资源简介

N
F
S
O
A
I
第三单元
发现与明确问题
H
回顾
设计的一般过程
发现问题
【案例分析】美国福特公司案例
1923年美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障，全公司所有工程师两三个月也没找出毛病在哪，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并告诉修理工，将顶盖打开，将划线处的线圈减少16圈。故障果然被排除了。（酬金多少？）
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。
但福特的老总认为值。因为他发现了问题，而不在于排除故障的复杂与简单。
发现问题

提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个科学上的实验技能而已。而提出新的问题，新的可能性，以及从新的角度看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。
——爱因斯坦
1
2
3
概念
分类
意义
生活中为我们所不知而需要解答的话题
推动技术发展和人类进步
科学问题
社会问题
技术问题
是什么？为什么？
毒品问题，大学生就业问题，工人下岗，失业问题
做什么？怎么做？
p64马上行动
一、技术问题从哪里来？
显性需求驱动
需求
1.人类生存必然遇到的问题（衣食住行）
2.别人给定亟需解决的问题
p65 青蒿素的发现与提取
案例分析：青蒿素的发现与提取
思考：1、屠呦呦团队发现了什么技术问题？
2、她们是如何发现这些问题的？
3、你觉得还可以怎样发现问题？
思考：1、屠呦呦团队发现了什么技术问题？
2、她们是如何发现这些问题的？
3、你觉得还可以怎样发现问题？

3、在日常生活中，还可以利用观察法来发现问题。
1、发现青蒿对治疗疟疾有效果，但试验表现却不稳定；发现提取青蒿素的方法特殊，关键在于温度；发现在动物身上进行药物试验时，有些被治愈了，有些却导致了死亡……
2、发现问题主要运用了文献法和试验法。
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、水滴型的汽车。
(2) 别人提出由设计者解决的问题
一、技术问题从哪里来？
显性需求驱动
需求
1.人类生存必然遇到的问题（衣食住行）
2.别人给定亟需解决的问题
隐性需求驱动
3.主动发现的潜在需求问题
第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对一般的和已有的问题提出的
p65 电话的发明
阅读P65《电话的发明》
思考：
1.贝尔的设计针对的是什么
技术问题？
“人类的声音是否也能够
通过电线来传递”
2.这个问题从何而来？
是贝尔发现并研究解决的问题
基于一定的目的，由设计者自己主动地发现问题并试图解决
而第三种问题却是全新的，它需要我们积极主动地思考，这类问题的发现，一方面可以挑战和拓展我们的能力，另一方面也有可能更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。
养成观察的习惯，有目的地去观察。
制定好观察提纲，有计划地实行观察。
二、发现问题的途径和方法
1、观察日常生活
二、发现问题的途径和方法
表象
问题
需求
需求
1、观察日常生活
（同理心）
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观察用户使用钢丝钳剪断铁丝的过程，你能从中发现钢丝钳中存在的问题吗？
钢丝钳在剪断铁丝时，动力臂太短，不够省力。
剪断的铁丝会崩飞，存在安全隐患。
每次操作都得打开刃口、放入铁丝、合拢刃口、施力，太费事。
……
同学们发现的问题……
2、收集和分析信息
了解用户体验
发现需求问题
收集一手信息
2、收集和分析信息
对比下图钢丝钳，你能发现什么问题？
发现的问题……
