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第一课时
技术设计的原则
通用技术粤教版（2019）
必修1
第二章
技术设计的基础
第二节
技术设计的原则
一、新课导入
二、技术设计的种类
三、技术设计的一般原则
四、各原则之间的相互关系
$
一、新课导入
李明计划购买一台洗衣机，他通过电商平台了解到某品牌洗衣机有许多特色设计：
使用新型材料制作
使用静音变频电机
有多种洗涤方案选择
洗衣过程智能感知
上排水设计
人性化设计
二、技术设计的种类
原创性设计
改进性设计
综合（组合）性设计
通过作者的创作活动产生的具有文学、艺术或科学性质而以一定物质形式表现出来的一切智力成果（即作品），并且内容不是抄录别人的，而完全是自己创作的称为原创设计
原创性设计
A
在总的方案原理变化不大的情况下，对巳有的设计进行局部的变更改进，使其更加合理、完善，或满足某些特定的需要，这样的设计叫做改进性设计。
改进性设计
B
应用现有技术及原理重新进行组合，使其系统化、综合化，产生新的优点、特色，创造出新的功能的设计方法叫做综合（组合）性设计。
综合（组合性设计）
C
外形组合
性能组合
功能组合
模块组合
原理组合
三、技术设计的一般原则
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
01
科学性原则
设计必须遵从科学的原理(如能量守恒定律，流体力学原理等)，按照大自然的规律进行设计，否则设计是不会成功的。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
02
创新性原则
只有不断进行创新，才能让设计具有新的生命力。创新设计可以改善用户体验在原理运用、功能结构、指标、外观、安全、可靠耐用、有利于节能与环保创造优良性价比以及等方面进行创新，也可以在思想、内容、方法等方面进行创新。设计时可查找国内外的新产品新技术、新思想、新动向(俗称“查新”)，从而扩大视野，广开思路，实现创新。
风能和太阳能互补的环保路灯应用已十分广泛。但这类环保路灯的电源经营发生故障，需要安排维护人员不定期进行电源设备状态的巡检与维护，从而导致路灯养护成本偏高。万老师和他的学生小陈，为了解决这个问题，设计了环保路灯远程自动报障管理系统(图2-9)。这项设计获得了广东省青少年科技创新大赛一等奖。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
03
安全性原则
所有设计的产品或项目在使用或操作运行时必须是安全的，不允许发生事故，更不允许发生人身伤亡事故。在产品设计时，常使用技术试验、试用测试等手段，检测产品的安全性。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
04
实用性原则
要把解决存在的问题、满足用户的需要作为设计的一个原则，不要设计用户不欢迎甚至反对的产品。在满足需要的条件下，一项设计应尽可能实用、高效，不能“华而不实，徒有虚名”
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
05
经济性原则
在设计中要考虑用户的经济条件，产品的市场竞争能力，力求用最少成本，设计出满足用户需求的产品。例如在设计中，产品的生产尽可能就地取材，以免增加运输成本;设计普及型产品时，一般用户不太需要的功能不必纳入，以免产品价格太高等。经济性原则通常可用“性能价格比”(简称性价比)来描述，即在同一功能和性能条件下，价格越低越好;在同一价格时，产品的功能越多，性能指标越高越好。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
06
可靠性和耐用性原则
所设计的产品或项目在规定的使用寿命内能适应规定的条件和环境而可靠地工作不会发生故障，原规定的功能、性能指标也不会低于使用说明书规定的范围。一个产品再漂亮，功能指标再好，但用不了几天就坏了还可能发生安全事故，这不仅造成经济损失，还可能导致人身的伤亡，引来法律诉讼问题.
