俞琏通用技术草图设计分析的策略分析

/通用技术草图设计分析的策略澄潭中学俞琏[摘要]针对具体的设计题构思一个好的方案,对学生来讲是比较困难的,对老师来讲也有一定的难度,特别是不容易把自己的构思方案明确地表达给学生。讲完设计题后,很多学生往往只知道设计题的构思方案,而不知道如何进行构思,遇到其他设计题就不会构思了。针对学生存在的问题,我一直在探索如何提高学生的草图设计分析能力,想在草图教学中形成一定的模式,从而提高学生的作图能力。在复习教学中,对设计题的草图分析,我突然有所感悟,从而在教学中形成了一定的思路。[关键词]草图教学设计分析思路一 .问题的提出。《20XX9月普通高等学校招生XX省统一考试》技术应用题。如图所示是一款扶手固定的手推平板车,车身材料是钢板,扶手材料为Φ30mm的钢管。为了减小收纳空间,要求扶手可以翻倒,请设计扶手和车身之间的连接结构。设计要求如下：

A．扶手能翻倒与车身折叠；

B．扶手竖起后可靠固定,能承受推力或拉力；

C．结构简单、操作方便。请根据上述设计要求,完成以下任务：<1>画出连接结构的设计草图〔只需画出一侧的连接结构,必要时用文字说明；<2>在设计草图上标注连接结构的主要尺寸；<3>说明你的方案是如何实现让扶手既能翻倒,竖起后又能可靠固定；<4>设计并制作完成后进行试验,在车身上放置重物,手握扶手,推动或拉动车子。该试验的主要目的是检验__▲_〔在①车身是否牢固；②扶手与车身折叠；③扶手竖起后是否可靠固定中选择一项,将序号填写在"__▲_"处。1.技术应用题考查的知识点。这道技术应用题主要考查以下几个知识点。〔1绘制设计草图。〔2尺寸标注。〔3说明设计方案是如何达到设计要求的。〔4技术试验的目的。通过这道题目考查学生的技术设计能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力。2.学生存在的问题。由于学生缺乏知识储备、生活经历。在日常的教学中,草图设计对学生来说是一块很难的知识点。很多学生做题时,往往不对题目进行分析就直接作图,或者对题目的分析不够透切。从设计结果来看,效果往往不是很理想,甚至很多设计都不能达到基本要求。3.在复习教学中,我的感悟。在复习教学中,我分析这道技术应用题时,突然有所感悟：在草图教学中,应注重对设计要求的分析,着重设计思路的讲解。在讲解设计思路时不能一步到位,应分步实现设计要求。在设计每一步设计要求的过程中,可以从生活中积极寻求解决方案,在设计的过程中有一定的切入点。在教学中,我积极启发学生去寻找切入点,注重让学生形成一套设计思路。二.解读设计要求,明确设计思路。在对试卷分析教学中,针对学生作图中存在的问题,引导学生再次明确题目：扶手和车身都是采用金属材料,从图中可知两者之间是固定不动的。题目要求设计扶手和车身之间的连接结构,连接结构的设计要求如下：1.扶手能翻倒与车身折叠。2.扶手竖起后可靠固定,能承受推力或拉力。3.结构简单、操作方便。从草图设计的基本要求来看,最主要满足第1点和第2点设计要求。现在对第1点和第2点设计要求进行解读,使学生对设计要求有一个基本认识。〔一解读设计要求。1.第1点设计要求解读。扶手处在竖直状态能翻倒,与车身折叠。从这点设计要求来看,扶手在竖直状态下与连接结构之间能实现转动要求,则扶手与连接结构之间可以采用铰连接。2.第2点设计要求解读。扶手竖起后可靠固定,能承受推力或拉力。从这点设计要求来看,扶手在竖直状态下与连接结构之间能实现固定要求。从设计要求的解读中,我们可以发现这两点设计要求是相互矛盾。在扶手处在竖直状态下,第1点设计要求要求扶手与连接结构之间能实现转动要求,第2点设计要求要求扶手与连接结构之间能实现固定要求。一种设计无法同时满足这两点设计要求。〔二明确设计思路。既然没办法同时满足这两点设计要求,那么我们就换一种思路来考虑这个问题。进行设计分析时,先考虑满足一点设计要求,然后在此基础上对设计进行改动来满足另一点设计要求。从而分步骤来实现设计要求。