钳柄为什么要设计成不同的形态呢？
钢丝钳钳柄之间的夹角都一样吗？如何确定的？
哪一把钢丝钳使用起来更舒适、高效、健康呢？
钳柄上的摩擦处理材料一样吗？效果如何？
全金属的钢丝钳会打滑吗？在什么场合使用呢？
钳柄的颜色只是为了美观吗？有什么讲究吗？
……
2、收集和分析信息
从表象走向深层
3、技术研究和技术试验
目的：了解使用钢丝钳剪断铝丝时手掌受力情况
工具和材料：钢丝钳、电吹风、超轻黏土、Ф3mm铝丝
过程：
1、将厚度约10mm的长条形超轻黏土贴在
钳柄外侧；
2、用电吹风吹干超轻黏土表面后，使用
该钢丝钳剪断Ф 3mm的铝丝；
3、观察钳柄上超轻黏土的变形情况。
技术试验
握持状态下手掌压力分布状况
拇指部位展开图
手掌部位展开图
思考：结合试验感受与结果以及上图，你发现了什么问题？
正
反
3、技术研究和技术试验
不同的用户，手掌大小不同、用力习惯和位置不同，在钳柄上的受力点就不同，那么，钳柄的设计对于不同用户来说是否应该有所区分呢？
手掌的大鱼际部位、手指的指跟部位受力相对更集中，拇指和中指相对于其他手指来说受力更集中，钳柄的设计要怎样尽量克服受力集中的问题呢？
……
同学们发现的问题……
3、技术研究和技术试验
对已有技术问题的研究中发现与之相联系的新问题。
青蒿素
红斑狼疮
双氢青蒿素
从已有的研究结论中发现新的问题。
疟疾
抗药性
小结
一、发现问题是开展技术设计的起点；
问题林林总总，重点关注技术问题；
问题来源多样，侧重主动发现问题；
二、发现问题的途径和方法主要有：
观察日常生活
收集和分析信息
技术研究和技术试验。
假如你是左图情境中的主人公。你的台灯可以调节亮度、结构简单，但是功能单一、耗电量大、造型没有特色。
台灯的整体尺寸比较大而且无法折叠收纳。文具和水杯随意摆放在它的旁边，容易散落和倾洒。时钟挂在墙上，不方便观看……
梳理你从情境中发现的技术问题，并记录下来。
情景导入
能否设计一款多功能学习用灯？
明确问题
2
能否设计一款多功能学习用灯？
明确问题
对象
需求
限制
原因
……
如何将问题转化为一个设计课题？
发现的问题：能否设计一款多功能学习用灯？
明确问题
2
明确问题的方法与途径
具体做什么？
想一想：细化问题的哪些内容？
产生的原因：台灯功能单一且尺寸较大、学具无处收纳、看时间不方便
目的：台灯可折叠且能收纳学具并能时间提醒
应用环境：学生用书桌
问题表述：一款可折叠式多功能学习用灯的设计
对象+需求+原因
问题所涉及的环境
满足人的需求
想一想：如何进一步细化问题的要素？
材料
功能
开关
灯罩
成本
灯泡
……
根据具体的设计对象进行要素细化
明确问题
2
明确问题的方法与途径
值不值得做？
判断问题的价值
—— 值不值得做？
（1） 所提出的问题是否遵循了基本的科学原理。
（2）迄今为止，该问题是否已得到充分解决。
（3） 在你调查的范围里，该问题是否具有普遍意义，在更广的范围内，这个问题是否有意义。
能否制造一个不需要任何能源的机械装置带动车辆运行
与设计有关，有没有必要再投入人力与经济进一步解决问题
与设计、技术和经济有关，设计该产品有意义吗？有生存的价值吗？
（科学性）
（新颖性）
（意义性）
（4） 在多个问题同时发生时，该问题是不是主要问题。
（5）现有的技术条件能否解决这个问题。技术发展以后呢？
（6）解决该问题所需的投人是多少，投人与产出之比是否理想。
判断问题的价值
—— 值不值得做？
（实用性）
（可行性）
（效能性）
先解决首要问题，再解决次要问题。
技术成熟吗，是否要创新？是否推动社会的发展，设计是技术发展的驱动，与是否有能力解决有关
与设计、技术和经济有关，产品能不能卖出去，需要多大量，是否有经济效益？
是否符合科学原理
是否已得到充分解决
是否具有普遍意义
是不是主要问题
现有技术能否解决
投入产出比是否理想
判断问题的价值
主观分析后有的疑问
学习用灯用什么材料更加合适？
外观做成什么样子更受欢迎？
开关用什么方式更加方便？
能承受的成本价格是多少？