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
07
标准化原则
产品设计尽可能采用标准化技术和标准件，使产品通用，维护更方便，拥有更广阔的市场。例如在汽车设计中，螺兹及其他家配件采用标准件，大大方便了维修保养。设计过程中采用国标标准，使产品可以在世界各国生产、使用。设计时，可应用标准器件进行设计。通过查找和应用已有的稳定且优秀的结构原件和器件、标准件，可最快获得优秀的设计方案。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
08
工程心理学和生理学原则
工程心理学和生理学是以使用者-产品一使用环境系统为对象，研究系统中人的行为，以及人与产品和环境相互作用。它的目的是使技术设计与人的身心特点相匹配，从而提高系统效率、保障人机安全、并使人在系统中能够有效而舒适地工作。设计的产品必须满足人类心理和生理的需求，要美观、舒适、使用方便，在使用者和产品之间建立最协调的关系。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
09
时效性原则
必须按照设计任务书规定的截止日期完成设计，要避免制造出过时的东西。科学技术日新月异，市场情况千变万化，设计周期太长的产品，在设计开始时拟定的先进功能指标，在设计结束时可能已经过时了，或者是价格高于市场价了。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
10
最优化原则
所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是目前（并能在一段时间内）最合理的。注意最优化不一定是最先进的，但一定是最合理的。例如，办公室的人才搭配设计，不一定每个人都是最有能力和最聪明的，而是根据工作的需要和个人的特长合理安排人员才是最合理的设计，否则可能造成许多矛盾，影响工作。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
10
最优化原则
本原则包含三层意思
(1)有多种方案可以解决问题，而且从不同的角度看问题会有不同的评价，设计者必须综合各种因素，权衡利弊，从综合角度(当然是最主要的方面)选取最优秀的方案。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
10
最优化原则
本原则包含三层意思
(2)方案选定之后，可以为其建立数学模型，在满足各种约束条件的前提下，合理地设计其变量值，从而求得最优化的数据和结论，并据此作进一步设计。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
10
最优化原则
本原则包含三层意思
(3)设计应该是一个反复进行的过程。设计实施过程中，在检测、试用、评价环节可能发现新的问题，需要通过修改设计解决问题，得到最优设计，才可以正式应用或投产。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
11
法律、道施规范原则
技术设计要遵守有关的法律、制度和伦理道德规范，如技术专利法、环品保护法、公民权益保护法等，不无许有违法、违规的行为、例如，严重污染坏境(违及环境保护法规的生产流程设计，侵犯他人专利(违反专利法)或仿冒他人产品的设计，侵犯人身自由和人身安全的证计，宣传和应用于“黄、赌、毒”的设计，低级趣味的设计都是要禁止的。
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
12
可持续发展原则
技术设计必须满足可持续发展原则。例如，设计一个产品或项目必须同时考店到它对生态环境造成的污染的可能性(包括对空气、水和土地的污染)，据此采取相应措施，如设计持污净化系统、尽量采用节约能源和节省资源的技术；还必须考虑该项目的实施是否会对生态系统造成玻坏，尽可能从技术设计上避免或减少损害等。从而使设计符合经济建设、技术进步的可持续发展要求。
四、各原则之间的相互关系
