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第二節(jié) 設(shè)計的基本方法和基礎(chǔ)知識
共2課時
第二節(jié) 設(shè)計的基本方法和基礎(chǔ)知識
學(xué)習(xí)目標(biāo)
2、知道技術(shù)設(shè)計的原則
3、了解技術(shù)設(shè)計的人機(jī)關(guān)系
1、知道技術(shù)設(shè)計的種類
一、技術(shù)設(shè)計的種類
技術(shù)設(shè)計有原創(chuàng)性設(shè)計、改進(jìn)性設(shè)計和綜合（組合）性
設(shè)計3種
1、原創(chuàng)性設(shè)計
人們?yōu)榱舜蜷_紅酒瓶的軟木塞，設(shè)
計了一種螺旋狀的開瓶器。這種最
初的設(shè)計屬于原創(chuàng)性設(shè)計，原創(chuàng)性
設(shè)計又稱為開放性設(shè)計
思考：用剛才所展示的開瓬器拔軟木塞時，是否
存在缺陷？
2、改進(jìn)性設(shè)計
改進(jìn)者使用了杠桿省力的原理
及齒輪改變力的方向的原理，
設(shè)計了一個功能較為完善的開
瓶器
在總的方案原理變化不大的情況下，對已有的設(shè)計進(jìn)行
局部的變更改進(jìn)，使其更加合理完善，或滿足某些特定
的需要，這樣的設(shè)計叫改進(jìn)性設(shè)計。
3、綜合（組合）性設(shè)計
應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)及原理重新進(jìn)行組合、使其系統(tǒng)化、綜
合化，產(chǎn)生新的優(yōu)點(diǎn)、特色，創(chuàng)造出新的功能的設(shè)計
方案叫做綜合（組合）性設(shè)計
綜合（組合）性設(shè)計又分為外形組合、性能組合、原理
組合、功能組合、模塊組合、系統(tǒng)組合等多種組合方式。
◆外形組合設(shè)計
◆性能組合設(shè)計
將若干產(chǎn)品或材料的性能組合起來，構(gòu)成了新的
性能，這就是性能組合設(shè)計。
通信光纜
抗拉強(qiáng)度大的鋼線
◆原理組合設(shè)計
將兩種或兩種以上的技術(shù)原理組合起來，構(gòu)成了
較復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，這種組合叫原理組合。
流體力學(xué)原理與
燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)
◆功能組合設(shè)計
將不同功能單元或產(chǎn)品組合起來，得到多功能的
技術(shù)系統(tǒng)，甚至產(chǎn)生了新的功能，這種組合方式
叫做功能組合設(shè)計。
內(nèi)燃機(jī)與傳動、制動、轉(zhuǎn)向、照明、電氣等功能結(jié)合設(shè)計出汽車
兩把刀刃上下相對交錯組合設(shè)計出剪刀
◆模塊組合設(shè)計
將若干個模塊組合起來，產(chǎn)生某種作用或特色，叫做
模塊組合設(shè)計。
文藝晚會的表演由每一場文藝節(jié)目模塊組合而成
家具、電器的擺放、裝潢設(shè)計也是一種組合設(shè)計
◆系統(tǒng)組合設(shè)計
將若干個系統(tǒng)組合起來，產(chǎn)生某種作用或特色，叫做
系統(tǒng)組合設(shè)計。
計算機(jī)系統(tǒng)：由硬件系統(tǒng)和
軟件系統(tǒng)的組合設(shè)計而成。
神舟六號飛船由發(fā)射系統(tǒng)、
監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、航天員
系統(tǒng)、飛船本身系統(tǒng)和回收系
統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。
如果利用現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行巧妙的組合或者改進(jìn)，照樣
可以產(chǎn)生出新的發(fā)明專利。如果利用得當(dāng)組合技術(shù)的前景
照樣非常廣泛。絕對不要把專利技術(shù)想的太復(fù)雜。鉛筆無
