通用技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用題深入探究王建獻(xiàn)DOC

1、通用技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用題深入分析探究浙江省桐鄉(xiāng)市高級(jí)中學(xué) 王建獻(xiàn)【內(nèi)容摘要】通用技術(shù)設(shè)計(jì)題是通用技術(shù)測(cè)試的必考試題也是壓軸題，是學(xué)分最容易失分也感覺(jué)最難的題型，本文從典型的測(cè)試方式出發(fā)，結(jié)合實(shí)際，把生活中用到一些常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、【關(guān)鍵字】技術(shù)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)今世界，創(chuàng)新設(shè)計(jì)已經(jīng)成為引領(lǐng)變革的重要因素，我們國(guó)家之所以在很多領(lǐng)域落后于人，最大的問(wèn)題莫過(guò)于我們的工業(yè)大多以來(lái)料加工為主，缺乏自主創(chuàng)新能力，而一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈分為標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)和制造，制造處于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的最低端，但是卻需要耗費(fèi)最高的人力和物力，產(chǎn)生最大的環(huán)境能源問(wèn)題，這也就是為什么大部分的發(fā)達(dá)國(guó)家只負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)，把最后一個(gè)環(huán)節(jié)搬到大量發(fā)

2、展中國(guó)家的主要原因。所謂一流企業(yè)做標(biāo)準(zhǔn)，二流企業(yè)做設(shè)計(jì)，三流企業(yè)做產(chǎn)品。一份名為抓住蘋(píng)果全球網(wǎng)絡(luò)中的價(jià)值的研究報(bào)告由三位教授合作完成。三位教授通過(guò)分析iPhone和iPad全球供應(yīng)鏈的價(jià)值分布發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果公司在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)絕對(duì)控制權(quán)，供應(yīng)商能不能賺錢得由蘋(píng)果說(shuō)了算，因此蘋(píng)果總是能分走產(chǎn)品利潤(rùn)中的最大一份，產(chǎn)業(yè)鏈中的其他環(huán)節(jié)卻只能拿到很少比例。三位教授并不是首次調(diào)查蘋(píng)果產(chǎn)品的全球產(chǎn)業(yè)鏈，2007年他們?nèi)司驮鴮?duì)iPod進(jìn)行過(guò)分析，結(jié)果顯示當(dāng)時(shí)每臺(tái)售價(jià)299美元的iPod中，蘋(píng)果獲得80美元，在中國(guó)大陸的組裝成本估計(jì)僅為4美元。報(bào)告中的數(shù)據(jù)顯示，2010年蘋(píng)果每賣出一臺(tái)iPhone，就能拿走利潤(rùn)

3、的58.5%，原材料供應(yīng)商能拿到21.9%，韓國(guó)由于LG和三星為蘋(píng)果提供技術(shù)含量較高的顯示器和內(nèi)存芯片，拿到利潤(rùn)的4.7%，歐洲、日本和中國(guó)臺(tái)灣分別只能拿到1.1%、0.5%和0.5%。勞動(dòng)力成本在蘋(píng)果全球產(chǎn)業(yè)鏈中的所占比例還不到6%，中國(guó)以外的勞動(dòng)力能拿到iPhone利潤(rùn)的3.5%，中國(guó)的勞動(dòng)力只能拿到1.8%。報(bào)告認(rèn)為，對(duì)于iPhone這樣的產(chǎn)品，電子設(shè)備組裝環(huán)節(jié)幾乎沒(méi)有什么價(jià)值，因?yàn)樵诿恳徊渴蹆r(jià)數(shù)百美元的iPhone中，估計(jì)支付給中國(guó)工人的薪水部分只有10美元或更少。盡管每部iPhone背后都標(biāo)注著中國(guó)制造(Made in China)，但中國(guó)工人分得iPhone總價(jià)值只有1.8%;而蘋(píng)

4、果作為iPhone的創(chuàng)造者，卻能拿到利潤(rùn)的58.5%，這揭示了高科技電子設(shè)備中制造者和創(chuàng)造者的差距。上面這些令人驚嘆的數(shù)字很清楚的顯示了設(shè)計(jì)創(chuàng)新在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值。我們?cè)诟咧虚_(kāi)設(shè)技術(shù)類課程，就是為了提高人們的創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)意識(shí)，轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊挠^念，扭轉(zhuǎn)僅僅是生產(chǎn)大國(guó)的尷尬局面。高中教材通用技術(shù)課程必修課程技術(shù)與設(shè)計(jì)1重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)，掌握設(shè)計(jì)的全部過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，并積極進(jìn)行探究設(shè)計(jì)，最終完成成果創(chuàng)新，無(wú)論是會(huì)考、三項(xiàng)考試和學(xué)業(yè)水平考試，技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用能力均是技術(shù)考試考查的重點(diǎn)，所謂技術(shù)設(shè)計(jì)就是要求學(xué)生具有良好的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，熟悉一些常見(jiàn)技術(shù)

