高三通用技术第2课时学案第三章 设计过程、原则及评价

高三通用技术第2课时 学案
第三章 设计过程、原则及评价
[知识要点]：
一、设计的一般过程
1、 问题；2、制定设计方案；3、制作 ；4、测试、评估及 ；5、产品的 。
二、设计的评价
设计的评价是依据 ，采取 和手段，对设计所设计的 进行事实判断和价值认定的活动。
1、对设计过程的评价设计：过程是否完备，分工是否合理，采用的方法是否正确，各个环节或阶段的任务是否完成，形成的中间成果（方案）是否符合要求，全过程是否有相应的监督、改进措施等方面进行评价。
2、对最终产品的评价，如对一个日常用品，可以从其功能、形态、效率、创新性、安全性、易操作性、性能价格比、美学因素，对社会、环境、资源的影响及市场应用前景等方面进行评价。对不同的产品，评价的 可能有所不同。
4、（2009山东高考，2）“神舟七号”伴飞小卫星携带的宽视场相机，每3秒自动拍摄一幅飞船的静态图像。该过程属于（ ）
A．信息采集 B．信息处理
C．信息储存 D．信息加工
解析：通过收集和整理信息，我们获得了与设计问题相关的各种信息资料。一方面为制定方案提供了素材，为设计者提供了设计源泉；另一方面直接为选择材料做了准备。
答案：A
第四章 发现与明确问题
一、发现问题
1、问题的来源
问题的种类： 。
2、技术问题的来源
(1) 人类生存活动 的问题，例如：为了解决人们如何进食的问题，中国人设计出了筷子，而西方人设计出了刀叉。
(2) 需要设计者解决的问题，例如：当汽车速度超过200km/h时，空气阻力的问题越来越明显，为了解决这个问题，人们设计出了外观呈流线型的汽车。
(3) 设计者 的问题，例如：电话的发明。
3、发现问题的途径和方法：
(1)观察日常生活，例如：铅笔盒的进步。
(2)收集和分析信息，
① ：对文献信息进行收集整理。
② ：用问卷的方式进行实际调查，获取信息的方法。
③ ：以询问的方式收集获取信息的方法。询问法包括：集体询问、家庭走访询问、电话询问、个别询问
(3)技术研究与技术试验，例如：伽利略发明体温表。
二、明确问题
1、明确问题的内容和价值
①问题是否明确？
分析问题表述是否明确？ ——要抓住核心概念；
分析问题产生的原因是否明确？ ——要抓住问题所涉及的环境；
分析提出问题的目的是否明确？ ——要抓住提出问题的情境和解决问题的基础与条件。
②问题是否有价值？
是否符合 ？能否确定问题 解决？ 问题是否有 ？该问题是否是主要问题？现有技术能否解决这个问题？投入多少？ 是否合理？
2、明确解决问题受到的限制及具体的设计要求
限制主要由两方面决定：设计对象的特点和问题解决的标准；设计者的技术能力与条件。
【典型例题】山东省2010年高考模拟综合练习（二）12．某科学家发明了一种高性能自动钓鱼机,可是未能被广泛地应用,最有可能的原因是 （ ）
A.成本高 B.效率太高 C.使用不方便 D.钓鱼活动的主体是人
解析：主要是这项发明不值得投入，没有价值
答案：D
第五章 方案的构思及其方法
方案的构思是指人们在一定的 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，形成一个完整的抽象物，并采用
等 方式呈现的思维过程。
方案的构思方法：
(1) :　用一幅草图把想法明确地表达出来。该方法的优点：学生可以捕捉灵感，自由发挥，不受约束。
(2) : 模仿他物(结构. 形态.功能.原理.声音等) 进行方案构思. （优点:少走弯路）。例如：仿生技术：袋鼠式母子雨衣，自动调焦的摄像头就是通过研究鹰眼的成像原理仿制出来的。
(3) : 联想别类进行方案构思。例如：古人的飞天梦：人类探索宇宙奥秘的梦想很早就有，明朝有一个人名叫万户，他看到爆竹点燃爆炸后能升空，就联想到如果自己能乘坐爆竹不就能升到高空了吗？于是他就找了把椅子，在椅子的四条腿上分别绑上了大爆竹．当然，当他坐上椅子让别人点燃爆炸后，未能升上天空．而是让爆炸后的爆竹摔了一个大跟头．但后来的人们联想到这个原理，终于造出了能够飞上太空的火箭。
