第二章 技术世界中的设计

第二章技术世界中的设计[考试标准]
考试内容
考试要求考试属性已考点
技术与设计的关系
①设计的内涵
②技术与设计的关系b
b
必考
设计中的人机关系①人机关系的含义
②人机关系在设计中要实现的目标
③在设计中实现合理的人机关系b
b
c
必考＋加试
2015年10月选考(第1题)
2016年4月选考(第2题)
2016年10月选考(第2题)
2017年11月选考(第2题)
2018年4月选考(第4题)
2018年11月选考(第1题)
2019年4月选考(第3题)
技术试验及其方法①技术试验的重要性
②技术试验的常用方法
③简单技术试验的设计与实施b
a
c
必考＋加试
2016年10月选考(第15题(4)
小题)
2017年4月选考(第2题)
2018年4月选考(第2题)
2018年11月选考(第2题)
2019年4月选考(第2题)
一、技术与设计的关系
1.设计是技术发展的重要驱动力
技术世界既是丰富多彩的，又是发展变化的，而这一切都离不开设计。

设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。

(1)设计是技术成果转化的桥梁和纽带。

例如环保餐具的设计。

(2)设计促进技术的革新。

2.技术发展对设计产生的重要影响
技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现。

技术的发展制约着设计的发展，先进的技术可以使人们的设计得以实现。

(1)技术发展为设计提供了更为广阔的发展空间，使设计的主题更加丰富，设计的表达方式更加多样，设计的效率更高。

(2)技术进步还促进人们设计思维和手段的发展。

3.设计的丰富内涵
技术世界中的设计，其核心是技术设计。

设计包括技术设计与艺术设计，技术设计侧重于功能、结构、材料、程序、工艺等，围绕技术的目的而展开；艺术设计侧重于欣赏、审美，更强调感觉的需要，技术设计与艺术设计往往紧密地联系在一起。

二、设计中的人机关系
1.人机关系
在设计中，我们所设计的产品都是从人的需求出发，为人服务的。

当人们使用物品时，物品与人就产生了一种相互的关系，这种相互的关系称为人机关系。

4(4目标)＋4(4个方面)＝8
2.人机关系中要实现的目标是高效、健康、舒适、安全
(1)高效：把人和机作为一个整体，合理或最优地分配人和机的功能，促进二者的协调，提高人的工作效率。

人机所在环境中的一些因素也影响人的效率和行为。

(2)健康：人在长期操作或使用产品的过程中，产品对人的健康不会造成不良的影响。

(3)舒适：人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围内，从而使人不致过早地产生疲劳。

心理上的舒适感是人机关系应当考虑的目标。

(4)安全：人们在操作和使用产品的过程中，产品对人的身体不构成生理上的伤害。

目的是避免操作者和使用者产生因作业而引起的伤害或伤亡。

3.如何实现合理的人机关系(考虑4个方面)
(1)普通人群和特殊人群：产品设计应以普通人群为标准，还应充分考虑特殊人群的独特需要。

(2)静态的人群和动态的人群：人们在使用产品时处于静态和动态两种状态交替
之中，产品不但要符合人体的静态尺寸(是指人的构造尺寸)，也要符合人体的动态尺寸(是指人的功能尺寸，包括人的动作范围，体形变化等测量数据)。

(3)人的生理需求和人的心理需求：产品不但要满足人的生理需求(性别、年龄等不同对同一产品的需求是不同的)，而且要满足人的心理需求(视觉、听觉、触觉、味觉等)。

(4)信息的交互：人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程。

改变信息传递的途径能够获得更好的人机关系。

三、技术试验及其方法
1.技术试验
技术实验是技术活动中的一项重要内容，在技术发明、技术革新、技术推广等活动中，它不仅是技术成功与否的验证，更是发现问题、探究规律、优化技术的关键。

(1)什么叫技术试验：在技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验等探索性实践活动称为技术试验。

(2)技术试验的重要性：可以使设计得以改进和完善设计，将设计的风险和失误降到最低，对技术应用的实现起到了有力的保障作用。

2.技术试验方法
(1)优选试验法：运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的试验，逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果。

