《明确问题课件》PPT课件.ppt

问题的来源 1 人类生存活动中必然会遇到的问题 2 别人给出的问题 3 基于一定目的由设计者主动发现的问题 发现问题的途径和方法 1 观察日常生活 2 收集和分析信息 3 技术研究和技术试验 明确问题 1 明确问题的 内容和价值 2 明确解决问 题受到的限 制及具体的 设计任务 3 设计计划 一、明确问题的内容与价值 1、问题是否明确 -明确问题的内容 （ 1）问题 表述本身 是否明确。 -要抓住核心概念 （ 2）问题 产生的原因 是否明确。 -要抓住问题所涉及的情境 （ 3）提出 问题目的 是否明确。 -要抓住解决问题的目的 “回收 ” 一词 ,一般理解是先发射出去才 能谈回收 ,那又何称 “ 不明飞行物 ” 呢？ 这里的 “ 不明飞行物 ” 是特指 “ UFO”还 是泛指词？不好理解。 因此 ,这一问题无法明确；问题就出在表述本身不明确。 例、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？ 手机信号塔附近的居民患癌的机率比其他 地方的居民高出 4倍 . 提问：目前 ,我们使用的手机有较强的电磁辐射 ,长 期使用可能对人体造成一定危害 .能否设计一款没 有电磁辐射的手机 ,以确保人们的安全 ? 这个问题明确吗 ?这样的手机能设计成功吗 ?为什么 ? 问题价值的判断方法 （ 1）所提出的问题是否遵循了基本的科学原理 ? （ 2）迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分解决 ? （ 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？ （ 4）在多个问题发生时，该问题是否是主要问题 ? （ 5）现有的技术条件是否能解决这个问题？技术发 展以后呢？ （ 6）解决该问题所需要的投入是多少？投入和产出 比是多少？ （ 1）所提出的问题是否遵 循了基本的科学原理 ? （ 2）迄今为止，能否确认 该问题尚未得到充分解决 ? （ 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？ （ 4）在多个问题发生时， 该问题是否是主要问题 ? （ 5）现有的技术条件是否 能解决这个问题？技术发 展以后呢？ （ 6）解决该问题所需要的 投入是多少？投入和产出 比是多少？ 例：（ 1）能否设计一 种可利用电动车行走 时的动能自动充电的 电动自行车？ （ 2）能否设计一种可 利用太阳能给电池自 动充电的电动自行车？ 明确问题的内容和价值的一种常用方法 信息收集和调查分析。 作用 ： （ 1）可以深化对问题的认识，进一步明确问题 的内容和价值 （ 2）可以为所提问题具体实施的可行性及所需 条件、设计要求奠定基础。 以下以台灯设计问题进行调查为例进行说明 。 二、明确解决问题所受到的限制及具体的设 计任务 （ 1）设计对象的特点和解决问题的标准 A、不同的设计对象往往具有不同的特点， 其产品的 功能、大 小、外观、安全、耐用 性等方面 的设计标准也有所不同。 B、设计对象还将受到诸如 成本、环境 等的 限制。 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 军用笔记本电脑 800元儿童电脑 不同的设计对象有不同的要求、成 本、市场需求 设计者的技术能力和条件： 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。 如果让你制作一盏台灯，请你考虑各 种限制因素，完成下表： 设计因素 是否受限制 可否执行技术规范 材 料 制造工艺 结 构 标准件 成 本 时间 相关因素 受什么样的限制 如何解决 材料 如何保证强度、硬度 ，活动部件用什么 材料制作，如何保证活动部件的使用寿 命 从生活中的其他家具中获 取信息，参考比较后做决 定。 加工工具 没有合适的切割、锉削、钻孔的工具。 