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通用技术
技术与设计1
一、走进技术世界
（一）技术：技术是指人类为了满足社会需要，遵循自然规律，在长期利用、控制和改造自然的过程中，积累起来的知识、经验、技巧和手段，是人类利用自然、改造自然、创造人工自然或人工环境的方法、手段和技能的总和。
（二）技术的目的性：技术的产生和发展源于人类的需求和愿望。
（任何技术的产生和发展，都是人类有意识、有目的活动的成果。技术是由人掌握、控制和使用的；技术的产生、发展和应用要受社会条件的制约）
（三）技术的创新性
创新是技术发展的核心所在
瓦特发明的蒸汽机引发了
第一次技术革命
技术创新
技术革新：在原有基础上的变革和改进
技术发明：一项新技术的产生
技术发展的灵魂是创新，技术发明是推动人类社会进步的动力。
在技术活动中，有一项极为重要的工作——设计，它是所有技术活动的基础。设计就是从目的出发，经过一定的规划、分析和决策，产生相应的文字、数据、图形等信息的过程。简单地说，设计其实就是问题求解的过程
（四）设计
1、技术设计与技术的关系
设计在技术发展中起着重要作用，设计是技术发展的基础。技术的根本目的是要解决问题，设计提供了解决问题的方法。一项技术的创新需要设计，设计成为推动技术发展的动力。
技术是设计的平台，先进的技术可以使人们的设计得以发展。没有技术的发展与进步，设计也就失去了进步的源泉。
技术世界中，其核心是技术设计。
2、技术设计与艺术设计的关系。
从目的性来说，技术设计和艺术设计是不完全相同的两回事，但又不可分离。在技术设计里，设计构思时需要艺术设计，对产品的外观加以润色时也是艺术设计。
设计的一般过程
发现与明确问题 制定设计方案 制作原
型或模型 优化设计方案 编产品使用说明书
二、发现与明确问题
设计是一个“问题的求解”的过程
发现问题→进行设计→解决问题
（一）发现问题
问题从哪里来？
>>>要主动发现问题
必然碰到的
别人给出的
主动发现的
问
题
的
来
源
生活（衣、食、住、行等）
需要（别人发现不足）
主动思考（开发新产品）
问题
石油是不可再生资源，有没有替代油？
教室里的桌椅设计是否合理？
三轮车、摩托车、汽车转弯时易摔倒，
怎么办？
雨衣有没有缺点？
在使用黑板擦擦黑板时有没有发现问题？
人掉进深井，有没有更好的施救办法？
……
问 题
在生活中有很多为我们所不知而需要解答的话题，这就是问题。
问题形形式式，有科学方面、有社会生活方面、有技术方面等。
问题是永远存在的。
发现问题
进行设计
解决问题
注意点
1、这里的问题主要是技术方面的问题（有别于科学问题、社会问题）。
2、要积极地思考，主动地观察生活、 发现问题，推进技术的发展和创新。
法国大雕塑家罗丹说过：“美是到处都有的，对于我们的眼睛，不是缺少美，而是缺少发现。”
我们也可以说，世界上到处都有发现的启示，不是缺少作出的发现机会，而是缺少善于发现的头脑。
1、“用心”观察日常生活
发现问题的途径与方法
有意观察：有目的、带着问题、用挑剔的眼光去观察；观察问题认真、深入、周密，要透过现象看本质。
无意观察：人们被动地接受外界的刺激，而通过感官去观察事物的，因而不太容易在观察活动中觉察到人们的需要，也即难以引发有价值的发现。或者是漫无目的，走马看花。
要养成观察的习惯，多角度、多层次、多方向地进行观察和思考。制定好观察提纲，作好观察记录。
2、“主动出击”收集和分析信息
产品设计的市场调查和分析
北京小家电市场调查报告
3、在技术研究与技术试验中“寻求灵感、发现问题”
模仿DNA双螺旋结构的立体栽培系统
通过实践，黄建洪发现普通立体栽培系统存在两个问题：浇灌过程中水浪费现象严重；采光不均匀，导致不同平台的植物生长状况不均衡。
利用DNA双螺旋结构优越性改造立体栽培系统，经历半年多的设计修改，他终于成功实施了设计方案，与普通立体栽培系统比，该系统的植物种植密度更高。并且它可以根据植物的需要定时喷水，比普通立体栽培更节水。同时，它还能根据不同平台植物的采光需要进行旋转，让所有的植物能获得均匀的采光。这个设计可以广泛应用于大棚蔬菜的种植、各种花卉的培育以及育种等多个领域。
浙林本科生一项试验独具创意
2000年国家最高科学技术奖获奖者袁隆平
中国工程院院士袁隆平，中国研究杂交水稻的创始人，世界上成功利用水稻杂交优势的第一人。他于1964年开始从事杂交水稻研究，用九年时间于1973年实现了三系配套，并选育了第一个在生产上大面积应用的强优高产杂交水稻组合——南优2号。为此，他于1981年荣获我国第一个国家特等发明奖，被国际上誉为“杂交水稻之父”。
发现问题
在使用钢笔时发现的问题
在刷牙时发现的问题
在使用剪刀时发现的问题
在使用雨伞时发现的问题
在教室扫地时发现的问题
在上体育课时发现的问题
小结：如何发现问题？
观察日常生活
