31发现与明确问题

第三章怎样进行设计 第一节发现与明确问题 设计的一般过程 1 发现与明确问题2 制定设计方案3 制作模型或原型4 测试 评估及优化5 产品的使用和维护 郁闷的一天 小明今天上课迟到了 昨天爸爸去外地出差 妈妈又在医院值班 小明怕今早起不来 昨晚睡前 拿出新买的闹钟 设定好闹铃的时间 早上5点钟闹铃就响了 小明醒来一看 时间还早 就又睡下 可是这一觉睡过了头 要是闹钟能够设定每隔一段时间就自动提醒 那该多好啊 从床上起来 匆匆忙忙从冰箱里取出速冻水饺放进锅里煮 却发现水饺冻成一团 怎么都分不开 背上书包 赶紧开门 却怎么也旋不开防盗门上那个开锁的旋扭 匆匆忙忙骑上自行车 发现轮胎是瘪的 这轮胎天天漏气 哎 要是有不漏气的轮胎该多好 上了一辆公交车 发现IC卡刷不了 原来刷卡机 罢工 了 小明没带零钱 这下完了 只能走到学校去了 1 小明遇到了一些什么问题 问题产生的原因是什么 有没有解决的办法 2 确定一个时间段 一天 一周 一月 回顾一下 自己遇到了一些什么问题 问题产生的原因是什么 有没有解决的办法 思考与回答 在一个五百多户的小区里有两家副食品店 生意都不错 不过 两家还是有点差距 生意好的那家每月销售额要比另一家多出三四百元 多卖出的这部分大多是被小孩们买去的 生意稍差的这家注意到了这点 便悄悄地寻找原因 货是一样的货 价也是一样的价 怎么小孩都愿意上那家去买呢 百思不得其解 于是他们只好叫自己的孙子去孩子中打探 故事 找钱哲学 小孙子回来告诉他们 那家的老奶奶每次都笑着对来买东西的小朋友说 来 找你一张新票 不管是一元钱还是五角 一角 都是找新钱 原来如此 他们是利用了人们喜新厌旧的心理 大人虽然不像小孩那样明显 但在找钱时也很讨厌找回破旧不堪的钱币 时间一长 就会把这种厌烦心理波及到对售货员 对店家的态度上 所以一些精明的商家总是会准备好充足的零钱 以取悦顾客 故事 找钱哲学 生活中有很多方面问题 有科学问题 社会问题和技术问题等 今天我们主要学习的是发现技术问题 或者说学会从技术的角度去发现问题 启示 做生活中的有心人 善于发现问题 问题处处在 时时有 只要同学们细心 认真观察也可以发现问题 人人都可以进行设计 人人都可以有所发明 每个人都有创造的潜能 而且从某种意义上看 创造又是十分简单的 我们要积极动脑 勇敢动手 尝试着去发明 去创造 并最终拿出成果来 发现问题的重要性爱因斯坦曾经说过 提出一个问题比解决一个问题更重要 这说明了发现问题在技术活动中的重要性 现在我给同学们举个例子 说明发现问题的价值 美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障 很多人都修不好 只得请来了德国的电机专家来修理 这位德国专家来了以后 用了两天两夜的时间呆在发电机旁 这看看那听听 最后 他在发电机的顶上划了一条线 告诉修理工 将顶盖打开 将划线处的线圈减少16圈 故障果然被排除了 这位德国专家向福特公司索要1万美元的酬金 很多人认为不值 因为故障很简单 排除也很容易 同学们认为值不值 福特公司的老总认为值 因为他发现了问题 而不在于排除故障的复杂与简单 为什么其他人没有发现问题呢 而设计的过程 实际上就是寻找解决某个问题的途径的过程 发现问题和提出问题是进行设计的前提 如果没有发现问题 不能提出问题 设计便无从谈起 一 设计问题的来源 大家可以发现什么问题 对于一些人来说 打针是件痛苦事 有些人还会晕针 最近 英国的科研人员就为他们发明了一种新型无针注射器 这种新注射器简单易操作 人们甚至无需前往医院 就可以为自己注射 另外 由于该注射器不需要进入人体 因此不会造成疾病传染 人类的需求和愿望是多种多样的 人类的需求和愿望是设计问题的来源 要得知人们的需求和愿望 就得去了解调查 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 什么是问题 在生活中 有很多为我们所不知而需要解答的话题 第一种 人类生存活动中必然会遇到的问题 这可以说是一切技术问题的总来源 问题是如何产生的呢 例如 为了解决人们如何进食的问题 中国人设计出了筷子 而西方人则设计出了刀叉 又如 为了解决如何清洁牙齿的问题 人们设计出了牙刷和牙膏 第二种是别人给出的问题 