第三节 设计是技术的关键

什么是设计？

技术创新的来源： 1、偶然的发现 青霉素 2、有计划、有步骤的设计 航天技术

在现代医院里，青霉素是一种非常普通而常用的药物。然而，有谁知道，就在三、四十年前青霉素还是价值千金的名贵药品。那时流行着许多传染病，如猩红热、白喉、脑膜炎、肺结核等，这些疾病严重地威胁着人们的生命。由于没有有效的治疗方法，人们只能眼睁睁地看着一个个病人悲惨地死去。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。 亚历山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。 在1928年夏弗莱明外出度假时，把实验室里在培养皿中正生长着细菌这件事给忘了。3周后当他回实验室时，注意到 一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌。在用显微镜观察这只培养皿时弗莱明发现，霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鉴定表明，上述霉菌为青霉菌

迄今，神舟号飞船共进行过7次发射，前4次为无人发射。 　　神舟一号 　　发射时间：1999年11月20日6时30分7秒 　　运载火箭：新型长征二号F捆绑式火箭 　　发射地点：酒泉卫星发射中心 　　任务概况：载人航天工程第一次飞行试验，考核运载火箭性能和可靠性，验证飞船关键技术和系统设计的正确性，以及包括发射、测控通信、着陆回收等地面设施在内的整个系统工作的协调性。 　　神舟二号 　　发射时间：2001年1月10日1时0分3秒 　　任务概况：试验我国第一艘正样无人飞船，飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成，系统结构有了新的扩展，技术性能有了新的提高，首次在飞船上进行了诸多领域的实验。

　神舟三号 　　发射时间：2002年3月25日22时15分 　　　　任务概况：神舟三号飞船和运载火箭系统技术进一步提高，飞船搭载了10项44台有效载荷设备，完成了多项科学试验，取得了圆满成功。 　　神舟四号 　　发射时间：2002年12月30日0时40分 　　　任务概况：神舟四号飞船系统配置、功能及技术状态与载人飞船基本相同。载人航天应用系统、航天员系统、飞船环境控制与生命保障分系统全面参加了试验，进行了多项研究项目。 　　神舟五号 　　发射时间：2003年10月15日09时00分 　　　将中国首名航天员杨利伟送入太空。飞船运行在轨道倾角42.4度、近地点高度200公里、远地点高度350公里的椭圆轨道上，实施变轨后，进入343公里的圆轨道。计划绕地14圈，历时23小时。根据规划，接下来的工作目标是将多人送入太空并逗留更长时间，以及进行太空行走。

　神舟六号 　　发射时间：2005年10月12日09时00 　　　　费俊龙和聂海胜两名中国航天员被送入太空，预计飞行时间为5天。 　　　　神舟七号 　　发射时间： 2008年9月25日21时10分04秒 　　任务概况： 神舟七号载人航天飞行实现了航天员出舱活动和小卫星伴飞，成功完成了多项技术试验 　　神七上三个人分别为翟志刚（指令长）、刘伯明和景海鹏。神舟七号飞船围绕地球运行到第29圈时，北京航天飞行控制中心于中欧夏令时上午10时35分向航天员发出了出舱指令。接着，宇航员翟志刚开始开启轨道舱舱门。他在离开轨道舱、进入太空后，向全中国和全世界人民问好，并挥动由宇航员刘伯明递上的五星红旗。第三名宇航员景海鹏留在舱内，与地面指挥中心保持联系。中国宇航员令人注目的出舱活动，是世界宇航史上中国宇航员首次进行的太空行走，是中国航天计划重要里程碑。

　天宫一号 　　 “天宫一号”实际上就是一个空间实验室的雏形，它的重量和神舟七号一样，用它来完成和飞船的交会对接。中国将于2010到2011年底发射“天宫一号”目标飞行器。“天宫一号”重八吨，类似一个小型空间实验站；发射“天宫一号”后两年内，中国将相继发射神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船，分别与“天宫一号”完成空间交会对接。这基本上要在两年之内完成，因为“天宫一号”寿命只有两年。神舟十号飞船完成交会对接以后，2020年就要建设中国自己的空间站 　，它的规模不会超过现有的“和平号”或国际空间站。戚发轫院士介绍，基本型空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱，总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。

人们通过设计可以把自己或他人的由创造性构思得到的设想具体化。

设计是绝大多数技术发明和技术革新的核心过程。

一、设计需要不断改进 时速4公里/小时。 每走15分钟，锅炉的压力就耗尽。 方向盘十分沉重，难以改变方向。 没有任何刹车系统。 1769年法国古诺第一驾蒸汽动力车

                                                                                           1903年,福特A型车

1925年，阿尔法·罗密欧敞篷车

1949年,美国福特V8型小客车

想一想： 未来的汽车可能是怎样的？ 未来汽车可以无人驾驶 不用汽油，燃料被环保材料代替。 像飞机一样在天空快速穿梭，还可以在海里游泳，观赏海底世界。 有电脑、有电冰箱、有电话、还有自动按摩器和游戏机。 可以变成一间小屋子，屋子里面还有厨房，人们可以在车里过夜。

日常生活中,你能想到哪些 “改进设计”的例子?

第一代模拟制式手机(1G) 能够清晰地听出对方的声音，可以与固定电话媲美。 保密性较差，极易被并机盗打； 只能实现话音业务，无法提供增值业务； 网络覆盖范围小且漫游功能差； 模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧

GSM全球移动通讯系统(2G) GSM(Global System for Mobile Communications) 俗称“全球通”。 防盗拷能力佳 网络容量大 、手机号码资源丰富 通话清晰、稳定性强不易受干扰 信息灵敏、通话死角少 手机耗电量低

3G第三代移动通信技术 3G(3rd Generation)指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

二、设计需要多种知识 燃烧学和热力学 机械学和力学 流体力学 材料学 汽车 美学 电子学 电工学 人类工程心理学

试一试： 花纹 舒适 （美学） （工程心理学） 稳固 （力学） 木质 椅子 （材料学） 粘合 （化学） …… 外观 （美学）

小结： 1、技术发明与技术革新 2、知识产权 3、技术的关键——设计