第三节设计是技术的关键 (1)

1、设计是指基于预定的设想和目标，设计是指基于预定的设想和目标，遵从相关的原则和规范进行的构思遵从相关的原则和规范进行的构思和规划，最后用某种形式（模型、和规划，最后用某种形式（模型、图纸、图表、文字文本等）表达出图纸、图表、文字文本等）表达出来的活动。来的活动。什么是设计？什么是设计？一、技术创新的重要途径一、技术创新的重要途径设计设计一、技术创新的重要途径一、技术创新的重要途径设计设计技术的目的是要解决问题技术的目的是要解决问题如：汽车技术产生解决了人们的交通如：汽车技术产生解决了人们的交通工具问题。工具问题。汽车这样交通工具如何制造出来的？汽车这样交通工具如何制造出来的？设计是产生解决问题的

2、方法的主要途设计是产生解决问题的方法的主要途径。径。设计的种类：设计的种类：技术设计、艺术设计、工业设计、技术设计、艺术设计、工业设计、程序设计、教学设计等程序设计、教学设计等 本书讨论的主要是本书讨论的主要是技术设计技术设计（简称（简称设计）。设计）。一、技术创新的重要途径一、技术创新的重要途径设计设计技术设计技术设计侧重于功能、结构、材料、程序、侧重于功能、结构、材料、程序、工艺、实用、寿命、舒适工艺、实用、寿命、舒适等，等，围绕技围绕技术的目的而展开，术的目的而展开，如电饭煲的设计、候车如电饭煲的设计、候车亭的设计。亭的设计。艺术设计艺术设计侧重于色彩、造型、线条、审美、侧重于色彩、造型

3、、线条、审美、欣赏、感觉、视觉效果、音响效果欣赏、感觉、视觉效果、音响效果更强调更强调感觉的需要感觉的需要，如雕像的设计、装，如雕像的设计、装饰钟的设计。饰钟的设计。工业设计工业设计侧重于外观、概念、侧重于外观、概念、 平面，如汽平面，如汽车、手机的设计。车、手机的设计。技术创新从来源上可分为两类：技术创新从来源上可分为两类： 一是来源于一是来源于有计划、有步骤的设计有计划、有步骤的设计，如航天技术、莱特兄弟设计出第一架如航天技术、莱特兄弟设计出第一架飞机等；飞机等；二是来源于二是来源于偶然的发现偶然的发现，如抗生素，如抗生素药物的发现、锯子的发明等药物的发现、锯子的发明等 。一、技术创新的重

4、要途径一、技术创新的重要途径设计设计青霉素青霉素 苏格兰科学家亚历山大苏格兰科学家亚历山大弗弗莱明原来从事流感研究工作。莱明原来从事流感研究工作。1928年年 9月的下午，弗莱明月的下午，弗莱明像往常一样来到了实验室。像往常一样来到了实验室。在他的实验室里培养了一些在他的实验室里培养了一些葡萄球菌葡萄球菌一种引起传染一种引起传染性皮肤病和脓肿的常见细菌。性皮肤病和脓肿的常见细菌。一次非常偶然的机会，由于一次非常偶然的机会，由于疏忽而忘记为一个盛有葡萄疏忽而忘记为一个盛有葡萄球菌的培植盘子盖上盖子，球菌的培植盘子盖上盖子，结果他发现盘子中生长出的结果他发现盘子中生长出的青色霉菌将周围的葡萄球菌青

5、色霉菌将周围的葡萄球菌全部杀死。后来，弗莱明还全部杀死。后来，弗莱明还曾风趣地说，这一发现要归曾风趣地说，这一发现要归功于他的粗心大意。功于他的粗心大意。 1905年，11岁的弗兰克易普森（Frank Epperson）把他的苏打制作模具落在外面放了一整夜。第二天，他用来搅拌水和调味剂的小棍被冻了在溶液里面，第一根冰棍就这样诞生了。大约20年以后，已经长大成人的易普森才把制作冰棒申请成为了专利。 科学家们发现，服用降压药敏乐啶（Loniten）的患者们还有一项额外的福利，那就是他们的头发越来越浓密了，于是脱发的治疗方法也就应运而生。 1945年，雷神公司的一位工程师在操作一个军用雷达系统中的磁