（敏锐观察，发现问题）
收集分析信息
（主动出击，寻找问题）
技术研究和技术试验
（研究试验，产生问题）
方法一
方法二
方法三
方法六
方法四
方法五
？
？
？
笔的样式越来越多，……我们选择的范围也越来越大，请就笔的使用情况，采用观察法、询问法、问卷调查法中的任意一种，发现问题并查明原因。
（二） 明 确 问 题
明 确 问 题是在发现问题基础上展开的，它由“明确问题与价值，明确解决问题受到的限制及具体的设计任务、设计计划”三部分组成。
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的内容与价值。
永动机
长生不老药
雷电利用机
1、明确问题的内容与价值
问题是否明确？
分析问题表述是否明确？
——要抓住核心概念；
分析问题产生的原因是否明确？
——要抓住问题所涉及的环境；
分析提出问题的目的是否明确？
——要抓住提出问题的情境和解决问题的基础与条件。
问题是否有价值？
是否符合科学原理？
能否确定问题尚未得到解决？
问题是否有普遍的意义？
该问题是否是主要问题？
现有技术能否解决这个问题？
投入多少？投入与产出比是否合理？
是否有价值？
判断下列问题的价值： 　①能否制造出一个不需要任何能源的机械装置带动车辆运行？ ②能否下雨天不带伞但也不会淋湿身体？ 　③能否去火星上种果树？ 　④怎样才能把冬天下的雪都有效利用起来？ 　⑤能不能把水“变成”油？
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。
2、明确解决问题受到的限制及具体的设计要求
限制主要由两方面决定：
设计对象的特点和问题解决的标准
设计者的技术能力与条件
不同的设计对象往往有不同的特点，其产品的功能、大小、安全、外观、耐用性等方面的设计标准也有所不同。如：儿童玩具、床、书架、笔筒等。
新奇的儿童床
儿童专用坐便器
一个问题的解决或一项任务的完成，除了设计对象所涉及的标准和因素的限制外，还受到问题解决者或设计者的主客观条件的限制： 主观条件：是否有解决问题所需要的知识技能。 客观条件：问题的解决过程要消耗一定的人力、物力、财力以及时间，需要一定的材料、资料、仪器、设备以及空间等作支撑，而这些资源也都是有限的。
设计要求：
台灯的设计要求：
1、功能要求：基本的照明功能，辅助功能
2、技术指标：亮度
3、外观要求：美观
4、耐用性：结构稳固，经久耐用
5、成本要求：不高于20元
便携式小凳的设计要求：
1、结构简单、稳固、易于制作；
2、自重轻，体积小，携带方便；
3、成本不高于5元。
思考？
3、设计计划
为了保证设计的顺利实现，我们需要制定设计计划，设计计划可以更好地保证设计的有目的、有计划地进行。
a：发现与明确问题：调查需求、明确要求；
b：制定设计方案：设计分析、方案构思；
c：制作模型：绘制图样、产品制作；
d：测试、评估及优化；
e：产品的使用和维护：产品说明书；
产品设计计划
以台灯为例
为了统筹安排设计进度、合理利用设计资源，并根据时间需要及设计各个阶段的工作量和设计的难易程度，科学、合理地分配时间，还需要制定一份时间进度计划表或设计计划书。
三、制定设计方案
（一）设计分析
（二）方案构思及其方法
1、设计分析
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，而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，而且会使技术产品在设计过程中少走弯路或不走弯路。
如果把发现和明确问题作为设计工作的酝酿准备阶段，那方案构思就可以说是设计实施阶段的开始。它的主要作用是把明确问题时提出来的设计要求具体落实到产品的结构和工作原理上，呈现出产品的具体现象。
它是设计思想、设计原则的具体体现，也是设计者设计风格和设计水平的展现空间。
合理的设计分析是成功地进行技术设计的关键一步，分析得当可以指引以后的技术设计少走或不走弯路。
产品本身是一个整体，包括功能、造型、材料等，但任何产品都不是孤立存在的，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，任何产品都是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约。因此，设计任何产品都应综合考虑物、人、环境三个方面！
产品设计三要素示意图
我们从中可以看出，任何产品都是为人服务的，人的需求决定了产品的设计，而产品又是在一定的环境中被使用，必然受到环境的制约，同时又影响着环境，由此可见，“人”“物”“环境”是相互影响相互制约的有机整体，我们在设计分析过程中，一定要处理好三方面的关系，从这三方面展开 。
下面两个台灯适合什么人使用？为什么？
2、方案的构思方法
设计分析过程“三要素”是什么？
