功能原理创新设计教材
基于功能原理创新的《机械设计学》课程教学改革
了较 好 的 效 果 。
［ 关键词］机械设计学 ；创新教 育；功 能原理设计 ［ 中图分类号］Ｎ ４ ［ 文献标识码］Ａ ［ 文章编 号］ １７ —１０ ２ １ ）０ 一Ｎ３０一 ２ ６ ３ ４ ９（０ ０ １ ３ ｏ
第 ７ 第 １期 ：理 工 卷
张小明等 ：基于功 能原 理创新的 《 机械设计学 》课 程教学改革
・３ １・ ３
过 人机 交互 方式 ，为学 生创 造一 种轻 松 、活 泼 、 自主学 习 的环境 ，从 而培 养 学生 的形 象思 维 能力 、创新
能力 ，提高 教学 质量 和教 学效 果 。
《 机械设 计学 》是机 械设计 及制 造 业 教 学指 导 委员 会规 定 的 第 一 门专 业 主 干课 ，以功 能 原理 设 计 、
实用化 设计 、商 品化 设计 为核 心 内容 ，强 调 了设 计学 中最重 要 的概 念 “ 功能 ”１。功能 原 理设 计是 产 品 ［ ］ 具 有市 场竞争 力 的关 键性设 计环 节之 一 ，是 产 品最 根本 的创 新途 径 ，对产 品的成 败 起着 决 定性 的作用 。 功能原理 设计从 其本质 上来 讲是 一种创 新构思 过程 ，设 计者通 过创 新思维 来形 成创新 构思 。设计 者要进 行创 新构 思 ，就要有强 烈 的创新 意识 ，坚实 的创造 性知识 基础 ，灵 活 的思 维方 法及对 创造性 机理 的认识
基 于 功 能 原 理 创 新 的 《 械 设 计 学 程 教 学 改 革 机 课
教科版科学二年级上册《椅子不简单》教案6
教科版科学二年级上册《椅子不简单》教案6一. 教材分析《椅子不简单》是教科版科学二年级上册的一课，通过本节课的学习，让学生了解椅子的结构、功能和设计原理，培养学生的观察力、动手能力和创新思维。
教材内容丰富，包括观察椅子、设计椅子、制作椅子和展示椅子等环节，旨在让学生在实践中学习，提高科学素养。
二. 学情分析二年级的学生已经具备一定的观察力和动手能力，他们对身边的物品充满好奇，喜欢探索。
但学生在椅子的结构和设计原理方面知识储备较少，需要通过本节课的学习来丰富他们的认知。
此外，学生之间存在个体差异，动手能力和创新能力不同，教师在教学过程中要关注每个学生的成长。
三. 教学目标1.知识与技能：了解椅子的结构、功能和设计原理，学会观察和分析生活中的物品。
2.过程与方法：通过观察、设计、制作和展示等活动，提高学生的动手能力和创新思维。
3.情感态度与价值观：培养学生对科学的兴趣，增强环保意识，懂得珍惜和创造。
四. 教学重难点1.重点：椅子的结构、功能和设计原理。
2.难点：设计和创新椅子的能力。
五. 教学方法1.观察法：让学生观察椅子，了解其结构、功能和设计原理。
2.实践法：让学生动手设计、制作和展示椅子，提高实践能力。
3.讨论法：引导学生分组讨论，培养合作精神和创新思维。
六. 教学准备1.准备各种类型的椅子，用于展示和分析。
2.准备图纸、材料和工具，供学生设计制作椅子。
3.准备展示平台，用于学生展示作品。
七. 教学过程1.导入（5分钟）教师展示各种类型的椅子，引导学生关注椅子的结构和设计。
提问：“你们知道椅子有什么作用吗？椅子的结构是怎样的？”让学生发表自己的想法。
2.呈现（10分钟）教师通过PPT或实物展示，讲解椅子的功能、结构和设计原理。
引导学生了解椅子的各个部分及其作用，如座面、靠背、椅腿等。
3.操练（15分钟）学生分组讨论，分析椅子设计的合理性。
每组选择一把椅子，从座面、靠背、椅腿等方面评价其优缺点。
《机械创新设计》课程教学大纲
《机械创新设计》课程教学大纲一、课程名称中文名称：机械创新设计英文名称：Machinery Innovation Design二、课程代码11113103三、课程属性专业必修课四、学时数、学分数48（理论学时：44实验学时：4）、3学分五、适用专业四年制本科机械电子工程专业、机械设计制造及其自动化专业、机械工程专业。
六、编制者编制：唐剑兵七、编制日期2015年7月八、本课程的目的和任务本课程是本科机械设计制造及其自动化、机械电子工程、机械工程等专业的一门必修课。
创新设计的目标和任务是训练创新思维、学习创新方法、培养创新设计能力。
通过国际化创新思维的比较，帮助学生建立创新设计的思想，培养学生国际化创新意识和能力，打好创造发明的理论和实践的基础。
中国应该学习和改进创新思维，走向世界的前列。
创新是全世界的基本行为，创新教学适合双语教学，打破国际界限，进入英语讨论环境，在通用语言环境下比较优秀创新思想，树立自己的先进创新理念。
本课程通过阐述国际创新设计思想，达到创新理念的树立；创新思维的形成；创新方法的使用；创新活动的指导四大目的，带领学生一边学习，一边创造性实践。
在系统阐述设计创新和创造的基本原理基础上，介绍了设计问题、创新设计策略、设计创新过程、创新产品特性，创新人文特性等内容，用对比的方法，强调创新不只是技术改进，而是技术，市场，社会效益的综合改进，搭建创新与应用的桥梁。
并联系实例构建了“机械创新设计大赛”、“工程训练综合能力大赛”、“机器人大赛”和“创新创业训练计划”等4大实际任务模块，以项目为导向分析和引导相关课程内容的讲授，并结合实验和实训，最终实现学以致用，手脑并用，以大赛的实际创新产品体现教学的效果。
九、课程的基本要求和特点本课程的学习，要求学生具有活跃的思维能力和较强的动手能力，在掌握正确的创新思维和创新方法后，能开动脑筋，按照一定的功能要求，自己动手设计出新型的机构或装置，并加以实验验证。
aduino课程设计
