第二章　技术世界中的设计

第一节  技术与设计的关系

　　教学目标

1、技术的发展离不开设计

　　2、技术更新对设计产生重要影响

　　3、设计的丰富内涵

　　学习目标

　　1、理解技术与设计的关系，学会分析设计在技术发明和革新中的作用

　　2、了解技术更新对设计产生的重要影响。

　　3、理解设计的丰富内涵

　　学习重点与难点

　　重点：技术与设计的关系

　　难点：理解技术设计与艺术设计的侧重点的不同

　　学习过程

　　一、新课导入

　　 展示一组有关设计的图片：室内装修设计图、建筑设计、产品设计

　　 得出“生活中处处存在设计”的结论

　　二、设计的丰富内涵

　　1、引领学生根据上面展示的设计图片，进行分析，得出：

　　设计计需综合考虑诸多因素，设计既要照顾实用的的价值，体现出技术的魅力，也要考虑到美观的要求，体现出艺术的风采。

　　2、学习归纳艺术设计和技术设计的侧重点：

　　技术设计：功能、结构、材料、程序、工艺

　　艺术设计：色彩、造型、包装

　　三、技术的发展离不开设计

　　案例分析：（1）灯泡的发明

　　 （2）水伞的发展（手动—自动—拆叠）

　　 （3）建筑技术的发展（洞穴—木制建筑—石建筑—水泥建筑）

　　讨论：1、结合以上案例，谈谈设计对技术的发展有什么重要的价值

　　2、设计促进技术的发展的例子还有很多，你能想到哪些？

　结论：一项技术的创新需要设计，一个技术产品的更新需要设计，一项新工世的改进也需要设计。

　　四、技术更新对设计产生重要影响

　　1、技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现

　　阅读：达芬奇的飞行器

　　2、技术更新为设计提供了更为阔的发展空间，使设计的主题更加丰富，设计的表达方式更加多样，设计的效率更高

　　案例分析：灯具、电视

　　思考：请大胆设想，随着科学技术的进步，电视还将会有什么新发展？

　　五、新课小结

技术的发展离不开设计，技术更新对设计产生重要影响。

第二节  设计中的人机关系

一、教学目标

1.理解人机关系的含义。

2.熟悉人机关系在设计中要实现的目标。

3.了解在设计中如何合理运用人机关系。

二、教材分析：本节内容重在使学生形成“以人为本”的核心的设计理念，熟悉一些有关设计的分析方法方面的知识，为后面的设计和学习产品与人的关系打下一定的基础。

三、教学重点：形成“以人为本”的核心的设计理念。

教学难点：理解人机关系。

四、教学时间：2课时。

五、教学方法：组织学生进行讨论、马上行动、思考为主要活动形式的同时，主动探索一些更加具有趣味性的活动，让学生参与到教学中来，增强师生互动。

六、教学程序设计：

1.什么是人机关系

（师）在生活中，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。

学生自由举例：身边的人机关系。

在人机关系概念中，“机”的内涵丰富。不仅包括机器、工具、仪器等，还包括环境。当人们身处某一环境的时候，这时的人机关系就体现为人与环境的相互关系。这里，一定要让学生对“机”形成比较全面的认识。

“人”有不同的部位、不同的层面，“机”有不同的部位、不同的层面。人与产品的不同部位构成不同的关系，构成不同的联系。这种联系不是单一的联系，而是复杂的联系。举例说明。学生讨论第29页的案例分析----“乘电梯时存在的人机关系”。填写同一页的“马上行动”。

（师）小结：在设计中，我们所设计的产品必须以人为本。（为什么？）都是从人的需求出发，为人服务的。因此，人机关系也就成为设计活动中必须考虑的核心问题之一。

（准备图片：一些以人为本的设计，然后让学生自己思考：生活中哪些设计是以人为本的？）

2.人机关系要实现的目标

（1）高效

学生阅读案例分析：“铁锹的作业效率”并思考：“铁锹的作业试验”中改进了哪些具体的人机关系而使工人的工作效率大大提高？（因为该案例是本书涉及到的第一个技术试验，强调让学生认识，且该案例较难理解，可组织学生互相讨论）

