类比法在产品设计中的运用论文[共五篇]

第一篇：类比法在产品设计中的运用论文

摘要：类比法是一种推理方法，是对一类事物所具有的某种属性，推测与它类似的事物也应具有这种属性的方法，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。通过类比法原理和类型分类以及类比技法，论述类比法在产品设计领域中地广泛使用。

关键词：类比法；产品设计；创新性

根据普遍联系的哲学观中所讲的，事物总是处在这样或那样的联系之中，完全孤立的事物是不存在的。“人以群分，物以类聚”就是指他们之间的有着一定的相似或相近性。这种共性存在，是由类比法推理而来的。类比法作为产品设计的一种方法，它是对两个事物之间进行比较分析，从而推出这两个事物其他方面的相同或相似性。

1类比法的概念

1.1类比法的概念

类比源于古希腊，其含义表示比例。类比法就是根据两个或两类对象之间在某些方面相同或相似而推出他们在其他方面也有可能相同的一种思维形式和逻辑方式。［1］这是运用类比推理形式进行论证的一种方法。类比法与其他逻辑思维方法相比，它属于平行式思维方法。不管是哪种类比它都是在同层次之间进行的。亚里士多德在《前分析篇》中指出：“类推所表示的不是部分对整体的关系，也不是整体对部分的关系”。［2］对于类比的可靠程度，我们就要尽可能地寻找对象间更多的相同点。相同点越多，可靠性程度就越大，二者的关联度就会越大，结论就可能越可靠。反之，结论的可靠性程度就会越小。产品是社会发展到一定阶段的产物，它是人们生活和工作服务的工具，是人——自然——社会之间相互联系的媒介，也是生活方式的物质媒介，是诸多信息展示的载体。［3］而产品设计主要是满足于人们物质生活和精神层面的需求，从而进行的创新性的设计目的。在锤子的进化史中，从最初的打磨得很粗糙的击打用的石头，到詹姆斯内斯密斯1842年设计的巨型蒸汽锤。在此演化的过程中由石头到蒸汽锤，“由此及彼”进行的类比推理，它们之间经过了一个归纳和演绎的程序。

1.2类比法的特点

类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础，既要比它们的共同点，也要比它们之间的不同点。对象之间的共同点是类比法能否继续施行的前提条件，如果对象之间没有共同点，那么它们是无法进行类比推理的。类比法作为设计创新的一种方法，在运用时应遵循以下三个步骤：首先，找出事物的相似点；其次，对其相似点进行比照；再次，将相似点进行必要的加工并运用在设计中。

2类比法的原理及分类

在产品设计中的应用类比法是产品创新性的一种新方法，而各种方法又是相互贯通融合。类比法以比较为基础，关键是发现和找出原型，还要具有丰富的想象力，它的原理包括两个方面：异质同化和同质异化。

2.1异质同化

它是把陌生的事物看成熟悉的事物，再利用熟悉的观点和角度对其认识，使陌生的事物有着熟悉事物的特性，从而达到转陌生事物为所熟知的事物的理想状态，进行关于新事物的创造构思。

2.2同质异化

用陌生的观点和角度来分析熟悉的事物，借助利用与以往不同的观点和角度来分析已知的事物，从而找出已知事物的新特性、新功能、新结构，来对已知事物进行新的设计。运用类比法在对产品进行设计之时，异质同化和同质异化是缺一不可，前者是前提和基础，后者是创造设计的关键环节，我们应该对其进行全面的分析加以利用。以类比法为基础对产品设计展开联想时，它的实际连接方式是有所不同的。美国麻省理工学院W.J戈登把创造过程的类比分成四类，分别是直接类比、拟人类比、象征类比及幻想类比。第一，直接类比。直接类比是从自然界的现象中或社会中已有的成果中去寻找与之类似的事物，然后通过比较分析，得出启发，进行创造构思。直接类比是比较直观的一种分类，在对产品进行分析比较时，类比对象与设计的产品本质特征相似度越接近，成功率也就越大，反之越小。如仿生、功能模拟等。第二，拟人类比。又称感情植入法或角色扮演。就是把研究的事物人格化，然后把自身设想为被研究对象的某个因素，对其进行想象。在现实生活中，最为常见的就是机器人，就是将人的动作植入机器人中，来模拟人的动作。第三，象征类比。象征类比主要是由具象化转换为抽象化，将具象事物所具有的特征，对其进行抽象化的分析类比。对所要设计的产品，先进行总体的抽象化概括，然后对产品设计进行简化，从而去寻找与之相类似的具体化事物，对其进行类比。象征法主要是根据场景或情节上的相似性，以图案或相关题材为手段来实现象征功能的。例如，中国传统文化中的梅兰竹菊，分别有着自己象征性的寓意，将它们作为元素分别用在同一个产品上时，它们所传达的意思也不是完全一样的；玫瑰寓意爱情；书本寓意知识等等，生活中这样的例子随处可见。第四，幻想类比。幻想是不受任何事物限制，可以无限幻想，也可以借助科学和神话传说来大胆想象。如由天上飞的鸟儿，人们通过幻想发明了可以在天上飞的飞机；水中游的鱼儿，人们发明了潜水艇等。设计讲究的是创新，创新就要打破常规，使用各种对之有效的方法，大量寻找有创新性的素材，对其进行“去粗取精，由此及彼”，最后加以整合，设计出最具创新性、符合人们需求的产品。

