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第二节 设计的基本方法和基础知识
共2课时
第二节 设计的基本方法和基础知识
学习目标
2、知道技术设计的原则
3、了解技术设计的人机关系
1、知道技术设计的种类
一、技术设计的种类
技术设计有原创性设计、改进性设计和综合（组合）性
设计3种
1、原创性设计
人们为了打开红酒瓶的软木塞，设
计了一种螺旋状的开瓶器。这种最
初的设计属于原创性设计，原创性
设计又称为开放性设计
思考：用刚才所展示的开瓬器拔软木塞时，是否
存在缺陷？
2、改进性设计
改进者使用了杠杆省力的原理
及齿轮改变力的方向的原理，
设计了一个功能较为完善的开
瓶器
在总的方案原理变化不大的情况下，对已有的设计进行
局部的变更改进，使其更加合理完善，或满足某些特定
的需要，这样的设计叫改进性设计。
3、综合（组合）性设计
应用现有技术及原理重新进行组合、使其系统化、综
合化，产生新的优点、特色，创造出新的功能的设计
方案叫做综合（组合）性设计
综合（组合）性设计又分为外形组合、性能组合、原理
组合、功能组合、模块组合、系统组合等多种组合方式。
◆外形组合设计
◆性能组合设计
将若干产品或材料的性能组合起来，构成了新的
性能，这就是性能组合设计。
通信光缆
抗拉强度大的钢线
◆原理组合设计
将两种或两种以上的技术原理组合起来，构成了
较复杂的技术系统，这种组合叫原理组合。
流体力学原理与
燃气轮机技术
◆功能组合设计
将不同功能单元或产品组合起来，得到多功能的
技术系统，甚至产生了新的功能，这种组合方式
叫做功能组合设计。
内燃机与传动、制动、转向、照明、电气等功能结合设计出汽车
两把刀刃上下相对交错组合设计出剪刀
◆模块组合设计
将若干个模块组合起来，产生某种作用或特色，叫做
模块组合设计。
文艺晚会的表演由每一场文艺节目模块组合而成
家具、电器的摆放、装潢设计也是一种组合设计
◆系统组合设计
将若干个系统组合起来，产生某种作用或特色，叫做
系统组合设计。
计算机系统：由硬件系统和
软件系统的组合设计而成。
神舟六号飞船由发射系统、
监测系统、控制系统、航天员
系统、飞船本身系统和回收系
统等子系统组成。
如果利用现有技术和产品进行巧妙的组合或者改进，照样
可以产生出新的发明专利。如果利用得当组合技术的前景
照样非常广泛。绝对不要把专利技术想的太复杂。铅笔无
非是把石墨和木头组合在一起，产生了具大的市场价值。
当铅笔已经成为一项专利时，真正的有心人并没有
灰心，而是发现把橡皮和铅笔结合在一起又成为一
项新专利。
小小的铅笔市场上已经有两项在先专利时，往后又有新
的有心人发现把圆形铅笔做成六棱形尽管是小小的改进
，却可以防止使用时手和铅笔互相滑脱，还可防止圆形
铅笔从桌上滚落。虽说这种改进只能获得外观设计专利
，但市场价值却远远超过大多数发明专利。改进发明再
次获得成功。
不要以为铅笔加橡皮是古老的故事，２００１年邓国顺
申请的闪盘专利正是将既有的ＵＳＢ接口和早已存在的
闪存盘组合到一起。如此简单的原理，点透了傻瓜都明
白的闪存盘专利为朗科公司带来了滚滚盈利，简直就是
历史的重演。这些足以说明专利的发明者未必是绝顶聪
明的人，但一定是有心人。
如果要再举些例子，我们可以发现把具有新功能的新材料利用到已
有产品上，通过合理组合可能取得前所未有的技术效果。比如把无
毒热缩塑料薄膜密封包装同样无毒的泡沫塑料可以大大增强后者耐
热性。用这种抗热的无毒塑料制成碗状装方便面，旅行者就可以随
身携带并随时冲泡而不必四处寻找餐具。这个并不复杂的发明极大
方便了出门在外者，是食品包装史上的重大革新。再比如把白色奶
油冰淇淋和黑色巧克力冰淇淋或者其他颜色、口味的冰淇淋搅放成
双色或者多色冰淇淋，极大赢得了冰淇淋迷的欢心。
3、回家想想自己的学校、家庭及其周围的一些物品，
找出一些技术设计的例子，并分析它们是哪一种设计
种类？若是组合设计的想想是属于哪种组合？
思考与练习
1、技术设计的种类分为哪三种？
2、组合设计又分为哪些组合方式？
二、技术设计的原则
技术设计的原则
科学性原则
创新性原则
需要性和实用性原则
经济性原则
最优化原则
可靠性原则
安全性原则
时效性原则
可持续发展原则
工程心理学和
生理学原则
法律道德规范原则
通用性、标准性原则
