广东版高中通用技术与设计教材解读

技术与设计1（广东版）教材解读,通用技术学什么,专业知识、技术、技能、思想方法？大学、大专、中专、职校、技校有何区别？通用技术科设计1、设计2、选修课的区别？是把过去大学的知识下放到高中吗？贯穿教材的主线是什么？,通用技术教材的主线,主线：提高技术素养，掌握技术思想和方法（原则、方法、标准、规范），开发创造潜能副线：学习专业知识、技术和技能主线副线版面内容在各模块中所占的比例,广东版通用技术教材技术与设计1教材解读,5,技术与设计1,技术及其性质设计的基础怎样进行设计设计的实现制作设计的交流与评价,第一章技术及其性质,为什么要在教材中设置技术的发展历史内容技术史的划分：石器、青铜器、铁器、蒸气机、电器、信息时代了解技术源于什么；了解技术发展史上具有里程碑式的重要贡献；了解技术的过去和现在，从而可以预测未来,了解技术的各个时代的代表人物，重大事件及其对社会发展的影响。(摘自美国国家技术课程标准),什么叫技术？,技术是人类为满足自身的需求和愿望对大自然的改造（教育部课标的说法）技术是人类改造大自然的工具和方法（本教材的说法）.包括工具和技术产品(收音机,杀虫剂等)硬件;协议,程序,工艺,制度等软件.,(摘自美国国家技术课程标准),科学和技术哪个在先？见2008年版教材P3第45行科学与技术有何不同？科学是研究自然和社会的原理与规律，技术是原理和规律的应用,揭示技术性质的三个原则必须是本身固有的,不是衍生的,演变的必须是内在的,本质的,不是表面的必须是每个技术都,不能只有部份技术才有,技术的性质,实践性:技术来源于实践,应用于实践（关于目的性、两面性、应用性）创新性:技术刚产生时一定有创新（关于保守性、时效性）综合性:技术要用多种综合知识相关性:一个技术的发展会促进其他技术发展（关于系统性）价值性:技术有社会价值和经济价值（关于功利性）保密性:一定时间内会保密（关于专利性、非专利性）,技术的作用和影响,第二节技术发明与技术革新,发明和革新是技术的源泉技术发明和技术革新的区别发明和革新推动技术发展造纸术洗衣机电冰箱计算机通信,技术素养理解,应用,管理,评价技术的能力叫技术素养.注意与素质的区别,知识产权及其保护,第三节设计是技术的灵魂,什么叫设计？广东版：基于预定的设想和目标，遵从相关的原则和规范进行的构思和规划,最后用某种形式表达出来的活动，叫做设计。有许多活动是创新活动但重复的设计（如重复设计另一座大楼），侵犯他人版权的设计，落后的设计都不是创新活动。其它版：设计是基于某种目标的创新活动,设计的种类设计可以是技术设计、艺术设计、工业设计（包括外观、概念、平面、景观设计等）和教学设计等。本书讨论的主要是技术设计（简称设计）。技术创新从来源上可以分为两大类：一是来源于有计划、有步骤的设计；二是来源于偶然的发现。创新设计给技术的进步带来了巨大的推动力。,设计推动着汽车技术的发展,第二章设计的基础,本章所呈现的技术思想和方法不但贯穿于本书，而且为全套书的主线。教材内容从根本上来说，并不仅仅是学一些技术知识和技能，而是从技术思想和技术方法上来培养和要求学生。,第一节做一名优秀的设计师,优秀设计师应具备的素质一个中学老师对教材中讲锯子发明的故事认为太古老，建议改为讲现代木工机械。你认为对吗？书中三个故事的重点在于“故事解读”,鲁班发明锯子,鲁班发明锯子,爱迪生发明电灯,主题作用：引入优秀设计师应具备的素质,正确思维方式对创造性设计所起的关键作用,发散思维解决交通拥挤,定势思维（见书P36）逆向思维（见书P37）,问题讨论,专门与别人唱反调是否逆向思维？逆向思维与正向思维都是用于解决同一个问题，实现同一个目标的思维方式，专门唱反调和专门与别人对着干不是逆向思维的方式。,开发智能与创造潜能,一个早期开发智能的案例教材P38关于智能开发的说法讨论开发创造潜能的各种方法（P39）开发创造潜能的几种方法影响技术发明和创造的诸多因素,第二节设计的基本方法和基础知识技术,设计的种类,创新性原则设计只有不断进行创新，才能具有新的生命力。