第一节_设计课题的确定

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1、第一节第一节 设计课题的确定设计课题的确定发现和明确问题制定设计方案制作模型或原型优化设计方案编写产品使用说明书从发现与明确问题开始，形成完整的设计过程从发现与明确问题开始，形成完整的设计过程第一节第一节 设计课题的确定设计课题的确定问题的分类：问题有科学问题、社会问题、问题的分类：问题有科学问题、社会问题、技术问题技术问题、历史问题等。、历史问题等。 爱因斯坦曾说过：爱因斯坦曾说过：“提提出（发现）一个问题往往出（发现）一个问题往往比解决一个问题更为重要，比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问技巧

2、问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。着科学的真正进步。” 发现问题进行设计解决问题设计是一个设计是一个“问题的求解问题的求解”的过程的过程（一）问题的来源：（一）问题的来源：1.1.人类生存活动中必然会遇到的问题人类生存活动中必然会遇到的问题. .例如：为了解决进食，人们设计了匙子、筷子，西方人例如：为了解决进食，人们设计了匙子、筷子，西方人发明了刀叉。发明了刀叉。例如例如例如例如: :在古代，由于社会的发展，对计算的速度和准确性要求在古代，由于社会的发展，对计算

3、的速度和准确性要求在古代，由于社会的发展，对计算的速度和准确性要求在古代，由于社会的发展，对计算的速度和准确性要求越来越高，于是人们发明了算盘。越来越高，于是人们发明了算盘。越来越高，于是人们发明了算盘。越来越高，于是人们发明了算盘。1.1.人类生存活动中必然会遇到的问题人类生存活动中必然会遇到的问题人类生存活动中必然会遇到的问题人类生存活动中必然会遇到的问题. .2.2.别人给出的问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。别人给出的问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。坦克的发明坦克的发明坦克的发明坦克的发明 1914 1914年年1010月，第一次月，第一次世界大战中的欧洲战场陷世界大战中的欧

4、洲战场陷入了僵局。正在英国远征入了僵局。正在英国远征部队服役的斯温顿中校提部队服役的斯温顿中校提出，需要制造一种能够在出，需要制造一种能够在遍布铁丝网的战场上开辟遍布铁丝网的战场上开辟道路、翻越壕沟并能摧毁道路、翻越壕沟并能摧毁和压制机枪火力的装甲车和压制机枪火力的装甲车来打破西部前线的这种沉来打破西部前线的这种沉闷僵局闷僵局3.3.基于一定的目的基于一定的目的, ,设计者自己主动发现问题设计者自己主动发现问题. .贝尔的设计针对的是什么问题？这个问贝尔的设计针对的是什么问题？这个问题从何而来？题从何而来？贝尔针对的是如何让声音通过电传输的问贝尔针对的是如何让声音通过电传输的问题。是贝尔自主发

5、现并研究解决的问题。题。是贝尔自主发现并研究解决的问题。必然碰到的必然碰到的别人给出的别人给出的主动发现的主动发现的要主动发现问题微波炉的诞生1 1、观察日常生活对生活中的人或物的偶然一瞥，都可、观察日常生活对生活中的人或物的偶然一瞥，都可能引发一个问题的发现。能引发一个问题的发现。微波的产生是源于二战期间微波的产生是源于二战期间一位雷达工程师对雷达装置一位雷达工程师对雷达装置上磁控管具有加热功能的偶上磁控管具有加热功能的偶然发现，也正因为这次偶然然发现，也正因为这次偶然的发现，使人们产生了将微的发现，使人们产生了将微波所具有的加热功能应用在波所具有的加热功能应用在生活当中的奇思妙想生活当中的

6、奇思妙想“ “用心用心” ”观察日常生活观察日常生活无针注射器无针注射器是一种通过压力注射的设备，它的原理是通无针注射器是一种通过压力注射的设备，它的原理是通过高压使液体药品通过一个极细的孔后，产生一个液体过高压使液体药品通过一个极细的孔后，产生一个液体柱，穿透皮肤喷射到皮下。它的优点是消除了被注射者柱，穿透皮肤喷射到皮下。它的优点是消除了被注射者对针头的恐惧，消除了疼痛。无针注射技术在欧美国家对针头的恐惧，消除了疼痛。无针注射技术在欧美国家百年前就已诞生，但没有被大量应用，现在它的体积制百年前就已诞生，但没有被大量应用，现在它的体积制造的很小，而且注射效果也大大提高。目前大量应用于造的很小，