学校工厂、家长、亲戚、 同学的家长、家附近的工 厂等。 制造工艺 木工、钳工技术不熟练，胶水等用量不 清楚、工具不会合理使用。 从书中找答案，寻求工人 师傅的帮助。 成本 成本的估算比较麻烦，人工、敷料无法 估计，而且材料的损耗比较大。 计算班级平均值，并采取 合适的换算比例。计算理 论成本。 质量 完成后可以使用，但是无法试验实际寿 命，很难试验实际使用中的各种情况。 利用强度、稳定性的极限 试验。 尺寸 问题不大 从网络和书中得到信息， 也可以从实际教室中直接 获取数据后修改。 4、徐明是一位高一学生，想对自己使用的自行车进行改 造，在现有功能的基础上增加照明功能，以方便夜间行 路。他准备用蓄电池给车灯供电。试分析徐明完成改造 的限制因素。 答：用蓄电池供电，只需电池、灯泡、开关、 导线，电 路的联接对于高一的学生应该没有问题，也费不了多少时 间，完全有能力解决。 但如何固定在自行车上（安全且美观）对高中生有 难度，购买蓄电池的资金也是问题。 5、如果请你设计制作一个笔筒，请分析一下此设计所应 受到的限制。 台灯的设计要求 1）功能要求：具有基本的照明功能，同时有适当 的辅助功能。 2）技术指标：亮度大于等于 300Lx，不反光，不 眩目，绝缘度大于 1兆欧。 3）外观要求：美观，有一定的装饰效果。 4）耐用性：结构稳固，经久耐用。 5）成本要求： 20元人民币以内。 你认为这个设计要求是否合理，你还有什么补充 和修改的吗？ 1、发光强度，为一光源在给定方向上的发光强度， 单位 candela，即坎德拉，简称坎、 cd。有人仍然用 烛光来表示发光强度，那太老了。 2、光通量，光源在单位时间内发射出的光量称为光 源的发光通量，单位流明， lm 3、光照度， 1lm（流明）的光通量均匀分布在 1m2表 面上所产生的光照度，单位勒克斯， lx 说明： 1LX相当于一根蜡烛在 1m距离的发光量， 室内日光灯的光照度一般为 100LX。 明 确 问 题 一、明确问题的 内容与价值 明确问题的内容 （ 1）问题 表述本身 是否明确 -要抓住核心概念 （ 2）问题 产生的原因 是否明确 -要抓住问题所涉及的情境 （ 3）提出 问题目的 是否明确 -要抓住解决问题的目的 明确问题的价值 （ 1）主观判断：见书本 P84，六问 （ 2）信息收集和调查分析 二、明确解决问题受到 的限制及具体的设计任 务 受到的限制 （ 1）设计对象的特点和 解 决问题的标准 （ 2） 设计者的技术能力 与条件 提出具体的设计任务 确定设计对象（项目） 提出设计要求 你曾今制定过学习计划吗？ 制定学习计划对你的学习带来那些帮助呢？ 你还制定过哪些计划？ 三、设计计划 （ 1）作用：设计计划可以更好的保证设计 有目的、有计划地进行。 （ 2）如何制定设计计划？ A、对设计的工作程序进行排列并制定 设计 计划 B、制定 设计的时间进度计划表 或 设计计划 书 设计计划可以更好地保证设计有目的、 有计划地进行，它可以通过工作程序 的排列来表示。 1 2 3 4 5 6 a b c d e 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； 案例分析：孙宇制定的一份台灯设计计划 设计的时间进度计划表 你觉得这份台灯设计的时间计划表合理吗？ 设计计划书 周次 项目 内容及要求 第 1周 资料收集与分析 第 2 5周 制定设计方案 从所得的资料构想出一些初步 方案 ,再发掘资料中的有用 数据、制作方法和材料等， 确定最可行的设计，并绘制 该台灯的草图 . 第 5 9周 制定台灯模型 . 第 8 11周 测试、评估及优化 试验及检验台灯的性能 ,看看 是否适用 ,必要时修改产品 , 以求更佳效果 . 