3类比法在产品设计中的使用技法

类比技法在产品设计中经常被使用，常用的技法主要有原型启发法、移植法、仿生法三种。

3.1原型启发法

设计强调的是创新，而原型启发法强调的是启发，以启发为基础进行的创造性的思维模式。主要是用人的创造性思维模式来观察事物的原型，在原型的启发下，将偶然性的事物经过观察和分析，产生新的创新性思维方法。原型启发法对产品设计存在着偶然性和机遇性。比如说我们最早使用的火炉，当火炉里的火不旺时，只要我们用铁棍拨一拨，火苗就顺着拨开的洞燃烧起来。以至于我们后期在前人的启发下，发明了蜂窝煤。

3.2移植法

移植法与原型启发法相比更加的具体，将某个产品的特性引用到另一个产品中去，对其进行加工改造，创造出一个全新的产品。在设计中，有许多产品的设计手法都是相通的，它们之间没有一个严格的界限，都是利用相互间的共性，进行移植进行设计的。如对其产品的材质、色彩、功能的移植使用。

3.3仿生法

仿生设计法是一种创造性的设计思维，它区别于其他的设计方法，仿生设计主要以自然物为设计对象，对产品进行的创新型的设计过程。仿生设计最终追求的设计本质是“使产品回归自然”。仿生法设计是产品设计中最常见的设计方法，它追求的是绿色的、自然的、人性化的设计方法，以原生生物状态展示产品设计，使人们亲近大自然，同时增加了产品的趣味性，缓解人们使用产品的疲劳感和压力。

4结语

类比法是产品设计的一种创造性的思维方法，它使用原型启发法、移植法、仿生法设计出许多具有创造性、有趣性、个性化的产品。在对产品进行设计时，利用对未知事物各种因素和已知事物各种因素，通过类比法的异质同化和同质异化的两个基本原则的创造过程，把它们联系起来，得出富有新意的创造方法。

参考文献：

［1］袁希娟，龚耘.浅谈类比法［J］.河北理工学院学报（社会科学版），2003.［2］何博超.亚里士多德（前分析篇）［M］.华东师范大学出版社，2015.［3］刘永翔.产品设计（第2版）［M］.北京：机械工业出版社，2009.

第二篇：事理学在产品设计中的运用

事理学在产品设计中的运用

随着经济水平的不断提升，我们身边的产品也变的越来越丰富，为了提升产品的品质与易用性，各种设计理论与方法学也多种多样。其中，设计事理学作为一种成熟的方法论正在越来越多地被运用到具体的产品设计中。从生活中的“事理”出发，考虑产品与用户的关系，发现其中的问题，将其转化为用户的需求和产品。以“事”支撑产品地设计，使产品合情合理，是设计事理学的核心。本文以具体的校园自助式洗衣机为例，阐述如何从设计“物”到“事”的转化，将设计事理学贯穿到具体的产品设计当中，以实现设计为人们服务的目的。

人们经济水平的不断提高的同时，对生活的品质要求也越来越高，关注点从原先具体的物转化到产品所涉及到的整个服务当中，这就要求设计师们转变设计思想，从原先就物论物的设计方式转变到设计生活方式的层面上来，这就是设计事理学所强调的从设计“物”到设计“事”的思想，本文试图通过校园自助式洗衣机的设计来简要阐述下设计事理学在产品设计中的具体运用。