7、而且注射效果也大大提高。目前大量应用于胰岛素，疫苗等小量液体药品的注射。胰岛素，疫苗等小量液体药品的注射。 发现问题，提出设计课题发现问题，提出设计课题案例：一位同学家里来了几位客人，该同学用一案例：一位同学家里来了几位客人，该同学用一次性塑料杯给客人倒水，过一会儿发现两个问题：次性塑料杯给客人倒水，过一会儿发现两个问题：一是塑料杯受热变软不好拿；二是客人走动后杯一是塑料杯受热变软不好拿；二是客人走动后杯子容易混淆。子容易混淆。如果你发现了这个问题，你会提出什么样的解决如果你发现了这个问题，你会提出什么样的解决方案？方案？解决方案：解决方案：1 1、明确问题的要点：、明确问题的要点：（1 1）

8、杯子变软一是太薄；二是材料不耐热；）杯子变软一是太薄；二是材料不耐热；（2 2）杯子易混淆是因为杯子上没有识别标志；）杯子易混淆是因为杯子上没有识别标志；2 2、提出方案的要点：、提出方案的要点：（1 1）杯壁加厚，用耐热材料制造、使用杯套等）杯壁加厚，用耐热材料制造、使用杯套等（2 2）在杯子上印不同的数字、色彩或图案等）在杯子上印不同的数字、色彩或图案等把圆盘的辐条用刀片代替，就变成了这样一款圆盘西把圆盘的辐条用刀片代替，就变成了这样一款圆盘西瓜刀。只需轻轻一压，西瓜就被切成均匀的几块，比起瓜刀。只需轻轻一压，西瓜就被切成均匀的几块，比起一刀一刀的切要方便得多，而且更加卫生。一刀一刀的切要

9、方便得多，而且更加卫生。 圆盘式西瓜刀圆盘式西瓜刀在托盘上加上五个手指的凹槽，这样即使没有经在托盘上加上五个手指的凹槽，这样即使没有经过专业训练的人，也能够把托盘托得很稳过专业训练的人，也能够把托盘托得很稳 。五指托盘五指托盘五指托盘五指托盘套洗袜套洗袜每次洗完衣服后，将成双的袜子挑拣出来晾挂往往是件每次洗完衣服后，将成双的袜子挑拣出来晾挂往往是件烦恼的事。虽然可以在洗涤之前用饰扣将成双的袜子固烦恼的事。虽然可以在洗涤之前用饰扣将成双的袜子固定住以解决这个问题，但是这种方法容易使洗后袜子变定住以解决这个问题，但是这种方法容易使洗后袜子变形，穿得也不舒服，而且也不适用于女式尼龙长袜上。形，穿得也

10、不舒服，而且也不适用于女式尼龙长袜上。套洗袜可以有效地解决以上问题。在袜子生产过程中，套洗袜可以有效地解决以上问题。在袜子生产过程中，在成双的每只袜子袜口处留下一道口子。在洗袜子之前，在成双的每只袜子袜口处留下一道口子。在洗袜子之前，将成双袜子的脚尖部分分别穿过配对袜子的口子，一拉将成双袜子的脚尖部分分别穿过配对袜子的口子，一拉形成活结，这样一来，可以在洗的过程中保持配对。当形成活结，这样一来，可以在洗的过程中保持配对。当洗完后，可以方便解开晾在一起。洗完后，可以方便解开晾在一起。精确书签精确书签读者在合上书本之前常常将书签读者在合上书本之前常常将书签( (通常是矩形的纸片或通常是矩形的纸片或