5、的實(shí)現(xiàn)方法，從而提高設(shè)計(jì)意識(shí)，培養(yǎng)技術(shù)素養(yǎng)。技術(shù)考試的設(shè)計(jì)應(yīng)用題大致可分為三種類型。一種類型可稱為整體設(shè)計(jì)，例如：圖1 床桌【例題】小通很喜歡躺在床上使用筆記本電腦，但是筆記本電腦放在腿上很不方便，尤其是夏天，筆記本電腦發(fā)出的熱量能把大腿燙傷，而且鼠標(biāo)也沒(méi)有地方放，操作起來(lái)非常不便。小通看到醫(yī)院里有一種可以放在床上，方便病人吃東西的床桌（圖1是一張簡(jiǎn)易的床桌供參考），他也想弄一個(gè)，于是他來(lái)請(qǐng)求正在學(xué)習(xí)通用技術(shù)的你幫忙，請(qǐng)你幫小通設(shè)計(jì)一款適合在床上使用筆記本電腦的床桌。（1）該床桌設(shè)計(jì)主要應(yīng)該考慮哪些因素，請(qǐng)對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)分析？（6分）（2）請(qǐng)利用草圖法表現(xiàn)你的設(shè)計(jì)方案。（6分）取料（）

6、（）表面光滑處理（）（3）請(qǐng)列舉三件制作該產(chǎn)品必須的加工工具并把下面的加工流程圖補(bǔ)充完整。(6分)此類題型重點(diǎn)考查學(xué)生整體創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，學(xué)生繪制草圖比較隨意，閱卷時(shí)主觀因素很大，得分高低很大程度上取決于學(xué)生的繪圖水平，而且考試時(shí)時(shí)間畢竟有限，不可能進(jìn)行充分的考查論證，大部分學(xué)生都是模仿現(xiàn)有產(chǎn)品繪制草圖，甚至直接模仿題目中給定的參考樣品，雖然此種題型能考查學(xué)生的創(chuàng)新能力，但是由于各種限制，很難有實(shí)際意義上的考查效果，隨著時(shí)間推移，這種考試形式在高考或?qū)W業(yè)水平考試中已經(jīng)很少出現(xiàn)。第二種類型為設(shè)計(jì)改進(jìn)型，例如：【例題】孫麗發(fā)現(xiàn)家里使用的開(kāi)放式鞋柜（如圖2所示）有如下問(wèn)題：鞋柜檔板間的高度過(guò)髙，鞋幫稍

7、 低的鞋子放置時(shí)剩余空間較大;鞋柜深度不夠，稍大的鞋子放進(jìn)后會(huì)露出少部分后跟。于 是她想改進(jìn)鞋柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，要求：A.鞋柜裝上門；B.至少能放置九雙鞋子（含兒童鞋）和一雙靴子；C.能放高幫或高跟鞋。圖2 鞋柜請(qǐng)你幫助孫麗對(duì)鞋柜進(jìn)行改進(jìn)，解決上述問(wèn)題達(dá) 到要求，并完成下列各題。(1)在設(shè)計(jì)之前需要收集相應(yīng)的信息，下列信息中：?jiǎn)沃恍拥南嚓P(guān)尺寸:成年人大碼低幫鞋（長(zhǎng)、寬、高）大約為300mm X 100mm X 100mm;高幫鞋大約為300mmX100mmX 200mm。單只靴子大約為280mmX 100mm X 550mm;鞋子的材料；木板的厚度: 柜門的安裝方式。你認(rèn)為要收集的是_。(2)用

8、草圖表達(dá)你的設(shè)計(jì)方案士用文字說(shuō)明。(3)請(qǐng)?jiān)诓輬D上標(biāo)注檔板的間距。210690110110215215圖3 鞋柜尺寸參考此種題型一定要注意審題，比如本題題目中明確要求改進(jìn)鞋柜的“內(nèi)部結(jié)構(gòu)”，結(jié)果很多學(xué)生直接重新設(shè)計(jì)一個(gè)新的鞋柜，明顯違反了題目要求。既然是設(shè)計(jì)改進(jìn)，必然會(huì)有嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此此類題型一般對(duì)尺寸較為敏感，需要學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)確的尺寸計(jì)算，不能隨意繪制，重點(diǎn)考查并不是學(xué)生的創(chuàng)新能力，而是基本技術(shù)素養(yǎng)。比如例題中已經(jīng)明確給出了三種不同鞋子的尺寸大小，要滿足能放一雙靴子，靴子的高度已經(jīng)給出，為550mm，考查柜子的原高只有650mm，只能單獨(dú)開(kāi)設(shè)一格長(zhǎng)格子，有些同學(xué)提出靴子橫著放可不可以，答

