第一节 方案的构思方法

1 / 20 第一节 方案的构思方法 第一节方案的构思方法 一、内容分析： 1、方案的构思方法在教材中的位置是位于第四章发现与明确问题之后，属于设计的一般过程的具体教学，在教材中有承上启下的作用，是第二章中人机关系、第三章设计的一般原则在设计过程中的具体运用。 2.方案的构思及其方法是整个技术产品设计过程中的关键部分，它与 “ 发现问题、明确问题 ” ， “ 设计图样的绘制 ” ，“ 模型或原型的制作 ” ， “ 技术产品的使用和保养 ” 等组成设计过程的整体。本章所讲的内容都是在思维层面上的，对学生的思维提出挑战，同时也为学生提 供了一个展现创造力的机会。 “ 方案的构思方法 ” 一节包括三部分内容即设计分析、方案的构思方法和方案的比较和权衡。对设计分析的教学着重以引导学生能从多方面考虑产品设计所涉及的因素为主，并抓住主要因素进行设计分析。也就是紧扣 “ 物 ” 、“ 人 ” 、 “ 环境 ” 三者关系，从这三方面对台灯进行设计分析。 二、学情分析 1、对设计的基本原则有了一定理解； 2、知道人机关系在设计中的重要的作用，熟悉人机关系在设计中实现的目标； 2 / 20 3、对构思方案有一定畏难情绪，对方案的构思方法还不是很清楚； 4、在设计分析阶段对设计对象有了一些 想法，有一定创造冲动和较大创造潜能； 三、三维目标： 1.知识与技能目标： 1）能就具体的设计任务进行一定的设计分析。 2）能根据设计要求选择合适的材料或标准间。 3）能制定符合一般设计原则及相关设计规范的完整设计方案。 4）通过比较权衡，能在多个方案中选定满足设计要求的最佳方案或集中各种方案的优点来改进原有方案。 2.情感态度与价值观 1）亲身感受设计的快感，体会设计分析的过程。 2）增强学生设计信心，养成细致、严谨，考虑问题全面的情感态度。 3）培养学生的创新性思维、发散性思维和批判 性思维。 4）培养对技术设计的激情和责任心、安全意识等。 3.过程与方法 : （ 1）收集与所设计产品有关的信息和欣赏别人精妙独到的作品设计的同时，激发大家的学习兴趣和创造欲望。 （ 2）经历自己收集展示别人的优秀作品、分析作品设计、3 / 20 提出自己改进设计的构思、进而画草图呈现出来，形成方案构思的过程。由浅入深，学生积极主动地接受并从中享受到成功和创造的快乐。 （ 3）通过大量的设计案例，对学生进行信息刺激，激发他们的创造灵感。 （ 4）情景设置、尝试体验、分析归纳、知识拓展、小结。 四、重点、难点 重点： 对设计对象进行深入分析，寻找产品设计时需要考虑的因素。 难点： 1.“ 物、人、环境 ” 三方面关系的理解和具体的设计分析思路，以及如何实现方案的构思，形成满意的方案。 2.处理产品设计分析中各因素的关系，即权衡与选择。 五、教学过程（课时安排： 1 课时。） 一）导入： “ 我们在明确问题后，在信息收集与处理的基础上，根据整个技术设计的要求，可以开始方案的构思。第五章方案的构思及其方法第一节方案的构思方法 二）新课讲授： 为了设计少走弯路或不走弯路，设计分析是关键。设计分析这个过程是设计构思的前提，合 理周全的设计分析不但使构思目标明确，构思方案更加具有说服力，而且会使技术产品4 / 20 在设计过程中少走弯路或不走弯路。现在，我们以台灯为例，来说明设计分析的基本思路。 ” 1.设计分析： （ 1）明确台灯设计的主要因素 设计分析是一个思维发散的过程，其特点在一个 “ 分 ” 字。“ 在台灯的设计中，我们常要考虑一些主要因素，如考虑功能、结构稳定、安全可靠、成本适当等，除这些之外，你还能想到应该考虑的问题有哪些？ ” 思考：填写课本思考的内容： 美观、实用、新颖、环保、造型、质量、符合人的心理、生理特点。 生： “ 我考虑了设 计要美观。 ” 师： “ 你的这些因素主要是从哪些方面来考虑呢？ ” 生： “ 我考虑的主要是设计的一般原则出发的。 ” 这一段是考虑主要因素的教学，运用的教学方式是师生合作。对于考虑的主体因素方面，学生有自己的经验。