論中學(xué)通用技術(shù)課程限制條件對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)設(shè)計的重要性

何威年

生活中每個人都知道真正的自由并非完全自由，真正的自由在于完全自由與限制性之間的平衡，設(shè)計活動也是如此。有人說“設(shè)計是帶著鎖鏈的舞蹈”，這一比喻非常形象。

設(shè)計是指人們參與的旨在提升后繼創(chuàng)新行為質(zhì)量的活動或過程，意味著開發(fā)某些事物或是為了解決問題而執(zhí)行計劃之前，要經(jīng)過一個系統(tǒng)的、精細(xì)的規(guī)劃和觀念生成的過程。就學(xué)生而言，設(shè)計是他們?nèi)粘１刈龅氖虑椤＠?，制訂學(xué)習(xí)計劃和假期出游計劃、決定自己房間的布置和擺放、設(shè)計自己的形象、選擇合適的午餐等。而對更加具體、更有技術(shù)含量的設(shè)計，我們稱之為簡單的技術(shù)設(shè)計，一般以設(shè)計一個具體實物或者方案為目的。

通用技術(shù)課程的必修模塊是“技術(shù)與設(shè)計1”與“技術(shù)與設(shè)計2”，其核心內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)設(shè)計能力，其至關(guān)重要的是教會學(xué)生如何正確地進(jìn)行技術(shù)設(shè)計。學(xué)生在進(jìn)行具體的技術(shù)設(shè)計時，通常不是不能設(shè)計，而是不能合理地設(shè)計。其中，最重要的原因之一是無法正確地理解和解決具體設(shè)計所受的各種限制條件。無論是一個問題的解決，還是一項設(shè)計的進(jìn)行，其限制條件主要由兩個方面決定，一是設(shè)計對象的特點和設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)即內(nèi)在限制條件，二是設(shè)計者的技術(shù)能力與條件即外在限制條件。內(nèi)在限制條件一般是指具體產(chǎn)品的功能、特點和要求，外在限制條件則是指具體設(shè)計項目所受到的來自設(shè)計人員不同專業(yè)上的制約，即設(shè)計者是否具有解決問題所需知識和技能，以及設(shè)計所受到人力、物力、財力、時間的限制。就學(xué)生的設(shè)計而言，基本上指的是利用現(xiàn)有資源，達(dá)到指定目標(biāo)。因此，結(jié)合自身能力與條件對現(xiàn)有資源進(jìn)行收集、取舍和利用，是學(xué)生需要解決的外在限制條件，而對設(shè)計目標(biāo)的理解和處理是其需要解決的“內(nèi)在限制條件”。

一、限制條件對技術(shù)設(shè)計的約束作用

通常來說，技術(shù)設(shè)計是從想法到產(chǎn)品的過程，必須嚴(yán)格地符合自然科學(xué)與技術(shù)這一“客體”的尺度，任何違背自然客體尺度的設(shè)計最終都是毫無意義的。因此，不具備基本功能，不能被正常加工，不滿足生產(chǎn)和銷售的經(jīng)濟(jì)性要求，不符合使用者的操作習(xí)慣，不符合使用者的正常審美需求等，都違背了設(shè)計的各種內(nèi)在限制條件。例如，汽車內(nèi)部裝飾物（包括音響）如果出口日本，需要通過“內(nèi)突規(guī)制”（轎車車輛內(nèi)部突出物規(guī)定與限制），這其實是一種比較典型的內(nèi)在限制條件。對一般的技術(shù)設(shè)計來說，內(nèi)在限制條件是設(shè)計成功的基礎(chǔ)，必須被嚴(yán)格遵守。

與此相似，學(xué)生設(shè)計盡管非常常見和簡單，且可以通過多種途徑收集大量的資料，但由于生活經(jīng)驗的缺失，會造成一些顯而易見的數(shù)據(jù)錯誤和功能忽視，以至于出現(xiàn)無法正確完成設(shè)計工作的情況。因此，要想順利地完成設(shè)計任務(wù)，必須要很好地確定內(nèi)在限制條件。