(4) ：用奇特思想进行方案构思，这些构思在历史上很少发生，或从来没有发生过。例如：夜视镜：在古今许多战争中，侦察员是个重要的角色。侦察员在战斗前，凭借夜色保护，到敌方前沿阵地侦察。夜色里，敌方看不见侦察员，但同时侦察员也很难看清敌方的情况。许多侦察员想，能有一双夜视眼就好了。这个想法在人的生理功能前提下不能实现。然而人们在对这个方案构思进行二次开发的时候，采用红外热敏材料造出了能在夜晚看清敌人的夜视镜 。
山东省2010年高考模拟综合练习（九）29．主会场形似“鸟巢”(如图)，设计人员在构思此方案时用了什么构思方法（ ）
A．模仿法 B．联想法
C．奇特性构思法 D．以上没有正确答案
解析：设计者模仿了鸟巢的结构。
第七章模型或原型的制作
一、模型与原型
1、原型：是在产品生产之前制作的与产品大小相同、使用功能一致的物体。可以是产品本身。
2、模型：是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。
模型的功能：①使设计对象具体化。 ②帮助分析设计的可能性
二、设计过程的不同阶段需要制作不同的模型
1、草模
草模用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员作深人探讨时使用。
2、概念模型
概念模型是在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、与环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
3、结构模型
结构模型用于研究产品造型与结构的关系，表达产品的结构尺寸和连接方式，并用于进行结构强度试验等。
4、功能模型
功能模型主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。
5、展示模型
展示模型是在结构模型与功能模型的基础上，采用真材实料，按照准确的尺寸，做成与实际产品几乎一致的模型，常常作为产品的样品。
二、工艺
一）艺的含义和常用工艺的种类
1、工艺：是利用 对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。
2、工艺的种类：有 等。
3、工艺的作用：保证产品质量，提高生产效率；影响产品的功能、强度、外观
台虎钳 :用来夹持工件 刨子
羊角锤 钉冲 凿子
二）金属材料的加工工艺常用的工具和设备：
金工工艺：包括划线、锯割、锉削、钻孔、连接和表面处理等等。
1、划线：就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准点或基准线。
一般步骤：①划出基准②划尺寸线③划轮廓线④冲眼。
划线工具一般有：划针、钢直尺、角尺、划规和样冲等。
2、锯割
锯条的选择与安装：软、厚材料选用粗齿锯条；硬、厚材料选用细齿锯条；安装时锯齿朝前。
起锯方法：起锯时用左手大拇指贴住锯条，起锯角要小，防止锯齿崩裂。行程要短，压力要小，当陷入工件2—3毫米时，才能逐渐正常锯割。
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，3、锯程要长，4、推拉要有节奏 ）
3、锉削
操作要领：1、锉削时要注意身体和手臂动作的协调，2、在推锉过程中，左手的施压要由大变小，右手的施压要由小变大，使锉刀平衡而不上下摆动。
4、钻孔：
钻孔的操作步骤：①划线定位 ②装夹工件③装夹钻头④钻孔。
安全操作警示：二要（操作时要集中注意力；要戴防护眼睛；）二不（不准带手套操作；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成伤害事故。）