如不同品种的水稻的对比实验等。

(2)模拟试验法：通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法。

如汽车的碰撞实验等。

(3)虚拟试验法：利用计算机来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法。

如用计算机模拟“勇气”号火星探测器登陆火星表面的场景效果。

(4)强化试验法：通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法。

如检测产品的抗压性能等。

(5)移植试验法：在相互具有差异的事物之间，将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验。

如橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验等。

3.技术试验的实施与报告的写作
技术实验是一种探索性的实践活动，需要试验者具有科学的精神、严谨的态度，更需要顽强的毅力。

(1)技术试验的实施包括制定试验计划、抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论等几个步骤。

(2)技术试验报告是技术试验工作完成后应当形成的成果，其项目包括试验目的、试验名称、试验准备、试验过程(试验步骤、试验记录)、试验总结等。

试验报告的文字应力求简明扼要。

4.技术试验在设计中的作用
通过技术试验，可以发现问题、深化认识、推动技术设计的发展，特别是在设计的后期，进行综合性的整体试验显得更为重要，因为能为设计的评价提供准确、客观的数据。

【例1】(2016·10月浙江选考)如图所示是一款可折叠木椅，从设计中的人机关系角度分析下列说法中不正确的是()
A.采用铰连接便于折叠和展开，实现了高效目标
B.栅格结构的椅面和靠背透气性好，实现了舒适目标
C.折叠和展开需要双手操作，主要考虑了普通人群
D.站在一侧就可以将木椅折叠和展开，主要考虑了人的静态尺寸
解析站在一侧就可以将木椅折叠和展开，主要体现了高效目标，与人的自身的生理尺寸的长、短、大、小等都没有关系。

答案 D
[变式1](2016·8月温州模拟)如图所示的手环，具有查看运动量、监测睡眠质量、智能闹钟震动唤醒等功能。

从人机关系角度分析，下列说法中不合理的是()
A.将手环靠近手机，即可安全解锁，体现了高效的目标
B.手环具有蓝牙连接手机功能，考虑了人的动态需求
C.手环腕带有六色可选，满足了人的心理需求
D.手环选用环保无毒材料，体现了健康目标
解析B错误，没有动态需求的说法。

答案 B
【例2】(2018·11月浙江选考)如图所示的显示器支架，能根据用户需要带动显示器在设定范围内缓慢平动，引导用户跟随屏幕活动颈部。

从人机关系的角度
分析，下列说法中不正确
．．．的是()
A.支架的设计考虑了普通人群与特殊人群
B.可根据需要设定平动的范围，考虑了人的动态尺寸
C.引导用户活动颈部，实现了人机关系的健康目标
D.支架带动屏幕缓慢平动，不影响阅读，实现了人机关系的高效目标
答案 D
[变式2]常见拐杖基本上都以腋下肩关节和大臂关节提供支持，还必须双手紧握，相当不舒服。

如图所示是一款全新设计的以手肘为支撑点，绑在前臂上的拐杖，比现有产品要更灵活，更舒适，长时间的走路不易引起酸麻等疲劳状态，而且能够解放双手，完成一些必要工作；该拐杖高度可调节，适合不同身高的人使用。

针对该设计以下说法正确的是()
A.长时间的走路不易引起酸麻等疲劳状态，这实现了人机关系的舒适目标
B.为了防滑，该拐杖使用橡胶垫，主要实现了健康的目标
C.该拐杖高度可调节的设计，主要实现了安全目标
D.该拐杖解放了人的双手，体现了技术具有发展人的作用
解析本题考查人机关系在设计中要实现的目标及设计中如何实现合理的人机关系。

A项符合题意，B项主要实现安全目标，C项主要考虑人的动态尺寸，D 项叙述体现了技术具有解放人的作用。

答案 A
【例3】(2019·4月选考)如图所示是一款充电式电动小锤，使用时小锤利用振
动敲入钉子。

从人机关系的角度分析，下列说法中不正确
．．．的是()
A.锤头角度调节方便，实现了高效目标
B.利用振动敲钉子，避免敲伤手，实现了安全目标
C.手柄的大小合适，考虑了人的静态尺寸
D.没有电线，适用于更多场合，主要考虑了人的动态尺寸
解析人的动态尺寸是指功能尺寸，没有电线，适用于更多场合和人的静态尺寸无关。

故选D。

答案 D
[变式3](2015·10月浙江选考)如图所示为一款带有喷雾功能的淋浴头，能喷出热腾腾的水雾，使浴室保持适宜温度，避免受凉；通过按键可调节水雾和淋浴水
的大小，并使水温控制在50 ℃以下，防止烫伤；淋浴头的高度和角度可调节。

从设计中的人机关系角度分析，下列说法中不正确的是()
A.水温控制在50 ℃以下，实现了人机关系的安全目标
B.使浴室保持适宜温度，实现了人机关系的舒适目标
C.通过按键调节水雾和淋浴水的大小，主要考虑了特殊人群的需要
D.淋浴头的高度和角度可调节，考虑了静态的人和动态的人
解析本题考查人机关系要实现的目标和在设计中实现合理的人机关系，按键调节主要体现了高效目标。