产品设计中的“事理”

设计是事理学是有清华大学教授柳冠中教授提出，在运用事理学之前，需要弄清楚其中事理的含义和概念。西蒙在人为事物中作了事与物的区别，柳冠中继续指出，“物”即生活中具体存在的物品，泛指实实在在的材料、设备、工具等；而“事”是一个抽象的概念，是上述物与人的中介关系，它对物做了外部限制，也是评定物好坏的标准。事有宏观和微观之分，宏观上的事指的是事情发生的的情景与背景，微观上的事指的是具体的行为事情。

事在本文中指特定时空下，人与人或物之间发生的行为互动或信息交换，在校园自助式洗衣机产品设计中的事宏观上指的是学生使用自助式洗衣机的情境和背景信息，比如学生的宿舍生活情境和洗衣房洗衣情境，微观上的事指学生在清洗衣物时与洗衣机发生的各种具体交互，比如放入衣物，选择清洗方式，放入洗涤剂等等，在此过程中，人的意识有一定“意义”生成，而物发生了“状态”的变化。

经过对上述概念及内容的理解下，我们再来看设计事理学概念。从“物”到“事”，从“情”到“理”，我们将其概括为设计事理学。从这简短的描述中可以看出，任何设计的源头都应开始于特定人群的生活形态，生活方式及习惯的观察、分析和研究，通过研究事去理解人的需求，进而去创造满足人们需求的物，再通过对人们使用设计物的过程进行观察与分析，找出其中的问题，加以改进。这是事物发展“螺旋式”上升规律。

校园自助式洗衣机中的事理研究

校园自助式洗衣机产品，涉及到的场景包括校园公共洗衣房，学生的宿舍环境等，学生在具体的场景中与自助式洗衣机发生各种互动，包括行为上互动、信息的传递，因此在事理研究中需要先对场景和学生的行为进行调研活动。调研的切入点将依据设计事理学的理论，按照事的结构予以展开，主要包括高校学生使用自助式洗衣机清洗衣物事件发生的空间环境，事件的主体学生，以及衣物清洗事件中人的行为等因素，以了解校园自助式洗衣机设计的外部因素。

设计事理学对于“事”的考察不在于采样的多少，而在于“质”，即调研的深度和理解程度，强调更深入到现象之中，通过亲身体验了解研究对象的思维方式。因此调研的具体方法上，主要采用用户日记和深入观察的方法。

用户图片日记主要是让被选取的高校学生用智能手机来记录日常生活的衣物存放情况（尤其是已穿过的衣物存放情况）、以及使用自助助式洗衣机进行衣物清洗的情况，还有衣物清洗完的后续处理晾晒情况。

观察法是调查那些在用户图片日记中无法获取的信息，比如高校学生的动态行为、情感及性格特征等，发现具体的细节信息，探究现象背后的意义，以支撑最后设计方案的产出。

具体的调研过程就不在此赘述，上文已给出校园自助式洗衣机“事理”调研的内容和方法，这里给出笔者的一个调研结果。高校学生使用自助式洗衣机的整个过程中问题主要表现几种在以下三个方面：

1、对卫生问题的关注，比如本能地对公共产品的卫生产生心理上的排斥感，自助式洗衣机长期使用后污渍在?韧氨谏系幕?累等；

2、对洗衣效率的关注，比如人多时有限的洗衣机怎样清洗更多的衣物，衣物洗干净后如何提醒学生及时取走等；

3、对洗衣过程便捷的关注，比如及时提前知道洗衣房中是否有空余的洗衣机，无需自己去把握放入洗衣液的量等。

通过对自助式洗衣机的事理研究，将结果进行分析和整合，从中可以发现很多设计机遇，而每一个设计机遇都可以作为特定的设计主题进行概念展开发展，比如针对卫生这个角度，可以考虑在?韧安牧现刑砑涌咕?添加剂，或在洗衣机中增加除菌设备，又或者可以考虑采用?韧翱刹鹦斗绞剑?能独立清洗。由此可见，用设计事理学的方法考虑设计问题始于从“事”中找到特定群体对产品的真实需求，事是问题的来源，是设计的起点，也是设计的评价参照。