由教师启个头，通过学生与教师之间的问答，学生的思维受到启发，了解了设计的基本思路。 师： “ 台灯设计要考虑的因素很多，这些因素可归属于 人 、 物 、 环境 三个方面。 “ 现在我们就从 人 这一角度来分析一下我们在设计过程中需要注意的问题。 5 / 20 产品必须满足使用者，也就是高中生 你们的需 求，正如课本 95 页图中所示，设计中的 人 是高中生，他们处于生长发育期，学习任务重，安全意识弱等特点， 学习任务重 因素使设计中要考虑到台灯要 经久耐用 、 照明效果好 ，而出于对生理和心理上的要求，则在设计中应做到高度适中，追求个性，时尚前卫等 ” 。 “ 我们在设计过程中，始终要注意使用者需求和产品之间联系 ” 。 对于台灯这个 “ 物 -产品 ” 本身，我们可以考虑的因素主要有：（展示幻灯片）结构造型（形状、色彩、质地）、功能（基本功能、附加功能）、材料（金属、陶瓷、塑料）等。 展示不同造型的幻灯片（一 个是夹式，另一个是台式） 提问：大家看这两盏台灯有什么不同？ 学生：底座不同 老师：为什么要设计不同的底座？它们分别有什么作用？ 学生：台式的放在桌面上，夹式的可以夹在床头。 老师：对，这是为了提高台灯不同使用环境下的适应性。所以，在产品设计中，除了要充分考虑物和人两个要素之外，我们还要考虑环境这方面的要素（展示幻灯片）。 6 / 20 老师归纳：任何产品都不是孤立存在的。一方面它是为人服务的；人的需求在很大程度上决定着产品的设计；另一方面，它是在一定的环境中使用的，必然会受到环境的制约，并对环境产生影响 。因此，设计任何产品都应综合考虑物、人、环境三个方面。（展示幻灯片）在考虑 “ 物 ”“ 人 ”“ 环境 ”三个因素时，我们还要考虑它们之间相互牵连制约。 （ 2）明确台灯的使用对象而进行具体设计分析 : 今天我们的设计对象是高中生，也就是你们自己了，那你们高中生台灯与其他台灯相比，又有什么独特性呢？大家围绕三个主要因素开动脑筋，大胆地构思与分析。 讨论：从教材的因素示意图进行分析，并在空余的地方写下你认为还要考虑的因素。当然，这里体现你的思想和个性。 学生开始看书和填写 95 页因素示意图。 师： “ 同学们的阅读和 填写已经完成，我看到每位同学都写出了不少有独立知识主权的内容，有思想有头脑，不错。我们这么多优秀的思考结果，是不是应该与朋友分享？ ” 生齐声： “ 是 ” 。 师： “ 那好，请你将课本与同桌的同学交换，看看别人有什么优秀成果，对于优秀的思考要虚心请教，有什么自己认为不错的创意，给同桌说说。 ” 学生之间开始活动，教师走到学生中去，与学生一起活动，7 / 20 听学生的交流，感受学生的交流，对某些问题答疑，给予学生适当的强化，师生共愉悦。 色彩：单色调、流行色、综合、冷色调、暗色、柔和色等 形状：个性化、传统与现代的结合等 质地：细腻、不易损坏、粗糙、结实、防滑、磨砂 功能中附加功能： mP3、日历、收音机、温度计、自动报警器、定时开关、播放器、录音机、照片架、小风扇 材料：木材、合金、玻璃、人工合成材料、复合材料、橡胶、花岗岩、大理石、石膏 环境保护：节能、可回收利用、生态因素 适应性：支撑架可调节、高度可调、可折叠、可变化角度、能旋转 安全意识：防潮、防水、防静电隔离、自动断电 心理：装饰美观、方便、符合心理特征 生理：大小适合、光感好、可调光 学习任务重：音乐提醒、能预设时间、可消除疲劳、根据明暗程度变换 光度 （ 3）对台灯的各个部件进行设计符合心理特征分析： 老师：刚才我们讨论了产品设计要综合考虑的三要素。对于设计对象本身，除了要充分考虑这些要素之外，我们还必须了解它的各个组成部分的作用，以及他们之间的关系，并在此基础上，对产品的各个组成部分进行设计分析。现在，我8 / 20 们就来对台灯的各个部件作用进行具体的分析。 从台灯这一系列的作品中可以知道台灯的组成结构（展示老师的作品图片并注明部件名称）它是由灯泡、灯头、灯罩、支撑架、开关、底座与电线组成。那我们又如何去选择最适当的部件？