高三基本能力通用技术一轮复习第二专题 设计的一般过程

潍坊七中高三基本能力—通用技术分层学案
专题二：设计的过程
（注：带*的供学有余力的同学选择完成）
主备：冯爱香 审核：高三基本能力组
本专题的知识点及考试要求
【使用说明】1.仔细阅读学案内容，认真完成自主学习、跟踪练习2.合作探究，展示答案。3.查缺补漏，巩固提高。
【自主学习1】
知识点一：设计的基本原则
设计的一般原则既是设计的规范，又是评价的尺度，同时也是发明创造的准绳。可结合《技术与设计》新课程的开设特点：“课时新、全精美、可规范”来形象识记理解八大原则，即“科实新、全经美、可规范”。
1．科学性原则：设计要遵循自然规律，利用一定的科学理论或原理，如飞机、汽车外型的流线型，可减少阻力。
2．实用性原则：“为我所用，服务于人，方便实用”。如电视遥控器的发明。
3．创新性原则：“改进变化，精益求精，耳目一新”。可从产品的原理、结构、技术、材料、工艺等方面考虑改进实现创新。
4．安全性原则：安全性是产品设计最起码的需求，如小孩玩具的棱角不能太锋利。
5．经济原则：“物美价廉”，以最低的费用(成本)取得最佳的效果。
6．美观性原则：“喜欢舒服，爱不释手”，给人以美的享受。让人们从产品的外观和造型上得到美的体验、享受和精神上的愉悦。可通过对产品造型、大小比例、使用材料、色彩搭配、装饰图案等设计组合来表达。
7．可持续发展原则：技术产品要考虑生态、环境、资源的长效性和可持续性，实用的同时要节能环保。
8．技术规范性原则：产品或设计要有统一的标准，达到互通互配的目的。如各种插头插座的匹配。
【跟踪练习】
1．下图所示四种钳子，这些钳子的设计主要考虑的设计原则应为（　　）

钢丝钳 　　　打孔钳　　　　剥线钳　　　　　止血钳
A、综合原则　　B、经济原则　　C、实用原则　　D、美观原则
2．BRT系统是一种轻轨与常规公交之间的新型地面交通运营系统，它有自己的类似于地铁的专用通道，又不象地铁运行于地下，这种设计主要体现了（ ）
A、经济原则 B、安全原则 C、创新原则 D、可持续发展原则
3．一款泡茶用的小茶具，它可以便捷地卡在茶杯的杯沿上，不会让茶叶散在杯中，也可以方便地架放在桌面上。该小茶具的设计主要体现了设计的（ ）
A、美观原则 B、实用原则 C、创新原则 D、道德原则
4．汽车设计者既要反映“以人为本”的宗旨，汽车外形设计成流线型、汽车的耗油量越来越小、成本越来越低、除了雾灯、转向灯等基本设置外，有些汽车还设置了安全气囊、婴儿销等。这些设计不仅仅是为了美观，主要考虑了设计的基本原则有（ ）
①安全性 ②经济性 ③技术规范性 ④科学性　　⑤实用性
A．①②⑤ B．①②④⑤ C．①②③ D．②③④⑤
5．对于图示键盘鞋设计的说法正确的是（ ）
A．键盘鞋是把键盘的主体设计成鞋的形状
B．键盘鞋这种设计没有科学道理，不可取
C．键盘鞋是对鞋外观的创新设计
D．从键盘鞋的设计可以看出设计是一种纯艺术
6．2003年王永民教授发明了“王码鼠标”汉字输入法，将鼠标与数字键合二为一，单手打字，使汉字打字甚至比输入英文还简单。目前，微软、IBM等国际著名公司购买了王码的专利使用权。这一设计主要体现了设计的哪些原则（ ）
①创新原则 ②实用原则 ③美观原则 ④技术规范原则
A．①③ B．②③ C．①② D．②④
【自主学习2】
知识点二：设计的一般过程
设计过程是将设想转变成最终产品的过程。设计过程以产品设计为依托．从问题的发现开始，经过设计方案的制订、原型与模型的制作、方案的优化，直到最终方案的确定，形成了一个完整的设计过程。
（一）确定主题：发现与明确问题。
1．发现与明确问题是技术设计过程的首要阶段。是明确问题的前提．是设计过程的第一步。明确问题的内容，确认问题的价值，可以为分析问题解决的条件及实现的可行性、提出设计要求奠定基础。
（1）问题的来源： ①人类生存活动中必然会遇到的问题。如衣食住行中遇到的一些问题；
②由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案；