细化的手段——信息收集、调查分析
调查问卷
统计图表
判断下列问题的价值：
小试牛刀
1.能否设计一款方便穿戴的防护服？
2.能否设计一款适用于高危、高污染性环境中的听诊器？
3.病人使用过的用品具有高污染性，怎么样处理？
4.怎么样让病人跳舞好看？
5.怎样将疫情期间所下的雪收集起来？
6.疫情期间，在口罩千金难求的时候怎么设计一款口罩、尤其是儿童口罩？
7.能否下雨天不带伞但也不会淋湿身体？
8.能否去火星上种果树？
9.能不能把水“变成”油？
实用、新颖、有意义
不新颖
无意义、不实用
不科学
不新颖
不新颖、不是主要问题
不科学
不科学
实用、有意义
明确问题
2
明确问题的方法与途径
能不能做？
分析解决问题受到的限制
—— 能不能做？
外观、安全性能、大小、结构……
精细程度、可靠性、制作工艺……
小组讨论：该台灯的设计会受到哪些限制？
可悬浮台灯
充电式台灯
幻彩台灯
技术
成本
实用
成本
安全
意义
健康
P76写一写：针对自己的设计，分析解决问题受到的限制
想一想：如何明确可行的设计要求？
可折叠式多功能学习用灯
功能要求
技术指标
外观要求
耐用性
光源选择
供电方式
成本要求
设计对象的特点及应达到的标准
设计课题：一款可折叠式多功能学习用灯
设计要求
思维碰撞
设计课题：一款可折叠式多功能学习用灯
设计要求：
（1）使用功能：学习照明、收纳文具、时间显示
（2）技术指标：照度≥250????????距光源300????????处，频闪≥3125Hz。
（3）外观要求：美观，简洁，方便收纳
（4）光源选择：全色光源，节能环保
（5）供电方式：直流供电（电压≤12V）。
（6）成本要求：100元以内。
?
耐用性？
材料要求？
制订设计计划
目的：统筹安排设计进度，合理利用设计资源
四大要素：
（1）工作内容 （做什么）　　
（2）工作方法 （怎么做）
（3）工作分工 （谁来做）　
（4）工作进度 （什么时间做）
设计计划
1.设计计划
设计计划表
甘特图
2.时间进度计划
设计计划书
当堂检测
1、某学校因发展的需要，要在校园内安装电子显示屏，因没有广泛征求老师和同学的意见，结果等到电子显示屏安装好之后才发现，校园内师生和校外来访人员不方便看到显示屏上的内容。造成这样结果的原因是发现与明确问题的（ ）没有做到位。
A．发现问题的途径
B．明确问题的内容
C．明确问题的价值
D．明确问题的限制条件
D
当堂检测
2、小明发现用普通的台灯看书比较伤眼睛，于是他决定设计一款护眼台灯。在确定问题的价值时，他查阅了大量的资料，发现已有护眼台灯很多，相关技术也很成熟，因此确定该问题的研究价值不高。小明判断依据是( )。
A. 问题缺乏科学性
B．问题已得到解决
C．现有的技术条件不能解决该问题
D．问题无普遍意义
B
当堂检测
3、章鸿同学准备对如图所示的一款3D眼睛进行改进设计，他在解决这个问题的过程中可能受到的限制是( )
A．信息收集的来源
B．技术能力与条件
C．市场调查的方法
D．试验方法
B
当堂检测
某设计师查阅相关数据后，发现火灾中大多数人死亡的原因是吸入毒性气体。于是他设计了如图所示的消防装置，由灭火器和防毒面具组成，既能灭火又能保护使用者。请回答4-5题。
4.该设计师发现问题的途径是:( )
A．观察日常生活 B．科学实验
C．技术试验 D．收集和分析信息
5.在设计过程中需要明确解决问题受到的限制，下列不属于该装置设计限制因素的是( )
A．灭火器的技术规范 B．火灾发生的原因
C．制作成本 D．设计者的设计能力
D
B
小 结
问题的应用环境
科学原理
调查分析
小 结
不同特点
设计标准不同
受成本和环境限制
主观条件：知识和技能
客观条件：人力、物力、财力
同时
依次
课后作业
1、针对可折叠式多功能学习用灯，明确你的设计要求
2、制订一份制作可折叠式多功能学习用灯的设计计划
U
H
N
O
A
K
T
Y

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