“物”
“人”
“环境”
设计作品欣赏
桌式电脑
在钟表旁边记下行程，一定不会误事。
可以记事的钟表
带有康复功能的轮椅
设计分析
方案构思
比较权衡
（一）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。
1、模仿法 ——简单易行
仿形
仿生
青蛙的眼睛——跟踪导弹的“电子蛙眼”；
乌龟壳——小提琴；
企鹅——越野汽车；
蜂鸟——直升飞机；
鱼鳃——人工鳃；
草履虫——带几千只小型螺旋桨推进器的潜艇；
萤火虫——冷光源；
袋鼠——“跳跃式”极地汽车；
蚊子——测向器。
模仿动物，可以扩展思路，科学史上这样的例子很多。
功能模仿 声控遥控器
结构模仿
2、联想法 ——由此及彼
爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识的源泉。严格地说，想象力是科学研究的实在因素。”
古人的飞天梦
1、将直的、硬的、铁的伞架变换为软的充气管式伞架以便于携带。
2、将同种材料不透明的伞面变换为应用两种不同材料的，带透明伞的伞面以扩大视线。
3、将用手举的伞变换为用肩固定的伞，用头固定的伞，以方便骑车者、提物者、 抱婴儿者。
4、将无声响的伞变换为带放音的，带收音的，带电筒的，以方便使用。
5、还可增加一些新特征，如带香味、能发光、能代替太阳灶、透风不透雨等。
讨论：对雨伞进行联想开发
注意点
1、运用联想法，必须具备丰富的实践经验、较广的见识、较好的知识基础和较为丰富的想像力；
2、运用联想法进行构思后，不能盲目地实践，必须进行科学的论证。
3、奇特构思法 ——与众不同
奇特，即“巧”夺天工，使人产生意想不到的效果，反映设计人在智力上的独到之处。“奇特”表现方式：表现在原理、结构、材料、方法、用途等方面的创造。奇特性构思所形成的方案一般具有原创性。
台灯的创意设计
4、草图法 ——直观明了
(1)能大致表达设计者的设计意图；
(2)对画图技术不过分强调，也可随意修改；
(3)可自由发挥、不受拘束。
1、四种方案构思法各有特点
模仿法——简单易行
联想法——由此及彼、
奇特构思法——与众不同、
草图法——直观明了。
2、方案构思的方法还有很多种，我们可参阅报纸、杂志、书籍、网络等渠道获取并灵活运用。
（二）方案的比较和权衡
方案的比较和权衡
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案的优点进行改进。
实用 美观 创新 稳定性 安全性 环保性 加工难易程度 经济
成本
方案A
方案B
方案C
方案D
方案的比较
台灯方案的比较
方案的权衡
1、权衡时首先要考虑最关键因素；
2、其次考虑稳定性和耐久性；
3、最后考虑加工难易程度、成本、环保性等。
方案的权衡是一个综合考虑过程，它们相互关联、互相制约，要抓住设计的核心与关键。
技术将日益成为引导社会变化
塑造社会变化
应对社会变化的重要因素。
未来的技术将走向何处？
四、技术的未来
21世纪日常生活：“早餐-南美土豆，无脂黄油，放甜味剂的咖啡；全自动化的房子自动洗衣给院里的草浇水，自动报警器监护房子；乘磁悬浮上班，自驾车有全球定位系统，机器人医生体检，要替换的器官自己身上可以长出来；晚上-欣赏动画片或自己主演好莱坞电影，把自己加进电影，表演出奇思妙想。
核骤变不可能用作能源，客机不可能1小时从纽约飞到东京，反弹道导弹防御系统不可能实现。……”
《Discover》预言
未来电视
扫描仪
显示器
电子纸
电子书
电子报
皮肤
肌肉
太阳能电池
自动识别标签
……
可作肥料的手机
蜘蛛样纤维
自动烫衣装置
一想到未来 , 大家都忧心忡忡。
？？？？？？
技术的未来既充满希望，同时也隐含威胁。
辩论
甲方：
技术的发展 解决当前技术自身引发的一系列问题，我们要相信技术，依赖技术。
乙方：
技术的进一步发展固然可以消除它所带来的一切已知的危害，但是谁能保证，它不会给我们带来新的更为严重的灾难呢？
理性地看待技术
从人类的根本利益出发
从人类的共同利益出发
从人类的长远利益出发
更为负责
更有远见
更具道德地使用技术
共同构建个人与社会
人类与自然
经济与文化相协调的未来技术世界
2005年—天然空间站-加压仓、发电设备、生活必需品、表面活动车等。
2010年—永久性居住地。
2015年— 永久居住基地。
2020年—实验工厂、农场等。
21世纪—发电厂，实验基地等。
月球城市
小结：
技术的价值
社会
自然
保护
解放
发展
人
促进……
丰富……
改变……
利用
改造
保护
技术的性质
目的性
创新性
综合性
两面性
专利性
……
技术的未来
充满希望
隐含威胁
理性看待 正确使用
技术的产生和发展
人的需要
满足
促进

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