非是把石墨和木頭組合在一起，產(chǎn)生了具大的市場價值。
當(dāng)鉛筆已經(jīng)成為一項(xiàng)專利時，真正的有心人并沒有
灰心，而是發(fā)現(xiàn)把橡皮和鉛筆結(jié)合在一起又成為一
項(xiàng)新專利。
小小的鉛筆市場上已經(jīng)有兩項(xiàng)在先專利時，往后又有新
的有心人發(fā)現(xiàn)把圓形鉛筆做成六棱形盡管是小小的改進(jìn)
，卻可以防止使用時手和鉛筆互相滑脫，還可防止圓形
鉛筆從桌上滾落。雖說這種改進(jìn)只能獲得外觀設(shè)計專利
，但市場價值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大多數(shù)發(fā)明專利。改進(jìn)發(fā)明再
次獲得成功。
不要以為鉛筆加橡皮是古老的故事，２００１年鄧國順
申請的閃盤專利正是將既有的ＵＳＢ接口和早已存在的
閃存盤組合到一起。如此簡單的原理，點(diǎn)透了傻瓜都明
白的閃存盤專利為朗科公司帶來了滾滾盈利，簡直就是
歷史的重演。這些足以說明專利的發(fā)明者未必是絕頂聰
明的人，但一定是有心人。
如果要再舉些例子，我們可以發(fā)現(xiàn)把具有新功能的新材料利用到已
有產(chǎn)品上，通過合理組合可能取得前所未有的技術(shù)效果。比如把無
毒熱縮塑料薄膜密封包裝同樣無毒的泡沫塑料可以大大增強(qiáng)后者耐
熱性。用這種抗熱的無毒塑料制成碗狀裝方便面，旅行者就可以隨
身攜帶并隨時沖泡而不必四處尋找餐具。這個并不復(fù)雜的發(fā)明極大
方便了出門在外者，是食品包裝史上的重大革新。再比如把白色奶
油冰淇淋和黑色巧克力冰淇淋或者其他顏色、口味的冰淇淋攪放成
雙色或者多色冰淇淋，極大贏得了冰淇淋迷的歡心。
3、回家想想自己的學(xué)校、家庭及其周圍的一些物品，
找出一些技術(shù)設(shè)計的例子，并分析它們是哪一種設(shè)計
種類？若是組合設(shè)計的想想是屬于哪種組合？
思考與練習(xí)
1、技術(shù)設(shè)計的種類分為哪三種？
2、組合設(shè)計又分為哪些組合方式？
二、技術(shù)設(shè)計的原則
技術(shù)設(shè)計的原則
科學(xué)性原則
創(chuàng)新性原則
需要性和實(shí)用性原則
經(jīng)濟(jì)性原則
最優(yōu)化原則
可靠性原則
安全性原則
時效性原則
可持續(xù)發(fā)展原則
工程心理學(xué)和
生理學(xué)原則
法律道德規(guī)范原則
通用性、標(biāo)準(zhǔn)性原則
1）、需要性原則：例如開瓶器。不要設(shè)計用戶不
歡迎甚至反對的產(chǎn)品。
2）、經(jīng)濟(jì)性原則：在設(shè)計中，要考慮用戶的經(jīng)
濟(jì)條件，市場的競爭能力，力求用最少的成本，
設(shè)計出滿足用戶要求的產(chǎn)品。舉例開瓶器。
3）、最優(yōu)化原則：例如開瓶器的改進(jìn)
（最優(yōu)化不一定是最先進(jìn)，但一定是最合理）
多利相衡取其重，多害相衡取其輕”
4）?？煽啃院桶踩栽瓌t：
魁北克大橋的傳說
這座大橋本該是著名設(shè)計師特奧多羅·庫帕的一個真正有價值的不朽杰作
庫帕曾稱他的設(shè)計是“最佳、最省的”。可惜，它沒有架成。庫帕自我陶醉于
他的設(shè)計，而忘乎所以地把大橋的長度由原來的500米加到600米，以成為世
界上最長的橋。橋的建設(shè)速度很快，施工也很完善。正當(dāng)投資修建這座大橋
的人士開始考慮如何為大橋剪彩時，人們忽然聽到一陣震耳欲聾的巨響——
大橋的整個金屬結(jié)構(gòu)垮了：19000噸鋼材和86名建橋工人落入水中，只有11人
生還。由于庫帕的過分自信而忽略了對橋梁重量的精確計算，導(dǎo)致了一場事故。
5）、工程心理學(xué)原則：設(shè)計的產(chǎn)品或項(xiàng)目必須
滿足人類心理的需求，要美觀、舒適、使用方便
，是使用者和產(chǎn)品之間建立最協(xié)調(diào)的關(guān)系。又稱
“人類工效學(xué)原則”。
舉例：多種開瓶器樣式，讓學(xué)生選擇自己最喜歡
的樣式。
得出結(jié)論：設(shè)計要考慮不同的審美標(biāo)準(zhǔn)，不同的
年齡，性別等要求。