aduino课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Arduino的基本原理和功能，掌握Arduino编程的基本语法和结构；2. 学习并掌握Arduino板与各种电子元件（如LED灯、传感器等）的连接方法；3. 了解Arduino在现实生活中的应用，如智能家居、机器人控制等领域。
技能目标：1. 能够独立完成Arduino程序的编写和调试，实现简单的电子电路控制；2. 培养学生的动手能力，能够设计并搭建简单的Arduino项目；3. 提高学生的问题解决能力，能够运用Arduino技术解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对Arduino编程和电子制作的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生的团队合作意识，学会在团队中共同解决问题；3. 增强学生对科技改变生活的认识，提高社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在掌握Arduino基本知识的基础上，通过实践操作，培养其动手能力、创新意识和团队合作精神。
课程目标的分解旨在让学生在实际操作中达到以下具体学习成果：1. 能够描述Arduino的基本原理和功能；2. 能够编写并运行简单的Arduino程序；3. 能够连接Arduino板与电子元件，实现基本的功能控制；4. 能够结合实际生活，提出并实现Arduino创新项目；5. 在团队合作中，能够发挥个人特长，共同解决问题。
二、教学内容1. Arduino基础理论：介绍Arduino的发展历程、特点和应用领域，讲解Arduino板的基本组成和原理，使学生了解Arduino的整体框架。
- 教材章节：第1章 Arduino概述2. Arduino编程语法与结构：学习Arduino编程的基础知识，包括变量、数据类型、运算符、控制结构等，为编写Arduino程序打下基础。
- 教材章节：第2章 Arduino编程基础3. Arduino电路连接与编程实践：学习Arduino板与各种电子元件的连接方法，通过实践操作，编写并调试程序，实现简单功能控制。
《功能原理》课件
2 原型设计
基于功能原理开发产 品原型，快速验证概 念和功能。
3 性能测试
通过功能原理确定产 品的关键性能指标， 进行性能测试和调优。
功能原理在工业生产中的应用
工业生产中，功能原理用于解析现有系统的功能机理，优化生产过程和提高生产效率。 通过合理应用功能原理，工业企业可以实现自动化和智能化生产，提升竞争力。
优化功能原理的方法
1
降低能量消耗
优化功能原理，减少系统能量损耗和浪费，提高能源利用率。
2
提高效率
寻找并改进功能原理中的瓶颈和低效性，提高系统整体效率。
3
优化交互
改善系统元素之间的交互方式，提高系统协调性和响应性。
功能原理与系统设计
功能原理在系统设计中起到关键作用，帮助工程师理解和优化系统的功能和 性能。
功能原理在工业设计中的应用
人机工程学
美学设计
用户界面设计
功能原理在工业设计中应用， 可以将产品设计与人体工程 学相结合，提供更好的用户 体验。
功能原理也应用于美学设计， 帮助设计师理解产品功能和 外观之间的关系。
通过功能原理，工业设计师 设计出直观而易用的用户界 面，提升产品的易用性和用 户满意度。
功能原理在制造业中的应用
在制造业中，功能原理被用于改进产品设计和生产工艺，提高产品质量和生产效率。 功能原理也可以帮助制造业企业进行产品创新和工艺优化，实现持续发展。
功能原理在机械工程中的应用
机械工程领域广泛应用着功能原理，帮助工程师理解机械系统的运动原理和 机构结构。
通过分析功能原理，机械工程师能够优化设计方案，提高机械系统的性能和 可靠性。
通过功能原理，工程师能够更好地规划系统的组成部分和功能模块，确保系 统正常运行。
2021~2022新教科版六年级科学上册3-5《灵活巧妙的剪刀》教案
2021~2022新教科版六年级科学上册3-5《灵活巧妙的剪刀》教案一. 教材分析《灵活巧妙的剪刀》这一课主要让学生了解剪刀的结构、功能和用途，通过观察、操作、探究等活动，培养学生的观察能力、动手能力和创新能力。
教材内容由浅入深，从剪刀的常识到剪刀的设计，再到剪刀的创新，使学生在学习过程中逐渐提高。
二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的观察力和动手能力，对剪刀这种日常工具并不陌生。
但在深入了解剪刀的结构、功能和用途方面，还需通过教学活动来引导和激发。
此外，学生们的创新意识和能力也需要通过教学过程中的实践活动来培养。
三. 教学目标1.知识与技能：了解剪刀的结构、功能和用途，学会使用剪刀的基本技巧。
2.过程与方法：通过观察、操作、探究等活动，培养学生的观察能力、动手能力和创新能力。
3.情感态度与价值观：培养学生对科学探究的兴趣，增强环保意识，学会珍惜和合理使用工具。
四. 教学重难点1.教学重点：剪刀的结构、功能和用途。
2.教学难点：剪刀的设计原理和创新方法。
五. 教学方法1.启发式教学：通过问题引导，激发学生的思考和探究兴趣。
2.实践活动：让学生亲自动手操作，提高学生的动手能力。
3.小组合作：培养学生的团队协作能力和沟通能力。
六. 教学准备1.剪刀：各种类型的剪刀，如厨房剪刀、裁纸剪刀、园艺剪刀等。
2.材料：纸张、塑料、布料等，用于学生实践操作。
3.幻灯片：剪刀的结构、功能和用途的图片和视频。
4.板书：剪刀的结构、功能和用途的关键词。
七. 教学过程1.导入（5分钟）教师通过展示各种类型的剪刀，引发学生对剪刀的兴趣，提问：“你们知道剪刀有哪些种类？它们有什么特点和用途？”让学生发表自己的看法。
2.呈现（10分钟）教师通过幻灯片呈现剪刀的结构、功能和用途的图片和视频，引导学生了解剪刀的基本知识。
