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高中通用技术
方案的构思及方法
Identify and clarify problems
《技术与设计1》 第四章
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设 计 的 一 般 过 程
制定设计方案
目 录
03-设计的一般过程
03-常用的构思方法
01-设计中的人机关系
02-方案的构思过程
04-本章小结
PART-ONE
设计中的人机关系
Human-machine relationship in design
寻找身边的人机关系
什么是关系？
事物之间相互作用、相互影响的状态。 ——《现代汉语词典》
什么是人机关系？
人机关系
当人使用物品时，物品与人产生的一种相互关系，称为人机关系。
寻找身边的人机关系
以开门为例，体会人机关系：
走近门:人与门板构成人机关系
握住把手：人与门把手构成人机关系
通过门：人与门框构成人机关系
在分析人机关系时，我们要关注人的哪些部位与“机”的哪些部位有什么对应关系。
寻找身边的人机关系
案例分析：人乘电梯到某一楼层去的过程中，存在哪些方面的人机关系？
1.人与 ；
2.人与 ；
3.人与电梯箱体构成的人机关系；
4.人与 。
电梯门构成的人机关系
电梯外按键构成的人机关系
电梯内按键构成的人机关系
寻找身边的人机关系
马上行动：分析人坐在椅子上的时候，人体的一些部位和椅子构成了哪些人机关系？
（1）手臂与　 椅子的扶手 ；
（2）背部与 ；
（3）臀部与 ；
（4）腿与 ；
（5）脚与 ；……
椅子靠背
椅子垫
椅子垫
椅子脚
寻找身边的人机关系
拓展阅读：人机工程学
人机工程学是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。人机关系是人机工程学研究中的一部分内容。
理解人机关系要实现的目标
不同的设计问题关涉不同的人机关系，
但在设计中都要考虑人机关系需要实现的目标。
高效
安全
健康
舒适
理解人机关系要实现的目标
高效
在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。
“铁锹作业试验”中改进了哪些人机关系而使工人的工作效率大大提高？
主要改进了铁锹的运载量与人的负荷强度的关系；装载强度、次数与人的疲劳程度的关系。
理解人机关系要实现的目标
安全
人机关系中的安全，是指人们在操作和使用产品的过程中，产品对人的身体不构成生理上的伤害，产品与人接触的部分不允许有尖角和锋利的边槽，易产生危险的地方应进行安全保护设计。
汽车安全带
儿童座椅护栏
安全气囊
理解人机关系要实现的目标
健康
人机关系所追求的健康,是指人在长期使用产品过程中不会对健康造成不良的影响。
“人的身体自重主要由臀部坐骨结节承担，在座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小，座面倾角要适中；腰椎下部应提供支撑，设计适当的靠背以降低背部紧张度；坐者应能方便地变换姿势；椅垫必须有足够的垫料和适合的硬度，让压力均匀地分布于坐骨结节区域……”
根据椅子的设计原则，指出右图中造成箭头所指人体部位感觉不舒适的原因。
靠背角度大
座面倾斜
靠背高度低
座面太小
理解人机关系要实现的目标
舒适
人机关系中的舒适，是指人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不会过早地产生疲劳。心理上的舒适感受也是人机关系应当考虑的目标。
左边两幅图都是培土用的工具。它们的造型、结构很相似，只是一幅图中的把手部分作了处理。你觉得两幅图中的小工具，哪个使用起来更舒适？为什么？
探究实现合理人机关系的方式
为达到高效、健康、安全、舒适等人机目的，
首先要明确设计涉及哪些人机关系，
在实现合理的人机关系的设计中，
还要处理好以下几个方面的关系：
普通人
特殊人
静态人
动态人
生理需求
心理需求
信息的
交互
探究实现合理人机关系的方式
普通人群与特殊人群
大多数产品是为普通人群设计的，设计参照的标准是依据普通人群的数据确定的。但在产品设计应用中还应当考虑特殊人群的使用状况，如盲人、肢体残障人士、老人和儿童等，让这部分群体享受无障碍设计带来的便捷。
