第一節(jié)——設(shè)計(jì)課題的確定

1、 美國福特汽車公司的一臺巨型發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障美國福特汽車公司的一臺巨型發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障, ,很多人都修不好，后來請來了德國的電機(jī)專家來修理很多人都修不好，后來請來了德國的電機(jī)專家來修理. .德國專家來了以后，用了兩天的時(shí)間呆在發(fā)電機(jī)旁德國專家來了以后，用了兩天的時(shí)間呆在發(fā)電機(jī)旁, ,這這看看那聽聽，最后看看那聽聽，最后, ,他在發(fā)電機(jī)的頂上畫了一條線。告他在發(fā)電機(jī)的頂上畫了一條線。告訴修理工，將頂蓋打開，將畫線處的線圈減少訴修理工，將頂蓋打開，將畫線處的線圈減少1616圈。故圈。故障果然被排除了。障果然被排除了。 這位德國專家向福特公司要這位德國專家向福特公司要1 1萬元美元的酬金。很萬元美元

2、的酬金。很多人認(rèn)為不值，因?yàn)楣收虾芎唵?，排除也很容易。但福多人認(rèn)為不值，因?yàn)楣收虾芎唵危懦埠苋菀?。但福特的老總認(rèn)為非常值。特的老總認(rèn)為非常值。案例 愛因斯坦曾說過：愛因斯坦曾說過：“提出（發(fā)現(xiàn)）一個(gè)提出（發(fā)現(xiàn)）一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更為重要，因?yàn)閱栴}更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題也許只解決一個(gè)問題也許只是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧問題。而提上的技巧問題。而提出新的問題、新的可出新的問題、新的可能性，從新的角度看能性，從新的角度看舊問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造舊問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想像力，而且標(biāo)性的想像力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。步?！?” 第一節(jié)第一

3、節(jié) 設(shè)計(jì)課題的確定設(shè)計(jì)課題的確定問題的分類：問題有科學(xué)問題、社會問題、問題的分類：問題有科學(xué)問題、社會問題、技術(shù)問題技術(shù)問題、歷史問題等。、歷史問題等。 發(fā)現(xiàn)和明發(fā)現(xiàn)和明確問題確問題制定設(shè)制定設(shè)計(jì)方案計(jì)方案制作模型制作模型或原型或原型優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案方案編寫產(chǎn)品編寫產(chǎn)品使用說明書使用說明書 在日常生活中，你有過無意中發(fā)現(xiàn)問在日常生活中，你有過無意中發(fā)現(xiàn)問題的經(jīng)歷嗎？題的經(jīng)歷嗎？l當(dāng)人生病需要躺著用直吸管吸取杯子中的當(dāng)人生病需要躺著用直吸管吸取杯子中的飲料時(shí)，如果管子彎折了，就喝不到飲料；飲料時(shí)，如果管子彎折了，就喝不到飲料；l人們在喂嬰兒食物的時(shí)候不知道冷熱，會人們在喂嬰兒食物的時(shí)候不知道

4、冷熱，會燙傷孩子；燙傷孩子；l在使用折疊式剃須刀時(shí)很容易刮破皮膚。在使用折疊式剃須刀時(shí)很容易刮破皮膚。電須刀電須刀全智能面部全智能面部輪廓貼合，既快速輪廓貼合，既快速又不會傷到皮膚。又不會傷到皮膚。溫度顯示杯溫度顯示杯變色防燙碗變色防燙碗2.2.別人給出的問題，設(shè)計(jì)者必須針對問題尋求解決方案。別人給出的問題，設(shè)計(jì)者必須針對問題尋求解決方案。 19141914年年1010月，第一次世月，第一次世界大戰(zhàn)中的歐洲戰(zhàn)場陷入了界大戰(zhàn)中的歐洲戰(zhàn)場陷入了僵局。正在英國遠(yuǎn)征部隊(duì)服僵局。正在英國遠(yuǎn)征部隊(duì)服役的斯溫頓中校提出，需要役的斯溫頓中校提出，需要制造一種能夠在遍布鐵絲網(wǎng)制造一種能夠在遍布鐵絲網(wǎng)的戰(zhàn)場上開辟