在技术设计中，通常要考虑多方面的原则，有些原则是共存的，有此可能相互冲突，这就需要我们运用综合的、系统的思维方法去分析处理，取得最优的方案。例如，工厂污水处理的设计，简单处理的设计可能节约成本，按国家排污标准设计可能成本较高，在设计原则冲突时，我们应该将法律、道德规范原则和可持续发展原则置于优先的地位。
可能发生矛盾和冲突的关系的，如经济性原则与法律、道德规范原则。
2
有相互依存关系如实用性原则与工程心理学和生理学原则等。
1
3
4
不矛盾和冲突，但有先后次序。如创新性原则与标准化原则，一定是有了创新才标准化。又如创新性原则与科学性原则，一定是先符合科学原理，才谈得上创新。
基本相互独立，没有太多关联，如工程心理学和生理学原则与可持续发展原则。
设计的一般原则之间有些是独立的，有些是有关联的，主要有四种情况:
编号
设计原则
相互关系
优先的原则
举例分析说明
1
安全性与经济性
2
创新性与科学性
3
经济性与法律道德规范
4
创新性与标准化
5
经济性与最优化
6
经济性与可持续发展
7
经济性与可靠性、耐用性
8
实用性与工程心理学、生理学
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第二章
技术设计的基础
第二节
技术设计的原则
第一课时
技术设计的原则
◎教材分析
本节由“技术设计的一般原则”“各原则之间的相互关系”两部分内容构成。通过对洗衣机设计的分析，发现在洗衣机的设计中，需要实现的目标非常多，其中有很多必须遵循的原则，由此引出设计中需要遵循哪些基本原则的思考。通过具体案例对设计中的主要原则进行分析，然后分析这些原则相互之间的关系，哪些是必须遵守的，哪些应该尽力去实现，当这些原则出现冲突，又该如何处理。
◎学情分析
学生已经学习了第一章，了解了技术和设计的关系，在第二章第一节也了解了在设计中的基本设计思维方法，为本节课的学习提供了基本理论基础。本节所学的基本原则，都是源于学生日常生活中常见的事物，所以对他们而言是非常熟悉的，也容易理解设计的基本原则。
◎教学建议
通过洗衣机的设计分析引出设计的基本原则，各个原则都可以通过具体的案例进行分析，也可以用学生更熟悉的案例分析，比如台灯、课桌、手机等，由此加深学生对设计中要遵循的基本规则的理解。
◎学习目标
①能理解和运用设计的原则进行设计分析
②体悟技术设计的一般过程
◎教学目标
1、知识与技能
①理解设计的一般原则内涵及巧妙适用。
②理解设计的一般原则之间存在相互关联,相互制约的关系。
③能遵守原则，进行简单的设计与制作。
2、过程与方法
①运用一般原则解决实际问题的能力以及创新意识和团结协作能力。
②培养自主探究，协作学习的能力。学会多角度多方位思考问题，发展辨证思维能力，用发展、联系的观点看待多元素之间的关系。
3、情感态度与价值观
①辩证地看待设计原则间关系以及在人文和社会伦理道德大环境下正确使用设计的原则;
②培养对设计的兴趣和想象力，高产品质量意识、审美情趣和技术素养，培养面对技术世界发展的信心以及对个人、社会、环境的责任心。增强面对技术世界的热爱。
4、核心素养
技术意识：了解技术设计的一般原则。
工程思维：学习技术设计各原则之间的相互关系，感受在技术设计中需要运用综合的、系统的思维方法去分析处理，以取得最优方案。
创新设计：通过案例学习，感受技术设计需要遵循创新性原则。
◎教学方法
案例分析法、合作探究法、小组讨论法
◎教学重点
掌握设计的一般过程。
◎教学难点
理解技术设计的原则、方法和标准的作用和意义。
◎教学准备
收集辅助教学的相关案例、教学图片素材，设计好教学课件以及多媒体教学设备。
◎教学过程
一、新课导入
李明计划购买一台洗衣机，他通过电商平台了解到某品牌洗衣机(图2-8)有许多特
色设计：
1.使用新型材料制作。外观纤薄美观，防老化、耐腐蚀。
2.使用静音变频电机。可变速节能，大幅降低噪声，延长电动机寿命。
3.有多种洗涤方案选择。针对不同材质衣物、不同污溃的衣物，均有相应的洗涤方案，一键选择。
4.洗衣过程智能感知。自动感知衣物重量、自动选择水量，省水省电。
5.上排水设计。让最后一次的漂洗水(已较干净的水)留存，用于下一次衣物预洗
6.人性化设计。①LED显示及触摸控制。②洗衣过程可调可控。③大视窗设计，美观大气，洗涤状态一目了然。④排水管位置左右可调
7.安全四防护。断电保护、门锁保护、儿童锁保护、
图2-8多功能洗衣机开门保护