1）、需要性原则：例如开瓶器。不要设计用户不
欢迎甚至反对的产品。
2）、经济性原则：在设计中，要考虑用户的经
济条件，市场的竞争能力，力求用最少的成本，
设计出满足用户要求的产品。举例开瓶器。
3）、最优化原则：例如开瓶器的改进
（最优化不一定是最先进，但一定是最合理）
多利相衡取其重，多害相衡取其轻”
4）。可靠性和安全性原则：
魁北克大桥的传说
这座大桥本该是著名设计师特奥多罗·库帕的一个真正有价值的不朽杰作
库帕曾称他的设计是“最佳、最省的”。可惜，它没有架成。库帕自我陶醉于
他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的500米加到600米，以成为世
界上最长的桥。桥的建设速度很快，施工也很完善。正当投资修建这座大桥
的人士开始考虑如何为大桥剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响——
大桥的整个金属结构垮了：19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人
生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。
5）、工程心理学原则：设计的产品或项目必须
满足人类心理的需求，要美观、舒适、使用方便
，是使用者和产品之间建立最协调的关系。又称
“人类工效学原则”。
举例：多种开瓶器样式，让学生选择自己最喜欢
的样式。
得出结论：设计要考虑不同的审美标准，不同的
年龄，性别等要求。
6）、法律规范原则：
违反法律原则的设计将被一票否决
一个设计本身没有好坏之分，区别在于
使用者的用途。
7）、可持续发展原则：技术设计必须满足可持
续发展原则。
在我们身边有哪些设计是违反了或者符合了这个
原则的？
8）、通用性、标准性原则：
1、移动电话为什么可以全球漫游呢？
因为发射技术和接收技术规范都是一样的。
2、矿泉水瓶瓶盖的设计
9）、时效性原则：必须按照设计任务书规定
的截至日期完成设计任务，避免使产品制造出
来后成为过时的东西。
例1、违反了时效性原则
例2、违反了可靠性和安全性原则
例3、违反了最优化原则
例4、违反了科学性原则
阅读案例，同
学间互相进行分析
、讨论这些设计违
反了左边什么原则？
三、技术设计中的人机关系
思考：人机关系中的“机”指的是什么？
人与机器设备及所使用的一切物品之间的关系，包括使用时与所在的环境之间的关系。
简单的说，“机”是指我们身边的所有物品。
人在使用身边的物品的时候，物品和人发生的一种相互作用成为人机关系。
1.学生拿着钢笔写字
2.司机手握方向盘
3.妈妈拿着拖把拖地。
4.农民用锄头锄地。
思考以下人机关系
1、人机关系
说出“人坐在椅子上”时人和椅子间的人机关系
1、人的背部与椅子靠背的人机关系。
2、人的臀部与椅子垫间的人机关系。
3、人的腿部与椅子垫间的人机关系。
4、人的脚部与椅子脚间的人机关系。
马上行动
（1）、高效
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。
2、人机关系要实现的目标
2、人机关系要实现的目标
(2)、舒适
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，从而使人不致过早地产
生疲劳。
思考： 　你觉得右边图中的
小工具，哪个使用起
来更舒适？为什么？
想一想，生活中还
有哪些类似的例子
2、人机关系要实现的目标
(3)、安全
人在长期操作或使用产品的过程中，产品对人的
安全不会造成不良的影响。
想一想：
在我们学校有哪此地方实现了人机关系中的安全目标？
想一想:
在设计中，人机关系除要考虑高效、舒适、
安全外，还要实现哪些目标？请再列举一
、二个。
环保、美观、经济
3、如何实现合理的人机关系
(1) 、设计参照普通人群为标准，也要考虑特殊人群
的需要。
(2)、设计要符合人体的静态尺寸，也要符合人体的
动态尺寸，还有生活习惯、民族信仰 。
(3)、要满足人的生理需求，也要满足人的心理需求
(视觉、听觉、触觉、味觉）。
依据人机关系，同学们说说便携小板凳如何设计
马上行动

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