第一篇：類比法在產品設計中的運用論文

摘要：類比法是一種推理方法，是對一類事物所具有的某種屬性，推測與它類似的事物也應具有這種屬性的方法，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。通過類比法原理和類型分類以及類比技法，論述類比法在產品設計領域中地廣泛使用。

關鍵詞：類比法；產品設計；創新性

根據普遍聯系的哲學觀中所講的，事物總是處在這樣或那樣的聯系之中，完全孤立的事物是不存在的。“人以群分，物以類聚”就是指他們之間的有著一定的相似或相近性。這種共性存在，是由類比法推理而來的。類比法作為產品設計的一種方法，它是對兩個事物之間進行比較分析，從而推出這兩個事物其他方面的相同或相似性。

1類比法的概念

1.1類比法的概念

類比源于古希臘，其含義表示比例。類比法就是根據兩個或兩類對象之間在某些方面相同或相似而推出他們在其他方面也有可能相同的一種思維形式和邏輯方式。［1］這是運用類比推理形式進行論證的一種方法。類比法與其他邏輯思維方法相比，它屬于平行式思維方法。不管是哪種類比它都是在同層次之間進行的。亞里士多德在《前分析篇》中指出：“類推所表示的不是部分對整體的關系，也不是整體對部分的關系”。［2］對于類比的可靠程度，我們就要盡可能地尋找對象間更多的相同點。相同點越多，可靠性程度就越大，二者的關聯度就會越大，結論就可能越可靠。反之，結論的可靠性程度就會越小。產品是社會發展到一定階段的產物，它是人們生活和工作服務的工具，是人——自然——社會之間相互聯系的媒介，也是生活方式的物質媒介，是諸多信息展示的載體。［3］而產品設計主要是滿足于人們物質生活和精神層面的需求，從而進行的創新性的設計目的。在錘子的進化史中，從最初的打磨得很粗糙的擊打用的石頭，到詹姆斯內斯密斯1842年設計的巨型蒸汽錘。在此演化的過程中由石頭到蒸汽錘，“由此及彼”進行的類比推理，它們之間經過了一個歸納和演繹的程序。

1.2類比法的特點

類比法的特點是“先比后推”。“比”是類比的基礎，既要比它們的共同點，也要比它們之間的不同點。對象之間的共同點是類比法能否繼續施行的前提條件，如果對象之間沒有共同點，那么它們是無法進行類比推理的。類比法作為設計創新的一種方法，在運用時應遵循以下三個步驟：首先，找出事物的相似點；其次，對其相似點進行比照；再次，將相似點進行必要的加工并運用在設計中。

2類比法的原理及分類

在產品設計中的應用類比法是產品創新性的一種新方法，而各種方法又是相互貫通融合。類比法以比較為基礎，關鍵是發現和找出原型，還要具有豐富的想象力，它的原理包括兩個方面：異質同化和同質異化。

2.1異質同化

它是把陌生的事物看成熟悉的事物，再利用熟悉的觀點和角度對其認識，使陌生的事物有著熟悉事物的特性，從而達到轉陌生事物為所熟知的事物的理想狀態，進行關于新事物的創造構思。

2.2同質異化

用陌生的觀點和角度來分析熟悉的事物，借助利用與以往不同的觀點和角度來分析已知的事物，從而找出已知事物的新特性、新功能、新結構，來對已知事物進行新的設計。運用類比法在對產品進行設計之時，異質同化和同質異化是缺一不可，前者是前提和基礎，后者是創造設計的關鍵環節，我們應該對其進行全面的分析加以利用。以類比法為基礎對產品設計展開聯想時，它的實際連接方式是有所不同的。美國麻省理工學院W.J戈登把創造過程的類比分成四類，分別是直接類比、擬人類比、象征類比及幻想類比。第一，直接類比。直接類比是從自然界的現象中或社會中已有的成果中去尋找與之類似的事物，然后通過比較分析，得出啟發，進行創造構思。直接類比是比較直觀的一種分類，在對產品進行分析比較時，類比對象與設計的產品本質特征相似度越接近，成功率也就越大，反之越小。如仿生、功能模擬等。第二，擬人類比。又稱感情植入法或角色扮演。就是把研究的事物人格化，然后把自身設想為被研究對象的某個因素，對其進行想象。在現實生活中，最為常見的就是機器人，就是將人的動作植入機器人中，來模擬人的動作。第三，象征類比。象征類比主要是由具象化轉換為抽象化，將具象事物所具有的特征，對其進行抽象化的分析類比。對所要設計的產品，先進行總體的抽象化概括，然后對產品設計進行簡化，從而去尋找與之相類似的具體化事物，對其進行類比。象征法主要是根據場景或情節上的相似性，以圖案或相關題材為手段來實現象征功能的。例如，中國傳統文化中的梅蘭竹菊，分別有著自己象征性的寓意，將它們作為元素分別用在同一個產品上時，它們所傳達的意思也不是完全一樣的；玫瑰寓意愛情；書本寓意知識等等，生活中這樣的例子隨處可見。第四，幻想類比。幻想是不受任何事物限制，可以無限幻想，也可以借助科學和神話傳說來大膽想象。如由天上飛的鳥兒，人們通過幻想發明了可以在天上飛的飛機；水中游的魚兒，人們發明了潛水艇等。設計講究的是創新，創新就要打破常規，使用各種對之有效的方法，大量尋找有創新性的素材，對其進行“去粗取精，由此及彼”，最后加以整合，設計出最具創新性、符合人們需求的產品。

