第五章方案的构思（高考定位及高考分析）

第五章 方案的构思及方法
高考定位及高考分析
一、高考定位
本章是高考的热点，共二节。
5.1 方案的构思方法：本节分为设计分析、方案的构思方法、方案的比较和权衡三块内容，是第三章“发现与明确问题”的扩充与深化，其中“设计分析”是第三章“明确具体的设计任务”的细化和拓展，内容是有连续性的。结合具体的设计案例，从问题的提出到方案的形成，这一过程充分体现了通用技术课程注重“设计”的本质，是教材的重点，也是高考考查的重点。本节的题目较多，特别是在最后一题设计题，是本节内容的集中反映。
5.2 常用的创造技法：本节是选学内容，高考不作要求。
章节 考 点 细 化 考试说明中对应的内容和要求 高考考查次数
5.1 具体产品的设计分析 设计分析的基本思路（Ⅱ） 3
设计分析的三个要素 设计分析的基本思路（Ⅱ） 3
材料和标准件的选择 材料和标准件的选择（Ⅰ） 5
方案的构思方法 设计方案的制定（Ⅱ） 3
方案的比较、权衡并选择 方案的比较、权衡并选择（Ⅱ） 1
5.2 常用的创造技法（选学）
二、高考分析
1．浙江省高考本章考点分布情况
试 卷 题型 题号 考 点 总分值
2008年10月 选择题 6 设计分析的三个要素 10
主观题 27 具体产品的设计分析方案的构思方法
2009年3月 选择题 4 具体产品的设计分析 14
10 材料和标准件的选择
主观题 27 具体产品的设计分析材料和标准件的选择方案的构思方法
2009年9月 选择题 5 材料和标准件的选择 12
6 具体产品的设计分析
主观题 27 材料和标准件的选择方案的构思方法
2010年3月 选择题 4 设计分析的三个要素 10
主观题 27 材料和标准件的选择方案的构思方法
2．试题评析及预测
从历次高考的情况来看，本章的主要考点是 “具体产品的设计分析”、“材料和标准件的选择”和“方案的构思方法”。其能力要求主要体现在具体应用上。考查的知识点范围基本保持一致，考试的难度有逐次增加的趋势，如2008年10月和2009年3月的第27题分别考查了小书桌的设计和畚箕的设计，小书桌主要要求桌面角度和桌脚角度可调，畚箕主要要求能防风，所以考查重点在于某一具体功能的实现上，而2009年9月考查了简易球架的设计，设计的内容更丰富了，不仅要求能放置排球、篮球和足球，还要求可折叠。2010年3月的设计题考查多功能厨房用具架的设计，设计内容更开放了，设计难度明显提升。
选择题主要以 “具体产品的设计分析”和“设计分析的三个要素”为主，“方案的构思方法”重在方案构思，即四种方法的具体运用。“方案的比较、权衡并选择”尚未在高考题中明显体现，仅在08年10月出现一道选择题，值得引起注意。
在复习中，要注意多经历设计的过程，特别是方案构思和呈现的过程，注意努力挖掘自己的创造潜力，大胆构思，发挥自己的创造能力和想象能力；方案形成后，要善于用草图表达自己的构思，设计题要得到高分，在考前要能进行多次强化训练，最好以日常生活经常接触和使用的产品作为载体，在此基础上进行设计方案的优化和构思，以提高自己的创造想象能力。
导练互动
考点一：具体产品的设计分析
基础再现
设计分析要抓住设计需要考虑的主要因素，如功能、结构、安全性、成本、材料等。
以中学生使用的台灯为例，要综合考虑主要因素，如结构、形状、色彩、质地、基本功能、附加功能、材料、散热性能、个性、光线、照明效果、耐用性等。
设计要考虑的因素很多，我们可以根据具体的设计要求进行开放性的思考，将这些因素归结起来，可以分为物、人、环境三个要素。
