俞璉通用技術草圖設計分析的策略分析

/通用技術草圖設計分析的策略澄潭中學俞璉[摘要]針對具體的設計題構思一個好的方案,對學生來講是比較困難的,對老師來講也有一定的難度,特別是不容易把自己的構思方案明確地表達給學生。講完設計題后,很多學生往往只知道設計題的構思方案,而不知道如何進行構思,遇到其他設計題就不會構思了。針對學生存在的問題,我一直在探索如何提高學生的草圖設計分析能力,想在草圖教學中形成一定的模式,從而提高學生的作圖能力。在復習教學中,對設計題的草圖分析,我突然有所感悟,從而在教學中形成了一定的思路。[關鍵詞]草圖教學設計分析思路一 .問題的提出。《20XX9月普通高等學校招生XX省統(tǒng)一考試》技術應用題。如圖所示是一款扶手固定的手推平板車,車身材料是鋼板,扶手材料為Φ30mm的鋼管。為了減小收納空間,要求扶手可以翻倒,請設計扶手和車身之間的連接結構。設計要求如下：

A．扶手能翻倒與車身折疊；

B．扶手豎起后可靠固定,能承受推力或拉力；

C．結構簡單、操作方便。請根據(jù)上述設計要求,完成以下任務：<1>畫出連接結構的設計草圖〔只需畫出一側的連接結構,必要時用文字說明；<2>在設計草圖上標注連接結構的主要尺寸；<3>說明你的方案是如何實現(xiàn)讓扶手既能翻倒,豎起后又能可靠固定；<4>設計并制作完成后進行試驗,在車身上放置重物,手握扶手,推動或拉動車子。該試驗的主要目的是檢驗__▲_〔在①車身是否牢固；②扶手與車身折疊；③扶手豎起后是否可靠固定中選擇一項,將序號填寫在"__▲_"處。1.技術應用題考查的知識點。這道技術應用題主要考查以下幾個知識點?！?繪制設計草圖?！?尺寸標注?！?說明設計方案是如何達到設計要求的?！?技術試驗的目的。通過這道題目考查學生的技術設計能力、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力。2.學生存在的問題。由于學生缺乏知識儲備、生活經(jīng)歷。在日常的教學中,草圖設計對學生來說是一塊很難的知識點。很多學生做題時,往往不對題目進行分析就直接作圖,或者對題目的分析不夠透切。從設計結果來看,效果往往不是很理想,甚至很多設計都不能達到基本要求。3.在復習教學中,我的感悟。在復習教學中,我分析這道技術應用題時,突然有所感悟：在草圖教學中,應注重對設計要求的分析,著重設計思路的講解。在講解設計思路時不能一步到位,應分步實現(xiàn)設計要求。在設計每一步設計要求的過程中,可以從生活中積極尋求解決方案,在設計的過程中有一定的切入點。在教學中,我積極啟發(fā)學生去尋找切入點,注重讓學生形成一套設計思路。二.解讀設計要求,明確設計思路。在對試卷分析教學中,針對學生作圖中存在的問題,引導學生再次明確題目：扶手和車身都是采用金屬材料,從圖中可知兩者之間是固定不動的。題目要求設計扶手和車身之間的連接結構,連接結構的設計要求如下：1.扶手能翻倒與車身折疊。2.扶手豎起后可靠固定,能承受推力或拉力。3.結構簡單、操作方便。從草圖設計的基本要求來看,最主要滿足第1點和第2點設計要求?，F(xiàn)在對第1點和第2點設計要求進行解讀,使學生對設計要求有一個基本認識?！惨唤庾x設計要求。1.第1點設計要求解讀。扶手處在豎直狀態(tài)能翻倒,與車身折疊。從這點設計要求來看,扶手在豎直狀態(tài)下與連接結構之間能實現(xiàn)轉動要求,則扶手與連接結構之間可以采用鉸連接。2.第2點設計要求解讀。扶手豎起后可靠固定,能承受推力或拉力。從這點設計要求來看,扶手在豎直狀態(tài)下與連接結構之間能實現(xiàn)固定要求。從設計要求的解讀中,我們可以發(fā)現(xiàn)這兩點設計要求是相互矛盾。在扶手處在豎直狀態(tài)下,第1點設計要求要求扶手與連接結構之間能實現(xiàn)轉動要求,第2點設計要求要求扶手與連接結構之間能實現(xiàn)固定要求。一種設計無法同時滿足這兩點設計要求?！捕鞔_設計思路。既然沒辦法同時滿足這兩點設計要求,那么我們就換一種思路來考慮這個問題。進行設計分析時,先考慮滿足一點設計要求,然后在此基礎上對設計進行改動來滿足另一點設計要求。從而分步驟來實現(xiàn)設計要求。先實現(xiàn)哪點設計要求需要進行綜合分析,一般情況下,先實現(xiàn)"動"的設計要求,再實現(xiàn)"固定"的設計要求。