9、案是不可以，這種已經(jīng)超出了設(shè)計(jì)的范疇，是學(xué)生在設(shè)計(jì)中要避免的問(wèn)題。同時(shí)因?yàn)轭}目中已經(jīng)說(shuō)明原來(lái)的三格設(shè)計(jì)浪費(fèi)空間，因此根據(jù)尺寸計(jì)算，可以改進(jìn)成四格設(shè)計(jì)。這里還有一個(gè)最主要的考查點(diǎn)就是柜子的深度只有290mm，而鞋子的長(zhǎng)度卻有300mm，題目中已經(jīng)明確要求要裝柜門，直接放置必然會(huì)有部分鞋跟露在外面而導(dǎo)致柜門無(wú)法關(guān)嚴(yán)，解決這個(gè)問(wèn)題的最佳辦法就是隔板設(shè)計(jì)成傾斜式，傾斜的角度可以利用反三角函數(shù)求得，除非題目中明確提出要標(biāo)明角度，否則一般可以不標(biāo)角度，只要能看出傾斜即可。此類題型一般要求有精確的尺寸標(biāo)注，因此除了繪制草圖（一般是正等軸測(cè)圖）外，可以利用三視圖進(jìn)行主要尺寸的標(biāo)注。圖3是對(duì)本題的主要隔板的間距

10、的主視圖標(biāo)注，可供參考。第三種題型也是較難的題型，可以稱為局部設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考查的已經(jīng)不是設(shè)計(jì)創(chuàng)新而是技術(shù)應(yīng)用能力，通過(guò)此類題型能考查學(xué)生的基本技術(shù)素養(yǎng)，對(duì)生活中常見(jiàn)技術(shù)的觀察和應(yīng)用能力。【例題】張華設(shè)想制作如圖4（a）所示的家用小圓桌，準(zhǔn)備利用廢舊的落地電扇底座（見(jiàn)圖4（b）作為支撐；臺(tái)板選用木板制作（見(jiàn)圖4(c）)。圖4 小圓桌請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)連接底座與臺(tái)板的中間零件（材料自選），設(shè)計(jì)要求為：A.中間零件用直徑為5毫米的螺釘與臺(tái)板連接；B.中間零件與底座連接可靠，拆卸方便。請(qǐng)根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，完成以下任務(wù)：（1） 畫(huà)出中間零件的設(shè)計(jì)草圖，必要時(shí)可用文字說(shuō)明；（2） 在設(shè)計(jì)草圖上標(biāo)注中間零件的主要尺寸；（

11、3） 指出你選用的中間零件材料；（4） 在以下螺釘中，最適合連接臺(tái)板的是 A.螺絲螺帽 B.自攻螺絲 C.膨脹螺絲 D.元寶螺帽 此類題型要求學(xué)生對(duì)生活中的常見(jiàn)技術(shù)有一定的認(rèn)識(shí)和了解，并能通過(guò)草圖的形式予以體現(xiàn)，因?yàn)槭蔷植吭O(shè)計(jì)，需要跟已有的部件進(jìn)行匹配，因此一般對(duì)尺寸敏感，需要有精確的尺寸標(biāo)注。比如本題中的中間零件設(shè)計(jì)，因?yàn)橐旅娴膱A管底座鏈接，目前常見(jiàn)的只有兩種辦法，一種是插在里面，一種是套在外面。如果是插在里面，則中間零件的直徑應(yīng)該等于40mm（安裝的一些尺寸誤差可以忽略不計(jì)，也就是沒(méi)必要標(biāo)成39mm或其他）；如果是套在外面，則中間零件應(yīng)該是中空的，內(nèi)徑等于50mm。但是這里單單一根管子