③基于一定的目的由设计者自己主动地发现问题，并试图解决它。
（2）发现问题的途径：①观察日常生活（如新式纺纱机的诞生）；
②收集和分析信息：文献法、问卷调查法；
③技术研究与技术试验
（3）明确问题的内容与价值：①问题是否明确（问题表述本身是否明确）；问题产生的原因是否明确；提出问题的目的是否明确。②问题的价值
（4）明确解决问题受到的限制及具体的设计任务；明确解决问题所受到的主客观条件的限制，明确设计所应受到的限制和所应达到的标准，进而提出设计任务。限制主要由两方面决定：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。
（二）制定设计方案—— 制订设计方案是技术设计过程中的重要环节。
1．信息的收集与整理
信息收集是根据设计选题的要求，有针对性地收集与选题相关的信息与资料。
（1）信息收集的目的是：为了利用信息。
（2）信息收集的常见方式有：实地调查、访问有关人员、借助媒体和因特网、查阅图书资料、进行专家咨询、调查市场现状等。
（3）信息收集的要求是：全面、准确、真实、实用。
（4）信息整理的常见方式有：归类，去伪存真，抓住重点，突出主要因素。
（5）信息整理的方法有：比较法、核对法、佐证法、逻辑法、评估法等。
2．设计分析
设计分析要根据设计的具体要求进行开放性思考，归纳起来，这些因素分别归属于产品本身、使用者、使用环境，即“物”、“人”、“环境”三个方面。设计分析时，也要根据设计要求对产品的各个组成部分进行分析。
3．构思设计方案
方案构思的常用方法：草图法、模仿法、联想法、奇特性构思法。
4．制定设计方案
制定设计方案是设计者在一定的调查研究和设计分析的基础上，把自己设计的东西，按照一定的设计原则和设计规范，用文字、图表、模型、语言等呈现出来的过程。
通过比较和权衡．能在多个方案中选定满足设计要求的最佳方案或集中各种方案的优点来改进原有方案。比较各个方案的外形、结构、功能等特点要求，明确各个方案对设计指标的符合程度。权衡各个方案的优点和缺点，从中选择最佳方案。抓住设计的核心与关键，是权衡设计方案的必要条件。
5．制作模型或原型：
制作模型(或原型)是技术设计过程中的一个重要环节，也是一种技术方法，它可以使设计对象具体化，有利于设计者把握设计。对于制作工程较大的一般先制作模型，用来测试、评价、完善性能；对于设计简单、容易制作的产品可直接制作事物原型。
制作模型（或原型）的一般步骤
（1）选择合适的材料 （2）根据本地条件，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，切割等加工。
（5）装配。 （6）对模型进行表面处理；（7）检测、改进。
制作模型（或原型）涉及到的材料、工具及工艺加工方法等知识点分别在知识点三、知识点四及知识五中。
【跟踪练习2】
1．钻头(即麻花钻)是机械行业中用途最广泛和最常用的消耗性工具。小张在工厂修磨钻头的实践中发现手工修磨钻头无依靠及参照物，影响到工作的精度和质量，于是开发研制了 “钻头刃磨器”。成功地解决了磨钻头困难的问题。“钻头刃磨器”课题的发现来源于( )
A．观察日常生活 　　　 B．技术试验和技术研究　　 C．收集信息和分析信息 D．专家的指点
2．从明确问题的价值角度分析，你认为以现有的技术水平，下列想法或设计合理的是( )
A．水变油(把乳化剂加到水中后，水就能像油一样燃烧，并带动汽车前行)
B．永动机(只需一个初始的力量，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不停地做功)
Ｃ．雷电利用机(利用雷电为人类造福)
D．手语翻译器(将手的运动转化成电脉冲，通过电脑软件再将脉冲翻译成文本)
3．国家规定从2008年6月1日起，在全国范围内禁止生产、销售，使用厚度小于0．025毫米的购物塑料袋，小王同学想研究目前商场提供的购物塑料袋是否符合国家规定，在使用中是否有更好的设计和想法，下列小王打算采取的措施中，不需要的是 ( )
