2.3技術設計的一般過程和方法第一課時

設計的一般過程目錄壹技術設計的一般過程技術設計的一般過程第一節(jié)潘立群同學通過查詢資料了解到，全國有近6

500萬的色覺障礙者，他們不能考取駕駛

執(zhí)照，甚至過馬路都受影響。對發(fā)現的問題，潘同學產生了設計一種能讓色覺障礙者容易

辨認的新型交通信號燈的創(chuàng)意。案例分析設計有價值嗎？可以設計嗎？有能力設計嗎？潘同學就這些問題咨詢了交通管理部門，并請教了通用技術教師及物理教師，得到了肯定的答案。

如何設計能讓色覺障礙者容易辨認的交通信號燈呢？

潘同學對功能的實現和結構進

行了認真的分析，設計了幾種方案并畫出了草圖。哪種方案更好呢？他從科學性、創(chuàng)新

性、

實用性、可靠性、安全性、成本核算等多方面對幾種方案進行了分析、比較和權衡，

最終確定其中較好的一種方案：通過改變電路，在紅燈中加入“×”圖形，在黃燈中加入

“－”圖形，綠燈保持不變。這樣，紅燈亮時“×”同時閃爍表示禁行，黃燈亮時“－”圖形同時閃爍表示等待，綠燈不變表示通行。根據設計方案，潘同學制作了新型交通信號燈樣品，進行了測試并做了進一步完善。發(fā)現與明確問題制訂設計方案制作模型或原型測試評估及優(yōu)化該項目獲得國家實用新型專利，榮獲2006年丹麥國際中學生創(chuàng)新成果展評項目“最佳國際

優(yōu)秀項目獎”。？？？？此設計的一般步驟：收集信息1.發(fā)現與明確問題

從本質上說，設計是一個問題求解的過程。它從問題出發(fā)，并圍繞問題展開各項活動。因此，設計必須從調查需求、分析信息、發(fā)現與明確需要解決和值得解決的問題開始，并在此基礎上提出設計項目。

劉輝住在一個離小鎮(zhèn)約25km的山村里。村子通往鎮(zhèn)里的山路上有一座沒有路燈的簡易木橋，近期發(fā)生幾起夜里到鎮(zhèn)醫(yī)院看急診的患者及趕集夜歸的路人掉進河里的事故，村民急切希望能在小橋邊裝上照明燈。2.收集信息劉輝與同學們就路燈的設計到實地進行了調查，并收集了與路燈設計有關的資料。（1）夜晚看急診的患者及趕集夜歸的路人都要經過這座小橋，解決橋邊的路燈照明問題很有價值。（2）小鎮(zhèn)靠本地小水電站供電照明，枯水季節(jié)經常發(fā)生停電。（3）小橋位于山路中段，離山村和小鎮(zhèn)都約12km；小橋位置地處河

谷，晴天時陽光充足，常年風都比較大。（4）全路段安裝路燈投入太大，小橋不長，安裝1盞路燈即可。其他路段相對平坦，可以暫不安裝。（5）路燈的供電方式有市電、蓄電池、風能和太陽能。經過實地調查和收集有關資料，劉輝和同學們進一步明確了該路燈設計的價值、技術的問題和設計的條件及能力。在發(fā)現問題和明確問題后，緊接著要做的就是通過各種渠道，盡可能廣泛地收集設

計所需要的信息。3.制訂設計方案劉輝向通用技術教師提出了自己的設想。教師向學校領導做了匯報，學校同意在設備、技術、資金上給予幫助。劉輝和同學們受到鼓舞，他們成立

了項目小組，決定把設計工作落到實處。項目小組為設計路燈制訂了三個初步方案，并分別繪畫了草圖。方案1：從鎮(zhèn)里架設交流供電線路，用220V交流電作路燈電源，

用水泥柱作燈柱，人工開關路燈。方案2：用蓄電池供電，用直流12V

LED（發(fā)光二極管）作光

源，用光敏二極管控制，自動開關路燈，用水泥柱作燈柱。蓄電池送到小鎮(zhèn)

充電，多塊蓄電池交替使用。方案3：用LED作光源，用光敏二極管控制自動

開關路燈，用水泥柱作燈柱，采用風光互補供電裝置提供路燈電源。通過對各種信息的歸納與分析，挖掘影響設計的主要因素，大膽提出各種設計想法，并依據一定條件對各種想法進行篩選，確定最終的設計方案。項目小組對三個方案進行分析、權衡和比較。（1）

采用方案1要架設一條交流電供電線，電線、燈柱投入要幾萬元，成本非常高。在枯水季節(jié)大多數時間水電站發(fā)電會受影響，存在經常停電的可能。（3）采用方案3風光互補供電裝置，省去人工充電的麻煩，加上采用光敏二極管在晚上和白天自動開關路燈，安裝調試好后不用人工管理。風光

互補供電裝置全套不到2000元，從建設成本和管理成本考慮比方案1和方案2好。（2）采用方案2少了架設交流電線的投資，但因經常要將蓄電池送到小鎮(zhèn)充電，比較麻煩，需要多塊蓄電池，投資也不少。方案分析、權衡和比較4.制作模型或原型項目小組決定選用方案3。項目小組對方案3進行了詳細的設計、制作、安裝和調試。5.測試評估及優(yōu)化試用了1個月

后，村民們反映了一些意見。（1）路燈在天完全黑時才開啟，仍不安全，能否天未全黑就開啟。（2）對智能控制器和蓄電池的防水不夠完善，雨水會飄灑到設備內，容

易造成設備損壞。（3）該山區(qū)常有雷電，擔心設備受到雷擊。（4）8m高的燈柱有被大風吹倒和被牛羊撞倒的可能。（5）擔心燈柱下面的智能控制器和蓄電池被盜竊。同學們針對路燈存在的問題進行了檢查、分析，并到縣城向專家請教、學習，然后對自動開關路燈的設計進行了修改。（1）重新調試了光敏二極管的工作點，使天還未全黑時，路燈就開啟。（2）改進了路燈的防水設備，使路燈不但上方防水，而且側面也能

防水。（3）將燈柱下面的智能控制器和蓄電池改為安裝在通風良好、防水完善的鍍鋅鐵盒中并鎖上。（4）加裝了避雷針。（5）燈柱加裝了高50cm、直

徑40cm的水泥墩，

予以加固。表現事例遵循的設計原則設計的路燈能在夜間為路人提供照明沒有仿冒他人的設計，沒有未經許可使用他人的專利將風能和光能轉化成電能在設計中選用標準化部件，如光伏板、風力發(fā)電機等系統(tǒng)分析了設計潛在危險，并進行了防雷法、防風、防水等設計及時設計和建成路燈，解決了村民摸黑過橋的問題實用性原則法律、道德規(guī)范原則可持續(xù)發(fā)展原則標準化原則安全性原則時效性原則技術設計需要遵循設計原則，試結合山村路燈的設計案例，選擇其中幾項，寫出它們所遵循的原則，并填寫到表中。◎說明設計不一定要經歷虛線

框內的兩個過程。實施設計（產品研制）中間過程需檢測、評價及改進對多種方案進行分析、比較、權衡，選定方案設計多種方案是最優(yōu)化設計嗎？產品（或方案實施結果）的檢測收集設計所需的