通用技术必修模块《技术与设计1》”第三章第四节技术设计方案。
◎学情分析
◎学习目标
1.能从多角度进行设计的构思
2.能根据构思制订出可行性的设计方案
◎教学目标
1.知识目标：
通过多角度的构思制订出可行性设计方案。
2.能力目标：
通过不同设计方案和实例的分析过程，体现设计的一般原则和方法，学生培养多角度思考问题的能力；
3.态度和情感：
学生提高合作意识，提高审美情趣，增加对设计的兴趣，增强进行设计的自信心。养成良好的设计习惯和技术素养。
4.核心素养
技术意识：在设计时坚持以人为本的设计思想，恰当处理产品与使用者、使用环境的关系，能从产品、产品与人、产品与环境的关系对设计进行分析。工程思维：尝试对设计方案进行多因素分析，并对方案进行比较、权衡和决策。
创新设计：尝试制订解决技术问题的方案，并知道在制作、试用、使用的过程中可以对方案进行改图样表达：通过较为简单的技术设计实践，尝试绘制规范的设计图纸，养成良好的设计习惯。
◎教学方法
启发式教学、小组协作学习、学生自主探索学习
◎教学重点
学会构思设计和制订设计方案。
◎教学难点
制订多个设计方案。
◎教学准备
◎教学过程
一、新课引入
如何做才能实现呢？接下来我们选择一款灯具来进步研究体验学习设计方案的制订。
你们小组进入方案设计阶段了吗？如何设计本小组的方案？怎样在设计出来的多种方案中选出最佳的方案？
根据本小组发现的设计问题，经过设计需求分析后进行设计构思。
二、设计的构思
1.设计因素
设计的根本出发点是要满足使用者、使用环境的需求。因此，产品、使用者、使用环境成为设计中要重点分析的因素。
产品与使用者、使用环境构成了人机关系(如右图)。在处理人机关系时，要坚持以人为本的设计思想；要树立产品设计的整体观，运用工程思维进行系统分析、比较和权衡，努力使设计做到最优；要充分考虑产品对环境和生态的影响，体现生态优先、绿色发展的理念，要努力体现设计的文化性和艺术性，大力弘扬社会主义核心价值观和中华传统美德。
2.人机关系定义
生活中，我们每个人无时不刻不与身边的物品发生联系。当我们使用这些物品时，物品就与人产生了一种相互的关系。这种相互的关系称为人机关系。人机关系中所指的"机"除了人们通常所说的机器外，还包括各种各样的工具、仪器、仪表、设备、设施、家具、交通车辆以及劳动保护用具等。
3.人机关系目标
①高效
在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。同时，人机所在的环境中的一些因素，如温度、湿度、噪声、照明、振动、污染和失重等也影响人的效率和行为。
②健康
③舒适
是指人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然，正常的肢体肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲劳。心理上的舒适感受也是人机关系应当考虑的目标。
④安全
指人们在操作和使用产品的过程中，产品对人的身体不构成生理上的伤害，产品与人接触的部分不允许有尖角和锋利的边槽，易产生危险的地方应进行安全保护设计，如汽车的安全带设计、冲床的安全保护设计、儿童座椅前的护栏设计等，其目的是避免操作者和使用者产生因作业而引起的伤害或伤亡。
设计方案构思的方法有许多种，如前面介绍的黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法等。
序号
角度与思路
内容举例
1
白天，晚上，全天候，季节性工作，临时，时久，可更换(统一规格，更换版面)，耐用性(材料的选择)
2
地点和环境
场，闹市区，布告栏，屋檐下，湖中，天空，车上，街边
3
灯光工作方式
闪烁，跳跃，流动，亮暗交替和其他交替，灯光强度，供电方式
4
风格定位
古朴，现代，地方色彩，民族风情
5
控制方式
人工控制，机械控制，电子控制，单片机智能控制，摇控(以上各项包括运行控制和保护控制）
6
材料选择
木材、布、塑料、金属、玻璃、藤条、纸
7
放置及运行方式
举牌、悬挂、静置旋转、滚动、摆动、飞行、漂流
8
种类、结构、外形
平板、灯笼、灯柱六角灯、莲花灯飞艇、龙灯
9
宣传内容
感恩母校、感恩老师、感恩有你、东风桃李满天下
…
项目
内容
使用者分析
通过校庆宣传灯让学生有回到母校的温暖和感动，让老师有穿越时空回忆历史点滴的深厚情感，让路人看到学校的蓬勃发展的前景。使用者比较注重是宣传灯的结构外形，灯光和运行方式
使用环境分析
产品分析
产品需要考虑：功能用途、安全性、艺术性、结构、材料、价格等因素
产品设计的总体构思
