专题02 技术世界中的设计（知识清单）-2024-2025学年高中通用技术学考复习（苏教版）

专题02 技术世界中的设计
【学习目标】
技术与设计的关系
学生能够理解设计与技术发展之间的紧密联系，认识到设计在推动技术创新和产品更新中的核心作用。
设计的一般原则
学生能够阐述并实际应用设计的一般原则，包括实用、创新、经济、道德、美观、技术规范和可持续发展等。
设计的一般过程
学生能够掌握并描述设计过程的基本步骤，从发现与明确问题到最终的产品原型制作与测试。
技术试验及其方法
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一：技术与设计的关系
1.技术与设计的关系
设计是技术发展的重要驱动力：
设计是技术成果与人的需求的纽带，是技术成果转化为产品的桥梁。
设计促进技术的革新。
技术发展对设计产生重要影响：
设计依赖技术实现。
技术发展为设计提供广阔空间。
技术进步促进设计思维和手段的发展。
2、设计的内涵：
设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。
技术设计侧重于功能、结构、材料、工艺等。
艺术设计侧重于审美、欣赏、文化等。
知识点二：设计的一般原则
设计的一般原则：
实用原则：产品具有的基本功能，包括物理功能、生理功能、心理功能和社会功能
创新原则：设计的核心，可以是新产品、新特性、新方法、新商业方式
经济原则： 以最低的费用取得最大的效益
道德原则：符合伦理道德
美观原则：从外观体验到美
技术规范原则：产品设计符合统一的标准和规范
可持续发展原则：设计满足当代和未来发展的需求
设计原则之间的关系
各原则不是独立的，它们之间有着相互联系、相互制约、相互影响的关系。
以一个智能健康手环的发明实例来说明设计的一般原则
设计的一般原则
科学性原则：
实例设计过程：在智能健康手环的设计过程中，首先确保所有使用的技术和数据都是基于科学研究和验证的。例如，心率监测功能采用医学界广泛认可的心电图（ECG）算法，确保心率数据的准确性。
创新性原则：
实例设计过程：手环不仅提供基础的心率和步数监测，还引入了睡眠质量分析、压力水平评估等创新功能，通过内置的传感器和算法，为用户提供更全面的健康数据。
实用性原则：
实例设计过程：设计手环时考虑到用户的日常佩戴习惯，采用轻便的材质和人体工学设计，确保手环既舒适又易于佩戴。同时，手环与手机APP的无缝连接，使用户能够方便地查看和分析健康数据。
安全性原则：
实例设计过程：手环在材料选择、电池安全、数据传输等方面都严格遵循安全标准。例如，采用低敏感度材料减少皮肤刺激，确保电池不会过热或泄漏，以及通过加密技术保护用户数据的安全。
经济性原则：
实例设计过程：在保证功能和质量的前提下，尽量采用成本效益高的材料和设计方案。例如，使用成熟的传感器技术代替昂贵的医疗级设备，同时优化生产流程降低制造成本。
美观性原则：
实例设计过程：手环的外观设计简洁大方，符合现代审美趋势。同时，提供多种颜色选择以满足不同用户的个性化需求。在界面设计上，也追求清晰、直观、易于操作。
可持续发展原则：
实例设计过程：在材料选择上考虑环保因素，尽量使用可回收或生物降解材料。在产品生命周期结束后，提供回收和再利用方案，减少环境污染和资源浪费。
设计的一般过程
知识点三：技术试验及其方法
技术试验及其意义：
技术试验是技术活动中的一项重要内容，在技术发明、技术革新、技术推广等活动中，它不仅是对技术成功与否的验证，更是发现问题，探究规律、优化技术的发展。
2.技术试验的常见类型
根据范围：农业试验、工业试验、国防试验、科学试验等。
根据目的：性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等。
3.技术试验的常用方法
强化试验法；例：抗压试验、耐火试验
优选试验
法；例：不同水稻对比试验
模拟试验法；例：汽车碰撞试验、大坝模型试验
虚拟试验法；例：计算机虚拟探测器登陆
移植试验法；如：橘树北移种植试验、嫁接试验
4.撰写试验报告
试验报告的写作：目的、准备、过程、记录、结论