A．到商场中去做观察和记录 B．通过问卷调查的方法收集和分析信息
C．使用商场中提供的塑料袋，做技术试验 D．对生产购物塑料袋的工厂进行明查暗访
4．小张要设计一款多用梯子，他收集信息时不必考虑的是( )
A．前人研究多功能梯子的案例 　　　　 B．连接部分的结构设计
C．是否申请专利 　　　　　　　　　　 D．梯子的材料
5．制作模型时，从学生的角度出发，一般要考虑的因素包括( )
①尽可能废物利用；②尽可能使用标准件；③加工时要减少对复杂设备的依赖：④尽可能美观精致。
A．①②④ 　 B．②③④ 　 Ｃ．①②③④ 　　 D．①③④
6．在学生设计简易手电筒的过程中，需要对简易手电筒的各个部件进行设计分析，分析不合理的是( )
A．手电筒的主要功能在于照明，一般要选择质量好的小灯泡
B．在设计的时候要考虑使用何种型号的电池
Ｃ．开关起通断电源的作用，选择时要注意是否符合学生的需要
D．手电筒筒身部分主要起美观作用
7．小王打算自己设计一款针对小学生使用的多功能笔筒，以下是小王在设计中的一部分工作步骤，请你按设计的一般过程进行合理的排序 ( )
①收集与多功能笔筒相关的专利、标准等资料
②通过问卷调查对目标用户进行需求调查，确定研究方向
③进行设计分析，画出草图，在多种方案中选定几种方案，画出笔筒的技术加工图
④制作笔筒的模型并进行相关技术试验
A．①②③④ B．②①④③ ①②④③ D．②①③④
【自主学习3】
知识点三：材科及标准件
材料
1.材料的分类：常见的材料可以分为三类：天然材料、合成材料、混合材料。
天然材料：是指取材于大自然且保持原来特质的材料，如木材、黏土、石材等。
合成材料：又称人造材料，是人为把不同的物质经化学方法或聚合作用而成的材料，其特质与原料不同，如塑料、玻璃、钢铁等。
混合材料：是天然材料和合成材料的综合，如胶合板、纸、混纺材料等，混合材料会保持部分原来的特质。
2．材料选择的原则：
材料的选取应坚持合理、合适的原则。选取材料时多使用元器件及标准件，尽可能地选取再生、可再生的储藏丰富的资源，，有利于资源的保护。
（二）标准件的元器件
1.标准件是指具有统一的形状、尺寸、公差和技术要求等零件（或部件），标准件具有互换性，能用在各种机器、仪器、设备和建筑上。
选择标准件的优缺点：优点：节约成本，加快工程进度。不足：过多使用会使产品缺乏个性。
2.元器件是指人们出于使用方便、简化制作过程和节约成本的需求，单独设计生产的零部件。电阻、电容、晶体管等。
知识点四：工具和设备常识
1．木工工具：常用的木工手工工具有锯、刨、凿、斧、钻及度量画线工具等，木工最基本的设备是工作凳或工作台，此外还有钻孔机、锯床、平刨机、木工车床等。
2．钳工工具：画针、画规、样冲、角尺、锉刀、手锤及錾子、攻丝工具（丝锥和攻丝绞手）、套丝工具（扳牙和扳牙架）、钳工量具（游标卡尺、螺旋测微器、百分表等），钳工常用基本设备有钳台、台虎钳、砂轮机和钻床等。
知识点五：工艺常识
工艺是人们利用工具、设备对原材料或半成品进行技术处理，使之成为最终产品所进行的技术活动的总合。简单的说，就是将图纸表达的设计方案变成实体产品的生产活动的总合。工艺是保证生产顺利实施，提高产品质量和生产效率的有效手段。不同材料、不同产品的工艺过程有所不同。
工艺的分类：零件加工、产品工艺和表面涂饰。
金属材料的加工工艺：
划线：步骤：划出基准—划尺寸线—划轮廓线—冲眼。
锯割：割断金属材料。了解操作要领。 挫削：少量切削，加工小的面。
钻孔：在实体材料上打孔的方法。（工具：台钻、麻花钻）
连接：通过固定连接和半固定连接的方法实现金属件之间的连接。
常用的连接方法：铆接、焊接、螺栓和螺母、黏结、平头螺丝、元宝螺帽等。
【跟踪练习3】
1．如图所示的工具中，不属于金属加工工具的是（ ）

A．画规??? B．锯? ? C．样冲??? D．刨子
2．工艺的一般过程正确的是 ( ?? )　?