3.操练（15分钟）教师分发材料和剪刀，让学生亲自动手操作，体验剪刀的使用方法。
教师巡回指导，解答学生的疑问。
机械创新设计课程教学大纲
《机械创新设计》课程教学大纲课程名称：机械创新设计英文名称：Mach inery Inno vati on Desig n课程代码：11113103一、课程基本情况1.学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ）2.课程类别：专业限定选修课3•适用专业：机械设计制造及其自动化4•适用对象：本科5•先修课程：机械原理机械设计机械制图6.教材与参考书目教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009年。
二、课程介绍机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发，重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍，以及创新设计的实例的引入，使学生对创新的方法有了更全面的了解•从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力•此外通过创新失误的原因了解，提高从事创新设计的实践成功率•在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。
本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。
三、课程内容、学时分配及教学基本要求第一章（单元）绪论（共2学时）（一）教学内容：第一节创新的含义知识要点：，创新的实用性和新颖性第二节创新的意义知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力第三节创新与设计知识要点：创新是设计的本质属性第四节创新学与创新教育知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。
第五节设计理论与教育知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。
第六节本课和的教学内容和方法知识要点：本门课程的教学内容是介绍创新机械设计的典型方法和生动的实例。
教学重点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为的理解。
功能与融合训练课程设计
功能与融合训练课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握功能与融合的基本概念，如系统功能、信息融合等。
2. 学生能运用所学的知识，分析实际案例中的功能与融合原理，并举例说明。
3. 学生了解功能与融合在实际应用中的优势，如提高效率、降低成本等。
技能目标：1. 学生具备运用功能与融合方法解决实际问题的能力，例如设计简单的功能融合方案。
2. 学生能够通过小组合作，进行信息收集、分析、整合，提出有针对性的解决方案。
3. 学生能够运用所学知识，对现有系统进行优化和改进，提高系统的性能和效率。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对功能与融合技术的兴趣，激发学习热情，主动关注相关领域的发展动态。
2. 学生树立团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见，共同解决问题。
3. 学生认识到功能与融合技术在现代社会中的重要性，增强社会责任感和创新精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生掌握功能与融合的基本原理，培养解决实际问题的能力，同时注重培养学生的学习兴趣、团队合作意识和社会责任感。
通过本课程的学习，学生将能够将所学的知识应用于实际生活中，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 功能与融合基本概念：介绍系统功能、信息融合的定义，以及其在现代科技领域中的应用。
- 教材章节：第一章 系统功能与信息融合概述2. 功能与融合技术原理：分析功能与融合的技术原理，如信号处理、数据融合等。
- 教材章节：第二章 功能与融合技术原理3. 功能与融合应用案例：分析实际案例，如智能交通、物联网等领域的功能与融合应用。
- 教材章节：第三章 功能与融合应用案例4. 功能与融合方案设计：教授如何设计功能融合方案，包括需求分析、方案设计、实施与评估。
- 教材章节：第四章 功能融合方案设计5. 团队合作与实践：组织学生进行小组合作，针对实际问题进行功能与融合方案的设计与优化。
- 教材章节：第五章 团队合作与实践6. 功能与融合技术发展趋势：介绍功能与融合技术的发展趋势，激发学生关注和思考。
产品创新设计-教学大纲
《产品创新设计》教学大纲课程名称：产品创新设计（Innovative Design )课程代码：02113002课程类别：专业课课程性质：必修总学时：32理论学时：16实验学时：16 实验项目：0个先修课程：机械制图、设计材料加工工艺、金工实习、等适用专业：工业设计专业开课院部：机电工程学院一、课程性质、目的课程性质：产品创新设计是机电类专业的一门必修的专业课。
其主要作用是让学生理解产品创新开发和系统化设计方法和设计思想。
培养学生进行创造性的思维方式和实践能力为本课程的任务。
课程目的：本课程的目的是使学生建立起合理的知识结构，培养其创新意识和能力，打好创造发明的理论和实践的基础。