一个产品的创新设计可以在原理运用、功能、结构、指标、外观等方面进行创新，也可以在安全，可靠耐用，有利于节能、环保、创造优良性价比、有利于使用者身心健康、舒服、快捷、方便等方面进行创新；对设计一个项目来说，可以在思想、内容形式、结构等方面进行创新。并不是所有的设计都是有创新性的，那些陈旧的，过时的，照抄、仿冒他人产品（项目）的设计就没有创新性。,可靠性原则设计的产品或项目在规定的使用寿命时间内，能适应规定的条件和环境可靠地工作，不会发生故障，原规定的功能、性能指标也不会超出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，这不仅可能造成经济损失，还可能导致人身的伤亡，引来法律诉讼问题。“可靠性设计”现在已发展成一专门的学科。,安全性原则安全性原则指的是，所设计的产品或项目，在使用时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。我们还必须注意到，一个产品在使用时是可靠的，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。例如儿童用的某些玩具，如小铁锤，如果用铁来做成，它永远不会损坏，但儿童玩起来有极大的危险！又如人字型铝梯如果铝板太薄，则使用时可能变型，一定是不可靠的，也绝对是不安全的。,需要性原则经济性原则最优化原则工程心理学和生理学原则法律和道德规范原则通用性标准性原则时效性原则可持续发展原则（见书P43）,人机关系,人机关系是指人与“机器设备”以及人与所使用的“物品”之间的关系，还包括使用时与所在的环境之间的关系。研究人机关系的目的，是为了在设计产品和一个项目时，体现以人为本，要使人在制作产品或实施一个项目中，实现快速高效，使用者感到方便、舒适，同时保证人的健康与安全。在人处于动态或环境有可能变迁时，我们的设计还要用“动态”的角度来展开，以实现最合理，最长久的优良效果。在我们前面学习的技术设计的原则中，有许多原则都直接体现了人机关系中提出的目标和要求。例如，可靠性原则、安全性原则、工程心理学和生理学原则、可持续发展原则等等，就直接与人机关系中追求的舒适、方便、健康、安全目标是一致的。其他几项技术设计的原则，也与人机关系的追求目标息息相关。例如实用性、经济性、最优化、通用性、标准性、时效性原则，也是快速、高效的可靠保证。,案例讨论,例1、例2（见书P45）例3家用床头电风扇有一种功能，当电风扇倒下的时会自动关闭电源。例4某家用电器的外壳设计中，规定其绝缘击穿电压必须不小于1000伏（在通电规定的时间内），同时规定它的洞或缝不大于某一尺寸。例5小汽车司机和前排乘客都必须绑好安全带。例6：某中学有一批教学、管理、后勤部门的职工退休，为了提高该中学的教学，管理水平，该校人事主管部门规定，新招聘接替各个岗位工作的人员都必须具有博士学位。,例7在飞往火星的航天器上，有人想象设计一种能源的产生办法，你认为可行吗？为什么？方案：将航天器所带的水用电力进行电解，得到氢和氧，再将氢和氧进行燃烧产生动力，带动发电机发电；在燃烧中氢和氧合成了水，再用该发电机发出的电将新产生的水电解成氢和氧，如此循环，可以无穷利用下去产生能量。,例8洗衣机的设计近百年来发生了巨大的变化：洗衣机的洗衣筒（缸）从手摇改革到电动机带动旋转。洗衣机的进水由早期的人工加水，到现在用自来水；洗衣机会根据衣服的多少自动选定水位，加到预定水位后自动停止进水。洗衣机的排水口由单一出口改为左、右双向出水口任选。洗衣机缸体的设计变化是早期洗衣用单缸，甩干用另一个甩干机。中期一个洗衣机是双缸的，一个缸洗衣，一个缸甩干。现在共用一个缸，洗衣，甩干用同一个缸。使用者把衣服放进去到洗完为止，不用移动衣服。洗衣机的程序控制设计变化是：完全靠人工控制洗衣的程序用机械的方法进行程序控制用电脑编程进行自动程序控制洗衣缸在旋转运行时，如果打开洗衣机的上盖，洗衣机会立即停止对电动机供电，缸体迅速停止运转。洗衣机的外壳由早期的木头到现在改为金属外壳。洗衣机型号由一、二种发展到多种；但同一个标准的零部件各种洗衣机都可以更换使用。