①备料? ②部件装配? ③零部件加工?④总装配? ⑤形成坯件? ⑥表面涂饰
A．①②③④⑤⑥??? B．①⑤③②④⑥? ?C．①④②③⑤⑥??? D．①⑤②③④⑥
3．王强家里的木质小餐桌（如图）的两根腿出现了无法修复的损坏，现要对这张桌子进行木工处理，使它变成一张低腿桌子，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
4.小明的自行车的车座松动了,要进行紧固,从技术规范的角度考虑应选择的工具是( )
A．钳子 B．螺丝刀 C．台钻 D．扳手
5．下列说法错误的是( )
A．起锯时要求起锯角要小，行程要长，压力要小，当陷入工件2～3mm时，才能正常锯割
B．锯割时．推锯加压，回拉不加压，推拉要有节奏
C．在锉刀操作的过程中，要使锉刀平稳而不上下摆动
D．锉削时．推出时稍慢．回程时稍快．动作要自然协调
6．我们在设计制作的过程中，为了降低制作成本和制作难度，常希望使用一些“标准件”，下列对于“标准件”的理解，正确的是( )
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
7．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线的过程，在金属材料的加工的划线工艺中，不需要用到的工具为( ) A．划规 　 B．划针 　　C．手锯 　　 D．钢直尺
8．加工小木凳一般不需要用到的工具是( ) A．锉 B．尺 C．刨 D．锯
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
【直击高考】
（2010高考61题）安装电源时，要用螺丝钉将电源固定在木质底座上。下列组合最省力的是
A.细柄螺丝刀，密纹螺丝钉 B.粗柄螺丝刀，密纹螺丝钉
C.粗柄螺丝刀，疏纹螺丝钉 D.细柄螺丝刀，疏纹螺丝钉
（2008高考 41题）节约用水应从身边做起。某同学设计了能使生活废水充分利用的冲厕方案。请据图回答以下问题：
(1）废水储水池的底部位置应该＿ （高于、低于、等于）冲厕水箱的设定水位。
(2）说明阀门l不能省略的原因。
(3）木制支架是否为稳定结构？
(4）制作木制支架需要哪些工具？
①锯子②刨子③台钳④凿子⑤螺丝刀
A.①②③ B.①③⑤ C. ③④⑤ D. ①②④
（2009高考34题）（2分）小华喜欢做家务，他发现传统长臂式晾衣架不方便撑起挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。
改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为此他设计了4种改进方案，其中最稳定的是（ ）
A B C D
（2）制作晾衣架产生的木屑可以变废为宝用来制作蚊香，那么，使用下列哪一种工具产生的木屑最适宜直接制作蚊香？A、锯子????B、斧子??????C、凿子????D、刨子
（2011年高考40题）原型或模型制作是产品设计过程巾的一个重要环节，一款利用新结构和新材料制作的椅子已设计完成。
小明在制作木质椅子模型过程中，部分工具的使用示意图如下，其中使用方法不正确的是
A．画横线 B．锯割 C．刨平 D.检查平面
（2）下列能对该设计产品进行全面测试与评价的是
A．该产品的技术图样 B．按1：10比例、利用新结构和新材料制成的模型
C．按实际尺寸、利用新结构和新村料制成的原型 D．接1：1比例、利用松木制成的模型
【课堂小结】
【当堂检测】
1、设计的一般过程：①发现与明确问题 ②制作模型或原型 ③制定设计方案 ④产品的使用和维护 ⑤测试、评估和优化。正确的顺序是 （ ）
A、①②③④⑤ B、①③②⑤④ C、③①②④⑤ D、⑤④①③②
2、在我国，家用电器使用的交流电一般额定电压为220V，频率是50HZ，这体现家用电器的设计符合了（ ）
A、科学性原则 B、实用性原则 C、 技术规范性原则 D、可持续发展原则
3、科技走进生活，新产品层出不穷，我们在进行产品设计分析时，要考虑的三要素是（ ）
A、物、人、环境 B、物、人、安全 C、物、环境、适应性 D、人、物、材料成本和结构
