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第一单元走进技术世界

一、技术的价值

［保护人］（例：

原始人随身拾磨制好的石器，现代人对疟疾、天花、肺结核等疾病不再恐慌）

［解放人］（例：

体力解放：

自行车、内燃动力、电力，手机——信息传递）

［发展人］（例：

爱迪生、袁隆平）

二、技术的性质

技术的发展与发明和革新关系：

技术的基本特性：

目的性、创新性、综合性、两面性、专利性。

创新是技术发展的核心。

每一项技术的问世都是创新的结果。

1、创新性：

技术的发展需要创新，技术创新表现为技术革新和技术发明。

技术创新是一个艰难而曲折的历程。

（例：

瓦特蒸汽机与第一次技术革命。

显示器的革新和电视机的创新，阴极射线管（CRT））

2．技术的两面性：

任何事物客观上都有两面性，技术也不例外。

它既可以给人们带来福音，也可能给人们带来危害。

（例：

电池可以带来光明和动力，也可以带来严重的环境污染。

网络技术方便人们交流沟通，但也有人利用网络犯罪。

B超技术可以用于医疗，但也有人进行胎儿鉴别　）

3．技术与科学的区别与联系：

技术与科学的区别与联系

科学是对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并予以验证和公式化的知识体系

技术则是人类为了满足自身的需要和愿望对大自然进行的改造

科学侧重认识自然，力求有所发现

技术侧重利用和合理地改造自然，力求有所发明

科学回答“是什么”“为什么”的问题

技术则更多地回答“怎么办”的问题

科学通过实验验证假设，形成结论

技术则通过试验，验证方案的可行性与合理性，并实现优化

科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。

4．知识产权在技术领域的重要作用：

知识产权是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营活动的标记、信誉而依法享有的权利。

狭义的知识产权包括著作权、专利权、商标权三部分。

专利在产权保护制度下对技术活动的重要性知识产权制度允许专利所有权人对专利技术具有一定的性，使其专利技术和产品在一定时间内独占市场，从而得到丰厚的回报，保持发明创造的积极性，使技术创新活动趋向良性循环

专利的特性:

独占性、时间性、地域性

专利申请步骤：

提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段

5、技术的综合性：

技术具有跨学科的性质，综合性是技术的内在特性，每项技术都需要综合运用过个学科、多方面的知识。

小到小板凳的制作，大到航天技术。

6、技术的目的性：

任何技术的产生和发展，都是人类有意识、有目的活动的成果，它总是从一定的具体目的出发，针对具体的问题，形成解决的方法，从而满足人们某方面的具体需求。

第二单元技术世界中的设计

一、技术与设计的关系

1．设计的内涵：

设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。

（例：

书写工具的发展、电动剃须刀的发展。

）

2．技术与设计的关系：

①设计是技术成果转化的桥梁和纽带。

（例：

白色污染和可降解餐具）

②设计促进技术的革新。

（例：

移动通信系统的发展历程）

1．技术试验的重要性：

我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动称为技术实验。

（例：

技术试验卫星）技术试验可以使设计得以改进和完善，将设计的风险和失误降到最低。

技术试验根据目的分类为：

①性能试验：

检验对象的性能或性能故障。

③预测试验：

预测零件老化试验

②优化试验：

对比试验，或将条件优化或组合。

④信息试验：

测量采集信息影响试验

二、技术试验及其方法

1．技术试验的常用方法：

①优选试验法：

例：

不同品种水稻的对比试验等。

②模拟试验法：

例：

汽车碰撞试验；大坝水利试验等。

③虚拟试验法：

例：

计算机虚拟火星探测器模拟登陆动画等。

④强化试验法：

例：

砖块等施工材料的抗压试验、耐火试验

⑤移植试验法：

如：

橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验。

许多生物领域的试验。

第三章设计过程、原则及评价

一、设计的一般原则

1．设计的一般原则：

①创新原则：

引入新概念、新思想、新方法、新技术等，或对已有产品的革新来创造具有相当社会价值的事物或形式。

②实用原则：

设计的产品为实现其目的而具有的功能。

③经济原则：

以最低的费用取得最佳的效果。

（所谓最低费用，是指产品在得到最优良的设计，实现最佳功能的同时，所涉及到的各方面的成本的总量最小。

）

④美观原则：

通过产品造型、大小比例、使用材料、色彩搭配、装饰图案等组合来表达产品的美观性。

⑤道德原则：

产品的设计不能单纯为了谋取利益而损害人类所居住的环境，更不能为了私利而设计低级趣味的产品，生产假冒伪劣产品。

同时，设计的过程中还要尊重他人的知识产权。

抄袭别人的设计成果也是不道德的。

⑥技术规范原则：

是有关开发生产技术的知识、领域、方法和规定的综合。

⑦可持续发展原则：

产品的设计既满足当代发展的需求，又考虑未来发展的需要，不以牺牲后人的利益和长远的利益为代价来满足当代人的需求。

2．设计一般原则的相互关系：

各种原则并不是各自独立的，它们之间往往相互联系、相互制约、相互促进、相互影响、相互渗透。

具有一定的开放性。

日常用品评价：

功能、形态、效率、创新性、安全性、易操作性、性能价格比、美学因素、对社会、环境、资源的影响以及市场应用前景等。

二、明确问题

1．明确问题的重要性：

问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、提出问题的目的是否明确，等

2．判断问题价值的方法：

判断一个问题是否有价值，必须从以下问题着手：

①所提出的问题是否遵循了基本的科学原理。

②迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分解决。

③在调查的范围内，该问题是否有普遍意义，在更广的范围内，该问题是否有意义？

④在多个问题同时发生时，该问题是否是主要问题？

⑤现有的技术条件能否解决这个问题？

技术发展以后呢？

⑥解决该问题所需要的投入是多少？

投入与产出的比是否理想？

3．设计要求、标准和限制：

设计对象的特点和问题解决的标准

设计者的技术能力和条件

设计对象具有不同的特点，设计标准有所不同（门锁和玩具）

设计对象受到成本、环境等限制（工程设计等都要有一定的预算）

主观条件，是否具有解决问题所需的知识和技能（专业人员和中学生）

限制

客观条件，要消耗一定的人力、物力、财力以及时间等（材料资料仪器设备）

第五章方案的构思及其方法

方案的构思方法

1．产品设计分析的三个要素：

产品设计的三要素：

物、人、环境

设计需要考虑的主要因素：

功能、结构稳定、安全可靠、成本适当、易于制作等

2．设计方案的常用构思方法：

方案的构思是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完成的抽象物，并采用图、模型、语言、文字等方式呈现思维过程。

①草图法

②模仿法（例：

仿生技术）

③联想法

④奇特性构思法

4．对产品设计分析，根据设计要求选择合适的材料和标准件：

标准件：

采购方便；直接使用，简化制作过程；相对便宜，从而降低产品成本；实现通用通换，易维护

第六章设计图样的绘制

[技术语言的特征]：

言简意赅、通俗直观、

[口头语言]：

较多适用于面对面的、规范要求并不过于严格的场合，其特点是简洁、方便。

[技术图样]：

采用某种规范形式将设计用图样的形式表达出来。

特点：

易于把握技术特征，最具技术特征。

呈现较复杂产品的设计方案及对设计进行详细说明陈述时，比较合适。

（克服了语言障碍，直接明了地进行表达与交流。

）

[模型]：

具有感性、直观的特点，特点：

容易吸引观众或读者的注意

[图表]：

交流方式相对比较正式，具有一定技术要求的交流，其特点：

较为规范，可以反复查阅、核对。

是表达设计思想的一种十分有效的手段。

图表包括：

表格、草图、效果图等。

[计算机演示、网页]：

使各组成部分具体情况、结构和运作方式一目了然，比较生动、形象等

[网络语言]：

帮助人们实现了远程的设计交流的需要。

2．简单的草图：

3．简单的效果图：

在识图时要注意从整体上把握产品的形态、功能和特征，要注意从中了解产品外观上的实际比例关系和色彩搭配及材质感，了解产品内部结构和色彩装饰效果。

二、常见的技术图样（包括三视图，剖面图、机械加工图、电路图。

。

）

三视图投影规律：

主视图反映物体的长和高，俯视图反映物体的长和宽，左视图反映物体的高和宽。

长对正，高平齐，宽相等。

（三视图的绘制步骤见P122-123）

3．一般的机械加工图：

尺寸三要素：

①尺寸界线②尺寸线③尺寸数字

以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样，是完成产品机械加工的主要依据。

它通常由三视图及其尺寸标注，必要的其他视图、标题栏和文字说明几部分组成。

标题栏通常包括：

设计的名称、材料、图的比例、设计者、设计单位、设计日期、审核等。

（A4图纸：

210×297

第七章模型或原型的制作

一、模型

1．模型及其功能：

模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。

模型在设计的过程中，具有以下两个功能：

①使设计对象具体化。

②帮助分析设计的可能性（设计复杂的产品，例：

大东方号）

2．模型制作在产品设计的不同阶段的作用：

草模：

产品造型设计的初期阶段，可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。

概念模型：

用于设计构思初步完成之后，在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。

结构模型：

用于研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的机构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。

功能模型：

主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。

展示模型：

展示模型是在结构模型和功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确的尺寸，做成的与实际产品几乎一致的模型（样品）。