技术试验在设计中的作用：发现问题，优化设计，为评价提供数据
【技术体验】机动车用三角警告牌形状、尺寸及离地间距的技术试验
体验目的：感悟技术试验的重要性，理解技术试验的常用方法与过程。
试验准备：
工具：钢直尺、角度尺、卷尺。
材料：机动车用三角警告牌样品4件。
试验过程：
1.阅读上述国家标准中关于机动车用三角警告牌形状和尺寸、离地间距等技术要求，选择你要测量的技术参数填入下表。
2. 根据国家标准中有关 “4.1 一般要求”“4.2 形状和尺寸”“4.5 离地间距”的技术要求，选择技术参数，以提供的机动车用三角警告牌为样品，使用量具进行测试，重复三次，并填写下表。
思考：
样品在形状和尺寸、离地间距等方面是否符合国家标准的要求？
需要通过实际测量结果来判断。如果测量结果与国家标准中规定的技术参数一致，则符合要求；若存在偏差，则可能不符合标准要求。
2.在技术试验过程中，应如何进行观察和测量？应如何保证观察和测量的科学性？
观察和测量应当严格按照国家标准中规定的方法执行，使用精确的量具如钢直尺、角度尺、卷尺等进行多次重复测量，并记录数据。科学性的保证在于遵循标准化的操作流程、使用校准过的仪器以及确保操作者具有足够的技能和经验。
【题型精讲】
例1 1
生产中性笔芯的直径、长度是有标准的。下列不是使用“标准件”的好处的是（ ）
A．批量生产，降低成本 B．统一价格，避免暴利
C．可以互换，维修方便 D．统一技术，性能可靠
【答案】D
【讲解】A. 批量生产，降低成本：使用标准件可以批量生产，因为每个部件都是按照统一规格制造的，这样可以减少生产成本和时间。因此，这是标准件的一个好处。
B. 统一价格，避免暴利：由于标准件是按照统一的规格生产的，所以市场上的价格会比较透明，消费者可以更容易比较不同供应商的价格，从而避免过高的价格或暴利。这也是一个好处。
C. 可以互换，维修方便：当零件是标准件时，它们之间可以互换使用，这在维修和维护时特别方便。如果某个零件损坏了，可以使用备用的标准件进行替换，而不是必须重新生产整个部件。这也是标准件的优势之一。
D. 统一技术，性能可靠：使用标准件意味着所有部件都遵循同样的技术规范和质量标准，这样可以确保产品的整体性能和可靠性。然而，这个选项实际上是说使用标准件的好处之一就是有统一技术、性能可靠，这本身并不算是一个不使用标准件的好处。
例12
塑料、橡胶 、涂料等高分子材料在使用过程中会老化，由于自然老化周期相对较长，在评价高分子材料的耐老化性能时，通常会采用人工加速老化试验方法：在试验箱中同时模拟光.氧.热和降雨等因素。该试验方法属于（ ）
A．优选试 验 B．虚拟试验
C．强化试验 D．移植试验
【答案】C
【讲解】A. 优选试验：通常用于筛选出最佳的或最优的实验条件。
B. 虚拟试验：在计算机上模拟现实世界的系统或过程，以预测、分析和优化其性能。
C. 强化试验：通过增加试验条件（如温度、压力等）来加速材料的老化过程，以便在较短时间内评估材料的性能和耐久性。
D. 移植试验：将实验室条件下的研究结果应用到实际环境中，检验理论和实践之间的对应关系。
根据题干描述，高分子材料在使用中会老化，而自然老化周期较长，因此为了评价材料的耐老化性能，通常会进行人工加速老化试验，这种试验方法是为了在较短的时间内模拟和加速老化过程，从而对材料的性能进行快速评估。这符合强化试验的定义，即通过人为增加试验条件来加速材料老化过程的方法。
【强化训练】
1.给书包换上一条宽一点的被带，主要体现了人机关系中（ ）特点
A.安全 B.高效 C.健康 D.舒适
2．以往电路图的设计都是手工绘制，烦琐且易出错；随着电子技术发展，尤其电脑的发展，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什么关系？（ ）
A.技术的发展为设计创新提供了条件 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.技术就是设计
3．具有MP4功能的手机要求能够长时间播放视频节目，这种设计要求电池的容量要大、体积要小，这促使电池生产厂家加快研发高能微型电池。这个案例说明（ ）