6）、法律規(guī)范原則：
違反法律原則的設(shè)計將被一票否決
一個設(shè)計本身沒有好壞之分，區(qū)別在于
使用者的用途。
7）、可持續(xù)發(fā)展原則：技術(shù)設(shè)計必須滿足可持
續(xù)發(fā)展原則。
在我們身邊有哪些設(shè)計是違反了或者符合了這個
原則的？
8）、通用性、標(biāo)準(zhǔn)性原則：
1、移動電話為什么可以全球漫游呢？
因?yàn)榘l(fā)射技術(shù)和接收技術(shù)規(guī)范都是一樣的。
2、礦泉水瓶瓶蓋的設(shè)計
9）、時效性原則：必須按照設(shè)計任務(wù)書規(guī)定
的截至日期完成設(shè)計任務(wù)，避免使產(chǎn)品制造出
來后成為過時的東西。
例1、違反了時效性原則
例2、違反了可靠性和安全性原則
例3、違反了最優(yōu)化原則
例4、違反了科學(xué)性原則
閱讀案例，同
學(xué)間互相進(jìn)行分析
、討論這些設(shè)計違
反了左邊什么原則？
三、技術(shù)設(shè)計中的人機(jī)關(guān)系
思考：人機(jī)關(guān)系中的“機(jī)”指的是什么？
人與機(jī)器設(shè)備及所使用的一切物品之間的關(guān)系，包括使用時與所在的環(huán)境之間的關(guān)系。
簡單的說，“機(jī)”是指我們身邊的所有物品。
人在使用身邊的物品的時候，物品和人發(fā)生的一種相互作用成為人機(jī)關(guān)系。
1.學(xué)生拿著鋼筆寫字
2.司機(jī)手握方向盤
3.媽媽拿著拖把拖地。
4.農(nóng)民用鋤頭鋤地。
思考以下人機(jī)關(guān)系
1、人機(jī)關(guān)系
說出“人坐在椅子上”時人和椅子間的人機(jī)關(guān)系
1、人的背部與椅子靠背的人機(jī)關(guān)系。
2、人的臀部與椅子墊間的人機(jī)關(guān)系。
3、人的腿部與椅子墊間的人機(jī)關(guān)系。
4、人的腳部與椅子腳間的人機(jī)關(guān)系。
馬上行動
（1）、高效
設(shè)計中應(yīng)把人和機(jī)作為一個整體來考慮，合
理或最優(yōu)地分配人和機(jī)的功能以促進(jìn)二者的
協(xié)調(diào)，提高人的工作效率。
2、人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
2、人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
(2)、舒適
人在使用產(chǎn)品的過程中，人體能處于自然的狀
態(tài)，操作或使用的姿勢能夠在人們自然、正常
的肢體活動范圍之內(nèi)，從而使人不致過早地產(chǎn)
生疲勞。
思考： 　你覺得右邊圖中的
小工具，哪個使用起
來更舒適？為什么？
想一想，生活中還
有哪些類似的例子
2、人機(jī)關(guān)系要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
(3)、安全
人在長期操作或使用產(chǎn)品的過程中，產(chǎn)品對人的
安全不會造成不良的影響。
想一想：
在我們學(xué)校有哪此地方實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系中的安全目標(biāo)？
想一想:
在設(shè)計中，人機(jī)關(guān)系除要考慮高效、舒適、
安全外，還要實(shí)現(xiàn)哪些目標(biāo)？請?jiān)倭信e一
、二個。
環(huán)保、美觀、經(jīng)濟(jì)
3、如何實(shí)現(xiàn)合理的人機(jī)關(guān)系
(1) 、設(shè)計參照普通人群為標(biāo)準(zhǔn)，也要考慮特殊人群
的需要。
(2)、設(shè)計要符合人體的靜態(tài)尺寸，也要符合人體的
動態(tài)尺寸，還有生活習(xí)慣、民族信仰 。
(3)、要滿足人的生理需求，也要滿足人的心理需求
(視覺、聽覺、觸覺、味覺）。
依據(jù)人機(jī)關(guān)系，同學(xué)們說說便攜小板凳如何設(shè)計
馬上行動

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