本课程通过阐述机械的发展与创新，综合、归纳发明创造过程的一般技术和方法，介绍功能原理的创新设计、机构和机械结构的创新设计并联系实例加以分析和引导，以启迪学生的创新思维，开拓创新视野，培养学生的创新意识，提高其创新设计的能力。
二、课程内容和建议学时分配第一章绪论 2课时【教学基本要求】1、了解机械发展的历史及趋势；2、了解技术创新的作用及技术创新规律。
【教学内容】1、机械发展趋势；2、技术创新。
第二章创新设计技术 2课时【教学基本要求】1、掌握创新设计的原则；2、了解现代设计方法；3、掌握创新思维的概念及训练方式；4、掌握创新技法。
【教学内容】1、设计与创新；2、创新思维；3、创造技法【教学重点和难点】重点：1、创新设计的原则；2、创新思维的训练方式。
难点：1、创新思维的训练方式；2、创造技法。
第三章仿生学与创新设计 4课时【教学基本要求】1、了解仿生学与设计创新的关系；2、掌握仿生学的研究构成；3、掌握仿生机械的特点及应用；4、掌握仿生机械手的功能原理；5、掌握仿步态机构的设计。
【教学内容】1、仿生学与设计创新；2、仿生机械；3、仿生机械手；4、仿步态机构的设计。
【教学重点和难点】重点：1、仿生机械的特点及应用；2、仿生机械手的功能原理。
四年级上册科学教案-《设计制作小车(二)》教科版
一、教学内容
四年级上册科学教案-《设计制作小车（二）》教科版，本章节内容主要基于教科版《科学》四年级上册中“设计制作小车”的项目单元。具体内容包括：
1.了解简单机械原理，如轮轴、滑轮等；
2.掌握运用废旧材料制作小车的基本方法；
3.掌握连接材料的方法，如粘接、捆绑等；
本节课的教学难点与重点紧密围绕课本内容，旨在帮助学生深入理解核心知识，掌握关键技能，培养创新思维和实践能力。教师应针对这些难点和重点进行有针对性的教学，确保学生能够透彻理解并应用所学知识。
四、教学流程
（一）导入新课（用时5分钟）
同学们，今天我们将要学习的是《设计制作小车（二）》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在生活中是否曾经观察过小车是如何运动的？”这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索小车运动的奥秘。
2.工程设计：运用简单机械原理，设计并制作具有实用功能的小车，提升学生的工程设计思维和创新能力；
3.物理观念：理解小车运动与力的关系，建立物理观念，提高学生对物体运动规律的认识；
4.科学态度：培养学生遇到问题积极思考、合作解决问题的态度，养成勇于尝试、不断优化的科学精神；
5.环保意识：利用废旧材料制作小车，提高学生的环保意识，培养资源节约和可持续发展的观念。
2.教学难点
（1）工程设计思维的培养：学生在设计小车时往往缺乏整体规划和创新意识，难以将所学原理应用到实际设计中。
举例：教师可以提供设计模板，引导学生从实际需求出发，逐步完善小车设计，鼓励学生尝试不同的设计方案。
（2）连接材料的技巧：学生在连接不同材料时，可能会遇到粘接不牢、捆绑不紧等问题，影响小车的稳定性和耐用性。
机械系统创新设计教案
机械系统创新设计教案一、教学目标1. 了解机械系统创新设计的基本概念和原则。
2. 掌握机械系统创新设计的方法和步骤。
3. 能够运用创新设计的方法解决实际机械系统设计问题。
二、教学内容1. 机械系统创新设计的基本概念创新设计的定义机械系统创新设计的重要性2. 机械系统创新设计的原则功能原理结构原理机构原理工艺原理3. 机械系统创新设计的方法头脑风暴法TRIZ理论逆向思维法模块化设计法4. 机械系统创新设计的步骤需求分析功能分析结构设计参数优化设计评价5. 创新设计案例分析案例一：某型手爪设计案例二：某型无人机螺旋桨设计三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则、方法和步骤。
2. 案例分析法：分析实际案例，引导学生运用创新设计方法。
3. 小组讨论法：分组讨论，促进学生思考和交流。
4. 实践操作法：引导学生动手实践，提高实际设计能力。
四、教学准备1. 教材：机械系统创新设计相关教材。
2. 课件：制作教学课件，包括图文并茂的内容。
3. 案例资料：收集相关创新设计案例资料。
4. 设计软件：准备相关机械设计软件，如SolidWorks、AutoCAD等。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和报告质量。
3. 创新设计案例分析：评估学生对案例的分析能力和创新设计思路。
4. 课后作业：布置相关设计任务，评估学生的设计能力和应用能力。
六、教学活动安排1. 第1-2周：介绍创新设计的基本概念和原则。
2. 第3-4周：讲解创新设计的方法和步骤。
3. 第5-6周：分析创新设计案例。
4. 第7-8周：实践操作，运用创新设计方法解决实际问题。
七、教学注意事项1. 注重培养学生的创新意识和思维能力。
2. 引导学生运用多种方法进行分析，提高设计能力。
3. 鼓励学生积极参与课堂讨论，发挥主观能动性。
4. 关注学生的个体差异，因材施教。
八、教学拓展1. 组织学生参观机械设计相关的企业或实验室，了解实际应用。
功能设计怎么写课程设计
功能设计怎么写课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握功能设计的概念，理解其在工程和产品设计中的应用。
2. 使学生能够运用所学的理论知识，分析并描述常见物品的功能设计特点。
3. 引导学生了解功能设计的基本原则，如实用、美观、创新等。
技能目标：1. 培养学生运用功能设计原理，独立完成创意设计的能力。
2. 提高学生团队协作和沟通能力，学会在设计过程中与他人分享、讨论和修改方案。