答案 C
【例4】如图所示是一款可折叠的婴儿床。

下列对婴儿床的评价中，不正确的是()
A.无尖棱凸角，实现了人机关系的安全目标
B.可快速地展开和收拢，实现了人机关系的高效目标
C.可折叠，便于携带，符合设计的实用原则
D.整体采用圆形结构，符合设计的技术规范原则
解析技术规范原则是指有关开发生产技术的知识、领域、方法和规定的总和。

整体采用圆形结构，这不符合设计的技术规范原则，故选D。

答案 D
[变式4](2017·11月浙江选考)一款适合儿童使用的智能姿势提醒器。

采用无辐射方式检测姿势，整机仅重6.5 g，外壳柔软防滑，富有弹性，具有语音提示和信息存储功能，家长可以通过手机APP了解孩子的姿势情况。

下列关于该姿势提醒品质分析评价中，不正确的是()
A.采用了无辐射方式检测姿势，实现了人机关系的健康目标
B.整机仅重6.5 g，外壳柔软防滑，与耳朵贴合良好，实现了人机关系的舒适目标
C.外壳有弹性，适用于不同大小的耳朵，符合人体的动态尺寸
D.通过手机APP显示存储在提醒器中的姿势信息，实现了人机关系的信息交互解析外壳有弹性，适用于不同大小的耳朵，符合人体的静态尺寸。

答案 C
【例5】(2018·11月浙江选考)如图所示为一款振动试验台。

把物品包装后放入试验台，以汽车运输时的颠簸状态进行振动，测试物品是否会损坏。

该试验的方法属于()
A.优选试验法
B.强化试验法
C.模拟试验法
D.虚拟试验法
答案 C
[变式5]浅色的鞋穿久了会发黄。

试验时将浅色的鞋放在耐黄变测试仪中(如图所示)，温度调到50 ℃左右，并用强光长时间不间断地照射，以快速检测鞋的发黄情况。

该试验的方法属于()
A.模拟试验法
B.强化试验法
C.优选试验法
D.虚拟试验法
解析快速达到临界值，达到试验效果。

所以是强化试验法。

答案 B
【例6】(2019·4月选考)如图所示是一台食品存放试验机。

把食品置于试验箱内，计算机根据实际存放条件控制试验箱内的温度、湿度等，并记录食品的变化情况，该试验的方法属于()
A.虚拟试验法
B.模拟试验法
C.强化试验法
D.优选试验法
解析用实验机模拟实际的温度、湿度，属于模拟试验法。

故选B。

答案 B
[变式6]如图所示是某公司生产的手提式干粉灭火器，最大工作压力是 1.4 MPa，瓶体出厂前需要进行2.1 MPa耐压试验。

该试验的主要方法属于()
A.虚拟试验法
B.移植试验法
C.强化试验法
D.模拟试验法
解析强化试验法指通过扩大和强化试验对象的作用，提高试验效率的方法。

本题试验中所用的2.1 MPa超过最大工作压力1.4 MPa，所以为强化试验法。

答案 C
【例7】(2020·1月浙江选考)从人机关系角度分析，如图所示的桌椅设计及摆放尺寸中，仅需要考虑人体静态尺寸的是()
A.700
B.600
C.500
D.2000
解析从图片来看：A选项700为桌子边缘与靠背的距离，应为动态尺寸；B选项600为桌子高度既有动态尺寸又有静态尺寸；C选项500为椅面宽度，正好与大腿长度吻合，只考虑了静态尺寸；D选项2000为桌子长度，为桌子空间大小，
跟人体尺寸关系不大。

答案 C
【易混易错】
人机关系要实现的目标是安全、舒适、高效、健康
(1)安全目标：在设计中考虑人在操作和使用过程中，产品对人的身体产生的伤害。

(2)舒适目标：例如：各种用品的把手设计成和人手的结构形状相吻合，使人握得更加稳当和舒适。

(3)高效目标：在设计中应充分考虑人的运动体能，合理地优化人、机和环境之间的相互关系，提高人的工作效率。

例如：美国科学管理之父泰勒的“铁锹作业试验”。

(4)健康目标：在设计中考虑人在长期操作或使用产品的过程中，产品设计的不合理对人的健康产生的影响。

1.2017年5月3日，中国科学院在上海举办新闻发布会，宣布世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。

该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10～100倍。

这一设计推动了计算机技术的发展。

说明了()
A.技术的发展离不开设计
B.技术的发展和设计无关
C.技术的发展对设计产生影响
D.设计是技术发展的重要推动力
解析本题B选项是错误的，A、C选项说法是正确的，但与题中设疑关系不直接。