3類比法在產品設計中的使用技法

類比技法在產品設計中經常被使用，常用的技法主要有原型啟發法、移植法、仿生法三種。

3.1原型啟發法

設計強調的是創新，而原型啟發法強調的是啟發，以啟發為基礎進行的創造性的思維模式。主要是用人的創造性思維模式來觀察事物的原型，在原型的啟發下，將偶然性的事物經過觀察和分析，產生新的創新性思維方法。原型啟發法對產品設計存在著偶然性和機遇性。比如說我們最早使用的火爐，當火爐里的火不旺時，只要我們用鐵棍撥一撥，火苗就順著撥開的洞燃燒起來。以至于我們后期在前人的啟發下，發明了蜂窩煤。

3.2移植法

移植法與原型啟發法相比更加的具體，將某個產品的特性引用到另一個產品中去，對其進行加工改造，創造出一個全新的產品。在設計中，有許多產品的設計手法都是相通的，它們之間沒有一個嚴格的界限，都是利用相互間的共性，進行移植進行設計的。如對其產品的材質、色彩、功能的移植使用。

3.3仿生法

仿生設計法是一種創造性的設計思維，它區別于其他的設計方法，仿生設計主要以自然物為設計對象，對產品進行的創新型的設計過程。仿生設計最終追求的設計本質是“使產品回歸自然”。仿生法設計是產品設計中最常見的設計方法，它追求的是綠色的、自然的、人性化的設計方法，以原生生物狀態展示產品設計，使人們親近大自然，同時增加了產品的趣味性，緩解人們使用產品的疲勞感和壓力。

4結語

類比法是產品設計的一種創造性的思維方法，它使用原型啟發法、移植法、仿生法設計出許多具有創造性、有趣性、個性化的產品。在對產品進行設計時，利用對未知事物各種因素和已知事物各種因素，通過類比法的異質同化和同質異化的兩個基本原則的創造過程，把它們聯系起來，得出富有新意的創造方法。

參考文獻：

［1］袁希娟，龔耘.淺談類比法［J］.河北理工學院學報（社會科學版），2003.［2］何博超.亞里士多德（前分析篇）［M］.華東師范大學出版社，2015.［3］劉永翔.產品設計（第2版）［M］.北京：機械工業出版社，2009.

第二篇：事理學在產品設計中的運用

事理學在產品設計中的運用

隨著經濟水平的不斷提升，我們身邊的產品也變的越來越豐富，為了提升產品的品質與易用性，各種設計理論與方法學也多種多樣。其中，設計事理學作為一種成熟的方法論正在越來越多地被運用到具體的產品設計中。從生活中的“事理”出發，考慮產品與用戶的關系，發現其中的問題，將其轉化為用戶的需求和產品。以“事”支撐產品地設計，使產品合情合理，是設計事理學的核心。本文以具體的校園自助式洗衣機為例，闡述如何從設計“物”到“事”的轉化，將設計事理學貫穿到具體的產品設計當中，以實現設計為人們服務的目的。

人們經濟水平的不斷提高的同時，對生活的品質要求也越來越高，關注點從原先具體的物轉化到產品所涉及到的整個服務當中，這就要求設計師們轉變設計思想，從原先就物論物的設計方式轉變到設計生活方式的層面上來，這就是設計事理學所強調的從設計“物”到設計“事”的思想，本文試圖通過校園自助式洗衣機的設計來簡要闡述下設計事理學在產品設計中的具體運用。

產品設計中的“事理”

