。
四、正等轴测图
1、 正等轴测图是一种可以表现物体三维结构特征的图形。
轴间角都是120。
2、 平面结构形体的正等轴测图的绘制
① 根据形体特征，确定长（X）、宽（Y）、高（Z）等三轴在图纸上的位置
② 平面结构形体正等轴测图的绘制
③ 沿着上述三轴分别量出物体的长、宽、高的尺寸画出左上角斜切面
④ 据长度方向、宽度方向的尺寸，画出左有方斜切面，完成全图。
五、正投影与三视图
1、 投影：
在光的照射下，形体在地面上产生的影子。
2、 正投影法：
投影光线与投影平面垂直时，在投影平面上得到物体视图的方法。
3、 三视图：
主视图、俯视图、左视图
主视图：
物体的正面投影，即物体由前向后投影所得到的图形，通常反映物体的主要形状特征
俯视图：
物体的水平投影，即物体由上向下投影所得到的图形
左视图：
物体的侧面投影，即物体由左向右投影所得到的图形。
4、主视图与俯视图长对正；主视图与俯视图高平齐；俯视图与左视图宽相等。
5、一定要注意投影方向，特别是正投影方向。
六、形体的尺寸标柱
1、尺寸标注的基本要求：
正确、完整、清晰、合理。
2、尺寸要素：
①尺寸界线：
尺寸界线用细实线绘制，并应由图形的轮廓线、轴线或对称中心线处引出。
也可利用轮廓线、轴线或对称中心线作尺寸界线。
②尺寸线：
尺寸线用细实线绘制，不能用其它图线代替，一般也不得与其它图线重合或画在其延长线上。
③尺寸数字：
图样上所注尺寸表示形体的真实大小与图样的大小及绘图的准确度无关。
3、尺寸标柱：
直径、半径、形体尺寸标注方法。
七、机械加工图
1、定义：
是以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样。
2、组成：
三视图及其尺寸标注：
必要的其他视图；标题和文字说明
八、剖视图
1、定义：
假想采用剖切平面的方法剖开物体，将观察者与剖切面之间的部分移去，将其余部分向投影面投影所得的图形称为剖视图。
2、剖切面的特征：
①包含内部结构如孔、槽的轴线，或物体的对称面
②平行于相应的投影面
九、线路图
电子线路图是指用图形符号和线段组成的电子工程用的略图。
包括电路原理图、接线图和逻辑图等。
第七章模型或原型的制作
一、原型：
原型是第一个能全面反映产品功能的形体，它广泛应用于新产品的开发中，有时原型就是最终产品。
二、模型：
模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、形态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。
三、模型在设计中必须具备的二个功能：
1、使设计对象具体化。
2、帮助分析设计的可能性。
四、模型在不同阶段的作用
1、 草模
供设计人员深入探讨时使用：
2、概念模型
用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排、人机关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
3、结构模型
研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方式并进行结构强度试验而制作的模型。
4、功能模型
用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用作分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系等。
5、展示模型
作为产品的样品进行展示，以便提供实体形象。
另外通过展示模型可以直接向设计委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。
五、工艺：
工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。
常见工艺：
加工工艺、装配工艺、检测工艺、铸造、表面加工工艺等。
六、金属材料的加工工艺
金属材料的加工工艺包括划线、锯割、锉削、钻孔、连接、表面处理等工序。
1、划线：
划出轮廓线或基准点和基准线
步骤：
（1）基准
（2）划尺寸线（3）划轮廓线（4）冲眼
工具：
划针、角尺、刚直尺、划规、样冲（操作要领见书本P144）
2、锯割：
金属材料通常以锯割的方式进行割断，手锯是人工锯割常用的工具。
工具：
台虎钳、手锯（或叫钢锯）
操作要领：
（1）站位和握锯姿势要正确
（2）推锯加压，回拉不加压力
（3）锯程要长
（4）推拉要有节奏
3、锉削
工具：
锉刀、台虎钳。
锉削操作要领：
锉削时要注意身体和手臂动作的协调：
在推挫削过程中，左手施力要由大到小，右手施力要由小到大，使锉刀平稳而不上下摆动。
4、钻孔：
用钻头在实体材料上打孔的方法。
工具：
台式钻床、划针、角尺、钢直尺、样冲、麻花钻。
步骤：
（1）划线定位
（2）装夹工作（3）装夹钻头（4）钻孔
5、连接：
通过固定和半固定连接方法可以使金属件之间连接起来。
有：
铆接、黏结、焊接、螺栓和螺母、平头螺丝、元宝螺帽、垫圈、弹簧垫圈等（注意它们各自的应用实例）
6、表面处理
目的：
防止金属品表面生锈腐蚀，提高美观程度
方法有：
表面刷光（工序：
准备->粗处理->细处理）、喷油漆、镀层
七、制作模型的一般步骤：
1、选择合适材料。
2、 准备适当的工具和加工设备。
3、按设计图样划线。
4、对材料进行锯割、切削等加工。
5、装配。
6、对模型进行表面处理。
7、对产品的外观造型和色彩进行评价；对产品的结构、功能进行检测和试验。
8、对设计方案进行修改，做成展示模型（样品）。
第八章技术产品的使用和保养
一、产品说明书及其编写
1、产品说明书：
是一种指导用户消费的文书。
2、产品说明书的作用
帮助消费者正确了解产品特性以及正确、安全使用和保养产品。
3、说明书不准确或不详会怎样？
不会用、用不好、弄坏产品、发生意外等
4、产品说明书的一般结构：
标题、正文、标记
5、产品说明书的形式：
条款直述式特点：
条理清楚；
醒目自问自答式特点：
相关内容归纳成问题再逐一回答
6、产品说明书的写作要求：
①充分考虑用户的阅读需要
②体现产品的设计特点
③不必平均用力，而应有所侧重
④语言准确、通俗、简洁，内容条理清楚
二、技术产品的使用、维护和保养
1、技术产品的维护和保养是指维护产品完好技术状况或工作能力而进行的作业。
2、怎样获取服务途径？
①查阅说明书获取厂家服务电话、服务网络点等信息
②打电话咨询或上网查找，获取服务信息
③靖教其他用户获取服务信息
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