所以选D。

答案 D
2.智能手机要求能够长时间播放视频节目，这种设计要求电池的容量大、体积小，这促使电池生产厂家加快研发高能微型电池。

这个案例说明()
A.设计创新促进了技术的发展
B.设计与技术的发展无关
C.技术总是无法满足设计的要求
D.技术的发展不需要设计
解析正是由于人们对设计要求的变化，促使了高能微型电池的发展，故体现的关系是设计促进技术的革新。

故选A。

答案 A
3.从人机关系角度来看，以下产品设计的分析不恰当的是()
解析箱子底部小轮子的间距应与箱子自身的大小有关，与人腿长度无关。

答案 B
4.如图所示是会发光的钥匙，在不同的钥匙上添加不同颜色低压高亮度的发光二极管，以纽扣电池供电。

这样，在没有增加钥匙体积的情况下，钥匙又具有了找锁、开锁和照明等用途。

下列关于该发光钥匙的评价，不恰当的是()
A.采用了纽扣电池供电，实现了人机关系的安全目标
B.没有增加原来钥匙体积，实现了人机关系的舒适目标
C.用不同颜色的光来区别钥匙，实现了人机关系的信息交互
D.该钥匙具备快速找锁、开锁和照明等用途，实现了人机关系的高效目标
解析本题考查了人机关系的目标及如何实现合理的人机关系。

采用了纽扣电池供电，比较方便，与人机关系安全目标没有什么关系。

答案 A
5.如图所示是一种奶嘴式喂药器，依据婴儿口腔来设计口含部分的形状与尺寸；口含部分材料采用食品级硅胶；部件全部采用圆滑弧线设计，喂药器自带容量刻度值。

从人机关系的角度分析，以下说法中不合理的是()
A.喂药器自带容量刻度值，考虑了信息的交互
B.采用奶嘴式造型，主要考虑幼儿的心理需求
C.口含部分材料采用食品级硅胶，符合健康的目标
D.口含部分尺寸的确定，主要考虑了动态的人
解析口含部分尺寸的确定，主要考虑了静态的人。

答案 D
6.如图所示的水杯，具有水质监测，水温显示，喝水提示等功能，从人机关系角度分析，下列说法中不合理的是()
A.杯中的水温直接通过液晶屏显示，体现了高效的目标
B.水杯内胆采用无毒抗菌材料制成，体现了安全目标
C.水杯有多种颜色可供选择，满足了人的心理需求
D.在一天之中的不同时间发出提示喝水的蜂鸣声，体现了信息的交互
解析水杯内胆采用无毒抗菌材料制成，体现了健康目标，故选B。

答案 B
7.如图所示是一款水管密封试验装置。

家庭装修时，为了快速检验水管的密封性，用该装置将管内水压加压到正常工作压力的2～3倍，并保压一段时间，根据压力变化情况判断水管是否泄漏。

这种试验方法属于()
A.虚拟试验
B.优选试验
C.强化试验
D.模拟试验
解析注意题干中的试验方法是“用该装置将管内水压加压到正常工作压力的2～3倍”，故应该选择C。

答案 C
8.纸制梁的设计与承重试验是用一张白纸做成各种形状来试验其承重力。

测试纸制梁强度时，下列试验方法中最适合的是()
A.模拟试验法
B.强化试验法
C.优选试验法
D.移植试验法
答案 B
9.深海地区具有高压、底层水流速缓慢、无光、水温低等恶劣环境，某公司开发了如图所示的深海氧气瓶，并使其置于高压、低温、无光的环境中进行试验测试。

该测试采用的方法是()
A.强化试验法
B.虚拟试验法
C.优选试验法
D.模拟试验法
解析高压、低温、无光的环境是模拟深海地区的环境，故选D。

答案 D
10.风洞试验是依据运动的相对性原理，将飞行器固定在某一地面环境中，人为制造气流流过，以此获取空中各种复杂的飞行状态中的数据，风洞，是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。

该技术试验属于()
A.优选试验
B.虚拟试验
C.模拟试验
D.移植试验
解析通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法，属于模拟试验法。

答案 C
11.如图所示是某景区在玻璃栈道上摆满了水箱，水箱里装了不少水，这是他们在做最后的承受力测试。

先在栈道上放上水箱，然后不断往里面加水。

该试验的方法属()
A.虚拟试验法
B.模拟试验法
C.优选试验法
D.强化试验法
答案 D
12.关于技术试验，以下说法不合理的是()
A.一个班只能抽选5名学生，要求5名学生的成绩最能体现全班成绩。