設計是事理學是有清華大學教授柳冠中教授提出，在運用事理學之前，需要弄清楚其中事理的含義和概念。西蒙在人為事物中作了事與物的區別，柳冠中繼續指出，“物”即生活中具體存在的物品，泛指實實在在的材料、設備、工具等；而“事”是一個抽象的概念，是上述物與人的中介關系，它對物做了外部限制，也是評定物好壞的標準。事有宏觀和微觀之分，宏觀上的事指的是事情發生的的情景與背景，微觀上的事指的是具體的行為事情。

事在本文中指特定時空下，人與人或物之間發生的行為互動或信息交換，在校園自助式洗衣機產品設計中的事宏觀上指的是學生使用自助式洗衣機的情境和背景信息，比如學生的宿舍生活情境和洗衣房洗衣情境，微觀上的事指學生在清洗衣物時與洗衣機發生的各種具體交互，比如放入衣物，選擇清洗方式，放入洗滌劑等等，在此過程中，人的意識有一定“意義”生成，而物發生了“狀態”的變化。

經過對上述概念及內容的理解下，我們再來看設計事理學概念。從“物”到“事”，從“情”到“理”，我們將其概括為設計事理學。從這簡短的描述中可以看出，任何設計的源頭都應開始于特定人群的生活形態，生活方式及習慣的觀察、分析和研究，通過研究事去理解人的需求，進而去創造滿足人們需求的物，再通過對人們使用設計物的過程進行觀察與分析，找出其中的問題，加以改進。這是事物發展“螺旋式”上升規律。

校園自助式洗衣機中的事理研究

校園自助式洗衣機產品，涉及到的場景包括校園公共洗衣房，學生的宿舍環境等，學生在具體的場景中與自助式洗衣機發生各種互動，包括行為上互動、信息的傳遞，因此在事理研究中需要先對場景和學生的行為進行調研活動。調研的切入點將依據設計事理學的理論，按照事的結構予以展開，主要包括高校學生使用自助式洗衣機清洗衣物事件發生的空間環境，事件的主體學生，以及衣物清洗事件中人的行為等因素，以了解校園自助式洗衣機設計的外部因素。

設計事理學對于“事”的考察不在于采樣的多少，而在于“質”，即調研的深度和理解程度，強調更深入到現象之中，通過親身體驗了解研究對象的思維方式。因此調研的具體方法上，主要采用用戶日記和深入觀察的方法。

用戶圖片日記主要是讓被選取的高校學生用智能手機來記錄日常生活的衣物存放情況（尤其是已穿過的衣物存放情況）、以及使用自助助式洗衣機進行衣物清洗的情況，還有衣物清洗完的后續處理晾曬情況。

觀察法是調查那些在用戶圖片日記中無法獲取的信息，比如高校學生的動態行為、情感及性格特征等，發現具體的細節信息，探究現象背后的意義，以支撐最后設計方案的產出。

具體的調研過程就不在此贅述，上文已給出校園自助式洗衣機“事理”調研的內容和方法，這里給出筆者的一個調研結果。高校學生使用自助式洗衣機的整個過程中問題主要表現幾種在以下三個方面：

1、對衛生問題的關注，比如本能地對公共產品的衛生產生心理上的排斥感，自助式洗衣機長期使用后污漬在?韌氨諫系幕?累等；

2、對洗衣效率的關注，比如人多時有限的洗衣機怎樣清洗更多的衣物，衣物洗干凈后如何提醒學生及時取走等；

3、對洗衣過程便捷的關注，比如及時提前知道洗衣房中是否有空余的洗衣機，無需自己去把握放入洗衣液的量等。

通過對自助式洗衣機的事理研究，將結果進行分析和整合，從中可以發現很多設計機遇，而每一個設計機遇都可以作為特定的設計主題進行概念展開發展，比如針對衛生這個角度，可以考慮在?韌安牧現刑砑涌咕?添加劑，或在洗衣機中增加除菌設備，又或者可以考慮采用?韌翱剎鸚斗絞劍?能獨立清洗。由此可見，用設計事理學的方法考慮設計問題始于從“事”中找到特定群體對產品的真實需求，事是問題的來源，是設計的起點，也是設計的評價參照。

總結

作為一名工業設計師，可以從不同的角度進行產品設計，可以是針對現有產品的改良設計，可以是針對未來需求的概念設計，無論采用哪種設計方法，都需要清晰的了解特定群體的需求，針對其需求進行產品設計。設計事理學，作為一種研究用戶使用產品整個過程“事”的設計方法學，能沉浸到具體的情境當中去挖掘用戶的需求，使得最終的設計更加合情合理。因此，設計事理學無論是對改良型產品設計或是概念型產品設計都能直擊用戶痛點，準確把握用戶的根本需求，無論從理論上還是實踐上對產品設計都是有很大指導意義。