,技术设计的方法和标准,常规设计法系统设计法功能设计法工效学设计法可靠性设计法最优化设计法计算机辅助设计法（见P46）,技术设计的一般过程,中间过程检测、评价及改进,技术设计的过程案例,发现问题，确定课题因无路灯照明，晚间摔伤村民有学校和老师指导，决定立项设计课题开展调查，收集信息摔伤村民的小桥离交流供电点太远枯水季节晚上十点以后不发电小桥周围常有大风制定方案，决策优化方案1：架设交流电供电照明方案2：用蓄电池供电，直流灯光照明，用电子电路自动开关灯方案3：在2基础上改用小型风力发电机对蓄电池自动充电决策优化：方案1开支太大，而且枯水季节无法照明；方案2开支较小，但要对蓄电池轮换充电太麻烦；方案3开支与方案2相近似，但不用人工换取电池，而且节省能源，属先进水平。,实施制作，评价改进方案3实施制作后使用一个月发现五个问题：亮暗转换工作点不完善防水性能不够完善可能遭雷击防风防撞性能不强防盗防范不足修改设计，达到最优针对以上缺点改进设计，实施制作，试用两月达到最优，村民满意受到表彰，推广应用受到学校和教育局领导的表彰，该项目推广应用到全县,第三节设计与交流中的技术语言,语言的各类及作用（见书P52）机械制图与识图基础（见书P53）,机械制图的基本规范,常用图线线型规范,图线的画法在同一张图中，同类图线的宽度应一致绘制圆的对称中心线时，应超出圆外25毫米，圆心应为长画的交点。细点画线首末两端应是长画而不是点。在较小的图形上绘制细点画线有难度时，可用细实线代替。细点画线、细虚线和其他图线相交时，避免间隔或点处相交两条平行的轮廓线之间距，不得小于0.7mm,尺寸标注,第三章怎样进行设计,第一节第四节遵照设计的过程和要求进行,第五节技术试验,在设计过程中，技术试验伴随着多个重要的设计阶段材料的选择、器件的筛选、工件、构件和产品的制作等。技术试验为设计提供依据，也是检验设计是否成功的重要手段。,技术试验及其作用,什么是技术试验从技术的角度对材料、元器件及整机（产品）进行测试和检验就叫做技术试验。技术试验的作用技术试验所得到的性能、数据、曲线、图表等信息材料，是开展技术设计及进行设计优化的重要依据；技术试验是进行技术革新，技术发明，科学探究的重要途径，它更是揭露问题的关键；它将技术设计的失误降到最低程度，同时使技术设计得于改进、完善和优化。,技术试验的步骤确定技术试验的目的和对象。确定技术试验的方法和手段、环境条件。选定技术试验的工具、仪表、器件。确定参加技术试验的组成人员、分工和负责人。进行技术试验写出分析、总结报告,按试验阶段分，可分为：小试，中试，应用(用户)试验等等。从试验的方法来分还可以分为三种，前面已经讨论过了。同一个试验，按不同的角度可属于不同的试验类型。例如汽车碰撞试验是实物试验，也是力学试验，也是破坏性试验等,技术试验案例,木方的变形性能试验挂钩的变形性能试验结构耐振试验材料硬度的试验和防撞试验拉力及其弹性试验导线的承受电流试验材料绝缘试验导线和变压器绝缘电阻试验燃烧和阻燃试验铁心、非铁磁材料的导磁系数试验水泥性能的简单测试传感器件性能测试,第六节制订设计方案,设计的角度与思路制作的产品应尽可能包括多多专业、方面的知识应将设计的种类、原则、方法，尽可能实施应用应尽可能用各种正确的思维方式,广东版教材，把技术与设计1第三章到第五章的设计、制作和评价的对象定为“宣传广告灯”,它具有以下特点：上手十分容易（最简单的可做一个灯笼）。材料易取（竹子、木头、纸张、蜡烛）。地域和时代跨度大，可适应全国东西南北地域和古代、现代、民族风情。包含力学、电学、声学、材料学、文学、艺术、政治思想等多专业多方面的知识,5.由于广告宣传灯上可放置各种文字、图画、声音、乐曲、动作、灯光，因而可融入技术、结构、材料、方法、原则、政治思想，人文风情等18种设计角度和思路。将贯彻提高技术素养、开发创造潜能、掌握技术思想、方法、原则、标准的主线，将情感、态度、价值观十分和谐的体现在设计、制作、评价（第三、四、五章）的教学中。6.明显体现“结构”、“控制”的概念，隐含“系统”、“控制”的概念，为学习设计2奠定基础，并在学习完设计2以后，进一步以本课题的制作来提高设计、制作和评价的深度和宽度，也把设计1和设计2有机结合起来，实现必修内容的主线贯穿。