欢迎来到设计与科技（Design and Technology）核心课程！
你好！这份指南旨在协助你掌握 Pearson Edexcel GCSE (9-1) 设计与科技考试的核心内容（Core Content）。这部分非常重要，因为它涵盖了所有设计师必须具备的“核心概念”，无论你之后选择专攻哪种材料，这些原则都适用。
如果有些主题起初看起来比较深奥，别担心！我们会将它们拆解成易于消化的小单元，并配合大量生活实例。让我们开始吧！
1.1 新兴科技的影响
科技发展一日千里！这一节探讨新发明如何改变我们的工作、商业模式以及地球。
工业与就业
新机器处理事务的速度远超人类。这在某些传统职位上导致了失业（unemployment），但也催生了对新型劳动力技能组合（workforce skill set）的需求——例如能够编程和维修机器人的高技能人才！科学园（Science and technology parks）通常会设在大学附近，以促进专家合作开发新点子。
企业（创业之道）
以前创业通常需要巨额银行贷款。现在，我们有众筹（crowd funding）（网上大量人士每人捐出一小笔资金）和政府资助（government funding）来协助初创企业起步。
可持续性与环境
每次制造产品时，我们都必须考虑运输成本（transportation costs）（运输距离有多远？）和污染（pollution）。 类比：想象一下购买本地种植的苹果，与从世界另一端空运过来的苹果。本地苹果的“碳足迹（carbon footprint）”要小得多。
生产技术
公司会根据需求数量选择不同的生产方式：
- 单件生产（One-off）： 制造一件独一无二的产品（例如结婚蛋糕）。
- 批量生产（Batch）： 制造特定数量的产品（例如 50 个面包）。
- 大量生产（Mass）： 制造数以千计相同的产品（例如胶瓶）。
- 准时制生产（Just-in-Time, JIT）： 只在真正需要时才订购材料，以节省空间和资金。
快速回顾： 新科技制造了“技能缺口”。我们对体力劳动者的需求减少，但对理解电脑与自动化的“高技术”人才需求却增加了。
1.2 评估与道德
设计师在制作产品前，必须反思：“我们应该制造这个吗？”以及“当它损坏时会怎样？”
1.2.4 生命周期评估（Life Cycle Analysis, LCA）
LCA 从四个阶段审视产品的一生：
1. 原材料提取。
2. 制造与运输。
3. 产品使用。
4. 弃置（回收或填埋）。
道德观点
我们必须考虑公平贸易（Fair Trade）。这确保发展中国家的工人能获得合理薪金并在安全环境下工作。请时刻反思：“是谁制造了这个？他们受到公平对待吗？”
关键点： 设计师不仅考虑利润，还要考虑环境（全球变暖）与人类（道德）。
1.3 能源产生与储存
万物皆需动力！你需要了解不同能源的差异。
不可再生能源（化石燃料）
煤炭、天然气和石油。 它们虽可靠，但会产生大量污染，且最终会耗尽。
可再生能源
- 太阳能： 利用太阳能电池（solar cells）从太阳获取能量。
- 风能： 利用涡轮机捕捉风力。
- 水力发电： 利用流动的水（水坝）。
- 生物燃料： 利用植物或动物废料。
储存能源
我们使用电池（batteries）储存电力，以便在阳光不足或无风时使用。
快速回顾： 选择能源时，要考虑便携性（portability）（我可以携带吗？）、成本和环境影响。
1.4 现代材料与智能材料
这些材料拥有“超能力”或为特定功能而设计。
智能材料
智能材料会随环境变化（如热力或光线）而改变其特性。
- 形状记忆合金（SMA）： 这种金属可被弯曲，但受热时会“记得”并恢复成原始形状。
- 压电材料（Piezoelectric Materials）： 当你挤压或拉伸它们时，它们会产生电力。
复合材料（Composites）
复合材料由两种或以上材料结合而成，以创造出性能更优越的材料。