第三篇：類比法在大學物理電磁學教學中的運用

類比法在大學物理電磁學教學中的運用

類比法在大學物理電磁學教學中的運用

一、引言

物理學作為自然科學的帶頭學科，是當代科學技術發展的最重要基礎，而大學物理課程又是國內高校理工科專業的基礎必修課程。它所闡明的物理學知識、基本概念、定理規律和研究方法，不僅是學生繼續學習專業課程和其他科學技術的基礎，也是培養和提高學生科學素質、科學思維方法和科技創新能力的重要途徑。湖北大學的“大學物理”課程作為一門公共基礎課程，面向全校理工科專業大學一年級的學生，目前采用的是馬文蔚主編的《物理學》（第六版）

教材，其中包含了力學、電磁學、振動和波、光學、熱學和近代物理學這六大板塊。其中電磁學板塊學習難度相對較大，往往會給初學者帶來許多困惑，所以如何通過適當的教學方法運用來促進學生學習，提升教學效果，也是我在這篇文章中所要闡述的主題。

二、大學物理電磁學教學的概況

1.大學物理電磁學的知識特點：在馬文蔚《物理學》（第六版）的教材中，電磁學部分的內容涉及到第五章《靜電場》，第六章《靜電場中的導體和電介質》，第七章《恒定磁場》和第八章《電磁感應和電磁場》，公式眾多，內容繁雜，是本教材中難度較大的一個部分。之前學生在高中物理的課堂上學習電磁學，將主要的研究對象設置為帶電粒子和載流導線，研究的重點也放在了它們的受力和運動上，所以這更像是牛頓力學在電場和磁場中的一種體現而已，即電場和磁場中的力學。而大學物理學習電磁學，研究對象則從電荷和電流變成了由

它們所產生的電場和磁場，但是場作為一種物質，卻與我們之前研究的實物有著很大的不同：首先，實物集中在有限范圍內具有集中性，而場分布范圍廣泛具有分散性；第二，對場的描述需要逐點進行，不能像實物那樣只需作整體描述。所以研究對象的變化自然也帶來了研究方法的變化，描述場中各點性質的基本物理量也就成為了我們討論的重點，所以才利用庫侖定律和電場強度疊加原理來計算電場強度，利用電場強度的路徑積分或電勢疊加原理來計算電勢，再利用畢奧-薩伐爾定律和磁感強度疊加原理來計算磁感強度。而從靜電場中的高斯定理和環路定理到磁場中的高斯定理和安培環路定理，對場的內在物理性質的分析也就成為了這兩章的核心內容。

2.教學對象所面臨的困惑：在對電磁學各基本物理量的計算和對各基本定理的推導及應用中，都要涉及到大量的高等數學微積分知識，于是這也讓其教

學對象――大學一年級的理工科學生產生了許多困惑。他們往往會在諸如電場強度疊加原理的積分公式、畢奧-薩伐爾定律的矢量公式、高斯定理的曲面積分公式和環路定理的環路積分公式等復雜公式面前迷失了前進的方向，在滿PPT屏幕或滿黑板的公式推導和積分運算中喪失了學習的興趣，或錯誤地把大學物理當成又一門高等數學課，認為只要會計算微積分就能學好電磁學的知識，或沮喪地覺得自己高等數學沒有學好，因此大學物理也很難學的明白透徹。所以為了消除教學對象所存在的這些困惑，我們必須引入一些電磁學學習的基本方法，如微元法、補償法、對稱性分析法，以及接下來我們所要介紹的類比法。

三、類比法在電磁學教學中的應用

1.類比法的介紹：類比法（Method of analogy）也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。這是運用類比推理形式進行論證的一種方法，與其他思維方法相比，類比法屬平行式思維的方法。無論哪種類比都應該是在同層次之間進行。亞里士多德在《前分析篇》中指出：“類推所表示的不是部分對整體的關系，也不是整體對部分的關系。”類比法的特點是“先比后推”。“比”是類比的基礎，既要“比”共同點也要“比”不同點。對象之間的共同點是類比法是否能夠施行的前提條件，沒有共同點的對象之間是無法進行類比推理的。類比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是結論，那么類比思維的過程就是一個推理過程。按照思維方向分類，類比又可分為單向類比、雙向類比和多向類比，而我們在大學物理電磁學教學中采用的正是雙向類比，將靜電場和恒定磁場這兩部分內容作為類比的對象。