盲人触摸式公交站牌
儿童洗手台
座椅电梯
探究实现合理人机关系的方式
普通人群与特殊人群
拓展阅读：盲人如何识别人民币面值？
在设计和印制第四套人民币时，中央和国务院为了方便视障人士使用人民币，同意中国人民银行在主币上增印盲文面额标识。从这套人民币开始，钞纸上出现了带黑点的盲文面额标识。这些小黑点错综排列，仔细触摸，可感觉微微凸起，视障人士通过触摸黑点多少及分布便可区分面值。
第四套人民币盲文面额标识
第五套人民币（99版）盲文面额标识
探究实现合理人机关系的方式
静态的人与动态的人
人们使用产品时处于静态和动态两种状态交替之中，因此，设计的产品不但要符合人体的静态尺寸，还要符合人体的动态尺寸。
静态尺寸：人的构造尺寸
动态尺寸：人的功能尺寸，包括人的动作范围、体形变化等测量数据。
探究实现合理人机关系的方式
静态的人与动态的人
人体活动区间示意图
为了实现良好的人机关系，不仅要使产品符合人体静态尺寸，而且要让人在使用它 时，能够方便施力、有足够的空间等。这样的设计有利于缓解人体疲劳，提高效率，满足健康、舒适的要求。
探究实现合理人机关系的方式
人的生理需求与心理需求
设计中的人机关系，不仅要满足人的生理需求（高矮、胖瘦、身体状况），还要满足人的心理需求（视觉、听觉、触觉等）。
医院以白色为主，使病人产生平和的心态。
咖啡屋以暖色调为主，营造温馨宁静的效果。
探究实现合理人机关系的方式
人的生理需求与心理需求
拓展阅读：颜色对人心理的影响
红色会使人产生活泼、生动的感觉，它饱含着力量、热情，它会刺激和兴奋神经系统，增加肾上腺素分泌和增强血液循环。但接触过多，会产生焦虑和身体受压的情绪，使易于疲劳者感到筋疲力尽。
黄色具有轻盈明快、生机勃勃、温暖、愉悦等特征，还具有增进食欲、提神的效果，可刺激神经系统、改善大脑功能、激发智能、刺激思维、提高集中力。
绿色是大自然色，是一种令人感到稳重和舒适的色彩，具有镇定神经系统、平衡血压、增进和谐的作用。绿色令人平静、松弛而得到休息。可以降低眼内压力，减轻视觉疲劳，安定情绪。
探究实现合理人机关系的方式
信息的交互
人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程，即人机之间运用信息语言交流的过程。改善信息传递的途径能够获得更好的人机关系。
PART-TWO
方案的构思过程
The conceptual process of the proposal
进行设计分析
合理的设计分析是成功地进行技术设计的关键一步。
物
人
环境
产品本身是一个整体，包括功能、造型、材料等，任何产品都不是孤立存在的。
产品是为人服务的，人的需求在很大程度上决定着产品的设计。
产品是在一定的环境中使用，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。
设计任何产品都应综合考虑产品本身、使用者和使用环境，即物、人、环 境三方面因素。
进行设计分析
设计分析是一个思维发散的过程，其特点在一个“分”字。以台灯的设计为例：
进行设计分析
对于设计对象本身，我们必须了解它的各个组成部分的作用，以及它们之间的关系，并在此基础上，对产品的各个组成部分进行设计分析。
进行设计分析
知识拓展：标准件
标准件是按照国家标准或者行业标准的技术要求批量生产的具有通用性的零部件。包括紧固件、连接件、传动件、密封件、轴承、液压元件和气压元件、弹簧等机械零件。
紧固件
连接件
密封件
轴承
弹簧
优点：简化制作过程，实现通用通换
构思设计方案
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，并采用图、模型、文字、符号等方式整体呈现的思维过程。
梳理设计需求：根据设计要求，找出设计需要解决的主要问题，并分析其可能的解决办法。
呈现设计方案：不同的产品设计一般有不同的呈现方式。设计方案时，我们运用设计草图进行构思。
方案的比较：要从设计的目的和原则出发，针对一些相互制约的问题进行分析，选出较为满意的方案或集中各方案的优点进行改进。
构思设计方案
方案的权衡：通过比较，明确各个方案对设计指标的符合程度。
方案的细化：针对方案的细化应该从产品到制造、使用、维护等各个环节进行综合考虑，以完善方案的构思。
