粤科版（2019）必修 技术与设计1二 技术设计的方法一等奖课件ppt

这是一份粤科版（2019）必修 技术与设计1二 技术设计的方法一等奖课件ppt，文件包含第三节技术设计的一般过程和方法第二课时PPT课件pptx、第三节技术设计的一般过程和方法第二课时教案doc等2份课件配套教学资源，其中PPT共49页， 欢迎下载使用。
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 第二课时  技术设计的方法  ◎教材分析本节主讲“技术设计的方法”部分内容。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体悟技术设计的方法◎教学目标1、知识与技能①理解技术设计的一些方法;②了解技术设计的一些标准。2、过程与方法①在理解技术设计的不同种类的同时理解技术设计的方法；②在阅读思考案例的过程中掌握设计的一些方法。3、情感态度与价值观认识优秀的设计一般是经历诸多的失败才得以产生的。增强学生应对挫折和失败的能力。如能具备一些技术的方法，将事半功倍。还能养成辩证统一看问题等观点。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 ◎教学重点让学生理解一些设计方法，并在学习中能感受到省略某些方法或设计过程可能带来的损失和危害。 ◎教学难点理解为什么提出这些设计方法和规定这些标准，它有什么作用和意义。通过设计的种类、设计方法和设计标准的学习孕伏一般设计的全过程。 ◎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、新课导入从技术设计的一般过程知道，发现和明确了设计问题后，需在对设计进行构思。在构想的基础上进行设计的分析。而在设计构思、分析、交流的过程中，我们需要具备绘画设计草图的本领。二、设计草图的绘画设计草图是在设计初期，设计者为了快速记录设计灵感及初始方案构思的意念所绘画的图样。草图的作用：①迅速记录现有物体的形态，以便进行文化知识、新闻方面的报道、交流和保存；如底栏左图，是摹自陕西长安大雁塔西门门楣“唐代佛殿图”石像，该草图不仅保存下来，还交流到了国外，弘扬了中华文化。②记录构思和想象，促进创新设计并进行交流。为了记录每一个稍纵即逝的设计灵感，抽象灵感得到的设计想法以及表达自己的每一处设计要点。草图不需要好看，只要能帮助你回忆自己的想法即可。草图还可用于与周围的人交流自己的设计想法，草图还可用于辅助创作漫画、连环画、小说等，如底栏右图。            1.徒手绘画任务：画一张小汽车的设计草图。假如这台小汽车的设计灵感由你产生，你如何根据你的灵感，徒手把草图绘画出来？徒手绘画草图要求：画线要稳，图线要清晰；目测尺寸要准，各部分比例匀称；绘图速度要快；标注尺寸无误，字体工整。学习徒手绘画草图，首先要进行绘图的基础技能训练。1)画直线徒手画：短的水平直线，短的竖直方向直线，短的倾斜方向直线，长直线。方法：(1)徒手画线是徒手绘图的基本技能。徒手画线时，如果只让手臂自然地沿关节摆动，往往会像圆规般画成弧线。所以，画长直线时要适当地移动手臂，以免画成曲线。相同道理，在画短直线时要适当地移动手腕(图2-16)。                      只摆动手臂会画成弧线 画长直线时要移动手臂 画短直线时要移动手腕图2-16徒手画线(2)画12cm以上的水平直线时，可以在画面上做两个点，手控制笔，眼睛注视着点之间画线。要经常进行画线练习才能提高对笔的控制能力，达到熟能生巧的效果。2)画基本图形学会了画直线的基本技术后，便可以练习徒手画直角、正方形、长方形、平行四边形和三棱柱等基木图形。试画出图2-17所示的图形。图2-17徒手绘画基本图形3)画圆形及曲线试画出如图2-18所示的圆、椭圆及其他图形。图2-18方法指导徒手画圆形和曲线并不容易，需要运用一些特别的技巧。较为常用的是正方形画法：先轻轻地画一个边长等于待画圆形直径的正方形线框，再绘画出平分边长的中心线接着在被两根互相垂直等分的中心线划分的区域内分别画4段1/4圆周曲线，然后将曲线圆滑地接起来，就可绘画出圆形。