在這個設計方案中,在扶手處在豎直狀態(tài)下,扶手與連接結構之間先實現(xiàn)"轉動"要求,再實現(xiàn)"固定"要求。通過以上的設計分析,我們可以明確設計思路：首先,我們設計一個連接結構,使它和扶手之間能實現(xiàn)轉動要求。其次,對連接結構進行改進,使它和扶手之間能實現(xiàn)固定要求。三.設計方案的初步構思。一般情況下,設計方案的構思不能一步到位的。我們可降低設計方案的構思要求,不追求設計的設計方案的完美,只要達到設計的基本要求即可。通過分步驟的方式來實現(xiàn)基本的設計要求,從而來降低構思的難度?！惨环鍪峙c連接結構實現(xiàn)"動"的構思。綜合分析歷次高考、學考和會考中的設計題,構件之間"動"主要有轉動和滑動兩個方面。比如這道設計題要求扶手和連接結構之間能轉動。以此為契機,聯(lián)系生活中的案例,積極尋找構思的切入點。1.從生活中發(fā)現(xiàn)案例,尋求解決問題的切入點。圍繞扶手和連接結構之間能轉動這個切入點,積極尋找生活中構件之間能轉動的物體。積極發(fā)現(xiàn)能轉動構件的特點。構件之間能轉動的物體在生活中是非常多的,比如剪刀、門等等。結合這道設計題,我只選了小刀、傘骨、鏡架三幅圖片。對這些圖片進行分析,我們可以發(fā)現(xiàn)它的一些特點。①轉動物體的構件主要由三部分組成。以小刀為例,主要是由刀片、鉚釘和刀身三部分組成。為了在作圖中能表達清楚,我把三部分構件稱為中間構件、連接件和支架。結合這道設計題,扶手可作為中間構件,需要設計的連接結構可作為支架。②構件之間能轉動,則需要對中間構件和支架進行鉆孔。扶手和連接結構之間能轉動,則要對扶手和連接結構進行鉆孔。③連接件主要由鉚釘、螺栓和螺母組成的。④支架可采用u形形狀,連接結構的設計可參照支架進行設計。這些設計分析的結論可作為作圖的切入點。2.結合切入點,實現(xiàn)初步的構思。從設計分析中,我們明確了設計方案由扶手〔中間構件、連接件〔暫時選用螺栓螺母,作圖時不畫螺母和連接結構〔支架組成的。結合設計分析的結論,我們開始作圖。首先對扶手進行鉆孔〔如圖1所示。采用螺栓作為連接件,并把螺栓穿過扶手〔如圖2所示。其次,對連接結構進行構思可參照支架進行構思。結合設計分析,連接結構可設計成u形形狀,并對其進行鉆孔<如圖3所示>。扶手和連接結構用螺栓螺母連接〔如圖4所示。由圖4可知,扶手能圍繞連接結構轉動,從而實現(xiàn)了第1點設計要求。3.明確連接結構采用的材料。由于是車身和扶手是金屬材料,連接件采用螺栓螺母連接,因此,連接結構也可采用金屬材料,與車身之間采用焊接〔如圖5所示。綜合以上的設計分析和構思,我們已經(jīng)明確連接結構可采用u形鋼板進行加工,分別對u形鋼板和扶手鉆孔,用螺栓螺母〔也可采用鉚釘連接。再把連接結構焊在車身上,能實現(xiàn)扶手圍繞車身轉動,從而滿足了第1點設計要求?！捕鍪趾瓦B接結構實現(xiàn)"固定"的構思。在已滿足第1點設計要求的基礎上,對已構思的連接結構進行修改,思考如何改變連接結構的形狀能使扶手和連接結構之間能達到固定的設計要求。1.設計思路分析,尋求解決問題的突破點。在這里我把改變的構件稱為固定構件,結合這道設計題題意,它要求能翻倒的扶手豎起后能固定后,扶手又能翻倒。根據(jù)這個要求,連接結構改變形狀后又能返回到原來的狀態(tài)。對固定構件選擇和構思有一定的幫助。設計分析的關鍵在于如何理解結構形狀的改變和固定構件之間的聯(lián)系。說的簡單一點,可以歸納為兩種情況。①裝上固定構件,連接結構實現(xiàn)固定要求,拆下固定構件,連接結構返回到原來狀態(tài),實現(xiàn)轉動的要求。②固定構件與連接結構連接,但固定構件相對于連接結構能"動"〔轉動或滑動。比如它們之間能滑動,固定構件處在連接結構的一端,滑到另一端,連接結構能實現(xiàn)固定要求,返回到原來這一端能返回到原來的狀態(tài),實現(xiàn)轉動的要求。固定構件可以選擇連接件或者自己構思形狀。以上兩點的設計分析,結合固定構件的選擇,可以尋求解決問題。2.設計方案的構思。結合第①點設計分析,固定構件在選擇連接件的情況下,就得出一個設計思路：固定構件選擇能經(jīng)常拆裝的連接件。