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第一课时
技术设计的一般过程
通用技术粤教版（2019）
必修1
第二章
技术设计的基础
第三节
技术设计的一般过程和方法
新课导入
01
学习技术设计的一般过程的重要性
03
技术设计的种类
02
技术设计的一般过程
04
新课导入
一
手表的设计开发过程：他们用了三年的时间酝酿准备，直到他们最终准备好。为什么用三年那么久的时间?
技术设计的种类
二
01
02
03
04
05
06
工业设计
机械设计
环境设计
建筑设计
室内设计
园林设计
工业设计
工业设计（Industrial
Design），简称ID。指以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。工业设计分为产品设计、环境设计、传播设计、设计管理4类；包括造型设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计。
机械设计
根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
环境设计
环境设计（environment
design）是一门复杂的交叉学科，涉及的学科包括建筑学、城市规划学、景观设计学、人类工程学、环境心理学、设计美学、社会学、史学、考古学、宗教学、环境生态学、环境行为学等学科。
环境设计
环境设计（environment
design）是一门复杂的交叉学科，涉及的学科包括建筑学、城市规划学、景观设计学、人类工程学、环境心理学、设计美学、社会学、史学、考古学、宗教学、环境生态学、环境行为学等学科。
建筑设计
建筑设计(Architectural
Design
)是指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。
室内设计
室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。这一空间环境既具有使用价值，满足相应的功能要求，同时也反映了历史文脉、建筑风格、环境气
氛等精神因素。
服装设计
服装设计师（Apparel
Designer）直接设计的是产品，间接设计的是人品和社会。随着科学与文明的进步，人类的艺术设计手段也在不断发展。信息时代，人类的文化传播方式与以前相比有了很大变化，严格的行业之间的界限正在淡化。
网站设计
网站设计，要能充分吸引访问者的注意力，让访问者产生视觉上的愉悦感。因此在网页创作的时候就必须将网站的整体设计与网页设计的相关原理紧密结合起来。
网站设计是将策划案中的内容、网站的主题模式，以及结合自己的认识通过艺术的手法表现出来；而网页制作通常就是将网页设计师所设计出来的设计稿，按照W3C规范用html（标准通用标记语言下的一个应用）将其制作成网页格式。
网站设计
平面设计
平面设计（graphic
design），也称为视觉传达设计，是以“视觉”作为沟通和表现的方式，透过多种方式来创造和结合符号、图片和文字，借此作出用来传达想法或讯息的视觉表现。
平面设计师可能会利用字体排印、视觉艺术、版面（page
layout）、电脑软件等方面的专业技巧，来达成创作计划的目的。平面设计通常可指制作（设计）时的过程，以及最后完成的作品。
平面设计
影视动画设计
影视动画，顾名思义就是动画电影。
影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。
学习技术设计的一般过程的重要性
三
技术设计有很多种，所谓“一般过程”，就是说这个过程是适应大多数设计的过程。
我们作为设计的初学者，要先学会“一般过程”，并养成习惯，为将来进一步学习和进行各种各样的设计做好准备，在进入具体专业后再学习该专业的设计过程。
理解和体悟该过程的每一个环节的内涵及步骤十分重要!下面，我们通过一个真实案例来说明。
1976年，一个技术人员在三峡长江边上一个县城对面的高山上建了一个电视塔，运行良好。后来，这个技术人员调回了老家广东，在后面的几年里，县里先后建了八个电视塔，但奇怪的是，每一个电视塔都受道了雷击，有的电视塔还造全了多次雷击，而县成对面的高山上的电视塔却安银恙。该山比其他电视塔还高，而且是雷击区，建电视塔前，被雷击后残存的大树桩至今都还在。
技术设计的一般过程
四