6、电管设备时，发现自己口袋里的糖果居然融化掉了。发明家帕西斯宾塞（Percy Spencer）在意识到是辐射把工程师的糖果烤化后，他制造出了第一台微波炉，那时候这台机器足有5英尺（1.524米）多高。 “烟火起源于大约2000年以前的中国，传说是一个厨子偶然把木炭、硫磺和硝石混在一起而制成的，那时候所有这些原料在厨房里都随手可见。 橡皮泥在成为深受儿童喜爱的玩具以前，它的最初设计目的是作为清洁产品。它第一次进入市场的形象是作为肮脏壁纸的清洁物。这一发现拯救了即将破产的Kutol Products公司，这并不是因为它的清洁效果有多么好，而是因为小学生们开始用它制作圣诞装饰物。该公司去掉橡皮泥里的清

7、洁剂成分，加入颜料和好闻的气味，使它成为世界上最受欢迎的一种玩具，这一改变让这个濒临破产的公司取得了巨大成功。有时候在别人没注意到你以前，你并不清楚自己到底有多聪明 糖精是一种很古老的甜味剂。有这么一种说法，说糖精的发现是一个饭前不洗手的科学家发现的。传说斯坦丁法赫伯格在实验室摆弄煤焦油忙碌了一天，疲倦的他没有洗手就回到家去厨房吃晚餐卷。拿在手上的晚餐卷尝起来比平时甜很多，于是他问妻子缘由。他妻子自然不知道就是这家伙脏兮兮的双手沾上的，就是以后成为人造甜味剂的糖精。莱特兄弟设计出第一架飞机莱特兄弟设计出第一架飞机 世界航空先驱，美国飞机发明家。兄W.莱特（18671912），弟O.莱特（187

8、11948），自幼对飞行怀有浓厚兴趣。1896年德国李林塔尔失事牺牲，莱特兄弟深受感动，决心研制动力飞行器。莱特兄弟在李林塔尔研究的基础上，坚持一切经过试验的科学态度。1901年制作了200多个不同形状的机翼模型在不同角度下进行上千次的风洞试验；又用展弦比不同的机翼测量升力，发现展弦比越大，产生的升力也越大。莱特兄弟重视从理论和实践两个方面解决飞机的稳定操纵问题。所制造的滑翔机进行了近千次滑翔飞行，最后完全达到了稳定操纵要求。在稳定操纵的滑翔机上安装一台自制的8.8千瓦（12马力）功率的内燃机，带动两副二叶推进式螺旋桨，采用升降舵在前、方向舵在后的布局。翼剖面呈弧形，翼展13.2米，滑橇式着陆

9、装置，驾驶员俯卧操纵。飞机命名为飞行者1号。1903年12月17日，飞行者1号在基蒂霍克试飞成功，其中最长飞行距离为260米、空中时间59秒，这是公认的最早空中持续动力飞行。莱特兄弟作为航空先驱受到人们的崇敬，曾获得多种荣誉和奖励。人们在基蒂霍克试飞成功的地方建有莱特兄弟的纪念碑。 飞机的发明成功与莱特兄弟的飞机的发明成功与莱特兄弟的精心设计密不可分，设计不是一次精心设计密不可分，设计不是一次就完成的，一项发明的设计过程往就完成的，一项发明的设计过程往往是通过多次的改进来完成。往是通过多次的改进来完成。由此可见，精巧的设计，可大大地推由此可见，精巧的设计，可大大地推动技术发明和技术革新，使技术

10、水平动技术发明和技术革新，使技术水平及其产生的效益达到新的高峰。设计及其产生的效益达到新的高峰。设计是技术的关键。是技术的关键。 创造性设计对技术提出了更高的创造性设计对技术提出了更高的要求，推动着技术的不断创新。新技要求，推动着技术的不断创新。新技术在应用于实际生产生活时，围绕需术在应用于实际生产生活时，围绕需要解决的问题，不同的设计会产生不要解决的问题，不同的设计会产生不同的解决方案。同的解决方案。如何让技术的潜在价如何让技术的潜在价值得到最大限度地挖掘，使其更好地值得到最大限度地挖掘，使其更好地为人类服务，关键在于设计为人类服务，关键在于设计。二、设计需要不断改进二、设计需要不断改进 以

11、汽车的功能与性能的改进为例以汽车的功能与性能的改进为例来说明：来说明： 创造性的设计不断推动着技术的创造性的设计不断推动着技术的进步，改变着我们的生活。进步，改变着我们的生活。1903年,福特A型车 1885年,第一辆汽车 1949年,美国福特V8型小客车1925年，阿尔法罗密欧敞篷车汽车的变迁：汽车的变迁：1952年,美国别克小客车福特T型车 大众“甲壳虫” 雪铁龙 C-Cactus 概念车i MIEV Sport概念车改进设计改进设计安装方向舵安装方向舵安装脚踏板安装脚踏板安装实心橡胶轮胎安装实心橡胶轮胎安装传动系统安装传动系统安装刹车系统安装刹车系统安装充气轮胎安装充气轮胎应用无缝钢管应