将正方形线框改为长方形线，就可画椭圆形。用类似的方法可以画其他形状要求的曲线(图2-19)。4)画立体图   试画出图2-20所示的立体圆柱体及小汽车的草图。         网柱体                                小汽车图2-20一些立体图形方法指导徒手绘蕃立体图时，应先高出合道比例的立方体外框，再对空同进行分割，然后用租线把整个立体图勾画完成。例如在绘画圆柱体时，先画立方体外框，再画前后的图形，接着连接两圆形便成为圆柱体了(图2-21)。(a)面立方体外框        (b)画前后的圆形              (c)连接两图形并加中心线图2-21 徒手绘画立体图小汽车的图形相对来说比较复杂，但我们可以把其先分割成各部分，再用以上所述的直线、平面图形、立体图形绘画方法，绘出小汽车的草图(图2-22)。(a)满外框                 (b)各部分的空间分制       (c)各部分绘制，用粗线勾画轮廓线图2-22徒手绘画复杂的立体图5)借助网格画草图要领:①与地面垂直的线垂直画。②与地面平行的线按网格上的斜线画。③以网格上的小格来确定物体的比例关系。2.用绘图软件绘制草图绘图软件，一般指所有用于图像处理的软件。相比传统绘画，绘图软件不仅可以利用电脑处理重复工作，还可以随时涂改，提高画图效率。绘图软件中有多种工具，可以帮助绘图者实现多种效果。在一些行业中，绘图软件已取代传统绘画成为了主要创作方式。常用的绘图软件有很多，例如 Photoshop、Adobe Image、AutoCAD、SketchUp(草图大师)等。          三、设计方案的构思设计方案构思的方法有许多，黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法是几种常用的方法。1.黑箱法黑箱法是指一个系统内部结构不清楚，或根本无法弄清楚时，从外部输入控制信息，使系统内部发生反应后输出信息，再根据其输出信息来研究其功能和特性的一种方法。所谓“黑箱”就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状体的系统，比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。此方法的出发点在于：自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的。所以，即使我们不清楚黑箱的内部结构，仅注意到它对于信息刺激如何反应注意到它的输入一输出关系，就可以对它进行研究。黑箱法从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径，尤其对某些内部结构比较复杂的系统，还有迄今为止人们的力量尚不能分解的系统，黑箱理论提供的研究方法是非常有效的。黑箱法要突出设计中的主要矛盾，抓住问起的本质：①暂时摒弃一些附加功能和非必要功能，突出必要和基本功能，②把必要功能和基本功能用输入和输出这样较为抽象的形式加以表达。自行车是我们熟悉的交通工具，李明同学尝试用黑箱法对自行车进行设计构思。在设计中他把自行车当作一个不透明、不知内部结构的“黑箱”，对“黑”输入人力，通过黑精的转换，实现自行车的行走、转向、制动、变造等基本功能，如图2-27所示。图2-27 自行车设计黑箱图2.列举法列举法是运用发散思维来克服定势思维的一种方法。它又分缺点列举法和希望点列举法。缺点列举法全面列出创造对象目前存在的具体缺点，提出改进、开发、创造新思路，从而改进、消除这些缺点。缺点列举法先需要有事物的原型，是一种被动型创造技法。希望点列举法是一种主动型创新技法，它是根据需要、愿望列举各种希望点来提出各种新的思路和设想，以便解决问题。李明同学使用目前市面上的雨伞总觉得有些不尽人意，他想对雨伞进行-些创新设计。他在设计构思中使用了以下方法：列举出市面上普通雨伞的优点，如：结实、不透水、能防紫外线等。