1.发现问题:包括现在要解决的问题和有待实现的愿望。
2.收集设计所需的信息数据、资料：包括用户需求、环境条件、元器件部件参数。有时开展技术试验，检测产品的功能、获得性能参数等，有些技术试验要在设计方案形成的前后或在设计过程中进行。
3.值得解决吗：从技术价值、经济效益、社会效益，国家安全等角度进行考虑。
上图技术设计的一般过程中各环节的内涵如下。
4.有条件解决吗：包括人力、物力、财力、技术能力、社会和自然环境是否许可等。
5.确定设计课题：包括项目的名称，级别(一般、省级、国家级项目，应用或基础理论研究课题等)。
6.设计构思：包括想法、草图等。
7.设计多种方案：初步的设计方案，应该有设计图纸或模型。
上图技术设计的一般过程中各环节的内涵如下。
8.对方分，比，权，定方：的比多方天，对各种方家的可行性，或本、效益、是否符合设计原则、承担的风险等进行详细分析、论证、比较，选定方案。
9.进行具体、详细的设计：包精说明任务来源、工作原理、铁细功能指标、结构图级、完成时间、成本预算、设计负责人签字等。
10.实施设计：制作或工程施工等，大型项目应有监理和验收等过程。
上图技术设计的一般过程中各环节的内涵如下。
11.产品(或方案实施结果)检测：可包括自我检测、第三方检测、用户试用检测等。
12.评价，提出改进意见：对产品(项目)有无达到设计目标，是否达到最优等得出结论，提出存在问题和改进意见，可形成工程(项目)验收意见书、鉴定意见书等。
上图技术设计的一般过程中各环节的内涵如下。
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第二章
技术设计的基础
第三节
技术设计的一般过程和方法
第一课时
技术设计的一般过程
◎教材分析
本节由“技术设计的一般过程”“技术设计的方法”两部分内容构成。通过对新型交通信号灯设计的实现过程，分析该设计过程经历了哪些步骤，在设计中绘制了哪些图样。本节分别讨论设计的过程和方法，在技术设计的方法中，分四部分讲解设计的方，“设计草图的绘画”“设计方案的构思”“设计的分析”“设计中的人机关系”。设计草图的绘画包括手动画草图和用绘图软件绘制草图。设计方案的构思说明设计过程中常用的构思方法。设计的分析包括设计中需求的分析和功能分析。设计中的人机关系就是设计中要充分考虑人与物的关系。
◎学情分析
本节是第二章第三节，主要让学生开始经历设计的基本过程，通过前面的学习，学生对于技术设计有了基本的认识，本节让学生正式开始做一个设计。设计的过程步骤很多，涉及的因素也很多，所以让学生在具体的产品设计中，体验设计的基本过程，理解设计的基本过程和方法。
◎教学建议
本节主要讲解的是设计的一般过程和方法，所以最好选择一个小项目作为教学情境，比如小台灯课桌、小书架、笔筒等，然后让学生通过小组合作完成项目，在项目实施过程中体验设计的一般过程体验草图的绘制，方案的构思等。
◎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了解设计的一般过程及其各个环节，知道设计是动态而有章可循的过程；
②知道设计过程中有可能产生多个方案；
③理解设计过程需要不断优化。
2、过程与方法
①通过对课前具体的设计任务分析，总结归纳出设计的一般过程；
②初步学会有计划、有步骤、科学地开展设计活动。
3、情感态度与价值观
①在设计的一般过程的实践中，形成对技术问题的敏感性和探究欲望；
②体验技术问题解决过程的艰辛与曲折，培养创新的、批判的、开放的思维和意识。
4、核心素养
技术意识：了解技术活动的一般过程，形成规范、安全的技术习惯。
工程思维：通过了解技术的一般过程，初步感知系统工程现象，形成初步的工程意识与思维
创新设计：通过案例和实践活动，学习设计方案构思的方法，并对设计进行分析。
图样表达：学习徒手绘制或软件绘制草图，掌握技术交流的具，用简单的草图交流设计构想物化能力：设计方案时需要综合考虑材料、工具、本、加工难易程度等影响方案实现的因素。
◎教学方法
案例分析法、合作探究法、小组讨论法
◎教学重点
掌握设计应遵循的一般过程
◎教学难点
如何制定设计方案，体现方案的创新性和多样性。
◎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
播放苹果手表的小视频
苹果手表的设计开发过程:他们用了三年的时间酝酿准备，直到他们最终准备好。为什么用三年那么久的时间??