2.利用類比法來學習靜電場和恒定磁場：在靜電場和恒定磁場的學習中，我們發現許多物理量遵循著相類似的規

律，表現為描述此類規律的方程式有著相同的形式，例如電場強度與磁感強度，電位移矢量與磁場強度矢量，電偶極子與磁偶極子，電場強度通量與磁通量等。它們盡管物理本質不同，但是所遵循的規律形式相類似。在分析此類物理問題時便可借助類比的方法，通過其中一個已知物理量的規律去推測相應的另外一個物理量的規律，可以將學生從枯燥的數學推導中解脫出來，將更多的注意力放在物理概念本身的內涵上。比如在學習磁感線的時候，我們便可以將其與電場線相類比。它們有許多共同點，都是對場的物理圖像做出了非常直觀的幾何化形象描述，可將抽象的朦朧電磁認知化為直觀的清晰圖景，從中感受到場存在的直觀對稱和諧美。同樣的，由法拉第提出的“力線”，切線方向表示磁感強度（或電場強度）的方向，其密度則為磁感強度（或電場強度），而且任意兩條磁感線（或電場線）都不相交。但它們的不同點也很明顯：電場線總是始于正

電荷，終止于負電荷，不形成閉合曲線；而磁感線則是圍繞電流的閉合曲線，沒有起點，也沒有終點。磁感線與電場線的共同點決定了定量描述它們的物理量電場強度通量和磁通量表述形式相一致，而它們的不同點則決定了靜電場與恒定磁場性質的巨大差異，由此得出的靜電場和磁場中的高斯定理分別表明了靜電場是有源場，而恒定磁場卻是無源場。

再比如在?W習磁介質時，我們也可以通過與電介質的類比將問題予以簡化。在電介質中，束縛在介質表面的是極化電荷，而在磁介質的表面則存在磁化電流；我們用電介質中單位體積內分子電偶極矩的矢量和來表示電介質的極化程度，定義為電極化強度P，又用磁介質中單位體積內分子的合磁矩來表示介質的磁化程度，定義為磁化強度M。接下來通過數學推導，得出電介質中的輔助矢量――電位移D和磁介質中的輔助矢量――磁場強度H；最后再由此分別給出電介質中的高斯定理和磁介

質中的環路定理。它們的計算功能也很類似，前者可以用來求對稱分布電荷的電位移D和電場強度E，后者則可以用來求對稱分布電流的磁場強度H和磁感強度B。

四、結語

電磁學的發展，經歷了庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等物理學大師們的不斷努力，才形成了最終的經典電磁場理論，成就了物理學史上的第三次大綜合。這是人類一代代探知外在客觀、探知各種規律的一個永無止境的過程，是一個后人不斷補充、不斷修正乃至推翻前人認識的不斷進取的過程。而電磁學教學也在整個大學物理的知識體系中占據了相當重要的地位，所以作為教學工作者，我們要不斷開拓教學新思路，通過新的教學方法實踐來培養學生興趣，促進教學發展，為學生日后的專業課，如電磁場與電磁波，電介質物理和鐵磁學的學習奠定良好的基礎。

第四篇：逆向工程在產品設計實踐中的運用

逆向工程在產品設計實踐中的運用

陳駿

張強

（沈陽航空工業學院工業設計系 110034）

wtrues@sina.com.cn

摘要

曲面形態的產品設計在當今的工業設計領域是一大潮流。形態獨特而又具有優美曲線的 產品也日益成為廣大消費者的追求。基于此，在眾多的產品設計之中融入了設計師無限的想 象和創造力，曲面造型的產品亦更多的以親和、人性化的一面呈現在人們面前。

在具有曲面特征的產品設計過程之中，前期對產品形態的創意、構思，是設計師對產品本身造型特征的感性把握；而進入產品設計的后期，即工程、結構設計階段，此時設計師對產品造型特征曲線、曲面的思考就應帶有理性的，定量的分析。逆向工程在設計流程中的介入無疑成為工業設計師進行曲面造型的有力武器。

逆向工程是現代工業設計中最常用的CAID手段之一，作為進行工業設計教育的教學單位，亦是工業設計探索的科研單位，我系始終在教學領域活動向生產力的轉化領域中不斷嘗試，均取得了良好效果，先后與營口尹氏商貿有限公司合作進行了帕薩特、中華、高爾夫轎車用擋泥板設計，以及沈飛日野新一代豪華大巴的前圍造型設計，在這兩大項目中，逆向工程的運用使得設計生產周期大大縮短，有效節約了人力、物力資源。關鍵詞