下面让老师把台灯的部件归类进行分 析选择。（师生互动） 灯泡、灯头、开关、电线这四种部件是标准件，是我们无法制作的，只好在市场上根据使用者的具体特性进行具体的分析选择。 标准件指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件 灯泡：台灯的主要功能是照明，灯泡是它的主要部件，有白炽灯泡、日光灯管、节能灯管等。如何选择？（展示各类型灯泡的特点，进行比较）具体问题具体分析，根据不同的使用者对灯泡的具体需求来选择。如高中生对灯泡的需求，一般选择没有频闪或频闪度较底、耐用且光线柔和的灯泡或灯管。 灯座：为了保证台灯的稳定性，我们需要在它的底部 设计一个底座，起支撑和稳定的作用。要保证台灯的稳定性，对它的设计主要通过材料和形状决定。可选择坚固、不易碎的材料，其形状应在追求台灯稳定性的基础上，体现个性化风格。我们还可以在底座上做文章，给它安装上日历、笔筒、自动9 / 20 报警器、定时开关、温度计、播放器、录音机等功能。应选择与灯泡能配套。 开关：手控或遥控。常见的台灯开关有拨动式、旋钮式、触摸式等。对于开关的选择，主要是根据使用者的需要，能安全有效地控制台灯的亮度即可。 电线：花线类 说明：由于标准件可以规模化生产，具有通用性及成本低等优势，还能保证安全， 故建议大家选用。 底座：起支撑和稳定作用。应选择坚固、不易碎的材料 支撑架：台灯的高度主要由支撑架决定，它主要起到支撑作用。（展示各样式的支撑架图案）选择时，在保证台灯高度适中的前提下，还需考虑它的活动范围、选用材料、成本、制作复杂程度等。 思考：设计支撑架时还应考虑那些方面的问题？这些问题可以通过什么样的支撑架来解决？ 答案：结构的稳定性、材料的强度、高度可调接、支撑架的活动范围、成本等。 铰链接、轻金属惯性材料、 PVc 弯折软管、金属弯折软管。 探究：适合学生学习使用的台灯，其高度为多少最 合理？ 答案：只考虑台灯高度不可取，还应考虑台灯的照度、学生身高、使用环境和使用要求相匹配。一般台灯高度为 40-50cm之间，人在灯下学习灯光的照度应为 300lux 最为合适。 10 / 20 灯罩：为了给使用者创造一个照度合适且光线柔和的环境，我们往往需要给它设计个灯罩，同时也起到安全保护作用。选择灯罩时，主要考虑它的材料和外形。不同的材料会直接影响到光线的照射形式，同时它的导热性也很重要，导热性好的材料，短时间内受热容易引起发热发烫，容易给使用者造成烫伤。而外形设计直接影响到光线照射的角度。 马上行动：你还见过那 些形状和材料的灯罩？分析它们是否符合供学生使用的台灯对灯罩的要求。 注意： 选择台灯材料时，尽量就地取材，并且要尽可能选择可再生资源，实现能源的可持续发展。 制作台灯时，必须学会选择标准件，如灯泡、灯座、插头、开关等。这样既可简化制作过程，又能实现通用通换。 小知识：什么是标准件？ 标准件是指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件。 思考：同学们想一想，眼镜中包括哪些标准件？ 思考：如果考虑环境因素，你将如何分析你的产品设计？ 马上行动： P099 从人、物、环境三个方面判断右图各个台灯是否符合学生在学习时使用，为什么？ 第一个：高度低、灯管直射人眼，不适合。 第二个：高度合适、灯罩可转动、整体较合理 11 / 20 第三个：灯罩透光对学生学习有影响，高度低、照度低 1.方案的构思方法： 方案的构思：是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完整的抽象物，并采用图、模型、语言、文字等方式呈现的思维过程。 方案的构思，把我们在设计分析过程当中产生的模糊的、零散的、不系统的想法，建构成完整、具体的方案 ，其特点在一个 “ 构 ” 字。 1）草图法 草图法不仅能将一些想法较明确地表达出来，而且可以随时修改。在绘制草图的过程中，很多灵感、新的想法会被激发出来，新的构思也会因此而形成。 