第一节——设计课题的确定

1、 美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障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，后来请来了德国的电机专家来修理很多人都修不好，后来请来了德国的电机专家来修理. .德国专家来了以后，用了两天的时间呆在发电机旁德国专家来了以后，用了两天的时间呆在发电机旁, ,这这看看那听听，最后看看那听听，最后, ,他在发电机的顶上画了一条线。告他在发电机的顶上画了一条线。告诉修理工，将顶盖打开，将画线处的线圈减少诉修理工，将顶盖打开，将画线处的线圈减少1616圈。故圈。故障果然被排除了。障果然被排除了。 这位德国专家向福特公司要这位德国专家向福特公司要1 1万元美元的酬金。很万元美元

2、的酬金。很多人认为不值，因为故障很简单，排除也很容易。但福多人认为不值，因为故障很简单，排除也很容易。但福特的老总认为非常值。特的老总认为非常值。案例 爱因斯坦曾说过：爱因斯坦曾说过：“提出（发现）一个提出（发现）一个问题往往比解决一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为问题更为重要，因为解决一个问题也许只解决一个问题也许只是一个数学上或实验是一个数学上或实验上的技巧问题。而提上的技巧问题。而提出新的问题、新的可出新的问题、新的可能性，从新的角度看能性，从新的角度看旧问题，却需要创造旧问题，却需要创造性的想像力，而且标性的想像力，而且标志着科学的真正进志着科学的真正进步。步。” ” 第一节第一

3、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。 发现和明发现和明确问题确问题制定设制定设计方案计方案制作模型制作模型或原型或原型优化设计优化设计方案方案编写产品编写产品使用说明书使用说明书 在日常生活中，你有过无意中发现问在日常生活中，你有过无意中发现问题的经历吗？题的经历吗？l当人生病需要躺着用直吸管吸取杯子中的当人生病需要躺着用直吸管吸取杯子中的饮料时，如果管子弯折了，就喝不到饮料；饮料时，如果管子弯折了，就喝不到饮料；l人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会人们在喂婴儿食物的时候不知道

4、冷热，会烫伤孩子；烫伤孩子；l在使用折叠式剃须刀时很容易刮破皮肤。在使用折叠式剃须刀时很容易刮破皮肤。电须刀电须刀全智能面部全智能面部轮廓贴合，既快速轮廓贴合，既快速又不会伤到皮肤。又不会伤到皮肤。温度显示杯温度显示杯变色防烫碗变色防烫碗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。 19141914年年1010月，第一次世月，第一次世界大战中的欧洲战场陷入了界大战中的欧洲战场陷入了僵局。正在英国远征部队服僵局。正在英国远征部队服役的斯温顿中校提出，需要役的斯温顿中校提出，需要制造一种能够在遍布铁丝网制造一种能够在遍布铁丝网的战场上开辟

5、道路、翻越壕的战场上开辟道路、翻越壕沟并能摧毁和压制机枪火力沟并能摧毁和压制机枪火力的装甲车来打破西部前线的的装甲车来打破西部前线的这种沉闷僵局这种沉闷僵局 基于消防基于消防员的安全保护，员的安全保护，为解决这问题为解决这问题人们发明出了人们发明出了防火服。防火服。我们提倡的是产生于责任感的设计题目。我们提倡的是产生于责任感的设计题目。 贝尔，贝尔，18471847年生于英国，年生于英国，18731873年，成为美国波士顿大学教授的年，成为美国波士顿大学教授的贝尔，开始研究在同一线路上传送许多电报的装置贝尔，开始研究在同一线路上传送许多电报的装置多工电报，多工电报，并萌发了利用电流把人的说话声

6、传向远方的念头，使远隔千山万水并萌发了利用电流把人的说话声传向远方的念头，使远隔千山万水的人能如同面对面的交谈。于是，贝尔开始了电话的研究。的人能如同面对面的交谈。于是，贝尔开始了电话的研究。 那是那是18751875年年6 6月月2 2日，贝尔和他的助手华生分别在两个房间里试日，贝尔和他的助手华生分别在两个房间里试验多工电报机，一个偶然发生的事故启发了贝尔。华生房间里的电验多工电报机，一个偶然发生的事故启发了贝尔。华生房间里的电报机上有一个弹簧粘到磁铁上了，华生拉开弹簧时，弹簧发生了振报机上有一个弹簧粘到磁铁上了，华生拉开弹簧时，弹簧发生了振动。与此同时，贝尔惊奇地发现自己房间里电报机上的弹

7、簧颤动起动。与此同时，贝尔惊奇地发现自己房间里电报机上的弹簧颤动起来，还发出了声音，是电流把振动从一个房间传到另一个房间。贝来，还发出了声音，是电流把振动从一个房间传到另一个房间。贝尔的思路顿时大开，他由此想到：如果人对着一块铁片说话，声音尔的思路顿时大开，他由此想到：如果人对着一块铁片说话，声音将引起铁片振动；若在铁片后面放上一块电磁铁的话，铁片的振动将引起铁片振动；若在铁片后面放上一块电磁铁的话，铁片的振动势必在电磁铁线圈中产生时大时小的电流。这个波动电流沿电线传势必在电磁铁线圈中产生时大时小的电流。这个波动电流沿电线传向远处，远处的类似装置上不就会发生同样的振动，发出同样的声向远处，远处