列举出市面上普通雨伞的缺点，如：款式单一，不易识别；乘公共汽车时容易沾湿别人的衣服；单手不易开合；伞太长不易携带；不适合两人使用等。在构思设计方案时发扬优点，改善不足，形成了创新性的设计构思。他设计了一种伞面具有不同图案、可自动开合可伸缩、伞顶增加了集水器、可双人共用的伞(图2-28)                3.移植借鉴法移植借鉴法是将某一领域的原理、技术、方法、结构、材料、用途等移植到另一个领域中的发明创造方法。一般有原理移植、技术移植、方法移植结构移植、功能移植、材料移植等。这种借鉴移植不是简单的生搬硬套，需要运用联想、想象，根据设计对象进行适应性的改良。电动平衡车(图2-29)是一种新型的两轮代步工具，电池驱动，由操纵者站立驾驶，速度可达20km/h。其最有冲击力的创意是“动态稳定”技术，操作者依靠身体重心的变化就能控制车辆。李明同学进行了驾驶体验:当他身体前倾车辆就会前进，后仰就会后退，向左倾斜就会向左转，向右倾斜就会向右转，身体直立就停了下来。李明觉得电动平衡车似乎变成了自己神经系统的一部分，清楚地知道自己想要做什么。4.筛选法筛选法是根据已经掌握的概念、原理、规律，在正确理解题意的基础上，通过寻找不合理因素(不正确的选项)，将其逐一排除，从而获得正确答案的一种方法。5.检核表法检核表法又称为设想提向法、分项检查法。它是由创造工程学创始人奥斯本提出的一种创造技法。检核表法应用面极广，几乎适应于所有类型与场合的创造活动。检核表法实际上是一张人为制订的从各个不同角度来启迪思路的分类提问表，对不同的创造对象和不同的创造目标，都可以列出思考问题的方方面面，以便按拟定的问题来开展全面、周密、多方位的分析、思考，完善地解决问题。6.改进创造法 改进创造法是对已有的事物、技术或专利进行研究，找出不足之处进行改进，并产生一种新的事物或技术。例如，爱迪生就是用改进创造法发明电灯的。实际上，1845年已有人首先获得了关于电灯发明的专利，有人在《科学美国人》杂志上发表了进一步改进的论文。爱迪生看到篇论文后，激发了他的研究热情，先后试验了1600多种材料，终于发明了一种实用性较强的白炽电灯。随后，爱迪生领导的研究机构，广泛研究了全世界的专利文献和技术，寻找专利的空隙和缺点进行创造性研究，终于有了1000多项的发明。7.主体附加法主体附加法是在原有事物或技术的主体上，附加另外一种技术或事物，从而构成新的技术或事物。例如，在洗衣机上附加定时器、在大门上附加门铃、在香烟上附加过滤嘴等世界上的事物很少有十全十美的，但总可以找到附加改进的地方。8.联想创造法联想创造法是经常把各种技术和事物连在一起思考，从中创造出新的技术和事物来。例如，将机关枪和播种机一起联想，创造发明了“播种机关枪”美国园艺师在1998年由西瓜联想到美酒后，终于创造出西瓜新品种-“酒味西瓜”;由毛衣起球联想到剪刀、钧针、电动剃须刀等，终于创造发明了“毛衣起球去除器”。9.头脑风暴法头脑风暴法又叫智力激励法、集思广益法等。它是一种适合于集体进行的创造技法。它的特点是参与创造的人集中在一起，都可以受到他人的启发激励，在较短的时间内爆发出较多的创新设想。它的基本原则有：(1)自由畅想：大家围绕主题自由畅想，甚至不怕“疯狂”想象。(2)延迟评判：不要立即对他人设想作批评，使与会者思想放松，气氛活跃。(3)以量求质：要提出足够多数量的创新方案，以量求质。(4)综合改善：强调相互启发、相互补充、相互完善，集思广益，选出最佳设想方案四、设计的分析进入方案设计阶段要对设计展开分析，解决“设计什么”和“如何实现设计”问题。1.设计的需求分析解决“设计什么”问题，需要对设计进行需求分析。需求分析首先是要分析业务需求，分析设计的必要性和可行性。分析内容包括产品开发的必要性、市场调查和预测、有关产品的国内外水平及发展趋势、预期达到的技术水平、需要解决的技术问题、投资的费用及时间进度计划、现有条件下开发的可能性及准备采取的措施、经济效益、社会效益等。其次是要分析用户需要。通过用户访谈、调查，对用户使用的场景进行整理，了解他们的想法，从而建立从用户角度出发的需求。