4. 唐诗人张继的《枫桥夜泊》:“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”钟的制作属于是（　）
Ａ．锻造工艺　　Ｂ．焊接工艺　　Ｃ．铸造工艺　　Ｄ．冲压工艺
５．一种专门为老年人设计的手机，不仅按键、屏幕、音量比较大，而且还有一个特别的“紧急求救键”。这些设计主要体现了设计原则中的（）
Ａ．可持续发展性原则　　Ｂ．经济性原则　　Ｃ．实用性原则　　Ｄ．美观性原则
６．在学生台灯的设计过程中,需要对台灯的各个部件进行设计分析,你认为以下分析中不合理的是
Ａ．灯泡的主要功能在于照明,一般要选择没有频闪或频闪度较低的灯泡
Ｂ．灯罩主要起美观作用,设计时主要考虑其造型
Ｃ．支撑架主要起支撑作用,并决定台灯的高度,从而影响学生的坐姿
Ｄ．台灯开关多种功能,选择哪种开关要考虑学生的需要
７．自行车车架多处表面已严重锈蚀，让维修店的工人师傅通过金属的表面处理方法提高自行车的美观程度，在下列处理工艺中最合理的是（　）
Ａ．在生锈的地方直接刷上油漆
Ｂ．在生锈的地方先进行表面刷光并打上底漆，后喷涂
Ｃ．在生锈的地方进行直接电镀
Ｄ．在生锈的地方用砂纸磨光
８．标准件是指经过优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件。以下物品属于标准件的是
Ａ．台灯的灯罩　　Ｂ．灯泡　　Ｃ．台灯支架　　Ｄ．台灯的底座
【课后拓展】
1．小明看到运输摩托车的包装箱支架（如右图）是用宽度不同的木条钉成的，他想借助此材料，采用钉连接的方式制作一个简易鞋架。
（1）除了已有的锯子、刨子、螺丝刀和必要直尺、铅笔外，若可以再选择一个工具，他最好选择
（2）在完善了设计方案后，他的操作步骤是
①拆解包装架②将木条刨平③喷漆④将木条截成需要的长度⑤根据设计要求将木条用钉子钉成鞋架,制作完成后他发现费时费力，你认为可制作过程优化为：
（3）拆解时一般使用长些的螺丝刀将木条撬起，其目的是？ 。
（4）在设计鞋架时，可以不用考虑
A．放置鞋架的空间 B．鞋子的价格C．家庭人员的组成 D．鞋子的尺寸
2．一天中午，小明的妈妈把刚洗好的衣服挂在阳台的晒衣杆上，突然一阵大风刮来、刚晒好的衣服和衣架一起被风吹到楼下，当时小明就想，如果用一种方法把衣架固定在晒衣杆上，那就能避免发生此类事件。于是小明决定设计制作一款防风衣架。
(1)要制作防风衣架，在设计和制作过程中需要收集的信息有( )
①调查有关信息，了解衣架脱落的原因； ②了解已有的防风衣架的结构特点： ③用何种材料进行制作； ④如何对防风衣架进行评价，
A．①③④ B．①②④ Ｃ．①②③ D．②③④
(2)防风衣架的设计重点应该在( )
A．是否美观 B．挂钩的结构 Ｃ．所用材料 D 尺寸
(3)设计防风衣架要考虑的因素有( )
①具有防风功能；②制作方便；③结构简单；④拿取方便。
A①②③ B．②③④ Ｃ．①③④ D．①②③④
*3．当肥皂被用到最后一点时，为了充分利用肥皂，有人在肥皂中央加了一块小方木块，这样洗到最后，肥皂都得到了充分利用。设想虽好，但带木块的肥皂始终没有得到推广和应用，这可能是因为( )
A．不符合基本的科学原理 　　B．弊大于利
C．生产时质量不好 　　　　　 D．应用范围狭窄
*4．张红同学制作的便携式小凳，凳面采用中空的盒式结构，在评估的过程中又听取了大家的意见，将凳脚板由原来的形状(如图甲)增开了缺口得了一个“肩”(如图乙)。这是考虑到( )


A．使外观更加美观 B．使结构强度得到增强 　Ｃ．使质量进一步减小 D．使成本进一步降低
5．某国际大牌手提电脑厂商计划设计一款手提电脑，其中一部分工作的步骤为：①收集与研发移动电脑相关的专利、标准等资料；②通过问卷调查对目标进行需求调查，以便确定研发方向；③进行设计分析，画出草图，在多种方案中选定几种方案画出技术加工图；④制作模型并进行测试。下列选项比较符合该机构设计过程的是 ( )A．①②③④ B．②①③④ C．①②④③ D．②①④③
6．小学科学课配套手工制作工具中，有一种专门用于小学生剪纸片的剪刀，从设计的安全原则角度考虑，这种剪刀的刀刃最好用（ ）
A．不锈钢 B．塑料 C．铁 D．塑料把手钢制刀刃