11、者布料者布料) )夹于最后阅读页面中，这有助于他下次阅读时夹于最后阅读页面中，这有助于他下次阅读时快速找到正确的页面继续阅读。然而这种简单书签只能快速找到正确的页面继续阅读。然而这种简单书签只能帮助记忆页面，读者不得不重新阅读一整页来寻找之前帮助记忆页面，读者不得不重新阅读一整页来寻找之前是阅读到哪一段落。是阅读到哪一段落。精确书签可以精确到最后的阅读段落。精确书签可以精确到最后的阅读段落。你知道下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？1.当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，如果管子弯折了，就喝不到饮料；2.人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着孩子；3.在使用折叠剃须刀时很不安全，常

12、常刮破皮肤；变色防烫勺色色盲盲症症日常生活中你看到的红绿灯能发现什么问题吗？日常生活中你看到的红绿灯能发现什么问题吗？X-“多功能量角器多功能量角器”浙江省有一位高中学生，设计了一个浙江省有一位高中学生，设计了一个“多功能量多功能量角器角器”。获得了浙江省青少年科技发明奖。她是怎样。获得了浙江省青少年科技发明奖。她是怎样发现了这个设计项目的呢？发现了这个设计项目的呢？ 原来是因为做错了一道数学题。一次数学作业本原来是因为做错了一道数学题。一次数学作业本发下来，在一道题上老师划了一个大红叉。仔细一看发下来，在一道题上老师划了一个大红叉。仔细一看是因为是因为三角函数值查错三角函数值查错了。她想，可

13、不可以不用查表了。她想，可不可以不用查表就得到函数值呢？如果能将函数值刻在量角器上，不就得到函数值呢？如果能将函数值刻在量角器上，不是很方便吗？因此，她决定设计一个是很方便吗？因此，她决定设计一个“多功能量角器多功能量角器”。经过她的刻苦钻研和实验，终于获得了成功。经过她的刻苦钻研和实验，终于获得了成功。主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题2 2、从收集和分析信息发现问题、从收集和分析信息发现问题主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题收集信息的途径：文献法、问卷法、询问法。收集信息的途径：文献法、问卷法、询问法。文献法：对文

14、献信息进行收集、分析的方法。文献法：对文献信息进行收集、分析的方法。问卷法：用问卷的方式进行实际调查，获取信息、发问卷法：用问卷的方式进行实际调查，获取信息、发现的问题的方法。现的问题的方法。询问法：以询问的方式收集和获取信息、发现问题的询问法：以询问的方式收集和获取信息、发现问题的方法。方法。2 2、从收集和分析信息发现问题、从收集和分析信息发现问题本田公司的追根问底法本田公司的追根问底法本田公司的追根问底法本田公司的追根问底法本田公司的追根问底法本田公司的追根问底法保险丝断了。超负荷，电流过大 “机器为什么不动了？” ”为什么保险会断？为什么超负荷？日本的本田公司就很推崇“抓住问题，追问到

15、底”。比如，某台机器突然不动了，他们就采用追问到底来解决。轴承润滑不好为什么轴承会润滑不好？吸不上润滑油。为什么吸不上油？为什么吸不上油？油泵严重磨损为什么会磨损？为什么会磨损？因为没有装过滤器，油泵进入了铁屑调查问卷设计的原则调查问卷设计的原则调查问卷设计的原则调查问卷设计的原则不要太长、问题不能太多、填答量不能太大、难度不能太高不要太长、问题不能太多、填答量不能太大、难度不能太高问卷分类问卷分类开放式开放式问卷问卷封闭式封闭式问卷问卷混合式混合式问卷问卷A AB BC C开放式问卷开放式问卷是指对问题的回答不提供任何具体答案，而由是指对问题的回答不提供任何具体答案，而由被调查者自由填写。被

16、调查者自由填写。例如：例如：你认为学校的起床音乐是否符合你的口味，为你认为学校的起床音乐是否符合你的口味，为什么？什么？封闭式问卷封闭式问卷是指将问题的几种主要答案、甚至一切可能的是指将问题的几种主要答案、甚至一切可能的答案全部列出，然后由被调查者从中选取一种答案全部列出，然后由被调查者从中选取一种或几种答案作为自己的回答，而不能作这些答或几种答案作为自己的回答，而不能作这些答案之外的回答。案之外的回答。如：如：你有手机吗？（请在适当的方格内打你有手机吗？（请在适当的方格内打）有有； 无无。混合式问卷混合式问卷是指封闭型回答与开放型回答的结合是指封闭型回答与开放型回答的结合 如：如：你认为来高