5、道路、翻越壕的戰(zhàn)場上開辟道路、翻越壕溝并能摧毀和壓制機(jī)槍火力溝并能摧毀和壓制機(jī)槍火力的裝甲車來打破西部前線的的裝甲車來打破西部前線的這種沉悶僵局這種沉悶僵局 基于消防基于消防員的安全保護(hù)，員的安全保護(hù)，為解決這問題為解決這問題人們發(fā)明出了人們發(fā)明出了防火服。防火服。我們提倡的是產(chǎn)生于責(zé)任感的設(shè)計(jì)題目。我們提倡的是產(chǎn)生于責(zé)任感的設(shè)計(jì)題目。 貝爾，貝爾，18471847年生于英國，年生于英國，18731873年，成為美國波士頓大學(xué)教授的年，成為美國波士頓大學(xué)教授的貝爾，開始研究在同一線路上傳送許多電報(bào)的裝置貝爾，開始研究在同一線路上傳送許多電報(bào)的裝置多工電報(bào)，多工電報(bào)，并萌發(fā)了利用電流把人的說話聲

6、傳向遠(yuǎn)方的念頭，使遠(yuǎn)隔千山萬水并萌發(fā)了利用電流把人的說話聲傳向遠(yuǎn)方的念頭，使遠(yuǎn)隔千山萬水的人能如同面對面的交談。于是，貝爾開始了電話的研究。的人能如同面對面的交談。于是，貝爾開始了電話的研究。 那是那是18751875年年6 6月月2 2日，貝爾和他的助手華生分別在兩個(gè)房間里試日，貝爾和他的助手華生分別在兩個(gè)房間里試驗(yàn)多工電報(bào)機(jī)，一個(gè)偶然發(fā)生的事故啟發(fā)了貝爾。華生房間里的電驗(yàn)多工電報(bào)機(jī)，一個(gè)偶然發(fā)生的事故啟發(fā)了貝爾。華生房間里的電報(bào)機(jī)上有一個(gè)彈簧粘到磁鐵上了，華生拉開彈簧時(shí)，彈簧發(fā)生了振報(bào)機(jī)上有一個(gè)彈簧粘到磁鐵上了，華生拉開彈簧時(shí)，彈簧發(fā)生了振動(dòng)。與此同時(shí)，貝爾驚奇地發(fā)現(xiàn)自己房間里電報(bào)機(jī)上的彈

7、簧顫動(dòng)起動(dòng)。與此同時(shí)，貝爾驚奇地發(fā)現(xiàn)自己房間里電報(bào)機(jī)上的彈簧顫動(dòng)起來，還發(fā)出了聲音，是電流把振動(dòng)從一個(gè)房間傳到另一個(gè)房間。貝來，還發(fā)出了聲音，是電流把振動(dòng)從一個(gè)房間傳到另一個(gè)房間。貝爾的思路頓時(shí)大開，他由此想到：如果人對著一塊鐵片說話，聲音爾的思路頓時(shí)大開，他由此想到：如果人對著一塊鐵片說話，聲音將引起鐵片振動(dòng)；若在鐵片后面放上一塊電磁鐵的話，鐵片的振動(dòng)將引起鐵片振動(dòng)；若在鐵片后面放上一塊電磁鐵的話，鐵片的振動(dòng)勢必在電磁鐵線圈中產(chǎn)生時(shí)大時(shí)小的電流。這個(gè)波動(dòng)電流沿電線傳勢必在電磁鐵線圈中產(chǎn)生時(shí)大時(shí)小的電流。這個(gè)波動(dòng)電流沿電線傳向遠(yuǎn)處，遠(yuǎn)處的類似裝置上不就會發(fā)生同樣的振動(dòng)，發(fā)出同樣的聲向遠(yuǎn)處，遠(yuǎn)處

8、的類似裝置上不就會發(fā)生同樣的振動(dòng)，發(fā)出同樣的聲音嗎？這樣聲音就沿電線傳到遠(yuǎn)方去了。這不就是夢寐以求的電話音嗎？這樣聲音就沿電線傳到遠(yuǎn)方去了。這不就是夢寐以求的電話嗎！嗎！ 貝爾和華生按新的設(shè)想制成了電話機(jī)。在一次實(shí)驗(yàn)中，一滴硫貝爾和華生按新的設(shè)想制成了電話機(jī)。在一次實(shí)驗(yàn)中，一滴硫酸濺到貝爾的腿上，疼得他直叫喊：酸濺到貝爾的腿上，疼得他直叫喊：“華生先生，我需要你，請到華生先生，我需要你，請到我這里來！我這里來！”這句話由電話機(jī)經(jīng)電線傳到華生的耳朵里，電話成功這句話由電話機(jī)經(jīng)電線傳到華生的耳朵里，電話成功了！了！ 答案：貝爾針對的是如何讓聲音通過電傳輸?shù)膯栴}。是貝爾自主發(fā)現(xiàn)并研究解決的問題。 看