马上行动： P1004-6 名同学组成一组，每组同学选择上述设计方案草图中的一组作为优选方案并进行讨论，形成自己小组的较完善的设计方案，然后全班同学进行交流。 2）模仿法 模仿法的核心在于通过别人的想法、构思，激发自己的灵感。 模仿法在仿生学领域的应用：模仿鹰眼的成像原理仿制出来的微型照相机、摄像机自动调焦的摄像头等；人造卫星的 拍摄系统；模仿飞鸟的翅膀结构原理制造出的飞机机翼等。 教师：总结一下，我们在运用模仿法构思设计方案时，可以12 / 20 大致分为哪几类？ a.外形模仿 b.仿生模仿：形态仿生、结构仿生、原理仿生 c.功能模仿 马上行动： 你能举出两三个日常生活中用模仿法构思出来的方案和作品吗？ 请大家运用模仿法将自己设计的台灯进一步改进。 鼠式母子雨衣 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，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。 3）联想法 要用联想法进行方案构思，人们就必须具备丰富的实践经验、较广的见识、较好的知识基础及较丰富的想像力。 下面请同学们阅读 “ 案例分析 古人的飞天梦 ” 。 思考：根据所学知识和自身经验列举利用联想法进行方案构思的实例。 13 / 20 （ 1）故事：鲁班发明锯子的故事（引出联想法） 一次，鲁班上山去砍树，突然，他的胳膊被一片茅草叶子划了一条细长 的伤口，鲜血直流。鲁班感到很奇怪： “ 这么柔嫩的青草叶怎么能划破皮肤呢？ ” 鲁班扯下草叶，认真、仔细地观察起来，他发现草叶的边缘有许多锋利的细齿。是这些细齿划破了皮肤吗？他尝试地把茅草握在手中，用另一只手使劲一抽，果然，手上又出现了流血的伤口。一转身，他又看见一只大蝗虫正张着两颗大板牙，很快地吃着草叶，鲁班捉住这只蝗虫，经过观察，他发现蝗虫的板牙上也有利齿，这使鲁班豁然开朗。回家后，他请铁匠在铁条的边缘打出细齿，并把细齿磨成锋利的形状，用这把锯来锯木材，被锯过的木材的切口平整，而且锯时省时又省力。这样，经鲁班创造性的设计，世界上第一把锯就诞生了。 （ 2）展示联想法构思案例： A)充气雨衣（外形结构联想）、 B)音乐防盗拉链（功能联想）、 c)拔棉器（原理联想） 利用联想法进行方案构思，不一定能使技术设计一次性成功，但它有可能为构思找到一种方法或一条形成方案的途径。运用联想法构思后，我们不能盲目地实践，而应该首先对方案进行科学论证，而后再进行制作和实施。 马上行动： 14 / 20 请利用联想构思的方法对台灯的设计进行一个新构思，并赋予台灯新功能。 4）奇特性构思法 运用这种方法形成的方案一般具有原创性。这些构思 在历史上很少发生，或从来没能发生过，甚至有些构思在当前的科学、技术、经济条件下无法实现。 例如：我们可以设想一种台灯，只要人坐在灯旁，依靠人体的热量就能使台灯发光，并使人看清东西，这样既节省电能，又能照明。可以自由清洗的手机；手机经过变形可以成为一个笔记本电脑；你能想像可以天天做美梦吗？（奇思妙想 ”产品： “ 可以自由清洗的手机 ” 、 “ 笔记本电脑手机 ” 、 “ 美梦机 ” ） 下面请同学们阅读 “ 案例分析 夜视镜 ” 。 归纳：方案的构思方法有很多，这里我们只谈到其中的一部分。在构思时，应该开阔视野，利用和创造更多的方法 为构思服务，最后形成丰富的，既体现创造特征，又遵循一般设计原则和设计规范的多个方案，从而为方案的比较和权衡奠定基础。 3.方案的比较与权衡 : 在多个方案经构思形成之后，我们往往要对这些方案进行评判和比较，同时要从设计的目的出发，针对一些相互制约的问题进行权衡和决策，最后选出较为满意的方案或集中各方15 / 20 案的优点进行改进。 （ 1）方案的比较： （ 2）方案的权衡： 通过比较，明确了各个方案对设计指标的符合程度。但，要制定出最佳方案，还必须根据设计要求与设计原则对各个方案进行权衡。 注意 ; （ 1）比较与权 衡必须有依据（设计要求与设计原则）。 （ 2）比较与权衡是技术的思想方法的重要内容，比较是为了权衡，没有比较就没有权衡。 思考：假如让你选择设计方案，你选择哪一个？试说明理由。如果你认为这些方案都不符合要求，你会做什么样的改进？ 4.小结 课堂小结： 通过本节课的学习，我们能就具体的设计任务进行一定的设计分析，并且要综合考虑物、人、环境三个方面，在设计分析的基础上，能够使用适当的构思方法，形成比较满意的设计方案。 实践方案构思 “ 四法 ” “ 画 ” 画草图 “ 仿 ” 模仿 “ 联 ” 联想 16 / 20 “ 破 ” 奇特性构思法 5.作业布置 请结合所学知识对课堂上设计的中学生用台灯的方案进行修改 ,并对设计方案进行比较和权衡。 教学反思：通过教学实践，较好的达到了所制定的教学目标。课堂上学生的参与程度也较高，通过尝试学生对设计分析的必要性有了新的认识。同时也感到自己对课堂的驾驭能力还有待提高，课堂上应多鼓励学生进行思考和参与。 阅读： 人类的发明 来自动物的灵感 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲 原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。 美国空军通过毒蛇的 “ 热眼 ” 功能，研究开发出了微型热传感器。 人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯 (hang)。 人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的 “ 电子警犬 ” 。 17 / 20 仿生与高科技 现代的雷达，一种无线电定位和测距装置 :科学家研究发现蝙蝠魔不是靠眼睛，而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。因为蝙蝠魔在飞行时发出超声波，又能觉察出障碍物反射回来的超声波。科学家据此设计出了现代的雷达 一种无线电定位和测距装置 科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮； 以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车 (跳跃机 )。 前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下，他们设计了一种新型汽车 “ 企鹅王 ” 牌极地越野汽车。这种汽车的宽阔的底部，直接贴在雪面上，用轮勺撑动着前进，行驶速度可达 50 公里小时。这种汽车用宽阔的底部贴在雪面上，用轮勺推动前进，这样不仅解决了极地运输问题，而且也可以在泥泞地带行驶。 科学家模仿昆虫制造了太空机器人。 澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对 几种昆虫的研究，已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置。这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器。 人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提18 / 20 高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶 ，防止车辆碰撞事故的发生。 人们模拟海蛰感受次声波的器官，设计成功精确的 “ 水母耳 ” 仪器。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上，喇叭做 360 旋转。当它接收到 8 赫兹 13 赫兹的次声波时，旋转自动停止，喇叭所指示的方向，就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。这种仪器，可提前 15 小时左右预报风暴。 对鲎行为影响最