设计者必须针对问题寻求解决方案 这是现在大多数设计人员设计问题的基本来源 如 当汽车的速度超过200Km h时 空气阻力的问题越来越明显 为了解决这个问题 人们设计了外观呈流线型的交通工具 第三种是基于一定的目的由设计者自己主动发现问题 并试图解决它 如 电话的发明大推力火箭的研制 二 发现问题的途径与方法 一 观察日常生活 你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗 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 人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热 会烫着孩子 在使用折叠剃须刀时很不安全 常常刮破皮肤 变色防烫碗 一种自带吸管的易拉罐 其特征在于吸管为一可弯折吸管 插入易拉罐体内部 易拉罐顶盖中的拉盖连接着吸管扣件 吸管插入吸管扣件内 此易拉罐获得实用新型专利 飞利浦HQ46剃须刀 双层刀片设计剃须更舒适 二 收集和分析信息 如 门捷列夫发现 元素周期律 在信息时代 种类繁多 纷至沓来 层出不穷的信息是丰富的问题之源 我们通过对文献信息 网络信息 媒体信息的收集 检索和分析 往往可以发现一些有价值的问题 三 技术研究与技术试验技术研究与技术试验是重要的技术活动 也是发现问题的途径与方法 伽利略 体温计 案例分析 北京顺义新大桥垮塌2006年12月 北京顺义新建的钢索斜拉桥在试验中垮塌 好在桥离河床低 又是枯水期 仅有三人负伤 该桥设计承重量100吨 试验时由10辆装载沙子的车驶往桥上 总载重约60吨 可见其实际可承载重量达不到设计要求 如不经试验而使用 后果不堪设想 思考 你认为发现问题的途径与方法还有哪些 做梦 联想活动等 联想产生问题例 鲁班由手被草的叶缘划破这一现象产生联想 进而发明了锯子 做梦发现问题例 苯的分子式的发明凯库勒在公共马车上打盹时梦见了一条扭动着并自咬尾巴的蛇 脑子里突然灵光闪现 终于想明白了苯环结构 三 明确设计要解决的技术问题 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 我们把这个环节叫做明确问题 在确定设计问题时 一方面要关注人们的需求 另一方面要看是否具备解决这个问题的技术能力与条件 解决问题需要知识 技能 经费 设备 时间等各种条件 弄清楚要设计的技术问题的所在 进而判断问题 是否能够解决 科学原理 是否值得解决 效益 成本 是否当前可以解决 技术水平 条件 任何设计都是有一定目的的 一旦决定了设计问题 设计者就要明确设计要求 即用于描述某项设计任务所要达到的程度 永动机 永动机 案例分析 水变油事件 曾有人声称做了大量实验发明了水变油的技术 即水通过机器后变成了油 水变油一度被宣传为中国继古代的 四大发明 之后的第五大发明 这场闹剧已经使国家损失了四亿元 下列发明是否有价值 明确问题的内容与价值 除了需要进行一些主观的分析外 还可以借助于一些研究手段 如信息收集 调查分析等 来进行 这样可以深化对问题的认识 进一步明确问题的内容与价值 又可以为分析问题解决的条件及实现的可行性 提出设计要求奠定基础 四 明确解决技术问题的能力 条件与要求 主观条件 设计者是否具有解决问题所需要的知识和技能 设计者的技术能力与条件 客观条件 问题解决或设计的过程往往要受到人力 物力 财力以及时间限制 与设计者的知识 能力 技术有关 1 主观条件 美国国家防务亚洲问题分析评测顾问 中国解放军目前已开始批量装备的中国产T99式主战坦克 它的能力已经超越了我们所能承载的想象 不同的设计对象有不同的要求 成本 市场需求 2 客观条件 军用笔记本电脑 800元儿童电脑 童车 成人自行车 12万元一辆的赛用自行车 吸蚊机综合各种捕蚊技术 利用更先进的诱蚊灯及无声轴吸气方式 把蚊子诱到机前 利用风扇吸力 把蚊子吸入机内 再用电网加以捕杀 其灭蚊方式较主动 灭蚊效率高 可达90 以上 且不使用任何化学药品 无毒 无味 无辐射 无噪音 安全环保 你能进行类似设计吗 3 明确设计要求 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