通用技術課培訓一： 方案的構思及其方法案例—檯燈
設計的關鍵在於構思，構思的關鍵在於科學的設計分析與恰當的構思方法運用。乙個完整的構思過程既是分析、構思、比較、權衡等思維活動交相輝映的過程，也是批判性想像、創造性思考、科學決策綜合運用的過程。方案的構思是設計中最富有挑戰性的環節，是我們感受頭腦風暴、體驗創造樂趣的舞台。
一、方案的構思方法
學習目標
能就具體的設計任務進行一定的設計分析；能根據設計要求選擇合適的材料或標準件；能制定符合一般設計原則和相關設計規範的完整設計方案；通過比較和權衡，能在多個方案中選定
在方案的構思階段，我們要在資訊收集與處理的基礎上，根據整個技術設計的要求，進行嚴謹的構思。在具有多個方案的基礎上，進行比較和權衡，形成改進後的方案。
1、設計分析
合理的設計分析是成功地進行技術設計的關鍵一步，分析得當可以指引以後的技術設計少走或不走彎路。
下面以檯燈為例，說明設計分析的基本思路。
首先要抓住檯燈設計需要考慮的主要因素，如功能、結構穩定、安全可靠、成本適當等。
思考還有其他要考慮的因素嗎？請補充
檯燈設計要考慮的因素很多，我們可以根據設計的具體要求進行開放性的思考。歸結起來，這些因素分別歸屬於產品本身、使用者、使用環境，即「物」、「人」、「環境」三個方面。
產品本身是乙個整體，包括功能、造型、材料等。但任何產品都不是孤立存在的，一方面，它是為人服務的，人的需求在很大程度上決定著產品的設計；另一方面，它是在一定的環境中使用的，必然受到環境的制約，並對環境產生影響。因此，設計任何產品都應綜合考慮物、人、環境三個方面。
在檯燈的設計中，所涉及的人是乙個具體而又明確的物件，也就是高中學生。那麼高中學生使用的檯燈與其他檯燈相比，它的獨特性是什麼呢？這又需要從高中學生的學習、生活特點及生理、心理特點出發，分析人與產品的關係。
對於設計物件本身，我們必須了解它的各個組成部分的作用，以及它們之間的關係，並在此基礎上，對產品的各個組成部分進行設計分析。
下面對檯燈的各個部件進行設計分析。
燈泡燈泡的主要功能在於照明。檯燈的燈泡有很多種，如白熾燈泡、日光燈管、節能燈管等。
由於高中生學習的時間較長，眼睛易疲勞，為了保護其視力，所要設計的檯燈應連續平穩地發光，一般選擇沒有頻閃或頻閃度較低的燈泡。
支撐架支撐架的形式多種多樣，但主要起支撐作用，並決定檯燈的高度。
檯燈放在書桌上，它的高度與學生的坐高以及書桌高度之間有很重要的關係。檯燈的高度不僅影響光線的利用率，而且影響學生的坐姿。選擇支撐架時，在保證檯燈高度適中的前提下，要考慮它對不同學生身高的適應性以及製作複雜程度、成本等問題。
思考設計支撐架還應考慮哪些方面的問題？這些問題可以通過什麼樣的支撐架來解決？
**適合學生學習使用的檯燈，其高度為多少最合理？
燈罩燈罩可以由不同材料做成，而且它的形狀也豐富多樣。燈罩不僅起安全保護作用，而且影響檯燈光線的強弱及照射形式。
選擇燈罩時，主要考慮的是通過燈罩給學生提供乙個照度合適並且光線柔和的環境。這與燈罩的材料和外形有著密切的關係。燈罩的材料會影響光線的照射形式。
透明燈罩將光線透射出去，這會使檯燈照度達不到要求；不透明的燈罩反射燈光，使檯燈照度很高卻不能營造乙個柔和的環境。選擇燈罩材料時還應注意材料的導熱效果。由於學生的安全防範意識不強，導熱性強的材料容易造成燙傷。