9、到注射器針頭后，你害怕么?無針注射器 無針注射器無針注射器是一種通過壓力注是一種通過壓力注射的設(shè)備，它的原理是通過高壓使射的設(shè)備，它的原理是通過高壓使液體藥品通過一個(gè)極細(xì)的孔后，產(chǎn)液體藥品通過一個(gè)極細(xì)的孔后，產(chǎn)生一個(gè)液體柱，穿透皮膚噴射到皮生一個(gè)液體柱，穿透皮膚噴射到皮下。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了被注射者對下。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了被注射者對針頭的恐懼，消除了疼痛。無針注針頭的恐懼，消除了疼痛。無針注射技術(shù)在歐美國家百年前就已誕生，射技術(shù)在歐美國家百年前就已誕生，但沒有被大量應(yīng)用，現(xiàn)在它的體積但沒有被大量應(yīng)用，現(xiàn)在它的體積制造的很小，而且注射效果也大大制造的很小，而且注射效果也大大提高。目前大量應(yīng)用于胰島素

10、，疫提高。目前大量應(yīng)用于胰島素，疫苗等小量液體藥品的注射。苗等小量液體藥品的注射。 l必然碰到的必然碰到的l別人給出的別人給出的l主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的要主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題書包的變化書包的變化側(cè)背書包側(cè)背書包 橫式側(cè)背書包橫式側(cè)背書包 雙肩運(yùn)動(dòng)書包雙肩運(yùn)動(dòng)書包 健康書包健康書包 拉桿書包拉桿書包 書包的變化給我們什么啟示呢？書包的變化給我們什么啟示呢？ 人的需求是會隨著技術(shù)發(fā)展和人的需求是會隨著技術(shù)發(fā)展和時(shí)代的變化而變化的。其實(shí)我們除時(shí)代的變化而變化的。其實(shí)我們除了可以從無到有的創(chuàng)造新產(chǎn)品外，了可以從無到有的創(chuàng)造新產(chǎn)品外，對熟悉的工具或用品都可以提出新對熟悉的工具或用品都可以提出新的要求，并重新設(shè)計(jì)。

11、的要求，并重新設(shè)計(jì)。馬上行動(dòng)馬上行動(dòng)要解決你發(fā)現(xiàn)的問題要解決你發(fā)現(xiàn)的問題, ,你有什么設(shè)想呢你有什么設(shè)想呢? ? 發(fā)現(xiàn)的問題：發(fā)現(xiàn)的問題：有可能引出的設(shè)計(jì)或你的設(shè)想：有可能引出的設(shè)計(jì)或你的設(shè)想： 發(fā)現(xiàn)的問題：發(fā)現(xiàn)的問題：有可能引出的設(shè)計(jì)或你的設(shè)想：有可能引出的設(shè)計(jì)或你的設(shè)想：調(diào)查問卷設(shè)計(jì)的原則調(diào)查問卷設(shè)計(jì)的原則不要太長、問題不能太多、填答量不能太大、難度不不要太長、問題不能太多、填答量不能太大、難度不能太高能太高問卷分類問卷分類開放式開放式問卷問卷封閉式封閉式問卷問卷混合式混合式問卷問卷ABCA.A.開放式問卷。被調(diào)查者在表格中根據(jù)開放式問卷。被調(diào)查者在表格中根據(jù)自己的意愿填寫相關(guān)內(nèi)容。自己的

12、意愿填寫相關(guān)內(nèi)容。B.B.封閉式問卷。被調(diào)查者在已設(shè)計(jì)好的封閉式問卷。被調(diào)查者在已設(shè)計(jì)好的答案中選擇自己最認(rèn)可的一項(xiàng)。答案中選擇自己最認(rèn)可的一項(xiàng)。C.C.混合式問卷。在一份問卷中，既有開混合式問卷。在一份問卷中，既有開放式要求的欄目，又有封閉式要求的欄目。放式要求的欄目，又有封閉式要求的欄目。小資料：小資料：1 1、調(diào)查問卷分類、調(diào)查問卷分類 汽車碰撞汽車碰撞實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 船模實(shí)驗(yàn)船模實(shí)驗(yàn) 航天實(shí)驗(yàn)航天實(shí)驗(yàn)船模技術(shù)試驗(yàn)船模技術(shù)試驗(yàn) 問題存在于生活中，生活中也存在問問題存在于生活中，生活中也存在問題，問題處處在，時(shí)時(shí)有。細(xì)心、認(rèn)真題，問題處處在，時(shí)時(shí)有。細(xì)心、認(rèn)真觀察就可以發(fā)現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)了問題，只觀