12、用无缝钢管应用折叠设计应用折叠设计安装变速系统安装变速系统作用作用增加安全性增加安全性减少自行车体积，方便携带减少自行车体积，方便携带增强自行车的环境适应性增强自行车的环境适应性提高行驶速度提高行驶速度改变行驶方向改变行驶方向改进自行车的避震功能改进自行车的避震功能双脚离开地面双脚离开地面减轻自行车重量减轻自行车重量使骑行更省力使骑行更省力 技术发明和技术活动往往需要技术发明和技术活动往往需要多种知识的综合运用。这种综合不多种知识的综合运用。这种综合不是简单的组合，它可能是在不同情是简单的组合，它可能是在不同情况、不同条件下有机地综合运用。况、不同条件下有机地综合运用。三、设计需要多种知识三、

13、设计需要多种知识汽车汽车流体力学流体力学燃烧学和热力学燃烧学和热力学机械学和力学机械学和力学材料学材料学电工学电工学美学美学人类工程心理学人类工程心理学电子学电子学椅子椅子稳固稳固花纹花纹舒适舒适木质木质粘合粘合外观外观试一试：试一试：（美学）（美学）（工程心理学）（工程心理学）（力学）（力学）（化学）（化学）（材料学）（材料学）（美学）（美学）设计自行车活动设计自行车活动选择材料选择材料颜色搭配颜色搭配车身结构车身结构座位设计座位设计传动系统传动系统表面喷涂表面喷涂应用的知识应用的知识美学美学化学化学力学力学材料学材料学物理学物理学人机工程学人机工程学四、技术与设计的关系（补充）四、技术与设

14、计的关系（补充）1.1.技术的发展离不开设计技术的发展离不开设计 例：电动剃须刀例：电动剃须刀 电动剃须刀发明之初体积很大，携电动剃须刀发明之初体积很大，携带不方便。于是，有人设计出一种带不方便。于是，有人设计出一种小巧、便携式的电动剃须刀，这一小巧、便携式的电动剃须刀，这一设计推动了电机微型化技术的发展。设计推动了电机微型化技术的发展。 案例：环保餐具的设计案例：环保餐具的设计一次性餐具（很难降解）一次性餐具（很难降解）环保餐具（容易降解）环保餐具（容易降解） 技术的发展离不开设计技术的发展离不开设计案例：手机的发展案例：手机的发展 第一代模拟蜂窝手机（大哥大）第一代模拟蜂窝手机（大哥大）：

15、出现于出现于70年年代末，代末，80年代初，传输的是模拟信号，体积大，提年代初，传输的是模拟信号，体积大，提只提供话音业务，没有数据业务，功能单一。只提供话音业务，没有数据业务，功能单一。 第三代手机（第三代手机（3G手机、多媒体手机）手机、多媒体手机）：出现于出现于90年代中后期，提供话音，数据及多媒体等多种业务，年代中后期，提供话音，数据及多媒体等多种业务，具有高数据传输率，功能强大。具有高数据传输率，功能强大。 第二代数字蜂窝手机第二代数字蜂窝手机：出现于出现于80年代末，年代末，90年年代初，传输的是数字信号，体积小，提供话音及简代初，传输的是数字信号，体积小，提供话音及简简单数据业务

16、，功能相对增多。简单数据业务，功能相对增多。MOTO3200 技术的发展离不开设计技术的发展离不开设计NOKIA8310Apple 3G手机手机iPhone模拟手机模拟手机缺点：体积大，功能单一，外观难看。缺点：体积大，功能单一，外观难看。缺点：传输速率低，不支持多媒体业务。缺点：传输速率低，不支持多媒体业务。优点：体积小巧，支持数据业务：短优点：体积小巧，支持数据业务：短一一一一一一一一一一一一一一一一信、游戏、彩铃、手机报等。信、游戏、彩铃、手机报等。优点：传输速率高，支持多媒体业务：手优点：传输速率高，支持多媒体业务：手机电视、手机在线听音乐、手机在线看电机电视、手机在线听音乐、手机在线