CAID、逆向工程、產品設計、曲面

1． 向工程使產品設計流程產生重大變革

在工業設計領域中，許多具有曲線曲面設計涉及到運動物體的外形，例如汽車、飛機、船舶的造型設計，這些交通工具的造型光滑與否直接影響到其運動性能，因此，一種曲線曲面的CAD/CAM造型方法被提出，由此發端也波及產品設計的各個領域。逆向工程正是其中一種最為常用的CAID手段之一。

作為一種新式的產品開發概念，逆向工程技術是一項綜合了三維測量、快速成型等高新技術，在沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，按照現有零件的模型（稱為零件原形），利用各種數字化技術及CAD技術重新構造原形CAD模型的過程。逆向工程是近年來發展起來的，并消化和吸收了一系列先進分析方法和應用技術，其主要目的是為了改善產品生產的技術水平，提高生產率，增強企業及其產品的市場競爭力。世界各國在經濟技術發展中，應用逆向工程消化吸收先進技術經驗，給人們有益的啟示。據統計，各國百分之七十以上的技術源于國外，逆向工程作為掌握技術的一種手段，可使產品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產率。因此 研究逆向工程技術，對我國國民經濟的發展和科學技術水平的提高，具有重大的意義。

逆向工程技術對整個工業設計的意義是重大的。擁有此技術，設計師的設計意圖將被真實的再現。以轎車的設計為例，在產品開發前期，設計師的意圖形成里草圖效果圖，膠帶圖，直至模型制作完成，設計師的意圖、理念體現闡述告一段落。如何將這些概念模型轉化為產品？接下來的事交給逆向工程技術。以三坐標測量儀為源頭，對設計師的模型進行精確的數字化掃描，得到其三維輪廓數據，通常它將使大量的離散點云，結合專門的逆向工程軟件對其進行曲面重建，生成實體，配合數字化加工中心，即可加工出模具，投放生產。

相同的設計流程如果針對一些小型產品，那么還可以通過快速成型機制造出樣品，甚至可以硅膠制模進行小批量生產，快速地將產品投向市場，以驗證市場，既可以為商家搶占商機，也為贏得市場節省大量寶貴時間，并且有效地減少了風險。

由此可見，可以說現代工業設計流程中，逆向工程已然成為產品設計開發不可缺少的有力手段。

2． 工程在設計實踐活動中的運用

沈陽是聞名全國的裝備制造業基地，放眼全國，制造業的競爭是激烈且殘酷的，南方一些地區之所以在改革開放之后成為制造業的又

一生立軍，是因為大量高新技術、裝備的采用。而對于工業設計而言，CAD/CAM技術的運用無疑是設計向產業轉化的紐帶。

沈陽航空工業學院工業設計系作為我國東北地區較早開設的工業設計系之一，借助我學院以工科為主的優勢，除了進行常規的教學，在設計轉化為產品的技術研究上也進行了一些有益的嘗試。

以我系與遼寧省營口尹氏商貿有限公司合作開發轎車用擋泥板為例，這是一次典型的以

逆向工程為主要設計開發手段的產品設計流程（見圖）。首先，在設計輸入階段，客戶先確定希望開發擋泥板的車型（以帕薩特車型為例），設計師在充分調研的基礎上，抓住此款車型的造型風格要素：圓潤飽滿的車體輪廓，車身造型中曲線曲面居多，卻又不失剛強。很快設計草圖、方案得到客戶的認可，接下來就直接在實車上進行等比例的油泥模型造型制作。這中間省略了尺寸線圖的制作步驟，因為擋泥板形態復雜，曲面較多，難于用圖紙表達，而且因為工作環境的局限（車身下方），因此尺寸圖或者膠帶圖顯得毫無意義。依據效果圖，在實車的條件下，擋泥板的距地高度，寬度得到確定，造型也得到客戶的認可，下一步就進入后期的逆向工程階段。

通過激光測量儀，油泥模型的數據轉化為離散點云形式的三維數據的形式，通常它是由數以萬計的空間點構成的，將這些數據導入例如I-DEAS, Surfacer, UG等逆向工程軟件之中，進行曲面的重新構件。大致步驟是這樣的：①導入點云，移除雜點；②提取特征點云，用來構建曲線；③以購建完成的數條曲線構建曲面；④將曲面物體經過一定工序構建為實體；⑤對此實體進行其他相應的操作，例如加筋板，開安裝孔等。當然這只是大概的步驟，曲面重建是一項辛苦的工作，點、線、面構建時的質量好壞，關系到實體構建的好壞，也直接關系到快速成型的成敗。在實體CAD模型構建完畢之后，即可進行快速成型，制成試驗件，裝配在實車上進行驗證，如不符合設計要求應修改CAD數字模型直至符合要求，在進行快速成型并驗證，待完善之后便可以進行數控模具加工。這樣擋泥板的設計就宣告完成。