8.互联网远程控制。通过手机可实现：一键开关机，用电量、用水量显示，洗衣模式更改，洗衣状态提醒，一键报修。
9.零部件通用化。零部件实现标准化，装配、维修便利。李明决定结合“技术设计的原则”的学习，分析这款洗衣机宣传介绍的特色设计遵循了哪些设计原则。
二、技术设计的种类
技术设计有原创性设计、改进性设计和综合（组合）性设计3种。
1.原创性设计或开发性设计
通过作者的创作活动产生的具有文学、艺术或科学性质而以一定物质形式表现出来的一切智力
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2.改进性设计
在总的方案原理变化不大的情况下，对巳有的设计进行局部的变更改进，使其更加合理、完善，或满足某些特定的需要，这样的设计叫做改进性设计。
3.综合（组合性设计）
应用现有技术及原理重新进行组合，使其系统化、综合化，产生新的优点、特色，创造出新的功能的设计方法叫做综合（组合）性设计。
综合（组合）性设计又分为外形组合、性能组合、原理组合、功能组合、模块组合、系统组合等多种组合方式。
三、技术设计的一般原则
技术设计的一般原则指的是通用性原则，普遍适用于设计中。
1.科学性原则
设计必须遵从科学的原理(如能量守恒定律，流体力学原理等)，按照大自然的规律进行设计，否则设计是不会成功的。
永动机的设计是必定要失败的，因为它违反了能量守恒定律。设计必须遵从科学酒理，否则是不会成功的。
2.创新性原则
只有不断进行创新，才能让设计具有新的生命力。创新设计可以改善用户体验在原理运用、功能结构、指标、外观、安全、可靠耐用、有利于节能与环保创造优良性价比以及等方面进行创新，也可以在思想、内容、方法等方面进行创新。设计时可查找国内外的新产品新技术、新思想、新动向(俗称“查新”)，从而扩大视野，广开思路，实现创新。
风能和太阳能互补的环保路灯应用已十分广泛。但这类环保路灯的电源经营发生故障，需要安排维护人员不定期进行电源设备状态的巡检与维护，从而导致路灯养护成本偏高。万老师和他的学生小陈，为了解决这个问题，设计了环保路灯远程自动报障管理系统(图2-9)。这项设计获得了广东省青少年科技创新大赛一等奖。
原理图
环保路灯
创新可以对社会发展和人类进步实现推动作用，也可能会起到破坏作用。例如，那些危害社会者期创新点子越多，对社会的危害就越大。并不是所有的设计都是有创新性的，那些重复的，过时的、抄袭及仿冒他人产品(项目)的设计就没有创新性。有些创新在出现时是先进的，但过一段时间后也可能是不合时宜的，甚至是有害的。
另一个方面，我们还要指出：学生的许多新思想、新做法，对社会来说可能还算不上创新，甚至可能是不正确的，但对于他们自己来说可能有一定的创新性。教师必须耐心引导，既讲清道理，又要保护好学生学习、创新的积极性。
3.安全性原则
所有设计的产品或项目在使用或操作运行时必须是安全的，不允许发生事故，更不允许发生人身伤亡事故。在产品设计时，常使用技术试验、试用测试等手段，检测产品的安全性。
我们还必须注意到，一个产品在使用时可能是可靠的，但未必一定是安全的；有的产品如果不可靠，使用时一定是不安全的。例如儿童用的玩具小锤，如果用铁来制成，它几乎不会损坏，但儿童玩起来会有危险；又如人字形铝梯，如果铝板太薄，则使用时可能变形，不可靠的，也不安全。
4.实用性原则
要把解决存在的问题、满足用户的需要作为设计的一个原则，不要设计用户不欢迎甚至反对的产品。在满足需要的条件下，一项设计应尽可能实用、高效，不能“华而不实，徒有虚名”
5.经济性原则
在设计中要考虑用户的经济条件，产品的市场竞争能力，力求用最少成本，设计出满足用户需求的产品。例如在设计中，产品的生产尽可能就地取材，以免增加运输成本;设计普及型产品时，一般用户不太需要的功能不必纳入，以免产品价格太高等。经济性原则通常可用“性能价格比”(简称性价比)来描述，即在同一功能和性能条件下，价格越低越好;在同一价格时，产品的功能越多，性能指标越高越好。
6.可靠性和耐用性原则
所设计的产品或项目在规定的使用寿命内能适应规定的条件和环境而可靠地工作不会发生故障，原规定的功能、性能指标也不会低于使用说明书规定的范围。一个产品再漂亮，功能指标再好，但用不了几天就坏了还可能发生安全事故，这不仅造成经济损失，还可能导致人身的伤亡，引来法律诉讼问题.