总结

作为一名工业设计师，可以从不同的角度进行产品设计，可以是针对现有产品的改良设计，可以是针对未来需求的概念设计，无论采用哪种设计方法，都需要清晰的了解特定群体的需求，针对其需求进行产品设计。设计事理学，作为一种研究用户使用产品整个过程“事”的设计方法学，能沉浸到具体的情境当中去挖掘用户的需求，使得最终的设计更加合情合理。因此，设计事理学无论是对改良型产品设计或是概念型产品设计都能直击用户痛点，准确把握用户的根本需求，无论从理论上还是实践上对产品设计都是有很大指导意义。

第三篇：类比法在大学物理电磁学教学中的运用

类比法在大学物理电磁学教学中的运用

类比法在大学物理电磁学教学中的运用

一、引言

物理学作为自然科学的带头学科，是当代科学技术发展的最重要基础，而大学物理课程又是国内高校理工科专业的基础必修课程。它所阐明的物理学知识、基本概念、定理规律和研究方法，不仅是学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础，也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科技创新能力的重要途径。湖北大学的“大学物理”课程作为一门公共基础课程，面向全校理工科专业大学一年级的学生，目前采用的是马文蔚主编的《物理学》（第六版）

教材，其中包含了力学、电磁学、振动和波、光学、热学和近代物理学这六大板块。其中电磁学板块学习难度相对较大，往往会给初学者带来许多困惑，所以如何通过适当的教学方法运用来促进学生学习，提升教学效果，也是我在这篇文章中所要阐述的主题。

二、大学物理电磁学教学的概况

1.大学物理电磁学的知识特点：在马文蔚《物理学》（第六版）的教材中，电磁学部分的内容涉及到第五章《静电场》，第六章《静电场中的导体和电介质》，第七章《恒定磁场》和第八章《电磁感应和电磁场》，公式众多，内容繁杂，是本教材中难度较大的一个部分。之前学生在高中物理的课堂上学习电磁学，将主要的研究对象设置为带电粒子和载流导线，研究的重点也放在了它们的受力和运动上，所以这更像是牛顿力学在电场和磁场中的一种体现而已，即电场和磁场中的力学。而大学物理学习电磁学，研究对象则从电荷和电流变成了由

它们所产生的电场和磁场，但是场作为一种物质，却与我们之前研究的实物有着很大的不同：首先，实物集中在有限范围内具有集中性，而场分布范围广泛具有分散性；第二，对场的描述需要逐点进行，不能像实物那样只需作整体描述。所以研究对象的变化自然也带来了研究方法的变化，描述场中各点性质的基本物理量也就成为了我们讨论的重点，所以才利用库仑定律和电场强度叠加原理来计算电场强度，利用电场强度的路径积分或电势叠加原理来计算电势，再利用毕奥-萨伐尔定律和磁感强度叠加原理来计算磁感强度。而从静电场中的高斯定理和环路定理到磁场中的高斯定理和安培环路定理，对场的内在物理性质的分析也就成为了这两章的核心内容。

2.教学对象所面临的困惑：在对电磁学各基本物理量的计算和对各基本定理的推导及应用中，都要涉及到大量的高等数学微积分知识，于是这也让其教

学对象――大学一年级的理工科学生产生了许多困惑。他们往往会在诸如电场强度叠加原理的积分公式、毕奥-萨伐尔定律的矢量公式、高斯定理的曲面积分公式和环路定理的环路积分公式等复杂公式面前迷失了前进的方向，在满PPT屏幕或满黑板的公式推导和积分运算中丧失了学习的兴趣，或错误地把大学物理当成又一门高等数学课，认为只要会计算微积分就能学好电磁学的知识，或沮丧地觉得自己高等数学没有学好，因此大学物理也很难学的明白透彻。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑，我们必须引入一些电磁学学习的基本方法，如微元法、补偿法、对称性分析法，以及接下来我们所要介绍的类比法。

三、类比法在电磁学教学中的应用

1.类比法的介绍：类比法（Method of analogy）也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法，与其他思维方法相比，类比法属平行式思维的方法。无论哪种类比都应该是在同层次之间进行。亚里士多德在《前分析篇》中指出：“类推所表示的不是部分对整体的关系，也不是整体对部分的关系。”类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础，既要“比”共同点也要“比”不同点。对象之间的共同点是类比法是否能够施行的前提条件，没有共同点的对象之间是无法进行类比推理的。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是结论，那么类比思维的过程就是一个推理过程。按照思维方向分类，类比又可分为单向类比、双向类比和多向类比，而我们在大学物理电磁学教学中采用的正是双向类比，将静电场和恒定磁场这两部分内容作为类比的对象。