梅雨季节房屋装修计划书 6月 15日 入梅天气较为凉爽到装修司 咨询设计 6月 15日至 6月 30日 签订装修合同 ,水电进场施工 7月 1日 7月 15日 出梅天气 ,进入高温阶段 ,泥工 进场施工 7月 10日至 8月 10日 木工木料进场 ,高温可确保材 料干燥且甲醛挥发较快 8月 10日至 8月 30日 油漆进场施工 ,因气温高油漆 中苯挥发较快 9月 1日至 12月 30日 通过 4个月时间 ,有害物质 苯挥发完 ,可以放心入住 本章小结 发现问题 明确问题 问题来源 人类生存活动自然遇到的问题 别人提出需要设计者解决的问题 设计者自主发现并要解决的问题 发现问题的 途径与方法 “用心 ” 观察日常生活 “ 主动出击 ” 收集和分析信 息 技术研究与技术试验 明确问题的内容和价值（从何入手） 明确解决问题受到的限 制及具体的设计任务 1.设计对象的特点 和问题解决的标准 2.设计者的技术 能力与条件 主观条件 客观条件 1 2 书本 P87 设计计划 时间进度计划表 设计计划书 设计要求 技术领域中存在着各种各样的问题。 通过本章的学习， 知道问题的来源， 树立发现问题的意识， 积极主动地发 现问题可以挑战和拓展人们的能力。 掌握 一些 发现问题 的途径和方法， 学会观察日常生活、收集和分析信息、 进行技术研究和技术试验， 可以帮助人们更好地 发现问 题， 发现有价值的问题。 明确问题的内容，确认问题的价值，可以为分析问题解 决的条件及实现的可行性、提出设计要求奠定基础。分 析解决问题所受到的主客观条件的限制，明确设计所应 受到的限制和所应达到的标准，进而提出设计任务，可 以保证问题的解决和设计工作的顺利进行。制定周密的 设计计划对确保设计有目的、有计划地进行也有着重要 的意义。 小结 6、活动 :有一次 ,兰兰同学家来了几个客人 ,她用一次性 塑料杯给客人倒了热茶水 ,过了一会兰兰发现了两个问 题：一是塑料杯受热变软不好拿 ,二是客人走动后杯子 容易混淆 ,过后她写信给了塑料杯厂家 ,提出了对杯子改 进的方案。如果你是兰兰，你明确了什么问题？说说你 能向厂方提出怎么样的方案？ 答题要点 :1.明确问题的要点 :4分 杯子变软的原因 :一是杯壁太薄 ,二是所用塑料材料不耐 热 。 杯子易混淆是因为杯子上没有识别标记。现 有的材料和技术可以解决以上问题。 2.提出方案的要点 : 解决杯子变软的问题 (在杯壁上设计加固网格 ;用耐热材 料制造 ;使用杯托 )4 分 解决杯子容易混淆的问题 (在杯子上印上醒目的数字 ;在 杯子上印色环 ;在杯子上印上不同图案 )4 分 课桌椅存在的不足 （ 1）现有的课椅座位板向后倾斜一定的度数，较多地照顾了人进行后靠听 课与休息的功能，但是不符合学生进行伏案阅读或书写的状态。因为人在 进行阅读和书写的时候，是采取身体前倾的坐姿，但因为屁股是坐落在后 倾的座位板上，所以无论是孩子还是成人，只好弯曲了腰椎来迁就前倾姿 势了。当腰椎弯曲了，支撑头部的颈椎就被迫随之弯曲迁就低耸，再加上 头颅有一定的重量下坠，使腰椎、颈椎也就弯曲得更厉害了。头部越来越 低，眼睛与桌面的距离就越近，长此以往，不仅很累，还增加近视眼的几 率。 （ 2）现有的课桌面板几乎都是呈水平状态的。为了看清楚书上的文字，学 生看书时一般会把头部尽力前伸，以此达到视线与书本形成平行的目的。 另外，由于桌面垂直受光而造成反光现象，学生也只好用眼睛尽量靠近书 本来迁就眩光。 （ 3）学生的书包越来越大，教学用书越来越多，但是从初一到高三桌面大 小不变，桌洞的大小也保持不变。所以只好把书放到桌上，书包放到椅子 上，上课时很不舒服。 （ 4）一个班级的课桌椅高度、大小基本一致。以高二某班为例，同学们的 身高从 1.5米到 1.8米都有，体重也从 75斤到 140斤不等，但是不管学生的身 体条件有如何大的差异，都用着几乎相同的课桌椅。有些班级的课桌有调 节螺母，可以调节课桌高度。但是多数地方不太重视这个问题，往往仅在 购入时进行一次调节，以后就很少动它了。 （ 5）有些课桌利用桌子下面的空间来放东西，这样学生的脚很难放入，而 且经常会撞到小腿，容易受伤。 （ 6）现在大多数的桌面是防火板制成的，防水、防火、不易磨损、容易清 洁，但是在上面放书、笔、杯子等物品，非常容易掉到地上。 