資源簡介

(共29張PPT)
安徽省屯溪一中
李節
第三章 怎樣進行設計
設計通常從調查人們的需求開始，歷經確定設計問題、制訂設計方案、制作模型或者原型、優化設計、直到新作品或者新產品的誕生才結束。
兩大階段：方案設計階段、產品（或作品）制作階段。
在一個五百多戶的小區里有兩家副食品店，生意都不錯。不過，兩家還是有點差距。生意好的那家每月銷售額要比另一家多出三四百元，多賣出的這部分大多是被小孩們買去的。生意稍差的這家注意到了這點，便悄悄地尋找原因。貨是一樣的貨，價也是一樣的價，怎么小孩都愿意上那家去買呢？百思不得其解，于是他們只好叫自己的孫子去孩子中打探。小孫子回來告訴他們，那家的老奶奶每次都笑著對來買東西的小朋友說：“來，找你一張新票。”不管是一元錢還是五角、一角，都是找新錢。原來如此。他們是利用了人們喜新厭舊的心理。大人雖然不像小孩那樣明顯，但在找錢時也很討厭找回破舊不堪的錢幣。時間一長，就會把這種厭煩心理波及到對售貨員、對店家的態度上，所以一些精明的商家總是會準備好充足的零錢，以取悅顧客。
第一節 發現與明確問題
小故事
生活中有很多方面問題，有科學問題，社會問題和技術問題等，今天我們主要學習的是發現技術問題，或者說學會從技術的角度去發現問題，因為有時一個問題也可能包含和混合了很多方面的知識。
啟示：做生活中的有心人，要善于發現問題。
1、列舉出幾個你在日常生活中碰到的問題。
案例一：浙江省有一位高中學生，設計了一個“多功能量角器”。獲得了浙江省青少年科技發明獎。她是怎樣發現了這個設計項目的呢？原來是因為做錯了一道數學題。一次數學作業本發下來，在一道題上老師劃了一個大紅叉。仔細一看是因為三角函數值查錯了。她想，可不可以不用查表就得到函數值呢？如果能將函數值刻在量角器上，不是很方便嗎？因此，她決定設計一個“多功能量角器”。經過她的刻苦鉆研和實驗，終于獲得了成功。
案例二：還是這所中學的一位高中學生。一個暑假，她到居住在鄉下的奶媽家去看望奶媽，看見獸醫正在給小雞做閹割手術，并得知，公雞去勢可以促進生長，提高產量。“去勢可以提高產量”的結論在她的腦子中產生了強烈的反應。她馬上想到，“公兔去勢是不是也可以提高產量呢？如果可以，那奶媽家的100只長毛兔，不是就可以提高兔毛的產量了嗎？”帶著這樣的疑問，她決定“試一試”，首先學習如何識別雄兔和雌兔，然后學習怎樣選擇試驗兔，再學習給雄兔做去勢手術，并在獸醫的指導下，給三只雄兔作了去勢手術，接下來就是等待試驗的結果。74天過去了，結果也出來了，與未做手術的兔比較，產量增加7％，為了進一步驗證這個試驗結果，她又和幾個同學一起，又給10只雄兔做了手術，產量又增加了6.8％。據專家估算，這項試驗的推廣，將使新昌縣全年增加收入74萬元。這項成果被評為浙江省科技成果二等獎。
案例三：也是一名高中生，他的鄰居大叔在外打工時扭傷了腿，柱著拐杖回家休養。每天看到大叔艱難地上樓、艱難地下蹲。使章曉軍同學產生了要為大叔減輕痛苦的強烈愿望。他經過分析，只要拐杖能隨著人動作的需要變化長度，讓拐杖什么時候都能起到作用，就能幫助用拐杖的人方便地完成上樓、下蹲等動作。經過多次的試驗、改進，最后終于完成了這項產品的發明。并獲得省科技發明二等獎。