要实现业务需求和用户需求需要考虑建立一定的系统，因此需要分析系统需求系统需求分析包含功能需求、非功能需求和设计约束。(1)功能需求。系统必须完成那些事，即为了向它的用户提供有用的功能，系统必须执行的动作。(2)非功能需求。产品必须具备怎样的属性或品质，如性能、响应时间、可靠性容错性、扩展性等。(3)设计约束。也称为限制条件、补充规约，这通常是对解决方案的一些约束说明。①时间限制：限制设计完成的时间。②成本限制：限制了用于设计投入的总经费。③技术和能力限制：指的是现有的技术和能力(包括设备)能否完成设计。④经济效益(价格利润)和社会效益限制：设计完成和实施(制造成产品)后，何时收回成本?每年产生多少利润?社会效益有哪些?⑤相关法律、法规限制：设计有无违反当地的相关法律、法规?有无侵犯他人的知识产权专利?⑥标准化和国产化要求：要求遵照有关管理部门对设计的标准化和国产化率的有关规定。⑦知识产权限制：为了战略利益和国家安全，有关部门会对某些设计的零部件(包括硬件和软件)提出国产化率的要求，甚至要求国家拥有全部知识产权。各种需求的概念示意图如图2-30所示。 需求分析一般按以下步骤进行。(1)问题识别：用于发现需求、描述需求，主要包括功能需求、性能需求、环境求、可靠性需求、安全保密需求、用户界面需求、资源使用需求、成本消耗与开发进度求，以此来预先估计以后设计可能达到的目标。(2)分析与综合：对问题进行分析，然后在此基础上整合出解决方案。(3)编制需求分析的文档：对已经确定的需求进行文档化描述，该文档通常称“需求规格说明书”(4)需求分析与评审：它是需求分析工作的最后一步，主要是对功能的正确性、完整性和清晰性，以及其他需求给予评价。 2.设计的功能分析产品功能分析目的是要解决“如何实现设计”的问题，主要包括产品功能原理的分析、实现的方法和途径、方案的评价和决策等。产品设计的功能分析，一般根据产品系统设计的功能需求，先确定系统的总功能，再把总功能逐层分解成功能元，然后对功能元进行求解。将功能元的解进行不同的组合，从而形成多种设计方案对多种设计方案进行比较和权衡，选出最佳方案。系统设计分析的流程见图2-31。  五、设计中的人机关系所谓“人机关系”从字面上看，似乎是人和“机器”的关系；实际上，“人机关系”是指人身临其境、所面对、感受、所体会到的人与一切物体(简称为“机”)的关系。它包含二个层面。1.人对“机”：使用有更多功能;使用和控制更加方便、快捷；完成人所设定的功能和目标；使“机”能平稳、在环境中能高效率安全地运行；并延长它的寿命。2. “机” 对人：适合满足人的生理、心理需求；在环境中使人安全、感觉舒适；有利于人的健康。工作座椅设计中的人机关系在工作座椅设计时，为了达到高效、方便、舒适、健康、安全的目标，需要从人的角度出发，考虑使用者的生理、心理、体验、审美等因素。人和工作座椅形成的人机关系有：手臂与椅子的扶手，背与座椅的靠背，臀部与座椅椅面的宽度，腿与座椅椅面的高度，脚与座椅椅面的高度。在工作座椅设计中从人的角度出发应考虑的因素有以下几项。生理因素。包括用户的体态、动作和身体尺寸等。设计中要考虑座椅的形态对用户身体健康的影响，坐姿对生产、工作安全的影响，用户的动作变化，用户群体的人均尺寸，用户中特殊人群的需求等心理因素。包括用户的价值观、过去的体验、引发的情感等。设计中要考虑用户的行为方式、座椅造型向人们传递的认知息、不同色彩对人的心理的影响、座椅的材料对感官的作用、座椅背后的文化意义、不同使用环境下不同造型座椅引起的感受等。环境对人的影响。比如考虑座椅使用的场所、时间、天气状况、温度等。比如用于办公室的工作座椅(图2-35)，人们会偏向考虑其健康和舒适，而生产线上的座椅则会更多地考虑安全和效率。设计工作座椅的信息可以通过用户体验或用户故事等积累经验，也可以通过查阅权威可靠的数据及国家标准获取。例如GB100188《中国成年人人体尺寸》提供了我国成年人(男18~0岁，女18~55岁)人体尺寸的基础数据，设计师可以根据设计需求灵活运国家标准确定产品尺寸；GB/T17741993《工作座椅一般人体工效学要求》给出了工作座椅的设计要求。