資源簡介

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第三章 怎樣進行設計
設計過程的第一步是？
一、發現和明確設計問題
1.設計問題的來源
2.明確設計要解決的技術問題
a.弄清楚要設計的技術問題
b.判斷問題是否能夠解決（是否違反科學規律和客觀規律）
c.判斷問題是否當前可以解決
設計問題的來源
------來源于人們的需求和愿望
1.人類生存活動中必然會遇到的問題（衣 食 住 行 等）
例：我們要解決如何進食，所以設計出刀叉。叉子、筷子；為了清洗衣服，人們設計出洗衣粉、肥皂等。
2. 別人給出的問題（別人給出的）
在企業進行設計工作時，問題的來源大都屬于這種。當汽車的速度超過200km/h時，空氣阻力問題越來越明顯。為了解決這個問題，人們設計了外觀呈流線型的汽車。
3.基于一定的目的有設計者自己主動發現的問題（主動發現的）有目的、帶著問題、用挑剔的眼光去觀察；觀察問題認真、深入、周密，要透過現象看本質。
也可以是無意識的發現問題
神舟七號坐便器
在太空艙內的廁所將實現尿糞分離。宇航員們的尿也通過生物菌處理數小時后，與飲用水無異，可以繼續飲用。糞便將采用真空烘干粉化撒向太空。
電話的發明
電話的發明歷程：德國人賴特--美國人格雷--美國的貝爾(英國移居)
1.賴特是一位德國教師。1861年，他造
出了一臺簡易電話機，由發話器和受話器兩
部分組成。
賴特高興地把這一發明拿到法蘭克福物理學會上表演，但是到會的權威們卻毫無興趣，認為這是小孩子的玩藝。這使賴特受到很大打擊，不久就病逝了。
2.1874年，美國人格雷制造了一臺比賴特電話還要靈敏些的電話機，在華盛頓當眾表演。表演是成功的，但是權威們依然認為用電傳送人的聲音沒有實用價值。格雷在眾口非議中也動搖不干了。
思考：貝爾針對的是什么問題？這個問題從何而來？
貝爾針對的是如何讓聲音通過電傳輸的問題。是貝爾自主發現并研究解決的問題。
3、貝爾是治療耳聾的醫生。他的工作使他對聲音如何用電來傳遞產生了興趣。１８７６年貝爾電話研制成功。
新式紡紗機的誕生
（珍妮紡紗機的發明）
歷史背景：在約翰·凱伊發明飛梭之后，織布速度大大加快。但當時的紡紗速度很慢，工效很低，不能滿足紡織的需要。人們開始致力于新的紡紗機的研制。1761年，英國皇家藝術學會專門懸賞鼓勵人們發明新型紡紗機。獲獎的條件是：新發明的機器要能“一次紡6根毛線、亞麻線、大麻線或棉線，而且只需要一個人開機器或看機器。”盡管如此，新的紡紗機的研制工作仍進展不大。
1764年的一天，英國曼穩斯特有個兼做木工的織工詹姆斯.哈格里沃斯在一次偶然的發現中受到啟示。有一天，他的妻子珍妮的紡車突然翻倒在地，但豎起來的紗錠（紡錘）和車輪仍在轉動。他猛然想到：幾個紗錠并立在一起，不是可以用一個輪子來帶動嗎？經過反復研制，他終于在1765年設計并制造出了一架可同時紡8個紗錠的新紡機。這樣，就把紡紗的工效一下提高了8倍。后來，他又對珍妮紡紗機不斷改進，一直增加到80個紗綻。
吸蚊機綜合各種捕蚊技術，利用更先進的誘蚊燈及無聲軸吸氣方式，把蚊子誘到機前，利用風扇吸力，把蚊子吸入機內，再用電網加以捕殺。其滅蚊方式較主動，滅蚊效率高，可達90%以上。且不使用任何化學藥品，無毒、無味、無輻射、無噪音，安全環保。
變色防燙碗
屁股挨凍這么辦？
1.當人生病需要躺著用直吸管吸取杯中飲料時，如果管子彎折了，就喝不到飲料；
2.人們在喂嬰兒食物的時候不知道冷熱，會燙著孩子；
你知道下面這些問題的發現引發了哪些設計和發明嗎？
“用心”觀察日常生活！
我們也可以說，世界上到處都有發現的啟示，不是缺少作出發現的機會，而是缺少善于發現的頭腦。
法國大雕塑家羅丹說過：“美是到處都有的，對于我們的眼睛，不是缺少美，而是缺少發現。”
1.主動；
2.養成觀察的習慣，多角度、多層次、多方向地進行
3.做觀察記錄
注水肉檢測儀器
實踐案例
18歲的南京第42中高三學生周浩發現市場上有很多豬肉都有注水現象，他想怎樣才能辨別豬肉是否是注水肉呢？經過一年多的努力，他成功發明了一種測定儀器，只要往肉里一插，馬上就讓“注水肉”現形。他的根據是肉和水都是導電體，但導電率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的導電率就會相應改變。他邊實驗邊改進，最終制作出了這臺測試儀。該發明在第五屆中國發明展覽會上榮獲銀獎。