5、连接：通过固定连接和半固定连接的方法可以实现金属件之间的连接。
常用的连接方法有：----铆接、黏结、焊接（包括锡焊、电焊、气焊）、螺栓和螺母、平头螺丝、元宝螺帽、垫圈、弹簧垫圈
6、表面处理：为防止金属制品表面生锈腐蚀，提高产品的美观程度，通常需要对金属表面进行处理。
常见的金属表面处理方法有：表面刷光、喷涂油漆、镀层等。
[表面刷光工序]：准备（清除毛刺和铁屑）→粗处理（用细锉锉平金属表面）→细处理（用精细级金刚砂纸打磨）
[喷涂油漆]：一般先检验所选用的油漆对金属表面的适用性，然后涂防锈漆，再油漆喷涂。
[镀层]：可以在金属表面涂上一层塑料，也可以采用电镀的方面
三、制作模型
制作模型时，需要根据设计方案和已有条件选择加工工艺，并能正确、安全操作设备。好的设计方案，还需要有好的工艺和正确、安全实施工艺作为保证。
模型制作的一般步骤：
①选择合适的材料 ②准备适当的工具和加工设备。 ③按设计图样划线 ④对材料进行加工 ⑤装配 ⑥进行表面处理 ⑦对产品进行评价 ⑧对设计方案进行修改，做成展示模型。
怎样挑选材料
1、材料及其标准件
（一）材料的分类
*天然材料：竹、木、石、宝石等。
优点：安全、一般无害，人们普遍喜欢。
缺点：生长或加工周期长，大量使用对环境、生态破坏大。
* 金属材料：铁、铜、铝等。
优点：机械特性好，容易加工，可大量生产。
缺点：冶炼时需要大量能量，产生废水、废渣和废气污染。
*化学材料:塑料、涂料、油漆等。
优点：耐用性好、可大量生产。
缺点：生产过程中会产生有毒物质，塑料不易降解可形成白色污染。
（二）材料的特性
材料的特性按不同的分类有许多形式，但最基本的特性如下：
*塑性：固态材料的基本特性，是其保持形状的特性。常见的塑性大的材料有塑性、铜、铝等。
*弹性:：固态材料恢复形状的特点。弹性大的材料有橡胶、钢材等。
*耐腐蚀性：材料化学性能稳定的特性。如塑料耐酸碱等。
*其他特性：材料的光学特性、放射性、硬度特性等。
（三）材料的性能试验
材料的性能通过技术试验来测定。例如，材料的强度、硬度、形变等可以通过相应的试验来测定。
一件产品，或产品中复杂的部件（构件）的性能，特别是造价较高的产品，通常要通过建立模型来进行可行性试验，试验其是否达到性能要求。计算机仿真技术在这个领域发挥着重要的作用。
2、材料的加工
改变形状（木头加工为桌脚、桌面等），改变特性（铁经过锻打、淬火等可以变成既坚硬又锋利的刀具。）
加工常用方式：
*锯：锯断，切断。
*刨或磨：用于材料平面加工。
*钻：钻孔。
*锻压：成型（热压、冷压）
*拼接：组成部件（焊接、粘接）
铸造：直接成型复杂部件
山东省2010年高考模拟综合练习（八）19、小明制作台灯支架需要一节细钢管，下面工具中适合截取、加工这段钢管的工具是（ ）。
A．①③⑥ B.②⑤⑥ C. ①③④ D.③④⑥
解析：①⑤不是加工金属材料的工具。用排除法可找到正确的答案。
19、D
材料选择与资源保护
1、元器件与标准件
（1）.元器件：出于使用方便、简化制作过程和节约成本的需求单独设计和生产的各种部件。
（2）.标准件：有一定的规格与参量标准的零部件。
进行产品设计时，多使用标准件，既可以节约成本，又可加快工程的进度。但是，过多使用标准件，有时、会使产品缺乏个性。
2、材料选择与资源保护
（1）.材料选择的原则：
　　材料的选择应该坚持合理、合适的原则。标准太高回造成浪费；标准低了，又会达不到设计的要求，而返工会造成更大的浪费。
（2）.资源保护
尽量使用元器件和标准件，有利于资源保护。
【特别提醒】选取材料时，应尽可能地选取再生资源、可再生周期短的资源和其他丰富的资源，尽可能不选取或少选取那些不可再生资源、再生周期长的资源和稀有资源。