典例1 （2009年9月浙江高考）李莉设计了一只教室用的拖把，在设计的过程中对拖把设计需要考虑的因素进行了分析。以下设计分析中不合理的是( )
A.拖把布选用吸水性强、耐用的棉布条
B.拖把柄选用质量轻、强度高的木棍
C.拖把布与拖把柄用焊接连接，以防脱落
D.拖把柄上设置挂钩，以便悬挂晾干
解析：本题属容易题。教室用的拖把需要考虑结构、功能、材料、连接方式等因素。焊接常用于连接承受强度大的金属件，拖把布和拖把柄可选择其它连接件进行连接，用焊接明显不合理。
答案：C
典例2 （2009年3月浙江高考）小刚制作了一盏如图所示的家用调光落地灯。在设计过程中，对调光落地灯设计需要考虑的因素进行了分析。以下设计分析中不合理的是
A.灯罩既要考虑美观又要考虑安全性
B.从节约用电考虑，可以采用额定电压为36伏的灯泡
C.调光电路要避免产生灯光的闪烁
D.要考虑底座的尺寸和质量
解析：对家用调光落地灯的设计分析可以结合设计的一般原则进行。底座的尺寸和质量能决定落地灯的稳定性，让台灯实用性更强，所以是需要考虑的因素。一般家用电器的额定电压都为220伏，所以采用36伏的额定电压是不符合技术规范原则，是不合理的。
答案：B
即时训练
1.(2008浙江会考) 汽车的尾灯由多组不同颜色、不同亮度的灯组成，其颜色、亮度等必须符合相应的规范。下列关于尾灯设置的描述不恰当的是（ B ）
A.用来传递技术语言
B.主要是为了满足公众和使用者的审美需求
C.满足了一定的人机关系
D.遵循了汽车设计的技术规范
2. (2008浙江会考)李琳准备设计一盏适合高中生使用的台钉，在对台灯进行设计分析时，下列不需要考虑的是（ A ）
A.灯泡的生产过程
B.底座的大小
C.灯罩的材料
D.支撑架的强度
考点二、设计分析的三个要素
基础再现
任何产品的设计分析都应该综合考虑物、人、环境三个要素。
物：不同的产品有不同的设计要求，要抓住对设计对象的整体分析，也要兼顾对产品各个组成部分的分析。
人：不同的人对产品有不同的要求，需要从人的工作、学习、生活特点及生理、心理特点出发，分析人与产品的关系。
环境：任何产品都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。
典例1 （2010年3月浙江高考）如图所示为一款可以在沙发上使用的笔记本电脑桌，设计该电脑桌时不需要考虑的因素是（ ）
A.沙发的宽度 B.人体的宽度
C.笔记本电脑的尺寸 D.沙发的高度
解析：本题有一定的难度，考查设计分析要考虑物、人、环境三个要素，沙发属于环境要素，沙发的宽度能制约该电脑桌的宽度，因为电脑桌放在沙发之上，所以高度对设计没有直接的影响。
答案：D
即时训练
1.（2009年3月浙江高考）如图所示是通用技术专用教室中用于搬运工具的推车，设计该推车时不需要考虑的因素是( C )
A．推车的形状、尺寸
B．工具的形状、尺寸
C．工具的使用功能
D．推车的结构强度
2.从“人”这个要素对老年人使用的手机进行设计分析，以下不需要考虑的是（ A ）
A．体积小巧，功能丰富
B．字体显示要大，屏幕要亮
C．按键要大
D．铃声要响
考点三、材料和标准件的选择
基础再现
对产品的材料，要尽可能选择现有条件下可供使用的材料（实用原则），尽量就地取材（经济原则），尽量使用可再生能源（可持续发展原则），要学会选择标准件（技术规范原则）。
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。
标准件采购方便，可直接使用，易维护，价格相对便宜，能降低产品成本。学会选择标准件，既可以简化制作过程，又能实现通用通换。