17、你认为来高24小时都开放电子阅览室好不好？小时都开放电子阅览室好不好？ 好好 难说难说 不好不好 为什么？为什么？瓶子的思考瓶子的思考 在我们的教室里，常常会发现有大量废弃的瓶子在我们的教室里，常常会发现有大量废弃的瓶子堆放在一起，非常影响环境卫生。除了收集卖掉这些堆放在一起，非常影响环境卫生。除了收集卖掉这些瓶子外，能否使用本章所要学习的知识来设计一件有瓶子外，能否使用本章所要学习的知识来设计一件有意义的意义的“瓶子瓶子”作品，既能合理利用起这些瓶子，又作品，既能合理利用起这些瓶子，又能为环保做一点实事呢？能为环保做一点实事呢？ 上述提出的问题如何解决？可以通过调查，了解大家对解决问题的具体

18、要求，以利我们进行设计定位。请模仿课本的调查问卷，就该问题设计出合理的问卷。严谨试验严谨试验 创造问题创造问题通过技术研究、技术试验的过程中获得灵感，进而发现通过技术研究、技术试验的过程中获得灵感，进而发现新的问题。新的问题。 汽车碰撞实验 船模实验 航天实验3 3、从技术研究与技术试验发现问题、从技术研究与技术试验发现问题船模技术试验船模技术试验问题存在于生活中，生活中也存在问题，问题处处在，时时问题存在于生活中，生活中也存在问题，问题处处在，时时有。细心、认真观察就可以发现问题。发现了问题，只是初有。细心、认真观察就可以发现问题。发现了问题，只是初步有了一个设计的方向。但到底能不能够确定为

19、一个设计课步有了一个设计的方向。但到底能不能够确定为一个设计课题，还需要作进一步的分析，并提出具体的设计任务。题，还需要作进一步的分析，并提出具体的设计任务。这就是这就是明确问题。明确问题。（一）明确问题的内容与价值（一）明确问题的内容与价值 （1 1）问题是否明确）问题是否明确采用各种方法可以发现很多问题，但这些问题有时可采用各种方法可以发现很多问题，但这些问题有时可能是模糊不清的，需要我们进一步加以明确。明确问能是模糊不清的，需要我们进一步加以明确。明确问题需从题需从问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、提出问题的目的是否明确明确、提出问题的

20、目的是否明确等方面考虑。等方面考虑。 是否遵循了科学原理？是否遵循了科学原理？问题目前是否尚未解决？问题目前是否尚未解决？该问题是否是主要问题？该问题是否是主要问题？问题是否具有普遍的意义问题是否具有普遍的意义？现有技术能否解决这个问题现有技术能否解决这个问题解决问题所需的投入是多少解决问题所需的投入是多少?投入与产出的比是否理想投入与产出的比是否理想?（2 2）问题的价值）问题的价值（2 2）问题的价值）问题的价值怎样才能将冬天下的雪都有效地利用起来？怎样才能将冬天下的雪都有效地利用起来？ 雪中含聚合体对一些微生物起抑制和致死作用，雪中含聚合体对一些微生物起抑制和致死作用，对人和其他动物的疾

21、病有疗效。对人和其他动物的疾病有疗效。瑞雪兆丰年，每千克雪水含氮瑞雪兆丰年，每千克雪水含氮7.5-157.5-15毫克，浸毫克，浸种提高发芽率种提高发芽率50%50%以上，滋润土壤，消灭地下害以上，滋润土壤，消灭地下害虫虫冬雪能净化空气，消灭空气中病原微生物（人、冬雪能净化空气，消灭空气中病原微生物（人、畜、禽流感病毒的）畜、禽流感病毒的）解决饮水问题：目前全世界近半数人口面临缺解决饮水问题：目前全世界近半数人口面临缺水，水，2121世纪世界可能因水而战。世纪世界可能因水而战。（1）采用柱状图法）采用柱状图法（2）表格法）表格法（3）饼形法等）饼形法等（二）统计分析调查材料，明确设计要求（二）