（2）健康

学生参与“马上行动”，指出图片中设计不合理、有损人体健康的地方。

让学生找一找生活中有哪些类似的例子（例课桌椅、小马扎、某些服装等等）。

（3）舒适

教师要指明这个目标包括生理上和心理上的感觉。

课本上的案例可让学生课后自行阅读分析。教师另外找一些生活中的案例：

设计产品的表面效果——要避免锐利的边缘、角和粗糙的表面。用讲台上的录音机进行说明。

支撑性表面——提供充分支撑的同时，还应该保持足够的柔软，使人感到舒服。例如椅子的椅面。

热和冷——必要时，为了保证用户的安全和舒适，需要绝热或防冷。例如同学们正在使用的保温瓶等等。

噪声与振动——过量的噪声和振动是非常令人不舒服的。举汽车发动机、电脑键盘的例子。

色彩——重量或尺寸

（4）安全

教师和学生举例：汽车的安全带设计（教师指出：汽车中的安全带7岁以下的儿童并不合适使用，为什么？建议学生设计一个适合儿童在车上使用的安全带）、旅游鞋的鞋底设计、儿童床的护栏设计等等。

（师）人机关系要实现的几个目标是融为一体的，而不是只实现某一个目标就可以了，而是需要将几个目标综合起来加以考虑。同学们，请你们想一想，除了上面的四个目标，在设计中，人机关系还需要实现哪些目标呢？（学生加上环保、简便两个目标）

3.如何实现合理的人机关系

教师明确指出实现合理的人机关系的思路：第一要明确设计涉及哪些人机关系，第二要考虑这些人机关系涉及到哪些因素和技术指标并举例说明。

在实现合理的人机关系的设计中，还应该处理好四个方面的关系：

普通人群和特殊人群

静态的人与动态的人

人的生理需求与人的心理需求

信息的交互

这四个部分的内容让学生在课堂上自学，教师只对第二方面做个简单的讲解。

最后小结本节书内容，强调产品是为人设计的。并出示下面的一个产品的设计细则：

“个人警报器细则”

（1）必须容易携带

（2）紧急情况时必须容易激活

（3）应该产生一种响亮的“尖叫”声

（4）必须小到能藏在手提包或口袋中

（5）应该有各种各样的颜色

（6）成本最多不超过130元

要求学生利用所学的这一节的内容，分析在这个设计细则中，少了什么重要的信息。学生经过思考和讨论，最终能发现，这个细则没有说清楚是谁在使用这种产品，是普通人群还是特殊人群，使用者的年龄、性别。继续强化使学生形成“以人为本”的核心的设计理念。

4.学生活动

让学生利用课本第43页“综合实践”第2题，观察学校设计图纸，找出其中人机关系设计不合理的地方。

　　

　

第三节   技术试验及其方法

教学目标：

1、理解技术试验在技术发明、技术设计中的作用，了解几种常用的技术试验方法，认识一些常见的技术试验过程。

2、学会简单的技术试验方法，形成初步的技术试验能力，能进行基本的技术测试和技术指标测量，会写简单的技术测试和技术试验报告。

3、通过技术试验的教学，培养学生实事求是、严谨负责的科学态度。

教学重点和难点分析：

理解什么是技术试验，技术试验的几种常用方法：对比试验法、析因试验法、性能试验法、模拟试验法。

教材分析：

本课是江苏教育出版社《技术与设计1》第二章第三节内容，教材从技术试验的定义分析技术试验在设计中的作用，通过具体案例说明技术试验在技术设计过程中的重要性。介绍了几种技术试验的方法，阐述了技术试验报告的写作范例。教材能正确把握技术试验教学的要求，对落实课程目标具有十分重要的意义。但教材对技术试验的释义和技术试验的意义及作用的知识渗透较少，缺少介绍一些著名的试验，如：“风洞试验”、“核试验”、“排水调沙试验”等的基本情况，以及这些试验的目的、过程和作用等。建议教材增加技术试验的基本知识，介绍一些有代表性技术试验的目的、方法、过程和意义。让学生增加一些科普知识，并通过这些实例加深对技术试验的理解。

试验实践活动材料：

瓦楞纸、木板、砖块、砝码、称、刻度尺。

教学过程：

一、引入技术试验的概念

技术试验是技术设计过程中一种重要的技术内容，是技术设计的科学依据。它按照行业标准的技术规范，通过重现在不同的使用环境和工作条件下产品的工作过程，获取得产品的功能特性、可靠性、稳定性、工作寿命和环境适应性等内在质量的技术参数，取得设计方案、设计过程的评估资料。为采用新技术和研制新产品进行全面质量评价，从而为决策提供主要技术依据。使设计得以改进和完善，使设计的风险和失误降到最低，把科学知识和技术原理物化为技术成果的一条基本途径。