校庆宣传灯的组成三大部件为：灯箱、灯、宣传语，作品完成后具有欣赏价值、有美化点缀校园、宣传校园文化历史和展现未来的功能
方案的制订是设计者将设计思想与设计目标按照一定的设计原则和设计规范，用文字、图表呈现出来的过程。方案设计通常是要根据设计任务进行编制，它由设计说明书、设计图纸及成本估算三部分组成。
了解设计说明书的主要内容和编写方法，尝试编写本小组设计项目的设计说明书。
设计说明书是预先对设计项目进行全面构思、统筹规划之后编制的。设计说明书由封面(内容有单位名称、产品名称、设计人签字、设计日期、单位负责人签字)、产品外观总图(效果图)目求、设计说明书正文等几部分构成。其中设计说明书正文一般包以下内容。
①设计依据的规范、规程及规定。
⑤条件许可时，阐述产品选型及产品制作方式
设计说明书要真实、准确、可靠、有科学性，它必须符合规范。
教材中出示的设计说明书是其中一种标准格式，设计说明书格式不是一成不变的，要根据具体设计的产品而选用不同的格式。下面提供另一种设计说明书格式：
(1)设计作品的基本信息，如作品名称、作品所用材料、造价、用途等。
(2)讲解设计作品的初衷，如为什么设计这个作品，设计作品的动力和背景。
(3)作品完成会产生的作用和效果。
(4)作品设计简单过程或者流程图。
(5)简单总结。
1.设计依据与设计要求
(3)所设计的产品为木材、塑料和金属混合型灯具。
2.设计主要阐述的内容
(2)产品安全信息：本产品设计有漏电保护装置，能抗5级阵风，防火，防雨雪。
(3)关键材料选取情况：面板采用有机玻璃，骨架采用木材，美观耐用，防腐蚀，符合设计的工艺及材料要求。
(4)螺钉、灯泡、电线等采用标准件，灯泡功率为25W220V,市电供电(5)产品的制作方式：手工制作
(6)安装方式：悬挂。
各设计小组编写本小组设计项目的设计说明书。
2.设计图纸
了解设计图纸包含的主要内容和绘制要求，绘制本小组设计项目的设计图。
（1）设计图纸内容
包括封面、目录、图纸和说明等。
（2）总图和详图
设计图纸一般需要设计产品总图和详图。产品总图是制作详图的依据，详图则是产品总图的细化和补充。如果是结构复杂的产品，可以有多个总或分图，分别对应各个主要部件产品详图一般为零件的三视图、结构图，构件的平立面布置图、断面图，产品安装图等。
（3）对设计图纸的要求
②应满足进行备料的要求。
③完成生产施工详图的要求。
④进行工程或者产品验收的要求。
案例解析
本案例主要目的帮助学生了解设计说明书的格式规范，因此结合学生的学习进度，提供简单的三视图和草图作为示例，实际应用的设说明书对图纸有更高的要求。
通过手绘或绘图软件画出本小组设计项目的设计图
3.成本估算
了解成本估算所要编写的文件及编写方法，估算本小组设计项目的成本。
成本估算：由材料+加工费+损耗成本。
方案设计的成本估算文件包括成本估算编制说明、成本估算表及用材量估算表。成本估算编制说明应包括编制依据及其他必须说明的问题等内容。成本估算表编制内容可参国家和本地区有关产品设计概算、预算文件。用材量估算是指产品生产过程中主要材料的消耗总量。
产品成本估算，是项目各活动所需资源成本的定量估算，可用简略或详细形式表示。包括劳动力、材料和其他内容（如考虑通货膨胀或成本余地）。
骨架(木方）
横截面边长30mm,长500mm
2组
有机玻璃板
长×宽×厚为1000m×500mm×3mm
1块
实木木板
长×宽×厚为1000m×250mm×10mm
灯座、电线
螺口灯座、花胶线
1组
挂钩
4m、长250mm的铁丝
1个
灯泡
螺口，220V25W
开关
扳动开关
木螺钉
3mm
40个
购买原材料/元
加工费/元
装配（手工）/元
总计/元
0.5
6.5
面板
1.5
10
顶板、底板
4.5
灯泡、开关等
其他
总成本
33.5
3.5
40
在选择材料时，可能有的学生会提出使用钢化玻璃。虽然钢化玻璃相比有机玻璃强度好、透明度高，但钢化玻璃有以下缺点：
①钢化后的玻璃不能再进行切割和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。
②钢化玻璃强度虽然比有机玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆(自己破裂)的可能性。
③钢化玻璃的表面会存在凹凸不平现象，有轻微的厚度变薄。变薄的原因是因为玻璃在热熔软化后，在经过强风力使其快速冷却，使其玻璃内部晶体间隙变小，压力变大，所以玻璃在钢化后要比在钢化前要薄。这也是钢化玻璃不能做镜面的原因。
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