2.利用类比法来学习静电场和恒定磁场：在静电场和恒定磁场的学习中，我们发现许多物理量遵循着相类似的规

律，表现为描述此类规律的方程式有着相同的形式，例如电场强度与磁感强度，电位移矢量与磁场强度矢量，电偶极子与磁偶极子，电场强度通量与磁通量等。它们尽管物理本质不同，但是所遵循的规律形式相类似。在分析此类物理问题时便可借助类比的方法，通过其中一个已知物理量的规律去推测相应的另外一个物理量的规律，可以将学生从枯燥的数学推导中解脱出来，将更多的注意力放在物理概念本身的内涵上。比如在学习磁感线的时候，我们便可以将其与电场线相类比。它们有许多共同点，都是对场的物理图像做出了非常直观的几何化形象描述，可将抽象的朦胧电磁认知化为直观的清晰图景，从中感受到场存在的直观对称和谐美。同样的，由法拉第提出的“力线”，切线方向表示磁感强度（或电场强度）的方向，其密度则为磁感强度（或电场强度），而且任意两条磁感线（或电场线）都不相交。但它们的不同点也很明显：电场线总是始于正

电荷，终止于负电荷，不形成闭合曲线；而磁感线则是围绕电流的闭合曲线，没有起点，也没有终点。磁感线与电场线的共同点决定了定量描述它们的物理量电场强度通量和磁通量表述形式相一致，而它们的不同点则决定了静电场与恒定磁场性质的巨大差异，由此得出的静电场和磁场中的高斯定理分别表明了静电场是有源场，而恒定磁场却是无源场。

再比如在?W习磁介质时，我们也可以通过与电介质的类比将问题予以简化。在电介质中，束缚在介质表面的是极化电荷，而在磁介质的表面则存在磁化电流；我们用电介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度，定义为电极化强度P，又用磁介质中单位体积内分子的合磁矩来表示介质的磁化程度，定义为磁化强度M。接下来通过数学推导，得出电介质中的辅助矢量――电位移D和磁介质中的辅助矢量――磁场强度H；最后再由此分别给出电介质中的高斯定理和磁介

质中的环路定理。它们的计算功能也很类似，前者可以用来求对称分布电荷的电位移D和电场强度E，后者则可以用来求对称分布电流的磁场强度H和磁感强度B。

四、结语

电磁学的发展，经历了库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等物理学大师们的不断努力，才形成了最终的经典电磁场理论，成就了物理学史上的第三次大综合。这是人类一代代探知外在客观、探知各种规律的一个永无止境的过程，是一个后人不断补充、不断修正乃至推翻前人认识的不断进取的过程。而电磁学教学也在整个大学物理的知识体系中占据了相当重要的地位，所以作为教学工作者，我们要不断开拓教学新思路，通过新的教学方法实践来培养学生兴趣，促进教学发展，为学生日后的专业课，如电磁场与电磁波，电介质物理和铁磁学的学习奠定良好的基础。

第四篇：逆向工程在产品设计实践中的运用

逆向工程在产品设计实践中的运用

陈骏

张强

（沈阳航空工业学院工业设计系 110034）

wtrues@sina.com.cn

摘要

曲面形态的产品设计在当今的工业设计领域是一大潮流。形态独特而又具有优美曲线的 产品也日益成为广大消费者的追求。基于此，在众多的产品设计之中融入了设计师无限的想 象和创造力，曲面造型的产品亦更多的以亲和、人性化的一面呈现在人们面前。

在具有曲面特征的产品设计过程之中，前期对产品形态的创意、构思，是设计师对产品本身造型特征的感性把握；而进入产品设计的后期，即工程、结构设计阶段，此时设计师对产品造型特征曲线、曲面的思考就应带有理性的，定量的分析。逆向工程在设计流程中的介入无疑成为工业设计师进行曲面造型的有力武器。

