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1、设计的一般过程,如果这些原则需要进一步补充完善，你认为应该考虑增加哪些原则?,观念,道 德,长远考虑,可持续发展,统一,技术规范,多元,美 观,利益,经 济,核心,创 新,根本,实 用,以人为本,安 全,前提,科 学,上节内容回顾,设计的一般原则,11/12/2018,11/12/2018,案例一：色障者交通信号灯,2006年4月20日，丹麦。山东师范大学附属中学高三学生潘立群带着他的发明，与其他的国内选手一同参加国际中学生创新成果展评。 潘立群的项目令人眼前一亮，被授予最高奖“最佳国际优秀项目奖”，成为本届创新展评中获此殊荣的唯一的中国选手。 这是一个可以解决色觉障碍者驾驶车辆时分辨交通信号
2、灯的发明。2005年4月，马上就要升入高三的潘立群，在一次偶然的机会中了解到全国色障患者有近6500万人，因为色障，他们不能考取驾驶执照，有的甚至连过马路也成问题。,11/12/2018,能不能发明一种交通道路信号灯解决色障者的识别问题？就是这个偶然的发现，点燃了潘立群创造的火花。在得到学校指导老师的认可后，潘立群正式开始攻关。 在接下来的几个月里，他到马路上研究各种信号灯的闪烁规律，上网搜寻国外相关的研究报告，后来，又三天两头往 医院跑去了解色障者和正常人的异同。半年后，潘立群终于拿出了设计产品：他通过改变电路，在红灯中加入“X”图形，在黄灯中加入“-”图形，绿灯保持不变。这样，红灯亮时“X
3、”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“-”同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。这使得色障者也可以通过灯的闪烁和图形识别来看到“红绿灯”。,11/12/2018,潘立群的发明得到专家们的高度赞赏：这个看似简单的发明，不是难在电路设计上，而是难在设计思路的创新上。首先，它符合各国信号灯的使用惯例和有关的国家标准，而且不需要增加成本；其次，它既不影响大多数人的使用，同时又能满足色障者的识别需要。项目有广泛的实用性并具备推广价值。,11/12/2018,11/12/2018,11/12/2018,案例二：注水肉检测仪器,南京第42中高三学生周浩经过一年多努力，成功发明一种测定仪器，只要往肉里一插，马上就让“注
4、水肉”现形。 周浩同学制作这个仪器是因妈妈的烦恼引起的。春节期间，他的妈妈在厨房里烧肉时，发现肉是注过水的，感叹自己无法辨别注水肉。周浩想：“能不能制出一个辨别仪呢？”他把这个想法跟指导老师刘海林一说，刘老师认为是个好主意。周浩说，肉和水都是导电体，但导电率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相应改变,11/12/2018,11/12/2018,于是，他就运用一个电流表进行实验。当初的办法是，先从超市里买来正常的猪肉，测量后再注水，发现水进去后不渗透，电流量变化也不明显。后来才明白，注水必须在动物活体时进行，水才会均匀渗透。于是，周浩同学就带着电流表去肉摊子上实验，结果发现，正常猪肉的
5、导电率为260毫安左右，牛肉为320毫安左右，而注水猪肉最大导电率可达600毫安左右，注水牛肉可达500毫安左右，其中的变化随注水量的增加而递增。 经过多次实验，周浩制作出这台测试仪。该发明在第五届中国发明展览会上荣获银奖。 据刘海林老师介绍，这种测试仪体积还可以缩小，如果批量生产，每个市场价仅在30元左右，普通市民都可以配备。,11/12/2018,下水道发电装置,11/12/2018,在居民楼底楼安装一个发电装置，连接下水道排污管，冲厕所、洗衣服的污水通过重力势能原理得到二次利用，可解决整栋楼的照明和部分家庭用电 重庆市朝阳中学高三（6）班学生陈澜，利用课余时间发明的“下水道发电装置”，在