【典型例题】山东省威海市08-09学年高一下学期期末考试(基本能力）75．我们在设计制作的过程中，常使用一些“标准件”。你对“标准件”的理解是 （ ）
A．国家给予统一标准代号的零部件 B．经国家检验合格或免检的零部件
C．全国统一价格的零部件 D．已经获得专利并得到保护的零部件
解析：标准件有统一的规格和参量标准，任何生产商都参照这一标准
答案A
巩固练习
1．微型照相机、摄像机自动调焦的针孔摄像头是用（ ）进行方案的构思。
A．草图法； B.联想法； C.奇特性构思法； D. 模仿法。
2．在古今许多战争中，侦察员是个重要的角色。许多侦察员想 要是有一双夜视眼就好了。这个设想在人的生理功能前提下很难实现。然而人们在对这个方案构思进行二次开发的时候，采用红外热敏材料造出了能在夜晚看清敌人的夜视镜。这种方案构思方法属于哪一种？（ ）。
A．草图法； B.联想法； C.奇特性构思法； D.模仿法。
3．人类探索宇宙奥秘的梦想其实很早就有，而且有一些人还为此付出了沉重的代价。后人由“万户飞天”的壮举联想到制造能够飞上太空的火箭，这种方案构思的方法属于哪一种？( )
A．草图法 B.联想法 C.奇特性构思法 D.模仿法
4．詹姆斯 哈格里沃斯有一次无意中将家中的纺纱车碰翻，发现纺车锤竖立时仍能转动，从这一偶然事件中得到启示，从而诞生了新式纺纱机。这个案例说明( )
A．问题可以来源于观察生活 B．问题来源于收集和分析信息
C．问题来源于技术研究与技术试验 D．问题来源于梦境
5：下面四个题共用四个选项，请把正确选项选出。
(1)王勇设计了一个学生用台灯，现想对台灯的性能以及人机关系进行研究，他应制做出( )
(2)张晓红构思了一个婴儿摇篮，现想进一步分析产品的结构和连接方法，他应制作出（ ）。
(3)能清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验的模型属于（ ）。
（4）在造型设计的初期阶段，采用（ ）模型将设计构思简单的表达出来，供设计人员深入探讨时使用。
A、草模 B、概念模型 C、结构模型 D、功能模型
6、关于锯割的操作不正确的是（ ）
A B C D
7、钢锯在推拉锯中，正确的操作是（ ）。
A.推锯加压，回拉也加压 B.推锯加压，回拉不加压
C.推锯不加压，回拉加压 D.推锯不加压，回拉不加压
8、王强家里的木质靠背椅的靠背出现了无法修复的损坏，详见示意图圆圈部分。现要对这张椅子进行简单的木工处理，使它变成一张小茶几。他完成这个任务最适合的工具是（ ）。
A．锯子和木锉 B．刨子和手钻
C．凿子和手钻 D．刨子和凿子
9、小明制作台灯支架需要一节细钢管，下面工具中适合截取、加工这段钢管的工具是（ ）。
A.①③⑥ B.②⑤⑥ C.①③④ D.③④⑥
①斧头 ②锤头 ③台虎钳 ④锉刀 ⑤刨子 ⑥钢锯
10、欲在厚铁板上指定位置打一个孔，需要用到的工具有( )
①划规 ②角尺 ③划针 ④样冲 ⑤手锯 ⑥台钻 ⑦钢锉 ⑧铁锤
A．①②③④⑥⑧ B．②③④⑥⑧ C．①④⑥⑦⑧ D．②③④⑤⑥⑦
11、下列关于在金属材料上钻孔的操作要求中，说法错误的是( )
A．操作要集中注意力并带好防护手套 B．操作时要戴防护眼镜
C．要用台虎钳或手钳夹紧工件 D．不用用手直接扶持小工件和薄工件
1—4 DCBA 5 DCCA 6—11 ABADAA
发现和明确 模型或原型 优化 使用和维护
一定的原则 一定的方法 过程及结果 内容及标准
科学问题，社会问题，技术问题
必然会遇到 别人提出 自主发现并要解决
文献法 问卷调查法 询问法
科学原理 尚未得到充分 普遍的意义 投入与产出比
调查研究和设计分析 图、模型、语言、文字
草图法 模仿法 联想法 奇特性构思法
工具和设备 加工工艺、装配工艺、检测工艺、 铸造工艺、表面处理工艺
①斧头
③台虎钳
⑤刨子
②锤头
⑥钢锯
④锉刀
①斧头