在這位高中生的發明的道路上，也不是一帆風順的。他前面的兩次嘗試都失敗了。一次是“摔不破的眼鏡”，（他喜歡運動，又戴著眼鏡，經常摔破眼鏡）另一次是“可變焦的透鏡”。但是，失敗并沒有使章曉軍同學止步。他仍然用挑剔的眼光仔細地觀察日常生活中習以為常的事物，發掘它們不完善之處，尋找改進的最佳方法。就是在這種精神支持下，他終于獲得了成功。
案例四：一位中學生，在看電影的時候，看到農民用手讓玉米脫粒的時候，就想起家鄉的人用手脫粒的艱難情境，他決心要發明一個讓家鄉人民擺脫脫粒艱難的“家用玉米脫粒機”。在構思方案時，他受到農民在手工脫粒時，先用一個錐子，從玉米行縫中插入，左右晃動，把玉米粒擠下來的啟發，想出了將玉米棒放入不斷轉動的圓筒中使之脫粒的基本方法，經過多次的試驗和改進，終于制成了高效、省力的“家用玉米脫粒機”。并由學校制作成成品，送給了家鄉的鄉親們。這項設計同樣獲得了省級獎勵。
郁悶的一天
小明今天上課遲到了。
昨天爸爸去外地出差，媽媽又在醫院值班。小明怕今早起不來，昨晚睡前，拿出新買的鬧鐘，設定好鬧鈴的時間。早上5點鐘鬧鈴就響了，小明醒來一看，時間還早，就又睡下。可是這一覺睡過了頭。要是鬧鐘能夠設定每隔一段時間就自動提醒，那該多好啊！
從床上起來，匆匆忙忙從冰箱里取出速凍水餃放進鍋里煮，卻發現水餃凍成一團，怎么都分不開。背上書包，趕緊開門，卻怎么也旋不開防盜門上那個開鎖的旋扭。
匆匆忙忙騎上自行車，發現輪胎是癟的！這輪胎天天漏氣，哎，要是有不漏氣的輪胎該多好！
上了一輛公交車，發現IC卡刷不了，原來刷卡機“罷工”了，小明沒帶零錢，這下完了，只能走到學校去了。
……
回答發現的問題
發現的問題是否具有比較高的價值？
提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個教學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創造性的想像力，而且標志著科學的真正進步。
——愛因斯坦【美】
人的需求→問題→促使技術發展
世界上第一個發明體溫計的人是誰？——科學問題
怎樣測量出人的體溫——技術問題
毒品問題，大學生就業問題，工人下崗，失業問題——社會問題
一、設計問題的來源
人類的需求和愿望是多種多樣的
人類的需求和愿望是設計問題的來源
要得知人們的需求和愿望，就得去了解調查
電話的發明
二、發現問題的途徑與方法
1、觀察日常生活
在日常生活中，你有過無意中發現問題的經歷嗎？
當人生病需要躺著用直吸管吸取杯子中的飲料時，如果管子彎折了，就喝不到飲料；
人們在喂嬰兒食物的時候不知道冷熱，會燙傷孩子；
在使用折疊式剃須刀時很容易刮破皮膚。
變色防燙碗
一種自帶吸管的易拉罐，其特征在于吸管為一可彎折吸管，插入易拉罐體內部，易拉罐頂蓋中的拉蓋連接著吸管扣件，吸管插入吸管扣件內。此易拉罐獲得實用新型專利。
飛利浦電須刀RQ1085全智能面部輪廓貼合系統完美貼合各處曲線既快速又貼合的剃須感受
產生問題的三種情況：
（1）人類生存活動中必然會遇到的問題.
例如：為了解決進食，人們設計了叉子、筷子，西方人發明了刀叉。
(2)別人給出的問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。
如：當汽車的速度超過200Km/h時，空氣阻力的問題越來越明顯。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,設計者自己主動發現問題.