先实现哪点设计要求需要进行综合分析,一般情况下,先实现"动"的设计要求,再实现"固定"的设计要求。在这个设计方案中,在扶手处在竖直状态下,扶手与连接结构之间先实现"转动"要求,再实现"固定"要求。通过以上的设计分析,我们可以明确设计思路：首先,我们设计一个连接结构,使它和扶手之间能实现转动要求。其次,对连接结构进行改进,使它和扶手之间能实现固定要求。三.设计方案的初步构思。一般情况下,设计方案的构思不能一步到位的。我们可降低设计方案的构思要求,不追求设计的设计方案的完美,只要达到设计的基本要求即可。通过分步骤的方式来实现基本的设计要求,从而来降低构思的难度。〔一扶手与连接结构实现"动"的构思。综合分析历次高考、学考和会考中的设计题,构件之间"动"主要有转动和滑动两个方面。比如这道设计题要求扶手和连接结构之间能转动。以此为契机,联系生活中的案例,积极寻找构思的切入点。1.从生活中发现案例,寻求解决问题的切入点。围绕扶手和连接结构之间能转动这个切入点,积极寻找生活中构件之间能转动的物体。积极发现能转动构件的特点。构件之间能转动的物体在生活中是非常多的,比如剪刀、门等等。结合这道设计题,我只选了小刀、伞骨、镜架三幅图片。对这些图片进行分析,我们可以发现它的一些特点。①转动物体的构件主要由三部分组成。以小刀为例,主要是由刀片、铆钉和刀身三部分组成。为了在作图中能表达清楚,我把三部分构件称为中间构件、连接件和支架。结合这道设计题,扶手可作为中间构件,需要设计的连接结构可作为支架。②构件之间能转动,则需要对中间构件和支架进行钻孔。扶手和连接结构之间能转动,则要对扶手和连接结构进行钻孔。③连接件主要由铆钉、螺栓和螺母组成的。④支架可采用u形形状,连接结构的设计可参照支架进行设计。这些设计分析的结论可作为作图的切入点。2.结合切入点,实现初步的构思。从设计分析中,我们明确了设计方案由扶手〔中间构件、连接件〔暂时选用螺栓螺母,作图时不画螺母和连接结构〔支架组成的。结合设计分析的结论,我们开始作图。首先对扶手进行钻孔〔如图1所示。采用螺栓作为连接件,并把螺栓穿过扶手〔如图2所示。其次,对连接结构进行构思可参照支架进行构思。结合设计分析,连接结构可设计成u形形状,并对其进行钻孔<如图3所示>。扶手和连接结构用螺栓螺母连接〔如图4所示。由图4可知,扶手能围绕连接结构转动,从而实现了第1点设计要求。3.明确连接结构采用的材料。由于是车身和扶手是金属材料,连接件采用螺栓螺母连接,因此,连接结构也可采用金属材料,与车身之间采用焊接〔如图5所示。综合以上的设计分析和构思,我们已经明确连接结构可采用u形钢板进行加工,分别对u形钢板和扶手钻孔,用螺栓螺母〔也可采用铆钉连接。再把连接结构焊在车身上,能实现扶手围绕车身转动,从而满足了第1点设计要求。〔二扶手和连接结构实现"固定"的构思。在已满足第1点设计要求的基础上,对已构思的连接结构进行修改,思考如何改变连接结构的形状能使扶手和连接结构之间能达到固定的设计要求。1.设计思路分析,寻求解决问题的突破点。在这里我把改变的构件称为固定构件,结合这道设计题题意,它要求能翻倒的扶手竖起后能固定后,扶手又能翻倒。根据这个要求,连接结构改变形状后又能返回到原来的状态。对固定构件选择和构思有一定的帮助。设计分析的关键在于如何理解结构形状的改变和固定构件之间的联系。说的简单一点,可以归纳为两种情况。①装上固定构件,连接结构实现固定要求,拆下固定构件,连接结构返回到原来状态,实现转动的要求。②固定构件与连接结构连接,但固定构件相对于连接结构能"动"〔转动或滑动。比如它们之间能滑动,固定构件处在连接结构的一端,滑到另一端,连接结构能实现固定要求,返回到原来这一端能返回到原来的状态,实现转动的要求。固定构件可以选择连接件或者自己构思形状。以上两点的设计分析,结合固定构件的选择,可以寻求解决问题。2.设计方案的构思。结合第①点设计分析,固定构件在选择连接件的情况下,就得出一个设计思路：固定构件选择能经常拆装的连接件。结合平时的教学,学生很容易会选择元宝螺母和螺栓或元宝螺栓和螺母。在此基础上,对原有的设计方案进行构思。