,广告宣传灯的设计思路与角度,设计方案的制定方案的比较、权衡和决策方案的改进和扩展（以上见书P108）,自动开关电路的设计,前面我们已经进行了一种广告宣传灯的设计，其设计的方案集中在广告宣传灯本身，对发光灯的控制方式，采用人工开关进行控制。现在，我们对该灯的设计进行改进、扩展、采用光敏传感元件进行传感，使发光灯在白天关闭，晚上自动通电发光，实现自动开关灯控制，避免了人工开关控制的麻烦。下面，我们以设计自动开关照明路灯为例，讨论它的设计过程。在本设计中，重点讨论照明路灯自动开关电路控制单元的设计；照明路灯的结构、外形、材料选择、光源种类和功率设计等，都与前面讨论的广告宣传灯的设计基本相同。,电路控制单元的设计要点首先考虑照明路灯用什么电源供电，再考虑根据照明需求确定发光灯的种类和功率，不同种类的灯具，在同一耗电功率情况下发光强度不同。该发光灯电源开关可用继电器进行开关控制，该继电器的开关触点工作电压、电流，必须根据发光灯的工作电压、电流来选取，做到安全耐用。该继电器触点为常开状态。在选好发光灯种类、功率、供电电源、继电器型号后，再根据继电器线圈的工作电流来选择驱动电路的结构和元器件，使继电器的开关触点在线圈通电时，电磁铁的吸合下由断开变为闭合。该电子放大器应有前后两级：前级将光敏元件输出的信号进行放大，后级输出的电流应大于继电器线圈的工作电流。电子放大器可以使用三极管，也可以用运算放大器集成电路。选择光敏传感器件，可选择光敏电阻或光敏二极管、光敏三极管做光敏元件。电路设计必须有控制亮度起控点可调元件，以便在实际安装时进行调节，使环境亮度暗到指定数值时开始起控，照明灯亮。控制电路必须有抗干扰能力，例如可以抑制瞬间环境闪光时不会关闭路灯的误动作。,电路设计及电路工作原理自动开关照明灯电子控制单元的电路基本结构设计如图3-22所示。它由光电信号转换电路，信号放大器、驱动电路、执行继电器四部分组成。,图3-22,图中，R1,R2，R3都是信号放大器的直流偏置电阻。R3为光敏电阻，在光照亮度较大时电阻阻值较小，在光照较暗时阻值较大；当天色昏暗时，R3阻值变大，使放大器A点的输入电压上升，放大器导通，从而使驱动电路导通，+12伏电源有较大电流流经继电器的线圈K，经驱动电路入地；继电器线圈K通电后使开关S的接点由断开转为闭合，使路灯HL通电发光。如图所示，如果S2开关控制的是220伏市电供电的照明灯，那么继电器的开关触点的工作电压、电流就不相同，从而采用继电器的型号也要作相应的改变。与R3并联的电容C采用1微法到2微法的电容器，由于它的容量较大，因而它的充电和放电都需要较长的时间。当夜间有雷电闪光时，R3的阻值可能会瞬间变小，电容上的电压因放电时间较长不会很快的改变，即A点的对地电位不会因瞬间的闪电而有明显的改变，从抑制了瞬间闪光造成的干扰，不会因此而停止照明。如果HL1是瓦数不太大的+12伏直流灯泡，驱动电路的输出电流不小于HL1的工作电流。那么HL1可以直接代替继电器线包，直接接入，不再采用继电器，二极管VD也取消。二极管VD的作用是防止继电器电流突变时引起的吸合抖动，它在线圈K产生下正上负的电势时导通，短路该电动势，从而起到继电器接点通断稳定的作用。,第四章设计的实现制作,第一节工艺,工艺的定义,改进设计自动开关灯电路制作与调试(P136),采用光敏电阻的光控路灯电路如图所示。光敏电阻由光导电材料硫化镉（CdS)和电极两部分组成，其顶部有一个光感应窗。光敏电阻R2与10K的可变电阻R1（电位器）形成1个分压电路。当环境照度不足时，光敏电阻阻值很大，其两端分得的电压较高，继电器吸合，接通电灯开关；当光照射到光感应窗时，电阻值就减少，其两端分得的电压很小，继电器释放，断开电灯开关。调节图中的可变电阻R1（电位器）可以调节起控照度，光敏电阻并联的电容用以消除干扰。,图4-28,晶体三极管的放大作用是利用三极管的性能，将小信号电流放大成大信号电流。如图4-31所示，若基极（B）与发射极（E）之间流过较小电流，则集电极（C）与发射极（E）之间就流过大的电流，使继电器励磁，能使继电器接通。,采用电磁继电器控制的光控路灯电路既可应用于直流供电，也可应用于220V的交流供电。