“可靠性设计”现在已发展成一个专门的学科，包括抗热、批算、就干扰，能在规定的(可能是恶当的)环境下工作。如某些设备要能在电源电压不稳定。高温、高湿等环境下工作。可靠性设计还要考虑预备“余量”的问题，以应对意外情况。
7.标准化原则
产品设计尽可能采用标准化技术和标准件，使产品通用，维护更方便，拥有更广阔的市场。例如在汽车设计中，螺兹及其他家配件采用标准件，大大方便了维修保养。设计过程中采用国标标准，使产品可以在世界各国生产、使用。设计时，可应用标准器件进行设计。通过查找和应用已有的稳定且优秀的结构原件和器件、标准件，可最快获得优秀的设计方案。例如应用国内外现有的具有某种功能的集成块进行电子电路设计，比自行应用其他元件进行设计要快得多，功能指标要高得多，且体积要水、价格北化富、对于产品的设计，国内外制定了相关的技术标准和规范，如国际标准、国家标准、规则、标恋标签与包装等项目。
8.工程心理学和生理学原则
工程心理学和生理学是以使用者-产品一使用环境系统为对象，研究系统中人的行为，以及人与产品和环境相互作用。它的目的是使技术设计与人的身心特点相匹配，从而提高系统效率、保障人机安全、并使人在系统中能够有效而舒适地工作。设计的产品必须满足人类心理和生理的需求，要美观、舒适、使用方便，在使用者和产品之间建立最协调的关系。例如，计算机的操作早期要输入许多程序，既不方便又费时，现在只要用鼠标点一下显示器上相应的图标就可以了，操作人员感到快捷、方便，人机之间建立了协调关系。
9.时效性原则
必须按照设计任务书规定的截止日期完成设计，要避免制造出过时的东西。科学技术日新月异，市场情况千变万化，设计周期太长的产品，在设计开始时拟定的先进功能指标，在设计结束时可能已经过时了，或者是价格高于市场价了。
10.最优化原则
所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是目前(并能在一段时间内)最合理的。注意最优化不一定是最先进的，但一定是最合理的。例如，办公室的人才搭配设计，不一定每个人都是最有能力和最聪明的，而是根据工作的需要和个人的特长合理安排人员才是最合理的设计，否则可能造成许多矛盾，影响工作。
本原则包含三层意思
(1)有多种方案可以解决问题，而且从不同的角度看问题会有不同的评价，设计者必须综合各种因素，权衡利弊，从综合角度(当然是最主要的方面)选取最优秀的方案。
(2)方案选定之后，可以为其建立数学模型，在满足各种约束条件的前提下，合理地设计其变量值，从而求得最优化的数据和结论，并据此作进一步设计。
(3)设计应该是一个反复进行的过程。设计实施过程中，在检测、试用、评价环节可能发现新的问题，需要通过修改设计解决问题，得到最优设计，才可以正式应用或投产。
11.法律、道施规范原则
技术设计要遵守有关的法律、制度和伦理道德规范，如技术专利法、环品保护法、公民权益保护法等，不无许有违法、违规的行为、例如，严重污染坏境(违及环境保护法规的生产流程设计，侵犯他人专利(违反专利法)或仿冒他人产品的设计，侵犯人身自由和人身安全的证计，宣传和应用于“黄、赌、毒”的设计，低级趣味的设计都是要禁止的。
12.可持续发展原则
技术设计必须满足可持续发展原则。例如，设计一个产品或项目必须同时考店到它对生态环境造成的污染的可能性(包括对空气、水和土地的污染)，据此采取相应措施，如设计持污净化系统、尽量采用节约能源和节省资源的技术；还必须考虑该项目的实施是否会对生态系统造成玻坏，尽可能从技术设计上避免或减少损害等。从而使设计符合经济建设、技术进步的可持续发展要求。
四、各原则之间的相互关系
在技术设计中，通常要考虑多方面的原则，有些原则是共存的，有此可能相互冲突，这就需要我们运用综合的、系统的思维方法去分析处理，取得最优的方案。例如，工厂污水处理的设计，简单处理的设计可能节约成本，按国家排污标准设计可能成本较高，在设计原则冲突时，我们应该将法律、道德规范原则和可持续发展原则置于优先的地位。
设计的一般原则之间有些是独立的，有些是有关联的，主要有四种情况:
1.有相互依存关系如实用性原则与工程心理学和生理学原则等。
2.可能发生矛盾和冲突的关系的，如经济性原则与法律、道德规范原则。
3.不矛盾和冲突，但有先后次序。如创新性原则与标准化原则，一定是有了创新才标准化。又如创新性原则与科学性原则，一定是先符合科学原理，才谈得上创新。
4.基本相互独立，没有太多关联，如工程心理学和生理学原则与可持续发展原则。
在表2-8中，列出了在设计同一产品或项目时，部分设计原则之间可能存在的关系，它们可能是相互依存或者并存，也可能是相互矛盾、冲突。在表中写出它们的关系，以及当两种原则发生冲突时优先遵守的原则，并通过举例分析说明。
编号
设计原则
相互关系
优先的原则
举例分析说明
1
安全性与经济性
2
创新性与科学性
3
经济性与法律道德规范
4
创新性与标准化
5
经济性与最优化
6
经济性与可持续发展
7
经济性与可靠性、耐用性
8
实用性与工程心理学、生理学
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精品试卷·第
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