同樣的逆向工程流程也用在了我系和沈

飛日野客車公司的新型豪華大巴設計中。這些造型包括車前臉、前部的大燈燈罩、兩側車體以及保險杠等，這些構件均是玻璃鋼件。在整個的設計流程之中，筆者參加了1：5和1:1比例的油泥模型的制作，直至后期的逆向工程。在這期間，我深深的感覺到模型對于產品設計的重要性，可以說設計師的創意，思想均是由模型完全的體現出來：實體模型造型塊面的起伏、轉折給人的感受是全方位的，不僅可以在各個事件進行觀察評價，而且他的形體是實實在在的，可以觸摸的。所以要搞好后期的曲面重建，必須對模型本身的造型有較深層的了解，這樣在能忠實再現設計師的創意。

在利用ATOS照相掃描系統測取了等比例車體模型點云數據之后，同樣對其進行了曲面的重新構建，重新構面是為了在這之后玻璃鋼車體的加工過程之中有尺寸參照的依據：客車的結構設計人員可以在三維曲面車體上截取任意的截面線，用來制作裝配圖紙指導生產。

在曲面重建過程中，我們采用了處理大規模點云的專用軟件Surfacer，這個軟件的優勢在于：可以將一整體點云視為一個物體，運算進程大大加快；針對點云的方便有效的功能大大加快了造型進度。鑒于該點云數據量較大，根據原車造型，我們將其分為若干塊進行構建，如燈罩、保險杠、前臉、側車體等，每個部件之間的裝配關系，以及相應的必要尺寸應事先由廠方提供，這些既定尺寸輕易不能更改，在建模中應嚴格遵循。逆向建模工作是一項費時的工作，和前面所講述的方法一樣，由點到線，再進行構面，每一步都是需要耐心去調整的，因為是初次涉及這樣的工程，因此不是一蹴而就的，經過和廠方結構設計人員的多次協調尺寸，最終才能通過。

3． 向工程對工業設計的深遠影響

作為教育單位，除了教書育人之外，將理論結合實踐，將設計付諸于生產是每個搞工業設計教育者的心聲。我系在教學之余（這些項目大都是在假期完成的）曾多次和廠家進行合作開發新產品，將學院的科研優勢付諸實踐，同時借此提高自身設計、科研水平，以提高教學質量。

工業設計的活動是與商業化、制造、市場緊密聯系的，而逆向工程正是順應了制造業發展的需求而產生的，利用這項技術，商家可以快速搶占商機，贏得市場，有效規避投資風險。

總而言之，逆向工程對工業設計本身而言只是一項先進的工具手段，僅此而已，和設計師本身的理念、創意并沒有太大的關系，但掌握了這項先進的設計手段之后將對設計師理念的再現，創意的闡述將起到關鍵的作用。相信這項技術必將推動工業設計達到新的高度。

參考文獻

[1] 劉國玉，沈潔。《產品設計基礎》，中國輕工業出版社，2001.5.[2] 陸凱，沈潔。《CAS在產品設計中的綜合運

用》，設計之角，2002.3.

第五篇：類比思想在二次函數教學中的運用

類比思想在二次函數教學中的運用

數學是一門嚴密性、邏輯性、方法性都很強的學科，在探尋問題解答方法和思路的進程中，需要運用到多種多樣的解題方法和數學思想。作為初中數學解題思想策略之一的類比思想在數學問題解答中有廣泛的運用。著名教育家、活動家劉文雅曾經對類似思想進行過形象生動的闡述：“類比就像一位偉大的領路人，引導人類由此及彼、由表及里，深挖事物、現象和規律的本質，搭建通向成功彼岸并獲取勝利的‘橋梁’”。數學中的許多定理、性質、公式等，都是通過類比推理方法得到的。類比思想的有效運用能有效開啟學生思路發展的“大門”，提升思維的靈活性和創造性。本文主要分析二次函數問題解答中類比思想的運用。

問題1：小明利用幾何畫板，將拋物線y＝x2+bx+c先向右平移了3個單位，然后又向下平移了2個單位，此時他得到拋物線y=x2-3x+5，試求出b,c的值。

分析： y=x2-3x+5變形為y=（x-■）2+5-■，即y=（x-■）2+■，將其向左平移3個單位，再向上平移2個單位，可得拋物線y=（x-■+3）2+■+2，即y=x2+3x+7，所以b=3，c=7。