典例1 （2009年9月浙江高考）小强设计了一个家用垃圾桶，构思了以下的材料选择方案，其中不合理的是（ ）
A.塑料外壳、木质内桶 B.木质外壳、塑料内桶
C.塑料外壳、塑料内桶 D.木质外壳、不锈钢内桶
解析：家用垃圾桶的材料选择要考虑其功能特点，内桶必须防腐，外筒无需防腐要求，可选择环保绿色材料。
答案：B
即时训练
1.（2009年3月浙江高考）自行车采用了螺栓、螺母等许多标准件，厂家在设计该类产品时，使用标准件的目的是（ B ）
A.提高产品的美观性 B.实现通用互换，降低生产成本
C.环保和可持续发展 D.减少零件数量
2. 一般情况下，下列物体不属于标准件的是（ B ）
A.电脑机箱用的螺丝 B.眼镜架 C.普通砖块 D.眼镜上的螺丝
考点四、方案的构思方法
基础再现
将设计分析的思路架构成一个完整的抽象物，并用图、模型、语言、文字等方式出现的思维构成就是方案的构思。方案的构思方法可以采用以下四种：
1.草图法：包括构思草图、设计草图等。
2.模仿法：包括仿生、仿形等。
3.联想法。其所形成的方案要先进行科学论证，在制作实施。
4.奇特性构思法：其所形成的方案一般具有原创性。
典例1 （2010年3月浙江高考）如图所示为一款用不锈钢材料制作的杯架，可悬挂各种带把手的杯子。现在需要设计一款多功能厨房用具架，设计要求为：
A.适合家庭厨房使用；
B.可存放带把手和不带把手的厨房用具。
请你根据上述要求，参考杯架的设计，完成以下任务：
（1）画出设计草图，必要时用文字说明；
（2）标注长、宽、高三个外形尺寸；
（3）说明使用的主要材料及相应的连接方式；
（4）说明你的设计方案中有创意的两个特色。
解析：从物、人、环境三个要素对多功能厨房用具架进行设计分析。
物：为使用具架能存放带把手和不带把手的厨房用具，要分析这些厨房用具的形状、结构特征，用具架要实现基本功能，也可增加附带的功能。
人：厨房用具架的主要使用者是成人，用具架的高度、宽度要考虑人际关系动态的人和静态的人这个因素，用具架的造型、色彩要符合成人的审美观。
环境：厨房一般空间较小，所以用具架尺寸要合理，要稳定牢固，厨房对卫生要求高，用具架的选材要环保，遵循可持续发展原则。
可用草图法结合模仿法进行方案的构思创作。
参考答案：
（1）（2）
（3）主要材料为不锈钢，连接方式焊接
（4）特色一：可从四个方向放入不同尺寸的锅具，实用性强。特色二：支撑面积大，结构稳定牢固。
典例2 (2009年9月浙江高考)小刚发现放在教室地上的排球、篮球、足球会到处滚，于是决定设计一个简易托架，他在网上搜集到一款简易餐盘托架作为参考（如图所示），并提出如下设计要求：
A.至少能存放排球、篮球、足球各2只，其直径分别为：210mm，246mm，221mm；
B.存取方便，球不能滚出来；
C.可折叠，占地少；
D.有新的创意，不要与参考作品雷同。
请你以此简易餐盘架为灵感，根据上述要求完成以下设计任务：
（1）画出设计草图，必要时用文字说明；
（2）在草图中标注主要尺寸；
（3）指出你所采用的材料，并说明折叠结构的连接方式；
（4）说明你的设计方案中有创意的两个主要特色。
解析：本题可通过草图法结合模仿法进行方案的构思创作。本题的阅卷标准如下：
1.画出符合基本要求的图形，清楚表达细节，具有立体感（10分）。画出图形至少得2分；在此基础上，有立体感再得2分；能体现可折叠（用文字描述也可以，文字描述须结合图形，具体描述怎样可折叠）再得2分，只是笼统的用文字说明可折叠，不得分；能体现存取方便且球不容易滚出来（用文字描述也可以）再得2分；有一定的创意，表达清楚再得2分。雷同（完全一样的临摹属雷同，稍作改进不视为雷同）只得4分。