国家标准 国家标准是在全国范围内统一的技术要求。国家标准的年限一 般为 5年，过了年限后，国家标准就要被修订或重新制定。此外， 随着社会的发展，国家需要制定新的标准来满足人们生产、生 活的需要。因此，标准是种动态信息。 国家标准分为强制性国标（ GB）和推荐性国标（ GB/T）。 强制性国标是保障人体健康、人身、财产安全的标准和法律及 行政法规规定强制执行的国家标准；推荐性国标是指生产、交 换、使用等方面，通过经济手段或市场调节而自愿采用的国家 标准。但推荐性国标一经接受并采用，或各方商定同意纳入经 济合同中，就成为各方必须共同遵守的技术依据，具有法律上 的约束性。 中华人民共和国标准化法 将我国标准分为国家标准、 行业标准、地方标准、企业标准四级。截至 2003年底，我国共 有国家标准 20906项（不包括工程建设标准）。 标准件种类 它通常包括以下 12类零件： 1. 螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种 连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，有可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。 2. 螺柱：没有头部的，仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时，它的一端必须旋入带有内螺纹孔的零件中，另一端穿过带有通孔 的零件中，然后旋上螺母，即使这两个零件紧固连接成一见整体。这种连接形式称为螺柱连接，也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零 件之一厚度较大、要求结构紧凑，或因拆卸频繁，不宜采用螺栓连接的场合。 3. 螺钉：也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件，按用途可以分为三类：机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用 于一个紧定螺纹孔的零件，与一个带有通孔的零件之间的紧固连接，不需要螺母配合（这种连接形式称为螺钉连接，也属于可拆卸连接； 也可以与螺母配合，用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。）紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有 吊环螺钉等供吊装零件用。 4. 螺母：带有内螺纹孔，形状一般呈显为扁六角柱形，也有呈扁方柱形或扁圆柱形，配合螺栓、螺柱或机器螺钉，用于紧固连接两个 零件，使之成为一件整体。 5. 自攻螺钉：与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件，使之成为一件整体 ，构 件上需要事先制出小孔，由于这种螺钉具有较高的硬度，可以直接旋入构件的孔中，使构件中形成响应的内螺纹。这种连接形式也是属于 可拆卸连接。 6. 木螺钉：也是与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用罗纹，可以直接旋入木质构件（或零件）中，用于把一个带通孔 的金属（或非金属）零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以拆卸连接。 7. 垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积， 降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。 8. 挡圈：供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。 