色盲癥
思考：日常生活中你看到的紅綠燈能發現什么問題嗎？
山東師范大學附屬高中學生潘立群今年18歲，在一次偶然的機會中，他了解到全國有色障者近6500萬，當時腦海中就閃現出一個想法：能否發明一種色障者也可識別的交通信號燈？得到老師認可后，潘立群從2005年9月著手研究，研究各種信號燈的閃爍規律，了解到色障者只是無法辨別顏色，但具有與常人同樣的光感和圖形識別能力。潘立群經過分析認為，可利用光的閃爍和圖形來方便色障者，并于今年3月發明了這種交通道路信號燈。他通過改變電路在紅燈中加“X”圖形，在黃燈中加“-”圖形，綠燈保持不變。紅燈亮時“X”同時閃爍表示禁行，黃燈亮時“-”同時閃爍表示等待，綠燈不變表示通行。這樣色障者也能看到“紅綠燈”，而且這一方案不需增加成本。該作品在2006年4月15日至24日在丹麥首都哥本哈根舉行的國際中學生創新成果展評中獲得最高獎項“最佳國際優秀項目獎”。
X
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二、明確解決設計問題的能力、條件、標準與限制
能力：解決問題的技術能力------一個設計者或一群設計者能力的綜合（受社會發展水平和科學技術水平的制約）
條件：
標準：總的標準------國際、國家、行業
企業標準
部分標準------產品各部件功能、大小、
安全、外觀、耐用性等方面。
限制：時間、成本、環境、其他限制。
時間條件
經費條件
設備條件
其他條件：特殊材料
信息收集的方式
信息收集應盡量做到：全面
真實準確
信息整理的常見方式：
信息整理的常用方法：比較法、核對法、佐證法 、邏輯法、文獻法、評估法、調查法
三、信息的收集與整理
歸類
去偽存真
抓住重點
其他方式
材料的分類：天然、金屬、化學、復合、新材料
材料的特性：塑性、彈性、耐腐蝕性、其他特性
標準件與元器件
標準件：具有統一的形狀、尺寸、公差、和技術要求等
的零件。例：螺釘、螺母、墊圈等。
元器件：在電子和電器產品中，因某一功能部件被廣泛
大量使用，人們出于使用方便、簡化制作過程
和節約成本的需求，單獨設計和生產的零部件。
例：電阻、電容、電感、晶體管、集成塊等。
材料的 選擇：堅持合理合適的原則
保護：盡可能選取再生、可再生和儲量豐富的
資源
四、怎樣挑選材料
------在設計過程中，技術試驗伴隨著多個重要的設計階段（材料的選擇、器件的篩，工件、構件和產品的制作等）
什么是技術試驗？
從技術角度對材料、元器件及整機進行測試和檢驗
技術試驗的作用
1.技術試驗所能得到的性能、數據、曲線、圖表等信息材料，是開展技術設計及進行設計優化的重要依據
2.技術試驗是進行技術革新、技術發明、科學探究的重要途徑，更是揭露問題的關鍵。
3.技術試驗可將技術設計的失誤降到最低程度，同時使技術設計得以改進、完善和優化。
五、技術試驗
技術試驗的方法
a.實物試驗：新設計的飛機進行試飛試驗
b.對比試驗：白鼠試藥
c.模擬（模型）實驗：防震試驗大樓模型
飛機模型的風洞試驗
d.計算機仿真試驗等：導彈發射、新通信系統
傳輸 等項目的仿真實驗。
技術試驗的步驟：1.確定試驗的目的和對象
2.確定試驗的方法、手段和環境條件。3.選定技術試驗的工具、儀表、器件。4.確定參加實驗的組成人員、分工和負責人。5.進行技術試驗。6.寫出分析總結報告。
技術試驗的種類：
1.按專業分：例如按物理專業分為力學實驗、電學試驗、光學試驗等
模擬運輸振動測試機
溫度老化試驗箱
2.按行業分：工業試驗、農業試驗、醫藥試驗和武器試驗等等。
風洞試驗
恐怖的核武器試驗
空投核武器試驗
長崎原子彈爆炸瞬間
氫彈爆炸
超級水稻試驗
3.按實驗目的分：功能、性能試驗、優化、老化試驗、環境適應性試驗、破壞性試驗等等。
例如：測試電視機的清晰度------功能、 性能
將一批電飯煲工作在一定的環境中并觀察其變化，檢查哪種電飯煲質量最佳------優化、
老化試驗
將新出場的飛機、汽車進行碰撞觀察其損壞情況及室內模擬人的受傷情況------破壞性試驗
4.按實驗對象分：材料試驗、結構試驗、元件試驗、整機試驗等等。
金屬硬度測試儀
材料試驗
整機試驗------翻車測試臺
元件試驗------半導體元件測試儀
5.按實驗階段分：小試、中試、應用試驗等等。
半導體元件測試儀

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