6、获得第二十一届重庆市青少年科技创新大赛创造发明一等奖后，获得第二届重庆市青少年科技创新市长奖提名。,11/12/2018,“下水道发电装置的原理是利用废水从高楼落下产生重力势能发出电来！”据陈澜介绍，该装置在下水管道中安装了机械叶轮，因叶轮在管中的受力是均衡的，不易转动，于是他在叶轮上方按一定的角度安装了确定水流方向的月牙形挡板（导流板），由重力产生势能冲动叶轮转动，使连在一起的发电机也跟着转动而发出电来。 为使粗渣不卡在叶轮处，在安装叶轮的地方，特设计凸出管道，以建立粗渣通道；又考虑到每家每户用水的不连续性，陈澜便在发电机后设计了蓄电池，由电能转为化学能，再汇集到物管或路灯等公用设备用电。
7、“发明这个装置是我去三峡大坝参观后产生的灵感，原理都是一样的。”陈澜称，市内的高层小区每天都有大量生活污水排出，如果每栋楼的底层安装一个这样的装置，就可解决本栋楼的楼道路灯设施照明，甚至还可以解决部分小型家用电器的供电，关键是成本不高,11/12/2018,北碚区科技办公室主任胡雕表示，这个装置他们曾反复研究、论证过，认为实际投入使用的可能性比较大。以现在城市小区的发展规模和速度来看，一个小区的污水排放量甚至比一个小型水电站的流水量还大，如能有效地利用，解决小区内路灯设施照明等用电应该绰绰有余。 胡主任算了一笔账：如按300万户城市居民计算，每3户1天用1吨水，那么每天将倒掉100万吨废水，一
8、年就有36000多万吨废水，但如能变废为宝，对其加以利用，其经济价值将不可估量。 不过胡雕也指出，由于污水每个时间段的流量和流速不同，究竟能多大限度地发挥作用，具体能发多少度电，还有待进一步论证。,11/12/2018,不要放过身边出现的问题,“引入案例：你知道高压锅是怎样产生的吗？300多年以前，法国一位名叫巴本的医生，周末和全家人到山上去度周末。在煮土豆时，明明看到水已经沸腾，可土豆就是煮不烂。一家人很扫兴地回来了。可巴本医生并没有放弃所看到的现象。他找到了“水的沸点随压力的降低而降低，随压力的升高而升高“原理，从而制造出了世界上第一个压力锅。假如巴本在野炊失败后，不再去思索“为什么？“，
9、假如他只满足找到了解释野炊失败的原因，而不去着手压力锅的研制，那压力锅的发明就将和他失之交臂。,11/12/2018,不要迷信权威,“引入案例：英国的大哲学家罗素来中国讲学，在开讲之前，他在黑板上出了一个题目：22等于多少？他问来听讲的学者们，他们都面带难色，回答不出来，因为他们想，罗素这样的大学问家，出的问题一定是很难的。但是，罗素却回答说，其实它就等于4。他的意思是说，请大家不要以为他讲的都对。不要迷信。在科学的发展过程中，有不少的人不迷信权威，而取得了成功，但是也有人因此而懊悔。,11/12/2018,要善于借鉴和迁移,“引入案例：一位年轻的妈妈，下雨天骑自行车去接孩子，把孩子裹在雨衣里
10、，孩子又热又闷，哭着闹着要出来。这位妈妈一直想解决这个问题。一次在动物园，她看到袋鼠妈妈将小袋鼠放在胸前的袋里的情形，受到很大启发，她马上回家把雨衣前面开了一个洞，装上一个帽沿，这样，一个“袋鼠式母子雨衣“就出来了。这种雨衣，很快由厂家开发出来，顿时成为上海市场上的热门货。,11/12/2018,多想想物品的其他功能,冰能取火，你相信吗？ 冰能取火是因为冰是透明的晶体，冰具有可塑性。根据冰的这两点基本特性，你可以将其做成一面凸透镜，用它来聚日光，不就可以取火了吗？,11/12/2018,11/12/2018,可伸缩插座,11/12/2018,11/12/2018,11/12/2018,11/1
11、2/2018,11/12/2018,11/12/2018,11/12/2018,单手开瓶器,11/12/2018,这个发明的意念是为了协助一些只能够运用一只手来开启水瓶的人。单手开瓶器的运作简单，用者只要把塑胶瓶放进内，开瓶器内的物料会与胶面产生磨擦力，因此便能轻易把瓶盖扭开。,11/12/2018,家居小盆栽自动洒水器,11/12/2018,很多人都喜欢在家里、办公室栽种小盆栽，但他们很多时都会忘记为小盆栽洒水，而令植物枯死。同学们简单地利用气压的理念，设计了一个小盆栽的自动洒水器。在这发明里，滴水的速度可自由调较。因此，它绝对是一个实用的发明品。,11/12/2018,11/12/2018