A.设计创新促进了技术的发展 B.设计与技术的发展无关
C.技术总是无法满足设计的要求 D.技术的发展不需要设计
4.某报纸报道，2007年4月6日下午，浙江省一建筑工地曾发生过一起事故，一根钢筋从高空坠落，把安全帽穿透，插进一名工人的头部。若该安全帽是质量合格的产品，则原因是（ ）
A.安全帽没有进行超载试验 B.安全帽没有进行预测试验
C.安全帽没有进行优化试验 D.钢筋的冲击力大于安全帽的设计强度安全标准
5．李宁自己动手制作了一张座椅，他对座椅的稳定性做了如下试验，你认为合理的一项是（ ）
A.亲自坐在椅子上感受一下 B.放一些重物在椅子上，看是否能承受
C.用电风扇对椅子吹风看能否吹倒 D.坐在椅子上，前后左右晃一晃看是否稳固
6..技术美是功能、精神、材料、技术工艺、艺术等美感的集合。技术美的基本内容有：a功能美 b材质美c构结美 d工艺美 e色彩美 f舒适美 g规范美 h造型美等。（把序号填在空格处）
你认为属于技术设计的是：_____________ ；属于艺术设计的是：________。 。
7.设计时需考虑人机关系，因此，技术世界中的设计是以 为最终目的。
8.我们在教室里学习时，有哪些方面构成了人机关系？（说出4个）
、 、 、
9.现代汽车普遍采用了高靠背座椅，座椅靠背的角度可以调节，座椅上配有安全带，通道两边座椅的扶手可翻转以方便旅客进出。请从人机关系的角度评价分析：
（1）哪些设计体现了高效目标？
（2）哪些设计体现了舒适目标？
10. 如图所示是一辆折叠式自行车，它折叠后可以放在背包里，重量只有5公斤左右。你认为这项设计侧重于技术设计还是艺术设计 它的侧重点主要体现在哪些方面
参考答案
1．D
【详解】
给书包换上一条宽一点的背带，主要体现了人机关系中的（D）舒适特点。
2．A
【详解】
以往电路图的设计都是手工绘制，烦琐且易出错；随着电子技术发展，尤其电脑的发展，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什么关系？（A）技术的发展为设计创新提供了条件。
3．A
【详解】
具有MP4功能的手机要求能够长时间播放视频节目，这种设计要求电池的容量要大、体积要小，这促使电池生产厂家加快研发高能微型电池。这个案例说明（A）设计创新促进了技术的发展。
4．D
【详解】
某报纸报道，2007年4月6日下午，浙江省一建筑工地曾发生过一起事故，一根钢筋从高空坠落，把安全帽穿透，插进一名工人的头部。若该安全帽是质量合格的产品，则原因是（D）钢筋的冲击力大于安全帽的设计强度安全标准。
5．D
【详解】
李宁自己动手制作了一张座椅，他对座椅的稳定性做了如下试验，你认为合理的一项是（D）坐在椅子上，前后左右晃一晃看是否稳固。
6．属于技术设计的是：a, b, c, d, f, g ；属于艺术设计的是：e, h
【详解】
技术设计与艺术设计的区分
技术设计主要关注的是产品的功能、材质、结构、工艺、舒适性和规范性等，它们与产品的使用性能和使用寿命密切相关。
艺术设计则更侧重于产品的色彩和造型美，这些元素更多地与产品的审美价值和市场吸引力相关。
因此，属于技术设计的是功能美、材质美、构结美、工艺美、舒适美和规范美；而属于艺术设计的是色彩美和造型美。
7.设计时需考虑人机关系，因此，技术世界中的设计是以实现人的价值为最终目的。
【详解】
人机关系与设计目的
设计时考虑人机关系是因为产品最终是为人类服务的，设计的核心是为了满足人的需求。
技术世界中的设计，无论是工具、机器还是建筑，其最终目的都是为了实现人的价值，提升人的生活质量。
8.学生与课桌的关系
学生与椅子的关系
学生与黑板的关系
学生与教室空间的关系（或者学生与学习用品的关系）
【详解】
教室中的人机关系
在教室里学习，学生与各种物品和环境之间都存在人机关系。
例如，学生与课桌的关系涉及到课桌的高度、大小是否适合学生的使用；与椅子的关系涉及到椅子的舒适度、稳定性；与黑板的关系则关系到黑板的高度、反光情况等是否便于学生观看；与教室空间的关系则包括教室的采光、通风、空间布局等是否有利于学生的学习。9.