二、技术试验和科学实验的区别

我们熟悉的在物理、化学、生物所进行的实验，是对事物的客观规律和现象进行观察、分类、归纳、演绎、推理、验证的科学过程，是一种科学探究活动。

技术试验是为了全面考核产品质量和性能的稳定性和可靠性，获取得大量技术数据，经过分析综合得出产品的使用质量的基本水平及其极限状况的过程。是一种创造性的技术活动。

三、技术试验的分类

我们可以根据应用的范围不同进行分类，如：农业试验、工业试验、国防试验、科学技术试验。

还可以根据目的的不同进行分类，如：性能试验、优化试验、预测试验、信息试验等。

性能试验：通过改变所给的条件，测量试验对象的状态变化并分析其原因，明确试验对象的性能或性能故障。如对产品的高、低温试验，震动颠簸试验等。

优化试验：对试验对象进行条件优化组合，如农业对不同品种的种子对比试验。

预测试验：通过试验，预测对象的状态变化和产生的后果。

信息试验：通过测量、采集、识别和处理信息来影响试验效果。

还可以根据试验的性质不同分类，如物理性能试验，如：材料机械性能试验。试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。机械性能试验可分为静力试验和动力试验两大类。静力试验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度试验、应力松弛试验、断裂韧性试验等。动力试验包括冲击试验、疲劳试验等。展示教材的图片。（如图1）

化学性能试验，如：材料的老化、抗腐蚀试验等。

生化性能试验，如：疫苗试验、病理试验、药物临床试验等。

四、技术试验的方法

下面是几种常用的试验方法及其作用：

1、对比试验法

通过两组或多组试验的研究，比较它们之间的优劣差异，权衡利弊，选择一种最优方案，它是一种为决策提供依据的试验。

例如：为了找到棉花的良种，在相同的自然环境和管理条件下，通过种植不同品种的棉花进行对比试验，最后确定一种高产的、抗病虫害能力强、棉纤维质量符合要求、易管理的棉花品种进行推广。农业试验中，往往采用对比试验法。

2、析因试验法

它是一种由已知结果去寻找原因的试验，以便发现问题的症结，寻找正确的方法，使之设计方案更加完善。

例如：机械设备出现裂纹或早期失效，设备运转发生故障，生产工艺流程不稳定等现象，一时无法查明原因，就往往要转入试验研究，分析各种复杂因素，找出问题的主要原因。

3、性能试验法

它是为了定性或定量地认识对象的种种性能所安排的试验，是工程技术研究中最基本的试验类型，主要用于检验研究对象是否具有所要求的性能，以及如何运用技术措施去提高它们的性能。

性能试验的范围很广，例如：材料的强度、刚度、塑性、韧性的强化试验和材料的抗腐性和抗老化试验；汽车定型前的驾驶性能、负载、油耗、道路适应性等的一系列试验；收音机对广播节目的选择性、灵敏度试验等等。

4、模拟试验法

通过再现的形式来模拟现实发生情况，用模拟的系统结合实际的系统装置通过模拟的环境和条件来进行研究、分析或试验的方法。如：飞行器的风洞试验；船舶的船体试验；神州飞船用模拟人试验工作舱内人的生存环境等。

风洞试验：为了试验飞行器的空气动力性能，把飞行器放在产生强大的人工气流管道装置内，如图2。观测气流或气流与飞行器之间相互作用。研究其空气动力学的规律。通过风洞试验来确定飞行器的气动布局和评估其飞行性能。（略）

神州飞船的模拟人试验：为了试验飞船返回舱内人的生存环境，采用仿真模拟人试验人在飞船飞行过程中，呼吸系统、排泄系统、血液循环系统等一系列情况。（略）

五、试验实践活动和试验报告的撰写

相关知识点：应力——外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力，内力是抵抗外力使变形部分恢复的作用力。作用在单位面积上的内力称为应力。表示为：，N为内力，S为面积。构件容许承受的最大应力叫允许应力。

试验项目：瓦楞纸强度试验

试验内容：瓦楞纸强度与允许应力的研究

试验器材：瓦楞纸（10×10×0.6）㎝[span=vertical-align:super]3[/span]（10×15×0.6）㎝[span=vertical-align:super]3[/span]、（10×20×0.6）㎝[span=vertical-align:super]3[/span]、（10×25×0.6）㎝[span=vertical-align:super]3[/span]各二块、（25×25×0.6）㎝[span=vertical-align:super]3[/span]木板一块、砖块适量、砝码、称、刻度尺。

试验步骤：

1、用二块相同的瓦楞纸采用十字型的结构插接，上面放木板，在木板上添加砖块或砝码，（如图3）直致把十字型结构的压垮。

2、称出砖块、砝码和木板的重量（N）。

3、计算出十字型结构瓦楞纸的允许应力。

4、用其他规格的瓦楞纸重复试验，计算平均允许应力。

5、整理记录，进行交流，讨论能否用瓦楞纸制作小凳。