13、察就可以發(fā)現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)了問題，只是初步有了一個(gè)設(shè)計(jì)的方向。但到底能是初步有了一個(gè)設(shè)計(jì)的方向。但到底能不能夠確定為一個(gè)設(shè)計(jì)課題，還需要作不能夠確定為一個(gè)設(shè)計(jì)課題，還需要作進(jìn)一步的分析，并提出具體的設(shè)計(jì)任務(wù)。進(jìn)一步的分析，并提出具體的設(shè)計(jì)任務(wù)。 這就是這就是明確問題。明確問題。 能不能把水變成油？能不能把水變成油？ 能否設(shè)計(jì)一個(gè)能回收天空中常常出現(xiàn)的能否設(shè)計(jì)一個(gè)能回收天空中常常出現(xiàn)的不明飛行物的產(chǎn)品不明飛行物的產(chǎn)品?判斷下列問題的價(jià)值：判斷下列問題的價(jià)值： 水變油事件水變油事件曾有人聲稱做了曾有人聲稱做了大量實(shí)發(fā)明了水變油的技術(shù)，即水大量實(shí)發(fā)明了水變油的技術(shù)，即水通過機(jī)器后變成了油。水變油一度通過

14、機(jī)器后變成了油。水變油一度被宣傳為中國繼古代的被宣傳為中國繼古代的“四大發(fā)明四大發(fā)明”之后的第五大發(fā)明，這場鬧劇已經(jīng)之后的第五大發(fā)明，這場鬧劇已經(jīng)使國家損失了四億元。使國家損失了四億元。 能否設(shè)計(jì)一個(gè)能回收天空中常常出現(xiàn)的不能否設(shè)計(jì)一個(gè)能回收天空中常常出現(xiàn)的不明飛行物的產(chǎn)品明飛行物的產(chǎn)品?一九五四年在巴西發(fā)現(xiàn)的一九五四年在巴西發(fā)現(xiàn)的UFO被一架美國戰(zhàn)斗機(jī)追蹤的UFO二、明確要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)定位二、明確要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)定位 設(shè)計(jì)要求包括設(shè)計(jì)要求包括應(yīng)達(dá)到的應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和和所受的限制所受的限制。人人物物環(huán)境環(huán)境（一）明確問題的內(nèi)容與價(jià)值（一）明確問題的內(nèi)容與價(jià)值 （1 1）問題是否明確）問題是否明

15、確 采用各種方法可以發(fā)現(xiàn)很多問題，但這些采用各種方法可以發(fā)現(xiàn)很多問題，但這些問題有時(shí)可能是模糊不清的，需要我們進(jìn)一問題有時(shí)可能是模糊不清的，需要我們進(jìn)一步加以明確。明確問題需從問題表述本身是步加以明確。明確問題需從問題表述本身是否明確、問題產(chǎn)生的原因是否明確、提出問否明確、問題產(chǎn)生的原因是否明確、提出問題的目的是否明確等方面考慮。題的目的是否明確等方面考慮。 是否遵循了科學(xué)原理？是否遵循了科學(xué)原理？問題目前是否尚未解決？問題目前是否尚未解決？該問題是否是主要問題？該問題是否是主要問題？問題是否具有普遍的意義？問題是否具有普遍的意義？現(xiàn)有技術(shù)能否解決這個(gè)問題現(xiàn)有技術(shù)能否解決這個(gè)問題解決問題所需的