解題策略：在解決此類問題時，應該使用逆推理，采用由表及里的方式類比推理，反向推導，從而得到向左平移3個單位，又向上平移2個單位的，可得到拋物線y=x2+bx+c的解析式．

問題2：現在知道有一個二次函數y=ax2+bx，它的函數圖像分別經過兩個點，分別是（2，0）和（-1，6）。（1）試求出這個函數的解析式；（2）根據問題條件，作出這個函數的圖像，觀察圖像，當x在什么情況下，y＞0？

分析：由問題條件可以得知，解答需要運用到二次函數與一元二次方程以及一元二次不等式之間關系的知識，根據該問題所揭示的條件關系，采用類比推理的方法，第一小題可以通過列方程組解答，第二小題通過數形結合方法，觀察圖像得出x的取值情況。

解：（1）由待定系數法不難求出二次函數的解析式為y=2x2-4x。

（2）所做函數圖像如圖所示，通過觀察此函數圖像，可以知道y＞0時，曲線在（0,0）和（2,0）以上，因此x的取值范圍是x＜0或x＞2。

解題策略：上述問題案例解答過程展示了關于二次函數與一元二次方程、一元二次不等式之間問題解答的一般方法，在解答過程中，應該采用轉化類比的思維方法，將函數觀點轉化為解方程的解和不等式的解集思路進行解答。解題過程中，應注意解方程與解不等式之間的區別和聯系，不能混淆，避免出現解題錯誤。

問題3：已知方程x2+bx-3=0的其中一根是-3，如果y=x2+bx-3圖像分別經過三點A（-■，y1）、B（-■，y2）、C（■，y3），則y1、y2、y3三者的大小關系是什么？

分析：將x=-3代入x2+bx-3=0中，求b，得出二次函數y=x2+bx-3的解析式，再根據拋物線的對稱軸，開口方向確定增減性，比較y1、y2、y3的大小關系。

解答：把x=-3代入x2+bx-3=0中，得9-3b-3=0，解得b=2，∴y=x2+2x-3，觀察該拋物線的開口方向特點，可以發現，該拋物線的開口向上，對稱軸為x=-1，A、B、C三點都在對稱軸的右側，y隨x的增大而增大，所以y1＜y2＜y3。

點評：上述問題是關于二次函數圖像點的坐標特點，解題的關鍵是求函數解析式來判定函數值的大小關系。

問題4：東方紅玩具廠去年生產毛絨玩具，已知每件玩具的成本價是10元，它的出廠價是每件12元，該廠共銷售此種玩具2萬件。今年該廠準備提檔升級該產品。已知該廠今年每件玩具的成本價要比去年增加0.7x倍，相應的出廠價就要提高0.5x倍，通過市場評估，今年的銷售量將比去年增加x倍（0＜x≤11）。（1）用含x的代數式表示今年該廠毛絨玩具的成本和出廠價；（2）試求出今年該廠每一件毛絨玩具的利潤函數關系式（用含x的代數式表示y）；（3）如果今年東方紅玩具廠毛絨玩具的銷售利潤是W萬元，如果今年年銷售利潤取得最大值時，則x的值為多少？并求出今年的最大銷售利潤。

分析：本題是關于二次函數的應用題，該問題解答時應該運用二次函數的最值求法，解題時應類比推導出二次函數的最值解答方法。（1）根據題意今年這種玩具每件的成本比去年成本增加0.7x倍，即為（10+10?0.7x）元/件；這種玩具每件的出廠價比去年出廠價相應提高0.5x倍，即為（12+12?0.5x）元/件；（2）今年毛絨玩具出廠價減去成本價即是該件玩具的利潤，即可得到y=（12+6x）-（10+7x）函數關系式；（3）今年的銷售量應該是（2+2x）萬件，從而得到W=-2（1+x）（x-2），再利用二次函數的最值問題進行求解。

解答：（1）10+7x；12+6x；

（2）y=（12+6x）-（10+7x），∴y=2-x（0＜x＜2）；

（3）∵W=2（1+x）2y=-2（1+x）（2-x）=-2x2+2x+4，∴W=-2（x-0.5）2+4.5∵-2＜0，0＜x≤11，∴W有最大值，∴當x=0.5時，W最大=4.5（萬元）

答：當x為0.5時，今年的年銷售利潤最大，最大年銷售利潤是4.5萬元。

點評：本題考查了二次函數的頂點式：y=a（x-h）2+k（a≠0），當a＜0，拋物線的開口方向向下，當x=h，函數的最大值為k，解題思路和解答過程中蘊含了類比思想解題策略。