3. 培养学生运用科技手段，如计算机软件等，进行功能设计的实践操作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对功能设计的兴趣，培养其创新意识和实践精神。
2. 引导学生关注功能设计在生活中的应用，认识到设计对生活品质的提升作用。
3. 培养学生具备良好的审美观念，尊重他人的创意和劳动成果。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的创新设计能力和实际操作技能。
学生特点：六年级学生具备一定的认知能力和动手实践能力，对新鲜事物充满好奇，善于表达和分享。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过观察、思考、实践，不断提高功能设计能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励他们发挥潜能，培养良好的团队协作精神。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估的实施。
二、教学内容1. 理解功能设计的基本概念- 功能设计的定义与作用- 功能设计在日常生活和工程领域的应用2. 功能设计的基本原则- 实用性原则- 美观性原则- 创新性原则- 环保性原则3. 功能设计的流程与方法- 设计需求的收集与分析- 设计方案的构思与草图绘制- 方案的优化与修改- 设计成果的制作与展示4. 功能设计的实践操作- 运用计算机软件进行设计绘图- 使用常见材料进行功能设计制作- 结合科学原理，实现设计功能的优化5. 功能设计案例分析- 分析经典功能设计案例，了解其设计理念- 比较不同设计方案，探讨其优缺点- 总结成功设计案例的经验，指导学生实践教学内容根据课程目标，结合课本章节进行组织。
教科版四年级科学上册3.8《设计制作小车(二)》说课稿
教科版四年级科学上册3.8《设计制作小车（二）》说课稿一. 教材分析《设计制作小车（二）》这一课是教科版四年级科学上册的一个教学内容。
通过前面的学习，学生已经了解了简单机械的原理以及能量的转化。
本节课通过引导学生运用所学的科学知识，动手设计并制作一辆小车，旨在提高学生的动手能力、创新能力以及解决问题的能力。
教材中提供了多种制作小车的方案和建议，为学生提供了广阔的创造空间。
二. 学情分析四年级的学生已经具备了一定的观察、思考和动手能力，对于简单机械和能量转化有一定的了解。
他们在生活中也接触过各种车辆，对于小车的基本结构有直观的认识。
但部分学生可能对于如何将科学原理运用到实际制作过程中还有一定的困难，需要老师在教学中给予引导和帮助。
三. 说教学目标1.知识与技能：学生能够运用简单机械和能量转化的知识，设计并制作一辆小车。
2.过程与方法：学生通过动手实践，提高自己的创新能力、解决问题的能力以及团队协作能力。
3.情感态度与价值观：学生在制作小车的过程中，体验到科学的乐趣，培养对科学的热爱和探究精神。
四. 说教学重难点1.教学重点：学生能够运用所学的简单机械和能量转化的知识，设计并制作一辆小车。
2.教学难点：如何引导学生将科学原理运用到小车的设计制作过程中，提高学生的创新能力。
五. 说教学方法与手段本节课采用“问题驱动”的教学方法，引导学生通过观察、思考、讨论、动手实践等方式，解决制作小车过程中遇到的问题。
同时，利用多媒体课件、实物模型等教学手段，帮助学生更好地理解简单机械和能量转化的原理。
六. 说教学过程1.导入：通过展示各种小车的图片，引导学生关注小车的结构和特点，激发学生的兴趣。
2.探究：让学生观察和分析不同的小车模型，引导学生发现小车运动原理，总结简单机械和能量转化的知识。
3.设计：让学生分组讨论，每组设计一个具有特定功能的小车，如快速行驶、载重等。
4.制作：学生动手制作自己设计的小车，老师巡回指导，解答学生在制作过程中遇到的问题。
功能原理设计中的创新思维方法
功能原理设计中的创新思维方法创新思维在功能原理设计里就像魔法棒一样，能让平凡的设计变得超级酷炫。
咱先说说类比法吧。
这就好比你看到鸟儿在天上飞，就想着怎么让人类也能像鸟儿一样自由地在空中穿梭，于是就有了飞机的设计概念。
类比就是从大自然或者生活中的其他事物找灵感。
你看那荷叶，出淤泥而不染，科学家就类比荷叶的表面结构，搞出了超疏水的材料，在功能原理设计上这可是很牛的创新呢。
这就像是从别人那里“偷师”，不过是光明正大地借鉴好点子啦。
还有一种是逆向思维法。
大家都顺着想问题的时候，你偏要反着来。
比如说，传统的汽车都是燃油驱动的，大家都在想怎么让燃油发动机更高效。
可有人就逆向思考，为啥不能不用燃油呢？于是电动汽车就慢慢发展起来了。
这种思维就像是在走迷宫的时候，别人都在找常规的出口，你却回头去找入口，说不定就发现了新的路径。
这时候就感觉自己像个调皮的小机灵鬼，不按常理出牌，却能出其不意。
组合创新思维也超有趣。
就像搭积木一样，把不同的功能或者原理组合在一起。
手机就是个很好的例子呀。
以前手机只能打电话，现在把相机、电脑、音乐播放器的功能都组合进去了。
这就像是把各种不同口味的糖果包在一起，变成一个超级大礼包。
设计师们就像魔法师，把不同的功能原理搅拌搅拌，就创造出了全新的产品。
发散思维也不能少哦。
就像大脑在开派对一样，从一个点开始，向四面八方想点子。
比如说要设计一个照明工具，那可不能只想到灯泡。
可以想到萤火虫的发光方式，想到用化学物质发光，想到利用太阳能储存起来晚上照明。
这时候的思维就像烟花一样，到处散开，每个小火花都可能是一个很棒的创新点呢。
在功能原理设计里，这些创新思维方法就像是一个个小秘诀。
它们让设计师们能够打破常规，创造出那些让我们惊叹不已的产品。
只要我们保持一颗好奇的心，像个探险家一样在思维的世界里到处挖掘，就一定能找到更多的创新宝藏。