图片展示学生制作的多功能笔筒，我们设计制作笔筒没有用三年那么久，我们两个周用了三节课，很多同学还利用了自己课余的时间。
由此可见，设计是一个有计划的活动，它有着科学合理的基本工作程序。
设计的基本工作程序是怎样的？这就是我们今天要学习的内容——《设计的一般过程》。
二、技术设计的种类
技术设计有很多种类，如工业设计、机械设计、环境设计、建筑设计、室内设计、园林设计等。
它们的设计过程大致类似，但所用到的专业术语、用到的数据不同，其构思和设计过程和要求有区别、还可派生出许多分支和细节。
1.工业设计
工业设计（Industrial
Design），简称ID。指以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。工业设计分为产品设计、环境设计、传播设计、设计管理4类；包括造型设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计。
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2.机械设计（machine
design），
根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
3.环境设计
环境设计（environment
design）是一门复杂的交叉学科，涉及的学科包括建筑学、城市规划学、景观设计学、人类工程学、环境心理学、设计美学、社会学、史学、考古学、宗教学、环境生态学、环境行为学等学科。
环境设计是指对于建筑室内外的空间环境，通过艺术设计的方式进行设计和整合的一门实用艺术。
4.建筑设计
建筑设计(Architectural
Design
)是指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。
5.室内设计
室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。这一空间环境既具有使用价值，满足相应的功能要求，同时也反映了历史文脉、建筑风格、环境气
氛等精神因素。
6.服装设计
服装设计师（Apparel
Designer）直接设计的是产品，间接设计的是人品和社会。随着科学与文明的进步，人类的艺术设计手段也在不断发展。信息时代，人类的文化传播方式与以前相比有了很大变化，严格的行业之间的界限正在淡化。
服装设计属于工艺美术范畴，是实用性和艺术性相结合的一种艺术形式。设计（Design）意指计划、构思、设立方案，也含有意象、作图、造型之意，而服装设计的定义就是解决人们穿着生活体系中诸问题的富有创造性的计划及创作行为。
7.网站设计
网站设计，要能充分吸引访问者的注意力，让访问者产生视觉上的愉悦感。因此在网页创作的时候就必须将网站的整体设计与网页设计的相关原理紧密结合起来。
网站设计是将策划案中的内容、网站的主题模式，以及结合自己的认识通过艺术的手法表现出来；而网页制作通常就是将网页设计师所设计出来的设计稿，按照W3C规范用html（标准通用标记语言下的一个应用）将其制作成网页格式。
8.平面设计
平面设计（graphic
design），也称为视觉传达设计，是以“视觉”作为沟通和表现的方式，透过多种方式来创造和结合符号、图片和文字，借此作出用来传达想法或讯息的视觉表现。
平面设计师可能会利用字体排印、视觉艺术、版面（page
layout）、电脑软件等方面的专业技巧，来达成创作计划的目的。平面设计通常可指制作（设计）时的过程，以及最后完成的作品。
9.影视动画设计
影视动画，顾名思义就是动画电影。
影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。
三、学习技术设计的一般过程的重要性
1.技术设计有很多种，所谓“一般过程”，就是说这个过程是适应大多数设计的过程。
我们作为设计的初学者，要先学会“一般过程”，并养成习惯，为将来进一步学习和进行各种各样的设计做好准备，在进入具体专业后再学习该专业的设计过程。
2.理解和体悟该过程的每一个环节的内涵及步骤十分重要!下面，我们通过一个真实案例来说明。