8、的类似装置上不就会发生同样的振动，发出同样的声音吗？这样声音就沿电线传到远方去了。这不就是梦寐以求的电话音吗？这样声音就沿电线传到远方去了。这不就是梦寐以求的电话吗！吗！ 贝尔和华生按新的设想制成了电话机。在一次实验中，一滴硫贝尔和华生按新的设想制成了电话机。在一次实验中，一滴硫酸溅到贝尔的腿上，疼得他直叫喊：酸溅到贝尔的腿上，疼得他直叫喊：“华生先生，我需要你，请到华生先生，我需要你，请到我这里来！我这里来！”这句话由电话机经电线传到华生的耳朵里，电话成功这句话由电话机经电线传到华生的耳朵里，电话成功了！了！ 答案：贝尔针对的是如何让声音通过电传输的问题。是贝尔自主发现并研究解决的问题。 看

9、到注射器针头后，你害怕么?无针注射器 无针注射器无针注射器是一种通过压力注是一种通过压力注射的设备，它的原理是通过高压使射的设备，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对下。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，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制造的很小，而且注射效果也大大提高。目前大量应用于胰岛素

10、，疫提高。目前大量应用于胰岛素，疫苗等小量液体药品的注射。苗等小量液体药品的注射。 l必然碰到的必然碰到的l别人给出的别人给出的l主动发现的主动发现的要主动发现问题书包的变化书包的变化侧背书包侧背书包 横式侧背书包横式侧背书包 双肩运动书包双肩运动书包 健康书包健康书包 拉杆书包拉杆书包 书包的变化给我们什么启示呢？书包的变化给我们什么启示呢？ 人的需求是会随着技术发展和人的需求是会随着技术发展和时代的变化而变化的。其实我们除时代的变化而变化的。其实我们除了可以从无到有的创造新产品外，了可以从无到有的创造新产品外，对熟悉的工具或用品都可以提出新对熟悉的工具或用品都可以提出新的要求，并重新设计。

11、的要求，并重新设计。马上行动马上行动要解决你发现的问题要解决你发现的问题, ,你有什么设想呢你有什么设想呢? ? 发现的问题：发现的问题：有可能引出的设计或你的设想：有可能引出的设计或你的设想： 发现的问题：发现的问题：有可能引出的设计或你的设想：有可能引出的设计或你的设想：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、难度不不要太长、问题不能太多、填答量不能太大、难度不能太高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ABCA.A.开放式问卷。被调查者在表格中根据开放式问卷。被调查者在表格中根据自己的意愿填写相关内容。自己的

12、意愿填写相关内容。B.B.封闭式问卷。被调查者在已设计好的封闭式问卷。被调查者在已设计好的答案中选择自己最认可的一项。答案中选择自己最认可的一项。C.C.混合式问卷。在一份问卷中，既有开混合式问卷。在一份问卷中，既有开放式要求的栏目，又有封闭式要求的栏目。放式要求的栏目，又有封闭式要求的栏目。小资料：小资料：1 1、调查问卷分类、调查问卷分类 汽车碰撞汽车碰撞实验实验 船模实验船模实验 航天实验航天实验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，只观

13、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。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。 能不能把水变成油？能不能把水变成油？ 能否设计一个能回收天空中常常出现的能否设计一个能回收天空中常常出现的不明飞行物的产品不明飞行物的产品?判断下列问题的价值：判断下列问题的价值： 水变油事件水变油事件曾有人声称做了曾有人声称做了大量实发明了水变油的技术，即水大量实发明了水变油的技术，即水通过机器后变成了油。水变油一度通过

14、机器后变成了油。水变油一度被宣传为中国继古代的被宣传为中国继古代的“四大发明四大发明”之后的第五大发明，这场闹剧已经之后的第五大发明，这场闹剧已经使国家损失了四亿元。使国家损失了四亿元。 能否设计一个能回收天空中常常出现的不能否设计一个能回收天空中常常出现的不明飞行物的产品明飞行物的产品?一九五四年在巴西发现的一九五四年在巴西发现的UFO被一架美国战斗机追踪的UFO二、明确要求，进行设计定位二、明确要求，进行设计定位 设计要求包括设计要求包括应达到的应达到的标准标准和和所受的限制所受的限制。人人物物环境环境（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

15、确 采用各种方法可以发现很多问题，但这些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。明确问题需从问题表述本身是步加以明确。明确问题需从问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、提出问否明确、问题产生的原因是否明确、提出问题的目的是否明确等方面考虑。题的目的是否明确等方面考虑。 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

16、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（二）统计分析调查材料，明确设计（二）统计分析调查材料，明确设计要求，采用：要求，采用： （1）柱状图法）柱状图法 （3）饼形法）饼形法 （2）表格法等）表格法等设计一种新颖的杯子设计一种新颖的杯子调调 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: : 我们是高一学生，我们将设计一款新式更适合人们使用的杯子，现在要对我们是高一学生，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

17、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，感谢您的合作！高一学生 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

18、填）_再次感谢您认真阅读并填写调查问卷，谢谢合作！问卷调问卷调查对象查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中学生中学生2531067791016122上班族上班族11252659686389老人老人4592511451231253 l 必须认真地对所调查的资料进行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统计、分析，才能明确要解决这个问题的具体要求，才能够进行设计问题的具体要求，才能够进行设计定位。定位。 l 设计要求体现了该项设计所

19、要达设计要求体现了该项设计所要达到的目标。有了目标，接下来的方到的目标。有了目标，接下来的方案制定等工作才会有方向和依据案制定等工作才会有方向和依据通用技术通用技术 General technology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杯子的设计要求杯子的设计要求l设计课题 通用调查，了解人们的需求l设计要求 一方面源于目的，一方面受到条件限制 （三）明确问题受到的限制及具体（三）明确问题受到的限制及具体的设计任务的设计任务 设计任务设计任务一是设计对象的一是设计对象的特点和问题解决特点和问题解决的标准的标准应明确解决这一问应明确解决这一问题所受到的题所受到的主客观主客观条件的限制条件的限制