不管是像类比法那样去借鉴，还是逆向思维法那样反着来，又或者是组合、发散思维，每一种方法都像是一把打开创新大门的钥匙，让我们走进充满无限可能的功能原理设计的奇妙世界。
基于TRIZ理论和功能分析的产品创新设计
第12期2010年12月机械设计与制造M achi ner y D es j gn&M anuf acf ur e255文章编号：1001—3997(2010)12-0255-03基于T R I Z理论和功能分析的产品创新设计卢希美张付英张青青(天津科技大学机械工程学院，天津300222)Pr O duC t i nnO vat i O n deSi gn bas ed O n t he t heOⅣof T R I Z and f unCt i O na l anaIySi SL U)【i-m ei，Z H A N G Fu叫ng，ZH A N G Q i ng．qi ng(D印锄m e n￡of M ech跚i cal En矛neeri ng，Ti anj i n U ni ve商t)r of酗ence&Technol ogy，Ti anj j n300222，C hi na)：。
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o o o：；【摘要】阐述了产品功能分析法、T RIz理论的最终理想解和物场分析方法，建立了基于TR I z理；；论和功能分析的产品创新设计流程。
该流程将产品的创新设计分为产品功能分析、抽象理想解，构建系i i统物场模型和解决问题功能模型几个阶段，指导设计人员从产品的功能出发，快速实现产品的创新设i ；计。
并以液压缸往复密封为例，说明该流程的有效性。
l i关键词：功能分析；T R亿理论；物场分析；最终理想解；往复密封ii【A bst r act】凡，毫c咖n以帆奶苗括，池以芦r以阳s以t觎dS．胁纪彻n加括m et bdn阳i肋Ⅷd眦ed觋e pr D ces s；；Q细rodw t讯，城埘幻，l如s‘缈6∞ed D n t k f kD∥旷T R I z伽d丘，l c如，脚帆n加话括pr印∞ed砚如p^D cess垅一；；口i如s pr od地￡i，l聊越如，l如s i缈in幻se秽er以st q酽s．pr odw￡i，咯丘聊t如n讲l口2如括，曲s￡r∞t i，皤i如以soz眦幻n，es一；；￡n6凰^i，w s”把m S_-Fiel d，加如Z∞以s伽机g t，圮prD6J【em．，hct幻，b以，加如f，埘^幻^i瑚虮．cc拈矾e如s细馏，．幻st∞t；；．，而，，l t，圮prodM c f丘，配t幻n仍以r叩i d砂r e以动e￡，诂prodH c t讥r}伽m如，暑如s i gr L Rec咖roc越i，咨se以i，酱矿幻删记i ；c∥i n如r厶t施ed∞觎e龙伽叩如蠡D谢w t删e琥e劬台c砌e加ss旷￡k pr ocB强；；K ey w ords：F蚰cti oI lal aI I al ys i s；s_F i el d anal ysi s；T砒Z；Ideal6n al re训t；Redpro鼢t i ng跎al啦i ；oo。
小学科学教科版二年级上册2.5《椅子不简单》授课教案
小学科学教科版二年级上册2.5《椅子不简单》授课教案一. 教材分析《椅子不简单》这一课旨在让学生了解和掌握椅子的结构、功能和设计原理。
通过学习，学生可以培养观察能力、动手能力和创新能力。
本节课的内容与学生的生活息息相关，易于激发学生的学习兴趣。
二. 学情分析二年级的学生已经具备了一定的观察力和动手能力，但对椅子的结构和设计原理的了解还不够深入。
在教学过程中，教师需要关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能在课堂上得到锻炼和提升。
三. 教学目标1.知识与技能：让学生了解椅子的结构、功能和设计原理，培养学生观察、分析和解决问题的能力。
2.过程与方法：通过观察、实践、讨论等方式，培养学生动手操作和创新能力。
3.情感态度与价值观：培养学生对科学探究的兴趣，增强环保意识和团队合作精神。
四. 教学重难点1.重点：椅子的结构、功能和设计原理。
2.难点：如何运用所学知识设计一把舒适的椅子。
五. 教学方法1.观察法：让学生观察不同类型的椅子，了解其结构特点。
2.实践法：让学生动手制作椅子模型，培养动手能力。
3.讨论法：分组讨论椅子的设计原理，培养团队合作精神。
六. 教学准备1.准备各种类型的椅子图片或实物。
2.准备椅子模型制作材料（如纸板、剪刀、胶水等）。
3.准备投影仪、电脑等教学设备。
七. 教学过程1.导入（5分钟）利用图片或实物展示不同类型的椅子，引导学生关注椅子的结构和功能。
提问：“你们见过哪些类型的椅子？它们有什么特点？”2.呈现（10分钟）介绍椅子的基本结构，如座面、靠背、扶手等，并讲解各个部分的功能。
呈现椅子设计原理，如人体工程学、美学等。
3.操练（15分钟）分组让学生动手制作椅子模型，锻炼动手能力。
在制作过程中，引导学生关注椅子的结构、功能和设计原理。
4.巩固（5分钟）展示学生制作的椅子模型，让大家评价哪把椅子设计得最合理、最舒适。
通过评价，巩固所学知识。
5.拓展（5分钟）邀请学生分享家庭中的椅子，讨论椅子的设计和使用过程中的优点和不足。
3-7《设计制作小车(一)》(教学设计)F四年级科学上册教科版
（一）教学特色创新
1.增加实践操作环节：通过增加实践操作环节，使学生能够更加直观地理解和掌握小车设计的知识，提高他们的动手能力和创新能力。
2.引入合作学习模式：通过引入合作学习模式，鼓励学生之间进行交流和合作，培养他们的团队精神和合作能力。