方案的呈现：说明设计思想、设计思路和设计成果。采用的方式通常包括展板、模型、视频及现场报告等；应用的技术手段包括设计方案的全套零部件图纸、三维渲染效果图或短视频、实物模型，以进一步阐释产品的使用场景、使用与维护方式、设计细节等。
PART-THREE
常用的构思方法
Common ideas
形态分析法
形态，指事物存在的样貌，或在一定条件下的表现形式。
形态分析，是指从整体的思想出发来看待事物，把事物看成是几个功能部分的集合，然后把整体拆成几个功能部分，分别找出能够实现每一部分功能的所有方法，最后再将这些方法进行重新组合，根据分析评价结果最终形成多种设计方案。
形态分析法是一种产生多方案、行之有效的构思方法。
台灯的三维形态分析模型
形态分析法
01
02
03
04
05
自己想到的
别人给出的
确定对象
收集同类产品
完善对象要素
列举所有形态
列举形态
设计原则
设计要求
加工条件
方案筛选
确定组成要素
全面、独立、适中
要素分析
排列组合
获得所有方案
形态组合
形态分析法一般实施步骤及注意事项：
联想法
联想法就是由甲事物想到乙事物的思维过程。具体来说，是借助想象，把形似的、相连的、相对的、相关的或某一点上有相通之处的事物加以联结。
联想
甲
触发物
乙
联想物
结
构
形
式
意义
相似、相关、相反
联想法
裂缝存钱罐
钢琴门铃
蜂蜜瓶
(1)简单易行，存在失败风险。
(2)联想要有丰富的记忆或观察作为基础。
(3)养成勤于思考的良好习惯。
联想法注意事项：
设问法
设问法是通过多角度提出问题，从问题中寻找思路，进而做出选择并深入开展创造性设想的一种构思方法。设问法借助各种思维技巧，抓住事物具有普遍意义的方面进行提问。它的主要类型有检核表法、5W2H法、和田12动词法等。
设问法
核检表法
人类从问号中得到的启示比从句号中得到的多得多。 ——奥斯本
(1)现有的发明有无其他的用途
(2)现有的发明能否引入其他的创造性设想
(3)现有的发明可否改变形状、制作方法、颜色、音响、味道
(4)现有的发明能否扩大使用范围，延长它的寿命
(5)现有的发明可否缩小体积、减轻重量或者分割化小
(6)现有的发明有无替代用品
(7)现有的发明能否更换一下型号，或更换一下顺序
(8)现有的发明是否可以颠倒过来使用
(9)现有的几种发明是否可以组合在一起
设问法
what
How much
How to
who
why
where
when
5W2H法
设问法
和田12动词法
(1) 加一加:加高、加厚、加多、组合等。
(2) 减一减:减轻、减少、省略等。
(3) 扩一扩:放大、扩大、提高功效等。
(4) 变一变:变形状、颜色、气味、音响、次序等。
(5) 改一改:改缺点、改不便、不足之处。
(6) 缩一缩:压缩、缩小、微型化。
(7) 联一联:原因和结果有何联系，把某些东西联系起来。
(8) 学一学:模仿形状、结构、方法，学习先进。
(9) 代一代:用别的材料代替，用别的方法代替。
(10)搬一搬:移作他用。
(11)反一反:能否颠倒一下。
(12)定一定:定个界限、标准，能提高工作效率。
和田十二法_百度百科 ()
仿生法
仿生法是模拟自然生物形态进行设计的方法，主要类型包括功能仿生设计、形态仿生设计、结构仿生设计和肌理与质感仿生设计。
苍耳——尼龙搭扣
仿生法
知识拓展：
一些灵感来自动物的仿生发明
PART-FOUR
本章小结
Summary of this chapter
本章小结
本章小结
D
解析：
本章小结
解析：C选项按键调节是普通人的正常需求，没有体现出对特殊群体的考虑，所以选项C 是不正确的。
C
本章小结
D
解析：D选项高强度的螺栓和稳定的结构均从安全角度出发来考虑，不属于健康目标，所以选项D不正确。
本章小结
解析：信息交互关键在于人机之间的信息传递。D选项的加热指示灯的亮与不亮可传递出加热与否的信息，人类能从灯的亮暗得出电热水壶的加热情况，所以选项D正确。
D
本章小结
C
解析：A选项700为桌子边缘与靠背的距离，应为动态尺寸: B选项600为桌子高度，既有动态尺寸又有静态尺寸; C选项500为椅面宽度，正好与大腿的长度吻合，只考虑了静态尺寸: D选项2000为桌子长度，属于桌子的空间大小，跟人体尺寸关系不大。
技术世界中的设计
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