设计怎样选择5名学生的方法是优选试验法
B.飞机模型在风洞中测试是模拟试验法
C.飞机驾驶员在3D舱中训练是虚拟试验法
D.家庭水管安装完毕后，给水管施加2倍正常水压的水管试验是强化试验法
解析飞机驾驶员在3D舱中训练是模拟试验法，故选C。

答案 C
1.如图所示是拎瓶器。

从设计中的人机关系角度分析，下列说法中正确的是()
A.啤酒瓶不易滑出拎瓶器的卡口摔落破碎，实现了安全目标
B.一次可以携带多达6瓶啤酒，实现了高效目标
C.边角弧形设计，实现了健康目标
D.适合于酒店服务员使用，考虑了特殊人群
解析人机关系中的安全，是指在操作和使用产品的过程当中，产品对人的身体不构成生理上的伤害，A错误；边角弧形设计，实现了安全目标；酒店服务员不属于特殊人群。

故选B。

答案 B
2.如图所示是一把手工钢锯，以下关于其人机关系说法正确的是()
A.手柄握手处采用柔软橡胶材质体现了安全目标
B.锯条安装采用元宝螺帽，方便快捷体现高效目标
C.锯条长度与运锯时手臂推拉的距离相适宜考虑了人的静态尺寸
D.锯弓没有尖锐突角主要是考虑了特殊人群
解析采用柔软橡胶材质体现了舒适目标，锯条长度与运锯时手臂推拉的距离相适宜考虑了人的动态尺寸，锯弓没有尖锐突角主要是考虑安全目标。

答案 B
3.如图所示是某大学生设计的猴子形状的输液固定板。

该固定板带有提示功能，当手放在凸起的猴嘴上时，显示屏出现动画，手超出范围就自动关闭动画，提醒儿童手不可乱动，以防针头错位造成伤害。

其中为了实现人机关系舒适目标的是()
A.采用了猴子的形象
B.采用了符合输液时手的自然状态的凸起猴嘴
C.显示屏会出现动画
D.采用了尼龙搭扣
解析A、C项满足使用者心理需求，D项方便固定，实现人机关系的高效目标。

答案 B
4.如图所示是一款单片式缠绕护腕，套于大拇指后对关节缠绕的设计，能强化腕部的稳定与支撑，舒缓腕部在长期作业或活动后的部位僵硬疲劳；束套边缘的包边特殊处理能大幅降低护具在穿戴时的不适，减少护具边缘与皮肤之间的摩擦；单片的缠绕形式除能依个人需求做调整外，也能维持指关节的活动空间，不影响整个手部的活动过程，护腕设有不同的颜色。

从人机关系的角度分析，以下关于护腕设计的说法不正确的是()
A.束套边缘的包边特殊处理，实现了人机关系的舒适目标
B.缠绕能依个人需求做调整，考虑到不同人群手部的静态尺寸
C.缠绕后维持指关节的活动空间，考虑到人手部的动态尺寸
D.设有不同的颜色，考虑了特殊人群的需求
解析不同颜色的护腕，满足了人的心理需求。

答案 D
5.如图所示是一款新型“梯子衣架两用梯”，使用铝合金制作，重量轻，可折叠以实现两用梯的转换。

从人机关系的角度分析该两用梯的设计，下列说法中合理的是()
A.防滑踏板、脚垫设计，体现了人机关系的健康目标
B.柔软的胶棉扶手设计，体现了人机关系的安全目标
C.可快速实现两用梯的转换，体现了人机关系的高效目标
D.折叠式设计满足了特殊人群的需求
解析本题主要考查人机关系实现的目标，关键要理解各目标实现的真正目的，A项实现安全目标，B项实现舒适目标，D项设计主要考虑普通人群的需求(在特殊情况下使用)。

答案 C
6.如图是一款办公智能电动升降台，可实现坐站交替的健康办公方式。

从设计中的人机关系角度分析，下列说法中不正确的是()
A.设计升降台升降的高度，主要考虑了人的动态尺寸
B.内部有大马力电机驱动，能实现快速升降，实现了高效的目标
C.通过wifi能与智能手机进行连接，智能手机控制升降台升降并显示高度，实现了信息交互
D.手在升降台桌面的下方，停止升降，实现了安全的目标
解析设计升降台升降的高度，主要考虑了人的静态尺寸。

故选A。

答案 A
7.如图所示是一款喷水壶，以下尺寸设计一般无需考虑人的静态、动态尺寸的是()。