1976年，一个技术人员在三峡长江边上一个县城对面的高山上建了一个电视台，运行良好。后来，这个技术人员调回了老家广东，在后面的几年里，县里先后建了八个电视台，但奇怪的是，每一个电视台都道受了霄击，有的电视台还造全了多次雷击，而县成对面的高山上的电视台却安银恙。该山比其他电视台还高，而且是雷击区，建电视台前，被雷击后残存的大树桩至今都还在。
在无法弄清原因的情况下，该县有关领导和技术人员，亲自到广州，拜访了那个设计、建设该具第一个电视台的技术人员。原来，设计该电视台时，他到重庆电视台和本县电信局进行了详细调研，学习了防雷的方法。在设计建设电视台时，在地基下挖了六米深的大坑，在底部分几层埋下木炭、盐、泥土、厚铜板，接出地线，将防雷地线和工作地线分开，将电视台小屋整个用钢条屏蔽(连接地线)，留出门、窗和进出线口后，再用砖砌起来。新接手的技术人员不重视防雷，没有调查、收集有关的信息，建电视台时，只做了一般的防雷措施，就出现了前面所说的后果。
四、技术设计的一般过程
上图技术设计的一般过程中各环节的内涵如下。
1.发现问题:包括现在要解决的问题和有待实现的愿望。
2.收集设计所需的信息数据、资料：包括用户需求、环境条件、元器件部件参数。有时开展技术试验，检测产品的功能、获得性能参数等，有些技术试验要在设计方案形成的前后或在设计过程中进行。
3.值得解决吗：从技术价值、经济效益、社会效益，国家安全等角度进行考虑。
4.有条件解决吗：包括人力、物力、财力、技术能力、社会和自然环境是否许可等。
5.确定设计课题：包括项目的名称，级别(一般、省级、国家级项目，应用或基础理论研究课题等)。
6.设计构思：包括想法、草图等。
7.设计多种方案：初步的设计方案，应该有设计图纸或模型。
8.对方分，比，权，定方：的比多方天，对各种方家的可行性，或
本、效益、是否符合设计原则、承担的风险等进行详细分析、论证、比较，选定方案。
9.进行具体、详细的设计：包精说明任务来源、工作原理、铁细功能指标、结构图级、完成时间、成本预算、设计负责人签字等。
10.实施设计：制作或工程施工等，大型项目应有监理和验收等过程。
11.产品(或方案实施结果)检测：可包括自我检测、第三方检测、用户试用检测等。
12.评价，提出改进意见：对产品(项目)有无达到设计目标，是否达到最优等得出结论，提出存在问题和改进意见，可形成工程(项目)验收意见书、鉴定意见书等。
山村路灯的设计
刘辉住在一个离小镇约25km的山村里。村子通往镇里的山路上有一座没有略灯的简易木桥，近期发生几起夜里到镇医院急诊的病人及赶集夜归的路人掉进河里的事故，村民们急切希望能在小桥边装上照明灯。刘辉在学习了通用技术课程后，决定为乡亲们设计路灯。
刘辉与同学们就路灯的设计到实地进行了调查，并收集了与路灯设计有关的资料。
(1)夜晚急诊病人及赶集夜归的路人都要经过小桥，解决桥边的路灯照明很有价值。
(2)小镇靠本地小水电站供电照明，枯水季节经常发生停电。
(3)小桥位于山路中段，离山村和小镇都约12km；小桥位置地处河谷，睛天时阳光充足，常年风都比较大。
(4)全路段安装路灯投入太大，小桥不长，安装1盏路灯即可。其他路段相对平坦，可以暂不安装。
(5)路灯的供电方式有市电、蓄电池、风能和太阳能。
经过实地调查和收集有关资料，刘辉和同学们对该路灯设计的价值、技术的问题和设计的条件及能力得到了进一步明确。
刘辉向通用技术老师提出了自己的设想。老师向学校领导做了汇报，学校同意在设备、技术、资金上给予帮助。刘辉和同学们受到鼓励，他们成立了项目小组，决定把设计工作落到实处。
项目小组为设计路灯制订了3个初步方案，并分别绘画了草图。方案1：从镇里架设交流供电线路，用220V交流电作路灯电源，用水泥注作灯柱，人工开关路灯。方案2：用蓄电池供电，用直流12V
LED(发光二极管)作光源，用光敏二极管控制，自动开关路灯，用水泥柱作灯柱。蓄电池道到小镇充电，多块蓄电池交替使用。方案3：用LED作光源，用光敏二极管控制自动开关路灯，用水泥柱作灯柱，采用风光互补供电装置提供路灯电源。
项目小组对3个方案进行分析、权衡和比较。
(1)采用方案1要架设一条交流电供电线，电线、灯柱投入要几万元，成本非常高。在枯水季节大多数时间水电站发电会受影响，存在经常停电的可能。