9.（1）现代汽车中，座椅靠背的角度可以调节的设计体现了高效目标。这种设计使得驾驶员或乘客可以根据自身需求和舒适度调整座椅角度，从而提高驾驶或乘坐的效率和舒适度。
（2）现代汽车中，高靠背座椅的设计体现了舒适目标。高靠背能够提供更好的背部支撑，减轻长时间驾驶或乘坐造成的疲劳感。同时，座椅上配有安全带也确保了乘客在紧急情况下的安全性，从而增强了整体的舒适感。
【详解】
（1）高效目标的分析： 高效目标在设计中的主要体现是产品或设施能够最大化地满足人们的需求，同时减少不必要的能耗和时间消耗。在现代汽车的设计中，座椅靠背角度可调节的功能是高效目标的体现。这一设计考虑到了不同体型、不同需求的驾驶员和乘客，允许他们根据自己的喜好和驾驶习惯来调整座椅的角度，以达到最佳的驾驶或乘坐姿势。这样，不仅可以提高驾驶的舒适度，还可以减少因长时间保持同一姿势而带来的疲劳感，从而提高驾驶或乘坐的效率。
（2）舒适目标的分析： 舒适目标关注的是产品或设施在使用过程中给人带来的感受。在现代汽车的设计中，高靠背座椅是舒适目标的体现。高靠背座椅可以提供更好的背部支撑，减轻脊柱和肌肉的负担，让驾驶员和乘客在长时间驾驶或乘坐时也能保持舒适的状态。此外，座椅上配有的安全带也可以在紧急情况下固定住乘客的身体，减少因碰撞而产生的伤害，从而增强了整体的舒适感。
此外，虽然题目中提到了“通道两边座椅的扶手可翻转以方便旅客进出”，这一设计更多地体现了易用性和安全性，而非直接体现了高效或舒适目标。但这也是现代汽车设计中充分考虑人机关系的一个方面。
10.
折叠式自行车的设计侧重于技术设计。
侧重点主要体现在以下几个方面：
折叠机制：设计一个既简单又可靠的折叠机制，使得自行车可以轻松地从展开状态转换到折叠状态，同时保持结构的完整性和稳定性。
材料选择：选择轻质且强度高的材料来减少整体重量，同时保持自行车的强度和耐用性。
空间优化：在折叠状态下尽可能减少占用的空间，以便于存放和携带。
用户界面：设计直观易懂的用户操作界面，确保用户能够轻松理解和操作折叠过程。
安全性：确保折叠机构在各种状态下都能保证用户的安全。
【详解】折叠式自行车的设计主要考虑了如何通过技术创新来实现产品的便携性和空间效率。这种设计需要解决机械结构的稳定性、耐用性以及操作的简便性等问题，这些都是技术设计的核心内容。此外，为了实现轻便和紧凑，可能还需要采用轻质材料和高效的制造工艺，这同样体现了技术设计的特点。
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