結合平時的教學,學生很容易會選擇元寶螺母和螺栓或元寶螺栓和螺母。在此基礎上,對原有的設計方案進行構思。這也是解決問題的突破點?！?設計方案1。在固定構件采用螺栓<元寶螺栓>的情況下,螺栓要穿過孔,則要對連接結構和扶手鉆孔〔如圖6,穿過螺栓,再用元寶螺母擰緊即能達到固定的要求〔如圖7、圖8。這個方案實現(xiàn)讓扶手既能翻倒,豎起后又能可靠固定設計要求。它的實現(xiàn)過程如下：扶手在固定狀態(tài)下,擰松元寶螺母,把螺栓拿下來,則扶手能翻倒,與車身折疊。再把扶手翻起來,使扶手處在豎直狀態(tài)下,使孔眼對齊,穿過螺栓,再擰緊元寶螺母即可固定?！?設計方案2.在設計方案1的基礎上進行拓展,引導學生進行構思另外的方案。在扶手能圍繞連接結構向前翻倒與車身折疊的前提下,對連接結構進行改動,在連接結構的后端頂部焊一塊長方形的金屬板。在扶手處在豎直狀態(tài)下,金屬板能擋住扶手,不會使扶手往后倒下去,但向前轉動時不會卡住扶手,在連接結構的前端開2個長方形的凹槽〔如圖9。固定構件采用U形卡扣〔如圖10,它能扣進凹槽中,能擋住扶手。在扶手處在豎直狀態(tài)下,使扶手不會向前倒下去,從而實現(xiàn)固定的要求〔如圖11。這個方案能實現(xiàn)讓扶手既能翻倒,豎起后又能可靠固定設計要求。它的實現(xiàn)過程如下：拿下卡扣,扶手能向前翻倒,與車身折疊。翻起扶手,使扶手處在豎直狀態(tài)下,放進卡扣即可固定。<三>總結設計分析的思路。設計方案1和設計方案2實現(xiàn)了基本的設計要求,下面總結設計分析和構思過程。1.解讀設計要求,明確設計思路。注重點在于分步驟來實現(xiàn)設計要求,形成明確的設計思路。2.結合設計思路進行構思。從生活中尋找案例進行構思,關鍵在于對這些案例的設計分析,從而尋找構思的切入點和突破點。3.采用草圖法構思方案時,還可結合其他構思方法進行構思。4.不僅在構思方案之前要對設計要求進行設計分析,而且在構思過程中也要進行設計分析。四.轉換設計思路,尋求更好的設計方案。通過分析和構思設計方案1和設計方案2,學生對這道設計題的分析過程和構思思路有了一定的了解。在設計過程中,考慮扶手作為中間構件,需要設計的連接結構作為支架。我們可以轉換設計思路進行構思：扶手作為支架,連接結構作為中間構件?！惨环鍪肿鳛橹Ъ艿臉嬎?。結合前面的構思,學生很明確扶手作為支架的形狀。在教學過程中,為了向學生表達清楚自己的構思方案,作圖時,可以講講它的一些加工工藝步驟。先對扶手進行劃線〔如圖12,再對它進行鋸割和鉆孔〔如圖13〔圖12〔圖13〔二連接結構作為中間構件的構思。在明確扶手作為支架的形狀的前提下,結合設計方案1和設計方案2,積極引導學生構思連接結構的形狀。當然,這也不能一步到位的,需要一邊構思,一邊對它進行修改。如圖14,連接結構與扶手可采用鉚釘〔或螺栓螺母連接,使扶手能圍繞連接結構轉動,但存在一個小問題：連接結構與車身焊接時,焊接面積比較小,連接處的強度有待提高。為了提高與車身連接處的強度,可對連接結構進行修改,加大其與車身連接處的接觸面積?？刹捎瞄L方體或圓柱體結構〔如圖15、圖16,扶手與連接結構之間采用松鉚連接〔如圖17、圖18?！矆D14〔圖15〔圖16〔圖17〔圖18如圖17、圖18,連接結構焊接在車身上,扶手與連接結構采用松鉚連接,它們之間能轉動,從而滿足了第1點設計要求。在此基礎上,如何改變結構來滿足第2點設計要求是這個設計方案的難點。我們要積極構思固定構件能使扶手和連接結構之間能實現(xiàn)固定的要求?！踩O計方案3?！矆D19〔圖20如圖19,連接結構底部圓柱的直徑為30mm<與扶手的直徑一樣大小>,它與車身之間采用焊接,與扶手之間采用松鉚連接。內徑為31mm的鋼管作為套管〔固定構件。套管往上移動,扶手能翻倒,與車身折疊〔滿足第1點設計要求。翻起扶手使它處在豎直狀態(tài),套管往下移動,扶手與連接結構之間能固定,扶手能承受推力和拉力〔滿足第2點設計要求。設計方案3結構簡單,操作方便,也滿足了第3點設計要求。為了便于轉動,對扶手和連接結構進行修改〔如圖20。五.成效與反思?；仡檶@道設計題的教學,單從作圖的角度考慮,設計方案3這種構思一般很難想到,在教學中直接作圖也會有部分學生不理解。通過構思設計方案1和設計方案2,學生相對容易理解了。在教學中,我總結了教學感悟