燈罩的外形設計主要應考慮光線照射的角度，通過選擇合適的燈罩坡度使檯燈的光線更符合要求。當然，對燈罩的設計分析還要考慮它對檯燈穩定性的影響。
馬上行動
你還見過哪些形狀和材料的燈罩？分析它們是否符合供學生使用的檯燈對燈罩的要求。
開關開關起通斷電源或調節光線亮度的作用。常見的檯燈開關有撥動式開關、旋鈕式開關、觸控式開關等。
選擇開關時，要注意它能否根據學生的需要，安全有效地控制檯燈的亮度。觸控式感應開關會因為無意的觸碰而導致燈亮和燈滅，而聲控式開關也會因為外界環境發出的聲音而引起燈的自動開和關，這無疑會對學生的學習造成影響。
底座底座位於檯燈的底部，起支撐和穩定作用。因此，它的設計主要是通過對材料和形狀的設計來保證檯燈的穩定性。
根據高中生的特點，底座的材料應選擇堅固的、不易碎的，其形狀則應在追求檯燈穩定的基礎上，體現個性化的風格。
對檯燈進行設計分析時，可以考慮如何實現檯燈的多功能，如在檯燈底座上安裝日曆、筆筒等附件。還可以考慮對檯燈功能進行拓展，如實現檯燈的定時開關功能，到了學習時間它就會自動開啟；實現檯燈的自動報警功能，當眼睛離書本太近時，檯燈能自動提醒使用者糾正坐姿。
分析檯燈材料的選擇時，要注意在現有條件下有哪些材料可供使用，盡量就地取材；並且要盡量使用可再生資源，實現能源的可持續發展。檯燈的材料選擇需要用到很多標準件，這樣既可以簡化製作過程，又能實現通用通換。
小辭典標準件
標準件是指經優選、簡化、統一並給以標準代號的零件或部件。包括緊韌體、連線件、密封件、滾動軸承、滾針軸承、螺孔和型材等七大類。
一般來說，供學生學習使用的檯燈的燈罩在燈泡的上方，起著調節光線、安全保護的作用。支撐架連線燈泡與底座，底座則支撐並穩定整個檯燈。電路的電源線經過支撐架從底座引出，接入電源插座。
有時為了安全起見，我們可以加入變壓器，使燈在低壓情況下也能正常工作，支撐架直接起電源線的作用。在作設計分析時，應考慮檯燈各部分之間的關係，使之成為乙個協調的整體。
綜合考慮功能、結構、安全、成本等因素是設計分析的基本內容，乙個好的設計分析離不開對任何乙個影響產品設計的主要因素的分析。
思考如果考慮環境因素，你將如何分析你的產品設計？
馬上行動
從物、人、環境三個方面判斷右圖各個檯燈是否適合學生在學習時使用，為什麼？
2、方案的構思方法
方案的構思是指人們在一定的調查研究和設計分析的基礎上，通過思考將客觀存在的各要素按照一定的規律架構起來，形成乙個完整的抽象物，並採用圖、模型、語言、文字等方式呈現的思維過程。
方案的構思過程中考慮到的許多問題是模糊的、零散的、不系統的，而且也是不具體的，怎樣把這些模糊的、零散的、不系統的設計想法變為我們能看到的、比較完整的具體方案呢？這就需要採用一定的方法。
方案的構思方法一：草圖法
設計時，我們可以運用草圖進行構思。草圖不僅能將一些想法較明確地表達出來，而且可以隨意修改。在運用草圖法進行構思的過程中，學生可以捕捉靈感、自由發揮、不受約束。
在大家提出了多種設想以後，孫宇等同學據此總結出四種設想，並將人員臨時組合為四組，各組分別有一名同學將各自小組的設想進行綜合，並用草圖形式將它們呈現出來。
馬上行動
4—6名同學組成一組，每組同學選擇上述設計方案草圖中的一組作為優選方案並進行討論，形成自己小組的較完善的設計方案，然後全班同學進行交流。
方案的構思方法二：模仿法