若路灯采用直流供电，控制电路还可采用如P138图4-32。它取消了电磁继电器，但考虑到灯泡通过的电流较大，可用达林顿型三极管（如TIP122，它实质是用三极管级联的方式实现大电流输出）。若小灯泡换为发光二极管，则使用普通三极管即可。,图4-32,第五章设计的交流与评价,第一节设计的交流,交流的意义通过交流，找到设计中的不足，使设计得以改进；通过交流，发现设计中存在的隐患，并尽早消除；通过交流，在多种方案中选出最佳的设计方案。设计是一个不断完善的过程，在这个过程中，设计者需要准确、简明、完整地向合作者表达自己的技术思想，以便相互了解、帮助与协作；设计者还将面向社会推介自己的设计，力争将设计变成产品服务于社会。所有的这些技术活动都需要交流。,交流的方式,设计者与用户的交流产品使用说明书的重要性简单的产品使用说明书或者用户手册的编写常见的产品维护服务和服务途径,第二节设计的评价,设计的阶段与评价,设计的多方面、多角度评价,六面广告宣传灯评价表,自动开关照明路灯评价表,设计的总结性评价评估表,评估报告主要特点,评估报告一般格式,设计的质量管理QM管理的主要作用,质量管理与现代质量管理质量管理的历史阶段,现代质量管理,产品的鉴定方法和程序,第三节设计的保护,专利及其意义一个设计，当它具备创造性、新颖性和实用性时就具有了申请专利(patent)的前提条件。对于这样的设计，我们可以通过获取专利权来对设计加以法律上的保护。在第一章我们曾接触过专利的概念，知道专利通常是指专利权。而专利权是一种独占权，指国家专利审批机关对提出专利申请的发明创造，经依法审查合格后，向专利申请人授予的、在规定时间内对该项发明创造享有的独占权。人们为什么要获得专利?这是因为专利可以保护技术创新。任何人如果发明了具有创新性及实用性的工艺方法、机器、产品或物料成分，或者是对它们进行的改进，都可以申请专利。专利不仅可以防止科技成果的流失，而且有利于科技进步和经济发展。专利拥有人一旦在一个国家获得了专利，在这个国家就享有了阻止别人仿造、制造、使用或销售其发明的权利。现在世界上大多数国家都建立了自己的专利制度。,专利的种类我国目前的专利有发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明专利是指对产品、方法或者改进所提出的新的技术方案。发明专利申请实行早期公开、延迟审查制度，保护期限为20年，自申请日起算。实用新型专利是指对产品的形状、构造或者结合所提出的适于实用的新的技术方案。实用新型专利申请实行初步审查制度，保护期限为10年，自申请日起算。外观设计专利是指对产品的形状、图案、色彩等所作出的富有美感并适于工业上应用的新设计。外观设计专利实行初步审查制度，保护期限为10年，自申请日起算。申请人应结合发明创造的技术水平、商业价值、市场寿命、费用等情况考虑申请哪种专利为适宜。,专利的申请与保护专利的申请,专利的保护行政机关处理专利侵权纠纷；专利申请权和专利权属纠纷；职务发明人奖酬纠纷；发明专利申请公布后至专利权授予前实施发明的费用纠纷；专利申请权转让合同、专利权转让合同及专利实施许可合同纠纷；发明人、设计人资格纠纷；其他专利纠纷。司法途径,专利保护案例例1：电子集团投入600多万元，花费半年时间研发出了一种新型电子产品，但在刚要上市之际，却收到公司的一份法律声明，其原因是公司的专利(ZL)已于年月日获得国家发明专利授权，其保护范围覆盖。此案例说明，企业在新产品研发或研发立项之前，务必注意检索专利等文献，尽可能地避免无价值的重复研究。例2：公司研发的抗溃疡药物唑片，最高年销售额曾达60亿美元，该药品的原批准专利于2001年过期，配方专利于2005年过期。有4家制药企业从2001年起开始生产该药，公司起诉这几家公司侵犯其配方专利权。结果2002年M国法院判决这4家公司中的3家停止销售唑片，但其中1家公司不受限制。因其所采用的配方不同，这家公司所拥有的新配方专利权成立，使得自己的产品市场得到了保护。,技术与设计2（广东版）教材解读,链接,教材特色,贯穿主线内容主线技术相融文理方法相共难度高低相通科学严谨系统链接,