这也是解决问题的突破点。〔1设计方案1。在固定构件采用螺栓<元宝螺栓>的情况下,螺栓要穿过孔,则要对连接结构和扶手钻孔〔如图6,穿过螺栓,再用元宝螺母拧紧即能达到固定的要求〔如图7、图8。这个方案实现让扶手既能翻倒,竖起后又能可靠固定设计要求。它的实现过程如下：扶手在固定状态下,拧松元宝螺母,把螺栓拿下来,则扶手能翻倒,与车身折叠。再把扶手翻起来,使扶手处在竖直状态下,使孔眼对齐,穿过螺栓,再拧紧元宝螺母即可固定。〔2设计方案2.在设计方案1的基础上进行拓展,引导学生进行构思另外的方案。在扶手能围绕连接结构向前翻倒与车身折叠的前提下,对连接结构进行改动,在连接结构的后端顶部焊一块长方形的金属板。在扶手处在竖直状态下,金属板能挡住扶手,不会使扶手往后倒下去,但向前转动时不会卡住扶手,在连接结构的前端开2个长方形的凹槽〔如图9。固定构件采用U形卡扣〔如图10,它能扣进凹槽中,能挡住扶手。在扶手处在竖直状态下,使扶手不会向前倒下去,从而实现固定的要求〔如图11。这个方案能实现让扶手既能翻倒,竖起后又能可靠固定设计要求。它的实现过程如下：拿下卡扣,扶手能向前翻倒,与车身折叠。翻起扶手,使扶手处在竖直状态下,放进卡扣即可固定。<三>总结设计分析的思路。设计方案1和设计方案2实现了基本的设计要求,下面总结设计分析和构思过程。1.解读设计要求,明确设计思路。注重点在于分步骤来实现设计要求,形成明确的设计思路。2.结合设计思路进行构思。从生活中寻找案例进行构思,关键在于对这些案例的设计分析,从而寻找构思的切入点和突破点。3.采用草图法构思方案时,还可结合其他构思方法进行构思。4.不仅在构思方案之前要对设计要求进行设计分析,而且在构思过程中也要进行设计分析。四.转换设计思路,寻求更好的设计方案。通过分析和构思设计方案1和设计方案2,学生对这道设计题的分析过程和构思思路有了一定的了解。在设计过程中,考虑扶手作为中间构件,需要设计的连接结构作为支架。我们可以转换设计思路进行构思：扶手作为支架,连接结构作为中间构件。〔一扶手作为支架的构思。结合前面的构思,学生很明确扶手作为支架的形状。在教学过程中,为了向学生表达清楚自己的构思方案,作图时,可以讲讲它的一些加工工艺步骤。先对扶手进行划线〔如图12,再对它进行锯割和钻孔〔如图13〔图12〔图13〔二连接结构作为中间构件的构思。在明确扶手作为支架的形状的前提下,结合设计方案1和设计方案2,积极引导学生构思连接结构的形状。当然,这也不能一步到位的,需要一边构思,一边对它进行修改。如图14,连接结构与扶手可采用铆钉〔或螺栓螺母连接,使扶手能围绕连接结构转动,但存在一个小问题：连接结构与车身焊接时,焊接面积比较小,连接处的强度有待提高。为了提高与车身连接处的强度,可对连接结构进行修改,加大其与车身连接处的接触面积。可采用长方体或圆柱体结构〔如图15、图16,扶手与连接结构之间采用松铆连接〔如图17、图18。〔图14〔图15〔图16〔图17〔图18如图17、图18,连接结构焊接在车身上,扶手与连接结构采用松铆连接,它们之间能转动,从而满足了第1点设计要求。在此基础上,如何改变结构来满足第2点设计要求是这个设计方案的难点。我们要积极构思固定构件能使扶手和连接结构之间能实现固定的要求。〔三设计方案3。〔图19〔图20如图19,连接结构底部圆柱的直径为30mm<与扶手的直径一样大小>,它与车身之间采用焊接,与扶手之间采用松铆连接。内径为31mm的钢管作为套管〔固定构件。套管往上移动,扶手能翻倒,与车身折叠〔满足第1点设计要求。翻起扶手使它处在竖直状态,套管往下移动,扶手与连接结构之间能固定,扶手能承受推力和拉力〔满足第2点设计要求。设计方案3结构简单,操作方便,也满足了第3点设计要求。为了便于转动,对扶手和连接结构进行修改〔如图20。五.成效与反思。回顾对这道设计题的教学,单从作图的角度考虑,设计方案3这种构思一般很难想到,在教学中直接作图也会有部分学生不理解。通过构思设计方案1和设计方案2,学生相对容易理解了。在教学中,我总结了教学感悟