2.在草图中标注主要尺寸，能容纳6个球的且标注规范的得4分，用文字叙述尺寸只得1分。
3.写了材料的得1分，写出能体现折叠、转动的连接方式（用文字详细描述也可）如铰链、套接、松铆接得1分。写刚连接、榫接、焊接、胶接等不得分。
4.写的特色若是题中的B和C，不得分。较具体的写出两个特色的，得2分，特色可以是附加功能。只是笼统的说明特色的，如稳定、美观、环保等，得1分。
根据以上阅卷标准，答题时应该抓住几个要点：
1.图形要清晰，最好表现立体结构。
2.图形和文字要相互印证，形成证据链，不要空对空。
3.尺寸标注要规范、合理、全面。
4.对最终产品的评价要有具体内容，不能笼统表达。
参考答案：
（1）（2）
参考方案一 参考方案二
（3）使用木材，连接方式为铰连接。
（4）把手有纹路、防滑；可存放粉笔盒等小物品。
即时训练
1.（2009年3月浙江高考）某中学科技创新兴趣小组的同学发现畚箕中的垃圾容易被风吹出。为解决这一问题，从网上收集到2个可供参考的产品图片(如图所示)。
(1)请分别指出这2个产品是如何实现防风功能的？
(2)请你为学校重新设计一个具有防风功能的畚箕，设计要求如下：
A．尺寸大小适合中学生使用；
B．防风装置具有新的创意；
C．结构合理，使用方便和便于制作；
①画出你的设计草图，必要时用文字说明；
②在草图上瓢畚箕的长、宽、高尺寸，指明各部分所用的材料；
③说明你的设计方案是如何实现防风功能的；
④说明你的设计方案中除防风功能以外的两个特色。
答案：
(1)通过加盖和直立的方式实现防风
(2)
③通过前面板的上下移动实现防风。
④把手有纹路，方便拿取；畚斗一侧安装圆柱形的小容器，用来放置可回收的垃圾。
2.（2008年10月浙江高考）在汶川大地震中，张明同学因腿部受伤无法进行正常的学习和生活，于刚同学为他设计了一张适合于在床上看书，写作业的小书桌，如图所示。
（1）请分析该小书桌的设计是如何实现桌面角度可调节的？
（2）请你帮助张明同学重新设计一张小书桌，设计要求：
A．适合于放在长×宽为2000mm×1200mm的床上；
B．桌面角度可调节，角度调节方案不要与本题给定的图例完全相同；
C．桌脚可以调节。
请画出设计草图，标出长、宽、高尺寸，并说明你的设计方案中，是如何解决桌面角度和桌脚可调节问题的？
（3） 请说出你的设计方案中除桌面角度和桌脚可调节之外的两个特色。
答案：
（1）采用可调的铁支撑架和书桌横档上的凹槽相配合。
（2）桌脚、桌面均通过元宝螺帽固定，可自由转动。
特色：设计有支架，方便书籍的放置；桌面设计凹槽，可放置笔、橡皮等文具。
考点五、方案的比较、权衡并选择
基础再现
多个方案构思形成之后，要从设计的目的出发，根据设计要求与设计原则，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。
要比较各方案对设计指标的符合程度，如实用性、美观性、创新性、安全性、环保性、经济性和加工难易等指标，抓住设计的核心和关键进行方案权衡。对方案的比较和权衡的过程是一个综合考虑的过程，各个指标不是独立的，它们相互关联，相互制约。
典例1 （2008年10月浙江高考）公共场所常有人忘记关闭水龙头，为了避免出现这种现象，下列水龙头中，最适合于公共场所使用的是( )
解析：本题考查产品方案的比较和权衡，同时考查观察能力和生活常识。公共场合使用的水龙头需要能自动关闭，延时关闭就是一种较好的方案。
答案：D
即时训练