17、看电影等。影等。 技术的发展离不开设计技术的发展离不开设计多媒体手机多媒体手机数字手机数字手机再看看达再看看达芬芬奇的飞行器，奇的飞行器，为什么当时没为什么当时没有出现而现在有出现而现在出现了呢？出现了呢？ 技术更新对设计产生重要影响技术更新对设计产生重要影响2、技术更新对设计产生重要影响、技术更新对设计产生重要影响案例：达案例：达.芬奇的飞芬奇的飞行器行器技术是设计的的平技术是设计的的平台，没有技术作基础，台，没有技术作基础，设计将难以表现和实设计将难以表现和实现。现。 先进的技术可以使先进的技术可以使人们的设计得以实现。人们的设计得以实现。案例：灯具案例：灯具 如果还是用火照明，能设如果还

18、是用火照明，能设计这样的路灯吗？计这样的路灯吗？技术更新为设计提供了广阔的发展空间。技术更新为设计提供了广阔的发展空间。 技术更新对设计产生重要影响技术更新对设计产生重要影响 新技术、新材料、新工新技术、新材料、新工艺的出现丰富着人们的设艺的出现丰富着人们的设计思维。计思维。 计算机、扫描仪、打印计算机、扫描仪、打印机等技术的出现改变了设机等技术的出现改变了设计的程序和方法。计的程序和方法。 技术进步还促进人们技术进步还促进人们设计思维和手段的发展。设计思维和手段的发展。 技术更新对设计产生重要影响技术更新对设计产生重要影响一、设计是技术发展的基础一、设计是技术发展的基础 设计是推动技术发展的

19、重要驱动力设计是推动技术发展的重要驱动力 设计是技术成果转化的桥梁和纽带设计是技术成果转化的桥梁和纽带 设计促进技术更新设计促进技术更新二、技术发展为设计创新提供了条件二、技术发展为设计创新提供了条件 设计的实现以技术为基础设计的实现以技术为基础 技术更新扩大设计思维空间技术更新扩大设计思维空间 技术进步促进设计手段发展技术进步促进设计手段发展动脑筋：动脑筋：你能用几句话总结你能用几句话总结卡尔本茨（KarlBenz,1884-1929）是现代汽车工业的先驱者之一，人称“汽车之父”。 1844年，本茨以遗腹子的身份出生于德国，父亲原是一位火车司机，但在他出世前的1843年因发生事故去世了。从中

20、学时期，本茨就对自然科学产生了浓厚的兴趣，1860年进入卡尔斯鲁厄综合科技学校学习。在这所学校，他较为系统地学习了机械构造、机械原理、发动机制造、机械制造经济核算等课程，为他日后的发展打下了良好基础。在经历过学徒工、服兵役、娶妻生子等人生经历后，他于1872年组建了“奔驰铁器铸造公司和机械工场”，专门生产建筑材料。由于当时建筑业不景气，本茨工场经营困难，面临倒闭危险，万般无奈之际，他决定制造发动机获取高额利润以摆脱困境。于是，他领来了生产奥托四冲程煤气发动机的营业执照，经过一年多的设计与试制，于1879年12月31日制造出第一台单缸煤气发动机（转速为200转/分，功率约为0.7千瓦）。不过，这

21、台发动机并没有使奔驰摆脱经济困境，他依然面临着破产的危险，生活十分艰苦。但是，清贫的生活并没有改变本茨投身发动机研究的决心，经过多年努力，他终于研制成单缸汽油发动机，并将客观存在安装在自己设计的三轮车架上。取得了世界上第一个“汽车制造专利权”（1886年1月29日）。 1893年，本茨研制成功了性能近先进在“维克托得亚”牌汽车。它采用本茨专利的3升发动机，方向盘安装在汽车中部。尽管该车性能先进，但由于价格高达3875马克，因而很少有人购买得起，成为公司的滞销品。这样，这种在技术上为奔驰带来了极高荣誉的汽车，在经济上并没有给他多大的好处。后来，本茨听从了商人的建议，于1894年开发生产了便宜的“

22、自行车”（定价2000马克）。这种“自行车”销路很好，在一年时间内就销出了125辆。由于是世界上第一种批量生产的机动车，因而给奔驰带来了较高的利润。后来，奔驰又对前期生产的“维克托得亚”牌汽车进行了改进，将车箱座位设计成面对面的18个，它因此成为了世界上第一辆公共汽车。 在发明汽车的过程中，卡尔本茨的勇气令人十分钦佩：首先，他甘心清苦，埋头于自己的发明工作。其次，他果敢地摒弃了在技术上已十分成熟的蒸汽机而选用了自己并不被人看好的内燃机作动力，反映了他在观念上的巨大转变。再次，他既能开发生产反映汽车技术最高水平的“高档车”，又能及时调整产品结构，组织生产适销对路的“普通车”，为公司赢得可观的利润