(2)采用方案2少了架设交流电线的投资，但因经常要将蓄电池送到小镇充电，比较麻烦，需要多块蓄电池，投资也不少。
(3)采用方案3风光互补供电装置，省去人工充电的麻烦，加上采用光敏二极管在晚上和白天自动开关路灯，安装调试好后不用人工管理。风光互补供电装置全套不到2000元，从建设成本和管理成本考虑比方案1和方2好。
项目小组决定选用方案3。
项目小组对方案3进行了详细的设计、制作、安装和调试。试用了1个月村民们反映了一些意见。
(1)路灯在天完全黑时才开启，仍不安全，能否天未全黑就开启。
(2)对智能控制器和蓄电池的防水不够完善，雨水会飘洒到设备内，容易引起设备的损坏。
(3)该山区常有雷电，担心设备受到雷击。
(4)8m高的灯柱有被大风吹倒和被牛羊撞倒的可能。
(5)担心灯柱下面的智能控制器和蓄电池被盗窃
同学们针对路灯存在的问题进行了检查、分析，并派人到县城向专家请学习，然后对自动开关路灯的设计进行了修改。
(1)重新调试了光敏二极管的工作点，使天还未全黑时，路灯就开启(2)改进了路灯的防水设备，使其不但能从上方防水，而且侧面也能防(3)将灯柱下面的智能控制器和蓄电池改为安装在通风良好、防水完善的镀锌铁盒中并锁上
(4)加装了避雷针。
(5)灯柱加装了高50cm、直径40cm的水泥墩，予以加固。路灯经过6个月试用，效果良好，晚上过小桥时再也不用担心掉到河里了，村民们十分满意。
设计成果还由通用技术老师请学校领导、镇上技术服务站的张技术员、村主任及班里各小组代表等一起进行了评价，大家认为刘辉等同学的路灯设计不但具有技术价值、经济价值、社会价值，而且还体现了生态优先、绿色环保的意识。
设计体现的工程思维:
(1)科学性：设计没有违反科学原理。
(2)定向性：地点是某村与小镇间的小桥旁边，要求尽快建成。
(3)求解的非唯一性：有三个可用的设计方案供选择。
(4)价值性：解决了危及村民生命安全的问题。
(5)集成性和综合统筹性：由学校领导、镇上技术人员、村主任、班组学生代表共同设计、施工试用、评价和改进。
(6)矛盾和协调性：功率较大的元部件耐用些，光照面积也大些，但价格较贵。选用元器件时既要满足设计需求又要控制在成本预其中，无须用远超设计需求的元器件，够用即可。
(7)可靠性和“容许误差限度”：由项目小组估算决定，试用后修改。
(8)工程风险：项目小组在设计时考虑到路灯有遭雷击、山体滑坡和水流冲击的风险。
2.山村路灯设计遵循的原则：
(1)科学性原则：设计遵从科学原理。
(2)创新性原则：创新设计了路灯自动开关装置。
(3)安全性原则：系统分析了设计潜在的风险，进行了防雷击、防风、防水、防盗、防撞击的设计。
(4)实用性原则：设计的路灯能在夜间为路人提供照明。
(5)经济性原则：从质量和价格的角度对方案进行比较权衡，让设计既满足设计需求又在设计和使用的过程中最节省成本，如在设计中考虑成本，舍弃了需要花费几万元架设交流电供电设备的方案1和需要购入多块蓄电池的方案2，而选择更经济的风光互补供电方案。
(6)可靠性和耐用性原则：使用了水泥柱、LED等部件，使路灯适应使用的环境，减少故障发生概率，可靠地工作，满足使用要求。
(7)标准化原则：在设计中选用标准化部件，如光伏板、风力发电机等
(8)工程心理学和生理学原则：有多处基于用户考虑的设计，如为了方便用户的使用和管理，舍弃了需要定时为蓄电池充电的方案;如将路灯设计为自动开关无须人工操作;如经过试用后按照村民的需求将设计改进为天未全黑就开启。
(9)时效性原则：及时设计和建成路灯，解决了村民摸黑过桥的问题。
(10)最优化原则：灯柱高度、照明灯功率、光伏电池组功率和风力发电机组功率搭配合理，既满足设计需求又不浪费资源。
(11)法律、道德规范原则：没有仿冒他人的设计，没有未经许可使用他人的专利。
(12)可持续发展原则：将风能和光能转化为电能，体现了设计者生态优先、绿色环保的意识。
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精品试卷·第
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