二、工艺

1．工艺的含义和常用工艺的种类：

工艺是利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。

工艺的种类：

有加工工艺、装配工艺、检测工艺、铸造工艺、表面处理工艺等。

工艺的作用：

保证产品质量，提高生产效率；影响产品的功能、强度、外观

2．金工常用的工具和设备：

金工工艺：

包括划线、锯割、锉削、钻孔、连接和表面处理，等等。

[划线]：

就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准点或基准线。

一般步骤为：

①划出基准②划尺寸线③划轮廓线④冲眼。

工具一般有：

划针、钢直尺、角尺、划规和样冲。

各类工具的操作要领详见P144

[钻孔]：

常用的钻头是麻花钻。

钻孔的操作步骤：

①划线定位②装夹工件③装夹钻头④钻孔。

安全操作警示：

二要（操作时要集中注意力；要戴防护眼睛；）二不（不准带手套操作；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成伤害事故。

）

[连接]：

通过固定连接和半固定连接的方法可以实现金属件之间的连接。

详见P148

[表面处理]：

为防止金属制品表面生锈腐蚀，提高产品的美观程度，通常需要对金属表面进行处理，觉的金属表面处理方法有：

表面刷光、喷涂油漆、镀层等。

[表面刷光工序]：

准备（清除毛刺和铁屑）→粗处理（用细锉锉平金属表面）→细处理（用精细级金刚砂纸打磨）

[喷涂油漆]：

一般先检验所选用的油漆对金属表面的适用性，然后涂防锈漆，再油漆喷涂。

镀层：

可以在金属表面涂上一层塑料，也可以采用电镀的方面

3．金属材料的锯割、锉削2种加工方法：

[锯割]：

操作要领：

1.站位和握锯姿势要正确，2.推锯加压，回拉不加压，3.锯程要长，4.推拉要有节奏（P145）

[锉削]：

操作要领：

1.锉削时要注意身体和手臂动作的协调，2.在推锉过程中，左手的施压要由大变小，右手的施压要由小变大，使锉刀平衡而不上下摆动。

第一单元结构与设计

一、常见结构的认识

1、结构的概念：

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

结构决定着事物存在的性质。

（结构的五种受力形式：

拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力）

2、结构的分类：

根据物体的结构形态，结构分为实体结构、框架结构、壳体结构三种基本类型。

实体结构是指结构体本身是实心的结构。

其受力特点是：

外力分布在整个体积中。

如实心墙、大坝等。

框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。

其受力特点是：

既能承受竖向重力荷载，也能承受水平方向的荷载。

如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等。

壳体结构是指层状的结构。

其受力特点是：

外力作用在结构体的表面。

如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。

（生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为组合结构，如埃菲尔铁塔等。

）

二、稳固结构的探析

1、结构的稳定性：

结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

2、影响结构稳定性的主要因素：

①重心位置的高低②结构与地面接触所形成的支撑面积的大小、③结构的形状等。

（其中“重心所在点的垂线落在结构低面所形成的支撑面内”，这是结构稳定的基本条件。

）

3、影响结构强度的主要因素：

（结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力）

①结构的形状、②使用的材料、③构件之间的连接方式。

结构构件的连接通常有两类：

铰连接和刚连接。

铰连接——被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动。

如：

门与门框的连接

刚连接——被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。

如：

榫接、胶接、焊接

4、结构与功能的关系：

结构决定着事物的性质，也直接影响事物的功能。

2、经典结构设计的欣赏与评价：

——技术角度与文化角度两个角度进行。

技术角度：

使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。

文化角度：

文化寓意与传达，美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，个性特征等。

第二单元流程与设计

一、流程、时序和环节的关系

可颠倒

时序不可颠倒（体现内在规律）

（时间上先后顺序）同时进行（并行）

流程分法不一

（做事顺序）环节

（小的过程）可分解

（例：

买票→ 候车→检票→上车。

箭头为时序，买票等小过程为环节，整个案例为流程。

）

一、生活和生产中的流程

1、流程的含义：

流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。

包含环节与时序。

流程中工序的作业方式——串行和并行。

上一道工序完成之后才能进入下一道工序——串行。

几项工作同时进行——并行。

3、时序与环节：

⑴时序：

过程的经历中，各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。

这种时间顺序关系，称为时序。

（例：

买票→ 候车→检票→上车。

）

⑵环节：

活动或事件在其发展的过程中，依据某种特征或方式，可将该过程分解为若干个小过程，称这些小过程为环节。

4、常见的流程表达方式（流程图）：

流程图有文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示等。

三、流程的优化

2、流程优化的指标：

工期优化：

例——书本P55（制作台灯的工期优化）

工艺优化：

例——书本P55（法兰加工工艺优化）

成本优化：

例——书本P56（配送路线安排的成本优化）

技术优化：

例——书本P57（银行自动取款机的发明）

质量优化：

例——书本P58（洗衣流程的优化）

注：

工期优化目的是为了缩短加工时间。

主要手段是在不改变工艺的条件下，将某些环节的串行改为并行。

3、流程优化的条件：

⑴内部条件：

对流程内在机理的深入了解。

（例：

对洗涤原理的了解，就会在流程中安排两次漂洗）

⑵外部条件：

流程优化要建立在“设备”、“材料”、“工艺”水平提高的基础上。

（例：

只有在具备锻压设备时，才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工）

⑶人员技术水平的提高。

第三单元系统与设计

一、系统的结构

1、系统的含义：

概念：

系统是由相互联系、相互作用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。

构成系统必须具备的三个条件：

（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）；

（2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体；

（3）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。

例：

自行车的结构

2、系统的分类：

（1）自然系统和人造系统。

例：

生态系统属于自然系统；飞船、房舍等属于人造系统。

（2）实体系统和抽象系统。

例：

计算机硬件属于实体系统；软件属于抽象系统。

3、系统的基本特性：

（1）整体性（全局、集合）：