1.五种不同类型的电子式时钟构思方案如图所示：时钟1的特点是只有指针，钟的外形可徒手在表盘上绘制任意形状；时钟2的特点是表盘下方装有温度计和湿度计；时钟3的特点是表盘下方的小盘可以指示另一时区的时间；时钟4 的特点是指针采用龟兔赛跑的图案；时钟5的特点是采用水果代替电池进行发电。根据时钟的这些特点，回答下列问题：
（1）如果给小学二年级的小朋友设计，以上时钟合适的是______（填序号）；
（2）如果是给高中一年级的同学设计，以上时钟合适的是______（填序号）；
（3）如果是给宾馆中的客房设计，以上时钟合适的是______（填序号）。
答案：4 1 3
2. 如图是四种不同结构的扳手。
普通扳手 活络扳手 十二角形扳手（梅花扳手） 内六角扳手
在旋紧或拧松非标准尺寸螺母的时候，上面四种扳手最合适的是（ B ）
A.普通扳手 B.活络扳手
C.梅花扳手 D.内六角扳手
备考模拟训练
一、选择题（在每小题所给出的四个选项中，选出一个最佳选项）
1．小明要设计一个中小学生随身携带的水壶，他对水壶进行了设计分析，你认为对产品进行设计分析应考虑的因素是（ A ）
A.物、人、环境 B.美观、实用、经济
C.结构、功能、安全性 D.高效、健康、舒适
2.在设计制作过程中，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 ）
A.国家给予统一标准代号的零部件 B.国家免检的零部件
C.全国统一定价的零部件 D.已经获得专利并得到保护的零部件
3.任何最终产品的设计都要综合考虑物、人、环境三个方面，以下属于环境因素的是（ A ）
A.可重复利用 B.色彩
C.追求个性 D.美观
4．理解是记忆的升华，记忆是理解的前提。随着社会发展步伐的加快，知识爆炸导致学生要记忆的东西越来越多，学习负担也越来越重。有同学就构思出这样一种芯片，它有像电脑硬盘一样的存储能力，体积小到可以放进人的大脑里，但人脑不会就此颓废，因为芯片只是存储了百科知识，至于归纳、理解、分析与应用等能力仍需要人自己去学习和掌握。这种构思方法属于（ C ）
A.模仿法 B.联想法 C.奇特性构思法 D.头脑风暴法
5.浙江杭州市某瓶装饮料公司在选择材料用来盛放饮料时，你向他们推荐使用哪种材料( C )
A.樟木 B.钢化玻璃 C.热塑性塑料 D.陶瓷
6.某企业为了生产不粘锅，需要选择合理的涂料，现在有以下四种涂料，合理的选择应该是（ C ）
A.涂料1：有很好的不粘效果，但长期使用可能会对人体健康产生伤害
B.涂料2：没有不粘效果，对人体也不会有任何伤害
C.涂料3：有较好的不粘效果，研究试验表明对人体产生伤害的可能性很小
D.涂料4：不粘效果一般，但价格便宜，对人体伤害未知
7.右图所示是一个门把手，中空的螺旋形把手中配有一个LED手电，可以方便使用者在夜间找到手电。以下是该门把手的部分设计，不合理的是（ B ）
A.中空螺旋形把手内孔直径稍大于手电外径
B.把手接220V交流电，可使手电充电
C.把手握柄长度为16CM
D.螺旋形把手材料用高强度的塑料
8.小王想为自己家里设计一张床上用的便携式手提电脑架，他搜集到以下的信息：①电脑的外形尺寸 ②电脑的重量 ③床的长度 ④电脑的生产厂家 ⑤电脑的价格
你认为设计电脑架需要的信息有（ C ）
A. ②③④ B. ①②④ C. ①② D. ③④⑤
9.小张构思了一个方案，画出了如图所示的设计草图，下列对该方案的解释，不合理的是（ D ）
A.可变角支架调节，方便手提电脑的使用
B.挡板的作用，是为了扣住手提电脑
C.支架面板上散热孔，是为了电脑散热的需要
D.可拆卸支架，方便电脑的移动
二、非选择题