有些同學想做乙個檯燈，雖然以前沒有做過，但是他們有使用檯燈的經驗，也看到過好多種檯燈。因此，他們要完成檯燈設計方案的構思，就可以依葫蘆畫瓢，用模仿的方法按已有的檯燈去設計製作，即仿形；也可以將熟悉的幾種檯燈的不同部分重新組合成一種新式樣的檯燈。
馬上行動
你能舉出兩三個日常生活中用模仿法構思出來的方案和作品嗎？
方案的構思方法三：聯想法
要用聯想的方法進行方案構思，人們就必須具備豐富的實踐經驗、較廣的見識、較好的知識基礎及較豐富的想像力。
3、方案的比較和權衡
在多個方案經構思形成之後，我們往往要對這些方案進行評判和比較，同時要從設計的目的出發，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最後選出較為滿意的方案或集中各方案的優點進行改進。
下面我們仍以已形成的檯燈方案的比較、權衡來說明其一般方法。
方案的比較
a小組同學的方案構思
（1）木製底座（2）有機玻璃燈罩（3）6根支撐用自行車鋼絲（4）6塊普通玻璃（5）標準燈泡、導線、插頭（6）調光開關
b小組同學的方案構思
（1）木製底座（2）金屬燈罩（3）兩根金屬或有機玻璃支撐桿（4）手動開關（5）標準燈泡、導線、插頭
c小組同學的方案構思
（1）椰子殼或葫蘆殼制底座、燈罩（2）金屬軟管支撐桿（標準件）（3）標準燈泡、導線、插頭（4）調光開關
d小組同學的方案構思
（1）陶瓷瓶或空酒瓶制底座（2）硬紙質燈罩（外貼花布）（3）標準燈泡、導線、插頭（4）空心金屬管或非金屬管作支撐桿（5）手動開關
注：「√」表示滿足某項指標的要求。
方案的權衡
通過比較，明確了各個方案對設計指標的符合程度。但是，要制定出最佳方案，還必須根據設計要求與設計原則對各個方案進行權衡。
方案a：照明效果較差，造型美觀，結構創新，穩定，耐久性較好，安全性不高，環保性不好，製作稍難，**適中。
方案b：照明效果好，穩定，耐久性好，安全性高，環保性不好，製作簡單，**稍高。
方案c：照明效果好，材料創新，穩定，耐久性好，安全性高，環保性較高，製作難，**適中。
方案d：照明效果好，造型美觀，穩定性不高，耐久性較差，安全性較高，環保性較好，製作簡單，**便宜。
設計檯燈首先要滿足對基本功能——照明的要求，其次必須保證檯燈的安全性，在此基礎上考慮檯燈結構穩定性和檯燈的耐久性，最後綜合考慮檯燈的加工難易程度、成本及環保性等。對方案進行比較和權衡的過程是乙個綜合考慮的過程，各個指標並不是獨立的，它們相互關聯，相互制約。抓住設計的核心與關鍵是權衡設計方案的必要條件。
四個方案各有千秋，孫宇等同學根據自己對方案的比較與權衡選擇出了各自認為合適的方案。同學中大致有兩種不同的意見：一部分同學堅持方案b是最好的，另一部分同學則堅持方案c是最好的。
堅持方案b最好的同學認為：方案b中的檯燈照明效果較好、安全性很高，雖然外形普通、成本較高，但檯燈的結構穩定、經久耐用，而且取材加工較容易，學生製作方便。堅持方案c最好的同學則認為：
方案c中的檯燈照明效果很好，材料的選擇既保證了檯燈的安全性、穩定性，在材料使用上，又體現出了創新與別緻，很符合中學生的心理，而且環保性較好，雖然製作較難，但這也是個鍛鍊動手能力的好機會，堅硬的外殼使得檯燈更經久耐用。
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