——侧重于“部分影响整体”。

是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。

系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。

系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。

例：

巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件

（2）相关性（匹配、关联）：

——侧重于“部分与部分之间的关联”

构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。

例：

古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程

（3）目的性（功能）：

任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。

（4）动态性：

（更新）

物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。

（5）环境适应性（自适应）：

系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。

例：

“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置

2、系统分析的主要原则：

（1）整体性原则

系统分析首先要着眼于子系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。

例：

田忌赛马、丁谓修复皇宫、街道各部门施工

（2）科学性原则

系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具用说服力。

例：

种稻“三三进九不如二五一十”

（3）综合性原则

系统分析时还要注重综合性原则，要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。

例：

孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝

3、系统的优化：

——在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。

系统优化各要素的具体内容：

（1）期望目标：

系统优化的目标（A）。

（2）约束条件：

对系统起限制作用的，并且是不可人为调节的。

（3）影响因素：

是指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素（X）。

例：

农作物种植系统的优化——农业间作套种、利润问题

（4）函数关系：

期望目标与影响因素之间的函数关系。

A=f（X）

第四单元控制与设计

一、控制的手段与应用

一、

二、

1、

2、

3、

1、控制的含义：

人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。

2、控制的手段：

人工控制的例子：

（控制的过程需要人的直接参与和全程参与）驾驶汽车、开教室的门、通过按钮开关电灯。

。

自动控制（控制的过程不需要人的直接参与，控制将按照期望的方向进行，或者按照预先设定好的程序进行。

）电冰箱温度控制、微波炉定时加热过程控制、空调温度控制、声光控的开关控制。

。

二、控制系统的工作过程与方式

1、简单开环控制系统的基本组成和工作过程：

开环：

控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。

（判断开闭环依据）

例：

红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动控制系统、红外线自动门控制系统、普通电风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。

特征：

系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。

开环方框图：

输入量：

控制系统的给定量。

控制器：

对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。

执行器：

直接对被控对象进行控制的装置或元件

控制量：

执行器的输出信号。

被控对象：

控制系统中所要控制的装置或生产过程

输出量：

控制系统所要控制的量。

2、闭环控制系统的基本组成：

概念：

系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。

例：

供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系统、花房温度控制系统、投篮、

家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。

基本组成：

与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器。

3、闭环控制系统的方框图：

4、控制器和执行器的作用：

控制器：

对输入信号（偏差值）进行运算处理，并发出控制命令。

执行器：

根据指令对被控对象直接控制。

三、闭环控制系统的干扰与反馈

1、干扰因素：

在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。

有的干扰因素是环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；

有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。

干扰因素只能避免、克服、不能消除。

干扰因素有时候也可以被人们所利用以实现某种目的。

2、反馈的含义：

控制系统中，将输出量通过适当的检测装置，返回到输入并与输入量进行比较的过程，就是反馈。

例：

电冰箱温度控制，抽水马桶水位控制。

3、反馈环节的作用：

通过将输出量通过适当的检测装置，返回到输入并与输入量进行比较，从而减少输出量的偏差，稳定输出量。

4、闭环控制系统的工作过程：

（1）闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控制量（输出量）的偏差。

（2）工作过程：

由于干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时；

闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较；

控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而是系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。

例：

供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系统

5、功能模拟方法：

a以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟方法。

黑箱方法：

a把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法，就是黑箱方法。

例：

通过输入图像、电或声音信号，观测、分析脑电波的输出反应，研究人脑对视觉或听觉信息的传递、变换和处理功能，得知人脑内部结构的细节，就是黑箱方法的运用。

6、开环控制系统与闭环控制系统的比较：

开环控制过程信号是单向传递的过程，没有反馈，没有比较器，控制精度不高，不能克服干扰。

闭环控制系统比较复杂，有比较器，有反馈环节，控制精度高，被控量稳定，用于要求高精度和高可靠性的场合。

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