10. 为了节约木材，现在的食堂大多数采用消毒筷子。为了盛放消过毒的筷子，小王设计了一个带盖子的筷子盒（图），但这个筷子盒还是存在不足。
（1）对设计的筷子盒进行设计分析（填写带“▲”部分）
对象 特 点 对设计的要求
人 不同类型不同习惯的人 由于个人的为使习惯不同，因此要求筷子盒中取出筷子时，不产生交错污染
物 筷子盒 材料： ▲功能： ▲结构： ▲
环境 食堂 食堂属于公共场所，因此要求筷子盒能达到筷子与外界相对隔离
（2）请对筷子盒的设计进行改进，来满足设计的要求。画出草图，并简单说明操作过程。
解答：
1. 木质、降解塑料
按键式的拿取
经久耐用，稳定性好
2. 略
11.作为一名高中学生，请结合你在学校所使用的课桌发现的缺陷和不足，根据设计的创新性、实用性、经济性、美观性等原则，为学校设计一张更适合高中生使用的课桌。
（1）根据你发现和明确的问题，提出具有一定可行性的设计要求；
（2）综合考虑人、物、环境三个方面，提出设计应主要考虑的因素；
（3）请运用草图法、模仿法、联想法、奇特性构思法中的一种或几种，构思出一个方案，并用草图及必要的文字说明你的方案。
分析：第（1）小题的设计要求是指，课桌能满足正常的学习使用情况下（普遍性、实用性），注重创新性、经济性和美观性，当然更是现阶段技术条件能够解决的（可行性）。第（2）小题中的“人”，指高中生学习任务重，处于生长发育期，安全意识不强；“物”指课桌的功能、强度、制作材料、外观等等；“环境”是指环境保护和对教室环境的适应性。第（3）小题的草图，分构思草图和设计草图，当然在这里肯定是用经过整理、修改和完善的设计草图。
解答：
①提出设计要求：
A．功能要求：具备基本的功能，同时具备桌脚可升降、桌面可倾斜（符合人体工程学）、空间拓展可存放更多书本的功能等等；
B．技术要求：课桌基本高度适当、木料材质表面处理工艺等等；
C．外观要求：大方、明快等等；
D．耐用性：结构稳固，经久耐用等等；
E．成本要求：200元人民币以内等等；
F．其他方面的要求。
②综合考虑人、物、环境三个方面，提出设计应主要考虑的因素：
产品设计三要素 分析 考虑的因素
人（高中生） 学习任务重 经久耐用、利于高效学习
处于生长发育期 高度适中或可升降调节、桌面可倾斜避免脊柱生长不良（生理上考虑）
明快、大方（心理上考虑）
安全意识弱 各零部件不易造成对人体的伤害
物（课桌） 功能 基本功能、附加功能等
材料 木质、塑料、合金等
造型 形状传统、色彩柔和、质地细腻或其他，等
环境（教室） 适应性 摆放稳定、体积适中等
环境保护 无污染等
③
方案一 文字说明：
A． 木质材料；
B． 桌面通过支架可倾斜放置或水平放置；
C． 桌脚可通过活动螺丝调节课桌高度；
D． 其他。
方案二 方案三 其他方案……
12.为了保护环境减少白色污染，建议禁止或减少一次性塑料袋的使用；因此请你准备设计一种竹蓝子，代替目前使用的一次性塑料袋。
（1）你是怎样设计竹蓝子的功能和结构的？
（2）请你对竹蓝子的筐底、筐架、提手进行设计分析。
（3）用草图展示你的设计。
（4）针对你的设计方案，列出加工所需要的工具。
答：（1）竹蓝子的功能：代替一次性袋子，装盛物品
竹蓝子的结构：以框架结构为主，比较柔性
（2）竹蓝子的筐底：（如可折、四方、圆形等）
竹蓝子的筐架：（如可拆、刚性、柔性等）
竹蓝子的提手：（单提手、双提手、叉提手等）
（3）草图略
（4）结合设计的竹蓝子的具体实际进行说明，如：工具有木工锯 钢丝锯 木工刨 钢卷尺 木工直尺 木工铅笔
产品
设计
人
物
环境
500
180
300
普通扳手