9. 销：主要供零件定位用，有的也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用。 10. 铆钉：由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件，用于紧固连接两个带通孔的零件（或构件），使之成为一件整体。这种连接形式称 为铆钉连接，简称铆接。属与不可拆卸连接。因为要使连接在一起的两个零件分开，必须破坏零件上的铆钉。 11. 组合件和连接副：组合件是指组合供应的一类紧固件，如将某种机器螺钉（或螺栓、自供螺钉）与平垫圈（或弹簧垫圈、锁紧垫圈） 组合供应；连接副指将某种专用螺栓、螺母和垫圈组合供应的一类紧固件，如钢结构用高强度大六角头螺栓连接副。 12. 焊钉：由于光能和钉头（或无钉头）构成的异类紧固件，用焊接方法把他固定连接在一个零件（或构件）上面，以便再与其他零件 进行连接。 练习 1如图这种创新的问题来源属于：（ ） A人类生存活动会遇到的问题 B由别人给出，设计者必须针对问题寻 找解决方案 C基于一定的目的，由设计者自己主动地 发现问题，并试图解决它 D来自设计者的灵感 2小明发现妈妈打开煲汤锅的锅盖时，锅 盖上的钮非常热，很容易烫手。于是他模 仿矿泉水瓶上的塑料方便夹结构设计了一 个防烫手锅盖扳手。小明发现问题的途径 是：（ ） A观察日常生活 B收集和分析信息 C技术研究和技术试验 D模仿法 3小黄同学在采摘桑叶时，发现手工采桑叶不仅速 度慢，而且劳动强度大，于是他设计了“方便采 桑树器”。该“方便采桑树器”采摘效率比手工 采摘提高了 5 6倍。“方便采桑树器”的设计想 法主要来源于：（ ） A桑叶的结构 B对桑叶进行技术试验 C对桑叶进行技术研究 D采桑叶过程中的观察 4 2003年 1月份，一架黑鹰直升机在伊拉克被火箭 弹打下，机上 13名士兵全部死亡。几天后，巴格 达一家私营企业的直升机也因为同样的原因坠毁， 5位平民承包商遇难。因此，新泽西发明家理查德 格拉森发明了火箭弹防护网。从这段文字中我们 知道，这案例说明重要问题的发现来源于：（ ） 对日常生活的观察 收集信息 技术试验、技术研究 灵感 5钻头（即麻花钻）是机械行业中用途最广泛和最 常用的消耗工具。小张在工厂修磨钻头的实践中， 发现手工修磨钻头无依靠及参照物，影响到工作 的精度和质量，于是开发研制了“钻头刃磨器” 成功地解决了磨钻头困难的问题。“钻头刃磨器” 课题的发现来源于：（ ） A观察日常生活 B收集信息和分析信息 C技术试验和技术研究 D专家的指点 1、伽利略与同学一起做技术试验时，看到水温升高后罐内水位 就会上升，由此发明了体温表。这个案例体现了哪一种发现问 题的途径与方法（ ） A、观察日常生活 B、收集和分析信息 C、技术研究与技术试验 D、他人求助的问题 2、 能否在火星上种果树，这不符合判断一个问题是否有价值的 哪一条（ ） A、是否遵循了基本的科学原理？ B、迄 今为止，能否确认该问题尚未得到充分的解决？ C、该问 题是否有普遍意义？ D、现有的技术能否解决这个问题？ 技术发展后呢？ 3、有人发明了一种“双头火柴”，即在火柴棒的两端均装上药头， 目的是节约能源和材料，在通常引燃次数相同的情况下，使火柴 梗的用量与加工次数减少一半，所以是一种比现有火柴更经济实 用的发明创造，后来进行了制作和试验。但“双头火柴”自发明 以来，一直受到市场的冷落。从设计的过程来看，这是可能是由 于设计者缺乏（ ） A设计分析 B发现问题 C明 确问题 D设计的交流 C C D 8、同学们天天和课桌椅打交道要不要自己设计一张呢？ 请结合自己，每组同学制定一份课桌椅设计计划，并制 定时间进度计划表和课桌椅的设计计划书？ 7、（思考和练习）你家新买了一套住房，如果让你进 行设计装修，你将从哪些方面考虑？设计、装修新房时 会受哪些主、客观条件的限制？你如何解决？如何制定 一份装修计划表或计划书来确保你的工程得以顺利的实 施？