閱讀案例：電話的發明
思考：貝爾的設計針對的是什么問題？這個問題從何而來？
答案：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。
美國福特汽車公司的一臺巨型發電機出現了故障，很多人都修不好，只得請來了德國的電機專家來修理。這位德國專家來了以后，用了兩天兩夜的時間呆在發電機旁，這看看那聽聽，最后，他在發電機的頂上劃了一條線。告訴修理工，將頂蓋打開，將劃線處的線圈減少16圈。故障果然被排除了。這位德國專家向福特公司索要1萬美元的酬金。很多人認為不值，因為故障很簡單，排除也很容易。同學們認為值不值？
福特公司的老總認為值。因為他發現了問題。而不在于排除故障的復雜與簡單。
為什么其他人沒有發現問題呢？
而設計的過程，實際上就是尋找解決某個問題的途徑的過程。
纏線器
二、發現問題的途徑與方法
1、收集和分析信息（步驟）
（1）調查項目
（2）組織分工
（3）調查方案
（4）展示
（5）交流與評價
二、發現問題的途徑與方法
2、收集和分析信息（方法）
采用詢問法不僅可以發現問題，而且可以了解問題產生的原因。
案例 :日本的本田公司就很推崇“抓住問題，追問到底”。比如，某臺機器突然不動了，他們就采用追問到底來解決。“機器為什么不動了？”－保險絲斷了。――為什么保險會斷？――超負荷，電流過大――為什么超負荷？――軸承潤滑不好――為什么軸承會潤滑不好？――吸不上潤滑油。――為什么吸不上油？――油泵嚴重磨損――為什么會磨損？――是因為沒有裝過濾器進入了鐵屑。問題到此，也就解決了。應該給油泵裝過濾器。
（二）收集和分析信息——詢問法
發現問題的途徑與方法
（三）技術研究與技術試驗
技術研究、技術試驗是重要的技術活動，也是發現問題的途徑與方法。通過技術研究、技術試驗，我們有可能對已有技術問題的研究中發現與之相聯系的問題，從已有的研究結論中發現新的問題，也有可能在技術研究、技術試驗的過程中獲得靈感、體悟，進而發現新的問題。
（三）技術研究與技術試驗
案例分析：北京順義新大橋垮塌
2006年12月，北京順義新建的鋼索斜拉橋在試驗中垮塌，好在橋離河床低，又是枯水期，僅有三人負傷。該橋設計承重量100噸，試驗時由10輛裝載沙子的車駛往橋上，總載重約60噸，可見其實際可承載重量達不到設計要求。如不經試驗而使用，后果不堪設想。
“驅車從鳳凰古城出發，幾百米處就經過了鳳大路的第一座大橋——堤溪沱江大橋，該橋是采用傳統工藝修建的大型4跨石拱橋，每跨65米，全長320多米，高42米，橫跨沱江。整座橋梁氣勢宏偉，古鄉古色，十分契合古城整體風貌”。
令人遺憾的是，這樣一座想像美好的已建成尚未通車的大橋，在拆除施工腳手架時全部垮塌。當時進行拆除作業的工人約有123名，全部遇險，后經清理核對，已有57人獲救（其中22人受傷）、22人遇難，44人下落不明。
有目擊者說，沒有任何預兆，大橋從一邊的一個橋孔開始下塌，然后第二，第三，再中間┅┅，當時只聽見轟的幾聲，只看見橋慢慢朝一個方向倒去，只有數秒鐘，橋就變成了一堆石頭。
案例分析—伽利略與體溫表
體溫表設計演示實驗：
準備一小燒杯稀釋的紅墨水，一支細管玻璃棒，實驗時先用手緊握玻璃棒，然后松開手把玻璃棒插入水中，發現玻璃棒中有紅墨水進入，導致水位上升，再緊握玻璃棒，水位會下降，玻璃棒的水被壓下去，揭示了體溫表的設計問題
三、明確設計要解決的技術問題
弄清楚要設計的技術問題的所在，進而判斷問題：
是否能夠解決？（偽科學）
是否當前可以解決？ （技術水平、條件）
是否值得解決？ （投入、效益、成本）
四、拓展與應用
討論：下面的例子是否應該定為設計問題？
1、水變油事件
2、近視治療儀
3、增高儀

展開更多......

收起↑