逆向工程是现代工业设计中最常用的CAID手段之一，作为进行工业设计教育的教学单位，亦是工业设计探索的科研单位，我系始终在教学领域活动向生产力的转化领域中不断尝试，均取得了良好效果，先后与营口尹氏商贸有限公司合作进行了帕萨特、中华、高尔夫轿车用挡泥板设计，以及沈飞日野新一代豪华大巴的前围造型设计，在这两大项目中，逆向工程的运用使得设计生产周期大大缩短，有效节约了人力、物力资源。关键词

CAID、逆向工程、产品设计、曲面

1． 向工程使产品设计流程产生重大变革

在工业设计领域中，许多具有曲线曲面设计涉及到运动物体的外形，例如汽车、飞机、船舶的造型设计，这些交通工具的造型光滑与否直接影响到其运动性能，因此，一种曲线曲面的CAD/CAM造型方法被提出，由此发端也波及产品设计的各个领域。逆向工程正是其中一种最为常用的CAID手段之一。

作为一种新式的产品开发概念，逆向工程技术是一项综合了三维测量、快速成型等高新技术，在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件的模型（称为零件原形），利用各种数字化技术及CAD技术重新构造原形CAD模型的过程。逆向工程是近年来发展起来的，并消化和吸收了一系列先进分析方法和应用技术，其主要目的是为了改善产品生产的技术水平，提高生产率，增强企业及其产品的市场竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此 研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。

逆向工程技术对整个工业设计的意义是重大的。拥有此技术，设计师的设计意图将被真实的再现。以轿车的设计为例，在产品开发前期，设计师的意图形成里草图效果图，胶带图，直至模型制作完成，设计师的意图、理念体现阐述告一段落。如何将这些概念模型转化为产品？接下来的事交给逆向工程技术。以三坐标测量仪为源头，对设计师的模型进行精确的数字化扫描，得到其三维轮廓数据，通常它将使大量的离散点云，结合专门的逆向工程软件对其进行曲面重建，生成实体，配合数字化加工中心，即可加工出模具，投放生产。

相同的设计流程如果针对一些小型产品，那么还可以通过快速成型机制造出样品，甚至可以硅胶制模进行小批量生产，快速地将产品投向市场，以验证市场，既可以为商家抢占商机，也为赢得市场节省大量宝贵时间，并且有效地减少了风险。

由此可见，可以说现代工业设计流程中，逆向工程已然成为产品设计开发不可缺少的有力手段。

2． 工程在设计实践活动中的运用

沈阳是闻名全国的装备制造业基地，放眼全国，制造业的竞争是激烈且残酷的，南方一些地区之所以在改革开放之后成为制造业的又

一生立军，是因为大量高新技术、装备的采用。而对于工业设计而言，CAD/CAM技术的运用无疑是设计向产业转化的纽带。

沈阳航空工业学院工业设计系作为我国东北地区较早开设的工业设计系之一，借助我学院以工科为主的优势，除了进行常规的教学，在设计转化为产品的技术研究上也进行了一些有益的尝试。

以我系与辽宁省营口尹氏商贸有限公司合作开发轿车用挡泥板为例，这是一次典型的以

逆向工程为主要设计开发手段的产品设计流程（见图）。首先，在设计输入阶段，客户先确定希望开发挡泥板的车型（以帕萨特车型为例），设计师在充分调研的基础上，抓住此款车型的造型风格要素：圆润饱满的车体轮廓，车身造型中曲线曲面居多，却又不失刚强。很快设计草图、方案得到客户的认可，接下来就直接在实车上进行等比例的油泥模型造型制作。这中间省略了尺寸线图的制作步骤，因为挡泥板形态复杂，曲面较多，难于用图纸表达，而且因为工作环境的局限（车身下方），因此尺寸图或者胶带图显得毫无意义。依据效果图，在实车的条件下，挡泥板的距地高度，宽度得到确定，造型也得到客户的认可，下一步就进入后期的逆向工程阶段。

通过激光测量仪，油泥模型的数据转化为离散点云形式的三维数据的形式，通常它是由数以万计的空间点构成的，将这些数据导入例如I-DEAS, Surfacer, UG等逆向工程软件之中，进行曲面的重新构件。大致步骤是这样的：①导入点云，移除杂点；②提取特征点云，用来构建曲线；③以购建完成的数条曲线构建曲面；④将曲面物体经过一定工序构建为实体；⑤对此实体进行其他相应的操作，例如加筋板，开安装孔等。当然这只是大概的步骤，曲面重建是一项辛苦的工作，点、线、面构建时的质量好坏，关系到实体构建的好坏，也直接关系到快速成型的成败。在实体CAD模型构建完毕之后，即可进行快速成型，制成试验件，装配在实车上进行验证，如不符合设计要求应修改CAD数字模型直至符合要求，在进行快速成型并验证，待完善之后便可以进行数控模具加工。这样挡泥板的设计就宣告完成。