22、统计分析调查材料，明确设计要求调调 查查 问问 卷卷亲爱的同学亲爱的同学, ,尊敬的家长、老师：尊敬的家长、老师： 您好您好: : 我们是高二学生，我们将设计一款新式更适合人们使用的杯子，现在要对我们是高二学生，我们将设计一款新式更适合人们使用的杯子，现在要对您选用杯子的情况进行调查，以下是有关选用杯子调查问卷，您只需在选择的您选用杯子的情况进行调查，以下是有关选用杯子调查问卷，您只需在选择的答案前的方框内打答案前的方框内打即可，如果没有合适的备选答案请在后面的横线上填入您即可，如果没有合适的备选答案请在后面的横线上填入您的答案。希望您认真如实的填写，感谢您的合作！的答案。希望您认真如实的填写

23、，感谢您的合作！高二学生 您所处的年龄段：儿童 中学生 上班族 老人 _您选择杯子时考虑杯子的材料是： 纸杯 塑料杯 陶瓷 玻璃 _您选择杯子时考虑杯子的形状是： 圆柱形 椭圆柱 方柱形 _您选择杯子的颜色是：明亮色 淡雅色 灰暗色 _您选择杯子的价格是：低档 中档 高档 _您对我们设计杯子有什么建议或意见吗？（可不填）_再次感谢您认真阅读并填写调查问卷，谢谢合作！假设调查后汇总结果如下:问卷问卷调查调查对象对象材料材料形状形状色彩色彩价格价格纸纸质质塑塑料料陶陶瓷瓷玻玻璃璃椭椭圆圆柱柱圆圆柱柱方方柱柱明明亮亮淡淡雅雅灰灰暗暗低低档档中中档档高高档档儿童儿童377387512531064中学生

24、中学生2531067791016122上班族上班族11252659686389老人老人4592511451231253思考：在收集到信息后用什么样的更直观的图表思考：在收集到信息后用什么样的更直观的图表展示收集的信息展示收集的信息? ?图图1 材料选用的意见统计材料选用的意见统计柱柱状状图图图图2 形状选用的意见统计形状选用的意见统计饼饼图图用表格法表示用表格法表示 色彩意见人数明亮32淡雅35灰暗13价格意见人数低档31中档31高档18 必须认真地对所调查的资料进行统计、分必须认真地对所调查的资料进行统计、分析，才能明确要解决这个问题的具体要求，析，才能明确要解决这个问题的具体要求，才能够进

25、行设计定位。才能够进行设计定位。 设计要求体现了该项设计所要达到的目标。设计要求体现了该项设计所要达到的目标。有了目标，接下来的方案制定等工作才会有有了目标，接下来的方案制定等工作才会有方向和依据方向和依据设计要求的确定，一方面源目的，另一方面会受到条设计要求的确定，一方面源目的，另一方面会受到条件限制。件限制。（三）明确问题受到的限制及具体的设计任务（三）明确问题受到的限制及具体的设计任务 案例：多功能学习用品盒（架）：案例：多功能学习用品盒（架）：（1）多功能学习用品架的长宽尺寸会受到桌子）多功能学习用品架的长宽尺寸会受到桌子 大小的限制大小的限制（2）多功能学习用品架放在桌子上要不影响书）多功能学习用品架放在桌子上要不影响书 桌的使用，外观尺寸必定受到限制桌的使用，外观尺寸必定受到限制（3）自身的知识基础和能力）自身的知识基础和能力（4）资金）资金（5）环境）环境（6）材料等条件的限制）材料等条件的限制军用笔记本电脑军用笔记本电脑800800元儿童电脑元儿童电脑不同的设计对象有不同的要求、成本、市场需求不同的设计对象有不同的要求、成本、市场需求例如:笔的附加功能必须对市场中的笔予以调查