12、,11/12/2018,小孩子们总是喜欢走到近近的去看电视，但是，电视的辐射会令小孩患上近视。有见及此，这设计的装置能利用红外线感应的原理，在小孩走近电视时把电源截断，使他们的眼睛不受伤害。,11/12/2018,伽利略和体温表,当你感冒发烧，去医院看病时。医生通常会先请你试一下体温表，然后再根据你体温的高低及其他症状诊断你的病情。 体温表是医生探测病情的医疗器具。那么，体温表是谁发明制造的呢？是医生发明制造的吗？不是，它是大科学家伽利略根据医生的要求，受到水温变化的启示，发明制造出来的。 在400年前，科学家伽利略在威尼斯一所大学里教书。有些医生找到他，恳求说：“先生，人生病时，体温一般会升
13、高，能不能想个办法，准确地测出体温，帮助诊断病情呢？”,11/12/2018,医生的真诚请求，使伽利略感到难以推辞。为了制作出这一医疗器具，伽利略不停地思索，但总是想不出什么好办法。 一天，伽利略给学生上试验课。他边操作边讲解，学生都听得入迷。他问学生：“当水的温度升高，特别是开的时候，为什么会在罐内上升？” “因为水温达到沸点时，体积增大，水就膨胀上升。水冷却，体积缩小，又会降下来。”学生作出了正确的回答。,11/12/2018,这个常识性的回答经学生一说，顿时使伽利略来了制造体温表的灵感。伽利略兴奋地想：水的温度发生变化，体积也随着变化；那么反过来，从水的体积变化，不是也能测出温度的变化吗
14、？ 伽利略高兴得忘乎所以，竟不顾自己还在上课，马上回到办公室，根据热胀冷缩的原理着手，做起试验来。从根据这一原理，到试制体温表成功，中间还隔了一段很长的距离，伽利略不知试验了多少次，但都失败了。有一天，他用手握住试管底部，让管内的空气渐渐变热，然后把试管的上端插入冷水中，松开握着的手，他发现，水在试管里慢慢吸上一截去；再握住试管，水又渐渐从试管里被压了下去。,11/12/2018,从水的上升与下降，已经看出温度的变化了，但这不可能供医生去使用，因为一盆水和一根试管无法去给病人量体温，同时也没有温度变化的具体刻度。 后来，伽利略又做了多次改进，把一个很细很细的试管装上水，排出里面的空气，又密封住
15、，并在试管上刻上了刻度，然后送给医生用，医生让病人握住试管，果然，水上升的刻度反映出了病人的体温。世界上第一个体温表试制成功了。 可是，到了寒冷的冬天，一个个温度表都破裂了，原来是水结冰撑裂的。伽利略又经过几十次试验，终于发现，可以用不畏严寒的酒精代替水。再往后，人们又发现水银比酒精更适宜。所以现在的体温计都是水银芯的。,11/12/2018,设计的一般过程,一、发现与明确问题,二、制定设计方案,三、制作模型或原型,四、测试、评估及优化,五、产品的使用和维护,11/12/2018,大致把设计过程分为五个阶段，不是规定程序，在实际的设计过程中。这种过程可能发生变化，也可能产生重复,设计的一般过程
16、,11/12/2018,我们今天从最简单的便携 小板凳的设计开始,来了解设计 过程的基本环节。,11/12/2018,一、发现与明确问题,设计必须从调查需求、分析信息、发现与明确需要解 决问题开始，提出设计项目，明确设计要求。 讨论： 陈晨发现了什么问题？ 产生了什么需求？ 明确需求和设计要求: 便携式小凳的设计要求是什么？ 怎样写一份设计要求？,11/12/2018,“设计要求”包括的内容有： 功能 外形、材料、结构、技术指标等要求 完成时间、成本等 反映的文化内涵,便携式小凳的设计要求： (1)功能:外出使用 (2)结构稳固，最大承重为600牛顿。 (3)质量不大于1千克，并能方便地放入学生书包 (4)材料成本不高于5元,11/12/2018,马上行动,统计分析,设计访谈提纲和调查问卷,讨论,统计分析,绘制图表,列出设计要求,结构简单、稳固，易制作：自重轻、 体积小，携带方便：成本不高于5元,确定便携式小凳作为设计项目,11/12/2018,发现问题的方