同样的逆向工程流程也用在了我系和沈

飞日野客车公司的新型豪华大巴设计中。这些造型包括车前脸、前部的大灯灯罩、两侧车体以及保险杠等，这些构件均是玻璃钢件。在整个的设计流程之中，笔者参加了1：5和1:1比例的油泥模型的制作，直至后期的逆向工程。在这期间，我深深的感觉到模型对于产品设计的重要性，可以说设计师的创意，思想均是由模型完全的体现出来：实体模型造型块面的起伏、转折给人的感受是全方位的，不仅可以在各个事件进行观察评价，而且他的形体是实实在在的，可以触摸的。所以要搞好后期的曲面重建，必须对模型本身的造型有较深层的了解，这样在能忠实再现设计师的创意。

在利用ATOS照相扫描系统测取了等比例车体模型点云数据之后，同样对其进行了曲面的重新构建，重新构面是为了在这之后玻璃钢车体的加工过程之中有尺寸参照的依据：客车的结构设计人员可以在三维曲面车体上截取任意的截面线，用来制作装配图纸指导生产。

在曲面重建过程中，我们采用了处理大规模点云的专用软件Surfacer，这个软件的优势在于：可以将一整体点云视为一个物体，运算进程大大加快；针对点云的方便有效的功能大大加快了造型进度。鉴于该点云数据量较大，根据原车造型，我们将其分为若干块进行构建，如灯罩、保险杠、前脸、侧车体等，每个部件之间的装配关系，以及相应的必要尺寸应事先由厂方提供，这些既定尺寸轻易不能更改，在建模中应严格遵循。逆向建模工作是一项费时的工作，和前面所讲述的方法一样，由点到线，再进行构面，每一步都是需要耐心去调整的，因为是初次涉及这样的工程，因此不是一蹴而就的，经过和厂方结构设计人员的多次协调尺寸，最终才能通过。

3． 向工程对工业设计的深远影响

作为教育单位，除了教书育人之外，将理论结合实践，将设计付诸于生产是每个搞工业设计教育者的心声。我系在教学之余（这些项目大都是在假期完成的）曾多次和厂家进行合作开发新产品，将学院的科研优势付诸实践，同时借此提高自身设计、科研水平，以提高教学质量。

工业设计的活动是与商业化、制造、市场紧密联系的，而逆向工程正是顺应了制造业发展的需求而产生的，利用这项技术，商家可以快速抢占商机，赢得市场，有效规避投资风险。

总而言之，逆向工程对工业设计本身而言只是一项先进的工具手段，仅此而已，和设计师本身的理念、创意并没有太大的关系，但掌握了这项先进的设计手段之后将对设计师理念的再现，创意的阐述将起到关键的作用。相信这项技术必将推动工业设计达到新的高度。

参考文献

[1] 刘国玉，沈洁。《产品设计基础》，中国轻工业出版社，2001.5.[2] 陆凯，沈洁。《CAS在产品设计中的综合运

用》，设计之角，2002.3.

第五篇：类比思想在二次函数教学中的运用

类比思想在二次函数教学中的运用

数学是一门严密性、逻辑性、方法性都很强的学科，在探寻问题解答方法和思路的进程中，需要运用到多种多样的解题方法和数学思想。作为初中数学解题思想策略之一的类比思想在数学问题解答中有广泛的运用。著名教育家、活动家刘文雅曾经对类似思想进行过形象生动的阐述：“类比就像一位伟大的领路人，引导人类由此及彼、由表及里，深挖事物、现象和规律的本质，搭建通向成功彼岸并获取胜利的‘桥梁’”。数学中的许多定理、性质、公式等，都是通过类比推理方法得到的。类比思想的有效运用能有效开启学生思路发展的“大门”，提升思维的灵活性和创造性。本文主要分析二次函数问题解答中类比思想的运用。