23、，说明他既有工程师的基本素质，又有企业家的经营技巧。 技术设计：技术设计： 运用一定的科学知识和实践经运用一定的科学知识和实践经验，根据预定的目标和环境限制条验，根据预定的目标和环境限制条件，在头脑中进行想象、构思和分件，在头脑中进行想象、构思和分析，并运用各种途径、方法手段表析，并运用各种途径、方法手段表现出拟定中的新技术、新产品、新现出拟定中的新技术、新产品、新工艺方案的实施过程和结果。工艺方案的实施过程和结果。v1.技术常常可以解决人类所遇到的问题，给人类技术常常可以解决人类所遇到的问题，给人类提供了很大的帮助，而有的时候技术又会给人类提供了很大的帮助，而有的时候技术又会给人类带来一定的

24、危害。下边所列出来的技术对人类危带来一定的危害。下边所列出来的技术对人类危害现象中，不是危害地球自然环境的是（害现象中，不是危害地球自然环境的是（ ） A 水土流失水土流失 B 噪声污染噪声污染 C 酸雨现酸雨现象象 D 胎儿鉴定胎儿鉴定v2.技术对人的解放作用表现为人依靠技术解放或技术对人的解放作用表现为人依靠技术解放或延长了自己的手、脚延长了自己的手、脚等身体器官，拓展了劳等身体器官，拓展了劳动空间，提高了劳动效率。下列技术的发展解放动空间，提高了劳动效率。下列技术的发展解放了人的体力的是（了人的体力的是（ ） A B超技术超技术 B 摄像技术摄像技术 C 电视技术电视技术 D 蒸汽技术蒸

25、汽技术课堂练习课堂练习DD v3.下列选项当中，属于技术活动的是（下列选项当中，属于技术活动的是（ ） A、广义相对论、广义相对论 B、牛顿第一定律、牛顿第一定律 C、阿基米德原理、阿基米德原理 D、蒸汽机的发明、蒸汽机的发明v4.下列活动是科学活动的是（下列活动是科学活动的是（ ） A、蒸汽机的发明、蒸汽机的发明 B、B超技术超技术 C、万有引力的发现、万有引力的发现 D、摄像技术的发明、摄像技术的发明v 5.如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到到2050年全球温度将上升年全球温度将上升24摄氏度，南北极地冰山将摄氏度，南北极地冰山将大幅

26、度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际大城沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际大城市：纽约、上海、东京和悉尼。造成上述现象的罪魁市：纽约、上海、东京和悉尼。造成上述现象的罪魁祸首是（祸首是（ ） A 温室效应温室效应 B 臭氧空洞臭氧空洞 C 酸雨酸雨 D 核辐射核辐射DCA课堂练习课堂练习v6.20世纪中叶，美国施乐公司发明的复印机掀起世纪中叶，美国施乐公司发明的复印机掀起了一场划时代的办公室革命，公司为阻止某些公了一场划时代的办公室革命，公司为阻止某些公司的加入，先后为其研发的复印机申请了司的

27、加入，先后为其研发的复印机申请了500多多项专利。这说明了技术的（项专利。这说明了技术的（ ） A、目的性、目的性 B、创新性、创新性 C、综合性、综合性 D、专利性、专利性v7.显示器是电视机的核心部件，普通电视机常用显示器是电视机的核心部件，普通电视机常用的是阴极射线管。它经历了从球面显像管，柱面的是阴极射线管。它经历了从球面显像管，柱面显像管，平面直角显像管到纯平显像管等革新过显像管，平面直角显像管到纯平显像管等革新过程。说明了技术的（程。说明了技术的（ ） A、目的性、目的性 B、创新性、创新性 C、综合性、综合性 D、两面性、两面性DB课堂练习课堂练习8.专利的申请和获得要经过以下几个阶段专利的申请和获得要经过以下几个阶段,1.初审初审2.授权授权3.提交申请提交申请4.实质审查实质审查5.公布公布6.受受理理 。正确的顺序是。正确的顺序是( ) A、1-2-3-4-5-6； B、3-6-1-4-2-5； C、3-6-1-5-4-2； D、4-6-2-1-3-5课堂练习课堂练习C9.2005年年2月月16日，旨在减少全球温室气体日，旨在减少全球温室气体排放的排放的京都议定书京都议定书在全球正式生效。这在全球正式生效。这里的温室气体是指（里的温室气体是指（ ）A SO2 B N2 C CO D CO