例子：混凝土非常坚固。胶合板（Plywood）由层层木板胶合而成，强度更高且更稳定。
你知道吗？ 纳米材料（Nanomaterials）小到以原子计量！它们能让衣物防污，或让网球拍变得极轻。
1.5 机械装置
机械装置能将一种运动转化为另一种运动。
运动类型
- 线性运动（Linear）： 直线移动。
- 旋转运动（Rotary）： 圆形移动（如车轮）。
- 往复运动（Reciprocating）： 直线上前后移动（如锯子）。
- 摆动（Oscillating）： 曲线前后移动（如秋千）。
杠杆（Levers）
杠杆帮助我们用较小的力举起重物。利用记忆法 FLE 123 来记住中间是什么：
- 第 1 类杠杆： Fulcrum（支点）在中间（如跷跷板）。
- 第 2 类杠杆： Load（负载）在中间（如独轮手推车）。
- 第 3 类杠杆： Effort（施力）在中间（如镊子）。
计算
你可能需要计算机械效益（Mechanical Advantage, MA）：
\( MA = \frac{Load}{Effort} \)
关键点： 机械装置让我们能改变力的大小（magnitude）和方向（direction）。
1.6 & 1.7 电子系统与编程
电子系统遵循简单模式：输入（Input）→ 处理（Process）→ 输出（Output）。
部件
- 传感器（输入）： LDR（光敏电阻，感知光线）和 热敏电阻（Thermistors）（感知热力）。
- 控制（处理）： 系统的“大脑”，如微控制器（microcontroller）或晶体管（transistor）。
- 输出： 蜂鸣器（Buzzers）（声音）和 LED（灯光）。
流程图编程
我们使用流程图来规划系统运作。
- 椭圆形： 开始/结束。
- 长方形： 处理（执行动作）。
- 菱形： 决策（光线暗吗？是/否）。
常见错误： 别忘了决策（Decision）菱形必须有两条箭头分支出去（是与否）！
1.8 - 1.12 材料分类
身为设计师，你需要知道哪种材料适合该工作。
金属
- 黑色金属（Ferrous）： 含铁，通常会生锈（低碳钢、铸铁）。
- 有色金属（Non-Ferrous）： 不含铁，不生锈（铝、铜）。
- 合金（Alloys）： 金属混合物（黄铜）。
聚合物（塑料）
- 热塑性塑料（Thermoforming）： 可反复加热及重塑（亚克力、HIPS）。想象巧克力——融化、塑形、冷却、重复！
- 热固性塑料（Thermosetting）： 一旦定型就无法重新融化（脲醛）。想象鸡蛋——煎熟后就不能变回液体！
木材
- 硬木（Hardwoods）： 通常来自落叶树（橡木、榉木）。生长缓慢，通常较贵。
- 软木（Softwoods）： 通常来自针叶树（松木、雪松）。生长快，较便宜。
记忆小贴士： 延展性（Ductility）指材料可被拉成细长的金属线。展性（Malleability）指材料可被锤击成平坦的薄片。
1.13 - 1.17 设计实务与沟通
这部分关于专业设计师的工作方式。
设计策略
- 协作（Collaboration）： 团队合作。
- 以用户为中心的设计（User-Centred Design）： 全心关注产品使用者。
- 系统思维（Systems Thinking）： 从宏观角度审视事物之间的联系。
沟通创意
设计师使用不同绘图方式展示创意：
- 注释草图（Annotated Sketches）： 带有解释特征说明的图画。
- 爆炸图（Exploded Views）： 显示各零件如何组装。
- CAD（计算机辅助设计）： 使用如 2D Design 或 SolidWorks 等软件建立完美的数字模型。
最终关键点： 永远要为你的选择提出理据！如果你选用了橡木，请解释原因（例如：“它耐用且木纹美观”）。
做得好！你已经读完所有核心内容笔记了。保持复习这些关键词，你将为 Component 1 做好充分准备！