12、是不夠的，因?yàn)橐厦娴哪举|(zhì)桌面連接，因此還需要一個(gè)圓臺(tái)（當(dāng)然方的也可以），管子和盤子之間采用焊接的形式進(jìn)行連接。為了提高強(qiáng)度，采用的材料一般應(yīng)該是金屬材料。而金屬零件與木質(zhì)部件的連接常見(jiàn)的就是自攻螺絲為主，因此圓盤上必須鉆孔，孔的直徑題目中已經(jīng)給給出，必圖5 小圓桌的中間連接件須是5mm。圖5是一個(gè)可供參考的草圖。總結(jié)以上三種題型，對(duì)于整體設(shè)計(jì)，學(xué)生可以參考生活實(shí)際產(chǎn)品，往往大致可以把設(shè)計(jì)圖畫(huà)出來(lái)，而對(duì)于后兩種題型，大部分學(xué)生對(duì)于很多細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)缺乏了解，往往覺(jué)得無(wú)從下手，是考試的難點(diǎn)。下面總結(jié)了一些常見(jiàn)的局部結(jié)構(gòu)，供分析探討。 一、題目要求便攜設(shè)計(jì) 一般常見(jiàn)的便攜設(shè)計(jì)可以分為伸縮式、折疊式、拆

13、裝式。1.伸縮式。伸縮式是比較常見(jiàn)的提高便攜性的設(shè)計(jì)，常見(jiàn)的有三折的雨傘、照相機(jī)三腳架、落地的電風(fēng)扇（圖6）等。其基本原理就是大管套小管，再增加相應(yīng)的鎖止裝置即可實(shí)在無(wú)級(jí)調(diào)整高度目的，圖6 伸縮結(jié)構(gòu)其可調(diào)整的最大長(zhǎng)度是小管和大管的總長(zhǎng)，最小高度是大管的高度，適合用在需要題目中給出高度可調(diào)范圍并要求連續(xù)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。2.折疊式。折疊式結(jié)構(gòu)通常都是利用四邊形的不穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)高度可調(diào)功能，相比伸縮式，精密的折疊設(shè)計(jì)可以獲得更好的便攜性，但是設(shè)計(jì)難度比伸縮式要高很多，需要掌握比較巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，當(dāng)然現(xiàn)成的折疊結(jié)構(gòu)也可以拿來(lái)模仿。常見(jiàn)的折疊結(jié)構(gòu)產(chǎn)品有：折疊式板凳、折疊式家具、折疊式自行車（圖7）等。具有

14、折疊功能設(shè)計(jì)的玩具也很多，比如變形金剛玩具就是其中的代表，可以說(shuō)是折疊玩具的最高境界，如果對(duì)這方面比較了解，設(shè)計(jì)時(shí)完全可以拿來(lái)參考。圖7 折疊結(jié)構(gòu)圖8 拆卸式小板凳3.拆裝式。通用技術(shù)必修1教材技術(shù)與設(shè)計(jì)1的第三章就介紹了一種可以說(shuō)是便攜到極致的小板凳（圖8），采用的是拆裝式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然便攜可以做到極致，但是往往強(qiáng)度略低，而且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)拆裝都需要時(shí)間，對(duì)于需要頻繁變換形式的產(chǎn)品可能就略嫌麻煩。目前很多家具產(chǎn)品為了節(jié)省物流開(kāi)支，基本都采用了拆裝式的結(jié)構(gòu)，用戶可以自行進(jìn)行組裝和拆卸。二、題目要求方便移動(dòng)圖9 帶鎖止的萬(wàn)向輪要做到方便移動(dòng)，最佳的辦法肯定是裝輪子，但是裝輪子不是隨便畫(huà)幾個(gè)圓圈就好的，如果題目要重點(diǎn)考查輪子設(shè)計(jì)的話，那么必須對(duì)輪子進(jìn)行深入了解。常見(jiàn)的輪子是萬(wàn)向輪，萬(wàn)向輪有很多式樣，圖9列舉常見(jiàn)的幾種。有些移動(dòng)不需要萬(wàn)向移動(dòng)，只有沿著某個(gè)方向平行移動(dòng)，這種移動(dòng)方式一般采用導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，比如抽屜的設(shè)計(jì)，窗戶、移門的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)易的移動(dòng)可以設(shè)計(jì)成直接兩條軌道滑動(dòng)摩擦的形式，但是為了保持移動(dòng)順暢，一般在導(dǎo)軌中間增加輪子改成滑動(dòng)摩擦。圖10是兩種可參圖10導(dǎo)軌設(shè)計(jì)考的導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。圖11角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)三、題目要求角度調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)在設(shè)計(jì)中也經(jīng)常出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的方法很多，有些僅僅是依靠零件之間的摩擦力進(jìn)行調(diào)節(jié)，往往強(qiáng)度不大，一般采用