16、投入是多少解決問題所需的投入是多少?投入與產(chǎn)出的比是否理想投入與產(chǎn)出的比是否理想?（2 2）問題的價(jià)值）問題的價(jià)值（二）統(tǒng)計(jì)分析調(diào)查材料，明確設(shè)計(jì)（二）統(tǒng)計(jì)分析調(diào)查材料，明確設(shè)計(jì)要求，采用：要求，采用： （1）柱狀圖法）柱狀圖法 （3）餅形法）餅形法 （2）表格法等）表格法等設(shè)計(jì)一種新穎的杯子設(shè)計(jì)一種新穎的杯子調(diào)調(diào) 查查 問問 卷卷親愛的同學(xué)親愛的同學(xué), ,尊敬的家長、老師：尊敬的家長、老師： 您好您好: : 我們是高一學(xué)生，我們將設(shè)計(jì)一款新式更適合人們使用的杯子，現(xiàn)在要對我們是高一學(xué)生，我們將設(shè)計(jì)一款新式更適合人們使用的杯子，現(xiàn)在要對您選用杯子的情況進(jìn)行調(diào)查，以下是有關(guān)選用杯子調(diào)查問卷，您只

17、需在選擇的您選用杯子的情況進(jìn)行調(diào)查，以下是有關(guān)選用杯子調(diào)查問卷，您只需在選擇的答案前的方框內(nèi)打答案前的方框內(nèi)打即可，如果沒有合適的備選答案請?jiān)诤竺娴臋M線上填入您即可，如果沒有合適的備選答案請?jiān)诤竺娴臋M線上填入您的答案。希望您認(rèn)真如實(shí)的填寫，感謝您的合作！的答案。希望您認(rèn)真如實(shí)的填寫，感謝您的合作！高一學(xué)生 您所處的年齡段：兒童 中學(xué)生 上班族 老人 _您選擇杯子時(shí)考慮杯子的材料是： 紙杯 塑料杯 陶瓷 玻璃 _您選擇杯子時(shí)考慮杯子的形狀是： 圓柱形 橢圓柱 方柱形 _您選擇杯子的顏色是：明亮色 淡雅色 灰暗色 _您選擇杯子的價(jià)格是：低檔 中檔 高檔 _您對我們設(shè)計(jì)杯子有什么建議或意見嗎？（可不

18、填）_再次感謝您認(rèn)真閱讀并填寫調(diào)查問卷，謝謝合作！問卷調(diào)問卷調(diào)查對象查對象材料材料形狀形狀色彩色彩價(jià)格價(jià)格紙紙質(zhì)質(zhì)塑塑料料陶陶瓷瓷玻玻璃璃橢橢圓圓柱柱圓圓柱柱方方柱柱明明亮亮淡淡雅雅灰灰暗暗低低檔檔中中檔檔高高檔檔兒童兒童377387512531064中學(xué)生中學(xué)生2531067791016122上班族上班族11252659686389老人老人4592511451231253 l 必須認(rèn)真地對所調(diào)查的資料進(jìn)行必須認(rèn)真地對所調(diào)查的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，才能明確要解決這個(gè)統(tǒng)計(jì)、分析，才能明確要解決這個(gè)問題的具體要求，才能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)問題的具體要求，才能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)定位。定位。 l 設(shè)計(jì)要求體現(xiàn)了該項(xiàng)設(shè)計(jì)所

19、要達(dá)設(shè)計(jì)要求體現(xiàn)了該項(xiàng)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)。有了目標(biāo)，接下來的方到的目標(biāo)。有了目標(biāo)，接下來的方案制定等工作才會有方向和依據(jù)案制定等工作才會有方向和依據(jù)通用技術(shù)通用技術(shù) General technology圖圖1 材料選用的意見統(tǒng)計(jì)材料選用的意見統(tǒng)計(jì)柱柱狀狀圖圖圖圖2 形狀選用的意見統(tǒng)計(jì)形狀選用的意見統(tǒng)計(jì)餅餅圖圖用表格法表示用表格法表示 色彩意見人數(shù)明亮32淡雅35灰暗13價(jià)格意見人數(shù)低檔31中檔31高檔18杯子的設(shè)計(jì)要求杯子的設(shè)計(jì)要求l設(shè)計(jì)課題 通用調(diào)查，了解人們的需求l設(shè)計(jì)要求 一方面源于目的，一方面受到條件限制 （三）明確問題受到的限制及具體（三）明確問題受到的限制及具體的設(shè)計(jì)任務(wù)的設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)一是設(shè)計(jì)對象的一是設(shè)計(jì)對象的特點(diǎn)和問題解決特點(diǎn)和問題解決的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確解決這一問應(yīng)明確解決這一問題所受到的題所受到的主客觀主客觀條件的限制條件的限制