3.运用多媒体教学资源：通过运用多媒体教学资源，如视频、图片等，使教学内容更加生动形象，提高学生的学习兴趣和参与度。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以便在教学中进行直观展示，帮助学生更好地理解和掌握小车的设计制作过程。
3.实验器材：准备小车制作所需的实验器材，包括木板、轮子、杠杆、螺丝等。在课前检查实验器材的完整性和安全性，确保学生在实验过程中能够顺利进行，避免意外发生。
4.工具箱：准备一套齐全的工具，如螺丝刀、锤子、胶带等，以备学生在制作小车时使用。同时，确保工具的安全，避免学生受伤。
（4）如何评价自己制作的小车，以及如何从失败中吸取经验，进行改进。
在教学过程中，教师应针对这些重点和难点内容，采取合适的教学方法，如讲解、示范、实验等，帮助学生理解和掌握。同时，教师还应注意观察学生的学习情况，及时发现并解决学生在学习过程中遇到的问题。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有《设计制作小车（一）》这一课所需的教科书，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。
本节课的难点在于让学生能够理解并运用简单机械原理来设计制作小车。具体包括以下几个方面：
（1）理解轮轴、杠杆等简单机械原理，并能够运用这些原理来分析小车的运动。
（2）如何将所学的简单机械原理运用到小车的设计制作中，从而使小车能够顺利运行。
（3）在制作小车的过程中，如何处理好各种细节问题，如轮子的大小、形状，杠杆的长度等。
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12 等势性 13 反向
14 曲面化
15 动态化
16 未达到或超过
17 维数变化
8 质量补偿 18
9 预加反作用 19
10 预操作
20
振动 周期性作用 有效作用的连续性
序号
名称
21 紧急行动
22 变有害为有益、 23 反馈
24 中介物
25 自服务
26 复制
27 低成本、不耐用的物体 代替昂贵、耐用的物体
循环进行
搓丝——滚丝
第三章 功能原理创新设计
原理21：紧急行动—减少有害作用时间
• 以最快速度完成有害操作——
激光焊接法——加温时间短，影响范围小
——减少焊接变形
热处理——高频或中频电流——加热零件表面
第三章 功能原理创新设计
原理22：变有害为有益
• 机器报废——零件方便拆卸—— • 垃圾分离设备——回收有用物质
• 零件由均匀结构改为非均匀结构 ——局部发挥最佳效能
• 零件不同部位——热处理方式不同
——齿轮齿面的表面处理。面硬心软
第三章 功能原理创新设计
原理4：不对称——增加范围
• 机械零件多为对称——设计更简单 • 但是可以采用不对称结构——选择范围扩
大
• 轮毂设计的非对称结构 ——定位
第三章 功能原理创新设计 原理5：合并——组合
统是不断进化的，进化的动力是解决冲突。
“发明问题解决理论”提出消除冲突的发 明原理，建立消除冲突的基于知识的逻 辑方法。——劝架—折中
第三章 功能原理创新设计
发明问题解决理论
基本方法如何？ 应用“发明问题解决理论”解决设计
问题时，需要首先将待设计的问题表达
（翻译）为“发明问题解决理论”的标准 问题，利用该理论所提供的工具，可求得 标准解，将标准解表达（翻译）为问题领
原理13：反向—逆向思维
• 采用与通常动作方向相反的动作，达到相同的目的—— ——配对齿轮的材料不同——一软一硬 模具硬材料—凸模——软材料—凹模 结果——软材料塑性对磨损补偿，延长模具寿命
使原来静止的物体运动，原 来运动的静止，保持两个物 体间原有的相对运动关系
车床——刀具固定—— 工件运动
改变——工件固定— —刀具运动——镗床或铣床
原理8：质量补偿—减小质量负载
• 使一个向上的力与向下的重力相平衡 氢气球悬挂广告牌——嵌入式 电梯、立体车库——滑轮—起重负载配重
精密滑动导轨——机械卸载导轨 ——滚子分担导轨负载—导轨导向
第三章 功能原理创新设计
原理8：质量补偿—减小质量负载
• 通过物体与环境的作用为物体提供向上的作用力，以平衡 重力作用——— 船——水的浮力——
• 将空间上相同或者相近的物体合并在一起 收音机+录音机=收录机 多功能手机=电话功能+短信+收音机+——
• 将时间上相关的物体合并 铅笔+橡皮——便于携带 制冷+加热——夏天制冷——冬天加热
第三章 功能原理创新设计 原理6：多用性——提高性价比
• 多种功能集于一身 多用工具——
多功能手机—— 电话功能+短信+收音机+mp4+照相+GPS导航+蓝牙+
上网 ——————
一机多用
第三章 功能原理创新设计 原理7：套装——减小占用空间
• 将某个物体放入另一个物体的空降内 地铁车门——嵌入式
建筑、装修布线——墙内 地暖——地板下
• 将第一个物体嵌入第二个物体内，将第二个物体嵌入第三 个物体内——
多层伸缩式天线—— 伸缩式钓鱼竿—— 多层油缸——
第三章 功能原理创新设计
洗衣机甩干 离心铸造——减少铸件外表面缺陷
第三章 功能原理创新设计
原理15：动态化—灵活性
• 使物体各个部分之间、动作之间自 动调节，实现最佳工作状态—— ——形状记忆弹簧——随温度变 化——伸缩开闭温室天窗 ——柴油机调速器——
——像超越离合器
用垫片调节轴 向间隙
• 将物体分解为既互相连接
• ，又可以相对运动的多个部分
• 复印机布墨粉——玻璃球静电吸墨粉 ——硒鼓强静电再吸布墨粉到硒鼓上——形成墨粉图像
• 机器安装底座上的减震垫——减少振动对环境的影响 • 大型风机——减震问题
第三章 功能原理创新设计
原理25：自服务——自我保护意识
• 自润滑轴承——自身材料孔隙含润滑剂——随温度应力变化渗
出润滑——省略了特别的润滑措施.