问题1：小明利用几何画板，将抛物线y＝x2+bx+c先向右平移了3个单位，然后又向下平移了2个单位，此时他得到抛物线y=x2-3x+5，试求出b,c的值。

分析： y=x2-3x+5变形为y=（x-■）2+5-■，即y=（x-■）2+■，将其向左平移3个单位，再向上平移2个单位，可得抛物线y=（x-■+3）2+■+2，即y=x2+3x+7，所以b=3，c=7。

解题策略：在解决此类问题时，应该使用逆推理，采用由表及里的方式类比推理，反向推导，从而得到向左平移3个单位，又向上平移2个单位的，可得到抛物线y=x2+bx+c的解析式．

问题2：现在知道有一个二次函数y=ax2+bx，它的函数图像分别经过两个点，分别是（2，0）和（-1，6）。（1）试求出这个函数的解析式；（2）根据问题条件，作出这个函数的图像，观察图像，当x在什么情况下，y＞0？

分析：由问题条件可以得知，解答需要运用到二次函数与一元二次方程以及一元二次不等式之间关系的知识，根据该问题所揭示的条件关系，采用类比推理的方法，第一小题可以通过列方程组解答，第二小题通过数形结合方法，观察图像得出x的取值情况。

解：（1）由待定系数法不难求出二次函数的解析式为y=2x2-4x。

（2）所做函数图像如图所示，通过观察此函数图像，可以知道y＞0时，曲线在（0,0）和（2,0）以上，因此x的取值范围是x＜0或x＞2。

解题策略：上述问题案例解答过程展示了关于二次函数与一元二次方程、一元二次不等式之间问题解答的一般方法，在解答过程中，应该采用转化类比的思维方法，将函数观点转化为解方程的解和不等式的解集思路进行解答。解题过程中，应注意解方程与解不等式之间的区别和联系，不能混淆，避免出现解题错误。

问题3：已知方程x2+bx-3=0的其中一根是-3，如果y=x2+bx-3图像分别经过三点A（-■，y1）、B（-■，y2）、C（■，y3），则y1、y2、y3三者的大小关系是什么？

分析：将x=-3代入x2+bx-3=0中，求b，得出二次函数y=x2+bx-3的解析式，再根据抛物线的对称轴，开口方向确定增减性，比较y1、y2、y3的大小关系。

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，观察该抛物线的开口方向特点，可以发现，该抛物线的开口向上，对称轴为x=-1，A、B、C三点都在对称轴的右侧，y随x的增大而增大，所以y1＜y2＜y3。

点评：上述问题是关于二次函数图像点的坐标特点，解题的关键是求函数解析式来判定函数值的大小关系。

问题4：东方红玩具厂去年生产毛绒玩具，已知每件玩具的成本价是10元，它的出厂价是每件12元，该厂共销售此种玩具2万件。今年该厂准备提档升级该产品。已知该厂今年每件玩具的成本价要比去年增加0.7x倍，相应的出厂价就要提高0.5x倍，通过市场评估，今年的销售量将比去年增加x倍（0＜x≤11）。（1）用含x的代数式表示今年该厂毛绒玩具的成本和出厂价；（2）试求出今年该厂每一件毛绒玩具的利润函数关系式（用含x的代数式表示y）；（3）如果今年东方红玩具厂毛绒玩具的销售利润是W万元，如果今年年销售利润取得最大值时，则x的值为多少？并求出今年的最大销售利润。

分析：本题是关于二次函数的应用题，该问题解答时应该运用二次函数的最值求法，解题时应类比推导出二次函数的最值解答方法。（1）根据题意今年这种玩具每件的成本比去年成本增加0.7x倍，即为（10+10?0.7x）元/件；这种玩具每件的出厂价比去年出厂价相应提高0.5x倍，即为（12+12?0.5x）元/件；（2）今年毛绒玩具出厂价减去成本价即是该件玩具的利润，即可得到y=（12+6x）-（10+7x）函数关系式；（3）今年的销售量应该是（2+2x）万件，从而得到W=-2（1+x）（x-2），再利用二次函数的最值问题进行求解。

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，∴当x=0.5时，W最大=4.5（万元）

答：当x为0.5时，今年的年销售利润最大，最大年销售利润是4.5万元。

点评：本题考查了二次函数的顶点式：y=a（x-h）2+k（a≠0），当a＜0，抛物线的开口方向向下，当x=h，函数的最大值为k，解题思路和解答过程中蕴含了类比思想解题策略。