第三章 功能原理创新设计
原理20：有效作用连续性—提高效率
• 系统连续性工作——所有部件满负荷—— —消除动作过程中的间隙——连续旋转代替往复直线 运动
计算机打印机——打印头连续往复打印 内燃机——爆发行程——做功——飞轮储能—输
出——保证内燃机持续运动
卡尔逊复印机——平板上—布静电+曝光+显影+定影 现代复印机——多个工作头围绕硒鼓——复印可以
原理17：维数变化—多维—增加
• 将一维线性运动改为二维平面运动或三维空间运动—— 计算机储存方式——纸带（一维）——磁盘/光盘（二维）
——将来三维存储技术—飞跃
• 将单层排列的物体变为多层排列
光盘库——多层叠放光盘——方便抓取 立体车库——增加存储量
• 利用给定表面的反面
磁盘由单面——双面
第三章 功能原理创新设计 原理18：振动—
第三章 功能原理创新设计
原理14：曲面化—圆弧与旋转
• 用曲线代替直线，用曲面代替平面，用球代替立方体—— ——倒角、圆角——减少应力集中 ——拱形梁——提高强度 ——等强度梁——特殊母线形状使圆轴各截面弯矩相等
• 用回转运动取代直线运动
机械设计——旋转运动 更简单 旋转运动产生的离心力——特殊作用——
• 高压容器灌口密封结构——外侧消弱——内侧加强
第三章 功能原理创新设计
原理23：反馈——纠正 补偿
• 反馈系统——有效纠正偏差——保证系统工作正常 • 自行车前轮转向——把延长线在轮子与地面接触点前面
——向心力形成回位力矩
第三章 功能原理创新设计
原理24：中介物——传递 减缓
• 带（链条）——机械传动的中介物——长距离传动
电冰箱——冷冻箱+冷藏箱 货运汽车——动力（机车）+装载（拖车）
• 将一个物体分割成几个容易组装和拆卸的部分
结构设计——构件——多个独立的零件—分别制造
• 提高物体的可分性
刀具可拆卸结构——刀头+刀杆
第三章 功能原理创新设计
原理2：分离——隔开
① 从混合物中隔离出来 ② 与其他部分或整体、主体分开
国250万件专利的基础上，提出了“发明问题解决理论”。
该理论一直对其他国家保密，直到前苏联解体后，随着一批原
苏联科学家移居国外，将该理论介绍给其他国家，对全世界的
创新设计领域产生重要影响。
CIA 中央情报局
PK
克格勃
第三章 功能原理创新设计
发明问题解决理论
基本原理是什么？ “发明问题解决理论”认为技术系
序 号
名称
14 强度
15 运动物体作用时间
16 静止物体作用时间
17 温度
18 光照度
19 运动物体的能量
20 静止物体的能量
21 功率
22 能量损失
23 物质损失
24 信息损失
25 时间损失
26 物质或事物的数量
序 号
名称
27 可靠性
28 测试精度
29 制造精度
30 物体外部有害因素作用的敏感性
31 物体产生的有害因素
• 使物体处于振动状态—增加振动频率—共振
• 电磁振动或压电振动替代机械振动
——刀具振动——切削工艺——
电动剃须刀、电动雕刻刀、振动式电动剪刀
振动上料机——均匀定向上料（移动物体）
筛子筛物料——
电子表——石英振荡器——更准确
第三章 功能原理创新设计
原理19：周期性作用—周而复始
• 用周期性动作代替连续动 作；已有的改变动作频率 过盈装配——压入法— —周期性敲击法 内燃机——活塞等周期性 工作 自动装配线上——传送 带（链） ——周期性装配操 作
飞机机翼——空气——升力
第三章 功能原理创新设计
原理9：预加反作用—抵消有害作用
• 梁——预加反载荷——— 机床导轨——做成中部凸起—— 延缓寿命
火车铁轨——中凸——加长寿命
第三章 功能原理创新设计
原理10：预操作—预防措施—杜绝意外事件
• 螺栓——预紧+放松措施 • 轴承——预紧 • 零件装配前的防腐处理———
域的解答，得到领域解，可以得到关于消 除技术冲突的有益提示。
第三章 功能原理创新设计
发明问题解决理论
怎样分类？ “发明问题解决理论”将工程中的冲
突分为两类，一类称为技术冲突，另一类 称为物理冲突。
技术冲突指在一个子系统中引入有用 功能的同时会在另一个子系统中引入有害 功能。
物理冲突指对同一个子系统提出相反 的要求。
• 铸铁——润滑性
第三章 功能原理创新设计
原理26：复制——替代物
• 用简单、廉价的复制品代替复杂昂贵的物体
• 虚拟设计——动态虚拟仿真——虚拟装配——干涉 检查——虚拟应力分析
• 模拟训练——虚拟现实
• 仿生法（仿生学）——人工心脏
——机器人 ——机器动物
第三章 功能原理创新设计
原理27：低成本、不耐用的物体代替昂 贵、耐用的物体——低替代物
• 将一个物体中的有害部分与整体分离 家用空调——主机+散热器（噪音大——移往室外）
• 将一个物体中起某种专门作用的部分与整体分离