技術(shù)設(shè)計的順利實施，不但存在內(nèi)在限制條件，還會受到設(shè)計者主客觀條件的限制，即所謂的外在限制條件。對同一個作品，一千個設(shè)計師就有一千種設(shè)計，外在限制條件從根本上控制了設(shè)計的整個形勢。每個人都會因為自身的教育背景及對技術(shù)的掌握情況而受到限制。中學(xué)生由于知識和經(jīng)驗的局限，很難駕馭較復(fù)雜的技術(shù)設(shè)計。尤其是對需要制作模型或原型的技術(shù)設(shè)計，不但要考慮基本的功能和設(shè)計要求，還要思考加工的工具、工藝和場地，否則很難產(chǎn)生較為合理的設(shè)計。因此，對學(xué)生的設(shè)計來說，外在限制條件在很大程度上決定了這一設(shè)計是否真正完成，其重要性甚至要在內(nèi)在限制條件

之上。

以學(xué)生設(shè)計臺燈為例，使用220伏交流電時要保障其安全性，要思考燈罩的聚光性和不透光性該如何體現(xiàn)，臺燈大小、造型以及開關(guān)位置要符合使用習(xí)慣，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要好，各構(gòu)件間的連接要牢固和易于制作等，這些是學(xué)生設(shè)計臺燈的內(nèi)在限制條件。如果我們無法滿足內(nèi)在限制條件，設(shè)計作品就必然是無本之木、無源之水。而外在限制條件要根據(jù)學(xué)生的主客觀條件來決定。例如，甲使用葡萄酒的包裝木盒制作臺燈的支架，可能是因為在找材料時剛好看見家中有喝完酒剩下的木盒子;乙選擇用卡紙制作臺燈的燈罩，可能是因為自己的動手能力較差，認(rèn)為用紙材料加工會容易點;丙可能會用鐵絲制作模仿小狗形狀的臺燈，也許在上網(wǎng)查資料時被一盞自制的小狗燈所吸引，自己想仿制;而丁所設(shè)計的臺燈，顯然是不能制作成功的（見圖1）。每個學(xué)生的設(shè)計、制作水平和條件不同，對尤其需要學(xué)生實際制作完成的設(shè)計，更要認(rèn)識到限制條件的重要性，真正了解和解決它。

圖2和圖3是不同事物的設(shè)計草圖。從這些設(shè)計草圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)很多錯誤，如圖2中將合頁安裝在凳面上會影響使用的舒適性，而且兩條相交的木質(zhì)凳腳開長槽，無論中間用什么連接都不可能在地面上支撐。圖3的移動小書柜看似沒有問題，但細(xì)究就會發(fā)現(xiàn)，由于尺寸沒有標(biāo)注單位，而我們一般會默認(rèn)為毫米，就會發(fā)現(xiàn)這個書柜的尺寸實在太小，不實用。學(xué)生的設(shè)計草圖，乍一看似乎不錯，但由于受知識技能水平的制約，缺乏實際動手的經(jīng)驗，對設(shè)計的外在限制條件考慮不足，就容易出現(xiàn)“看上去很美”但實際無用的設(shè)計。

二、主要的限制條件及簡單解決方法

在學(xué)生進(jìn)行技術(shù)設(shè)計全過程的各個環(huán)節(jié)，限制條件無處不在，要想較好地了解學(xué)生對其的理解程度，應(yīng)該把它放到各個環(huán)節(jié)中給予分別剖析。

1.收集資料階段

以學(xué)生通過百度搜索查找小木橋的設(shè)計與制作受到的限制條件為例，當(dāng)以設(shè)計、限制、限制條件、約束、約束條件、設(shè)計局限性、設(shè)計缺陷、設(shè)計誤區(qū)等詞語中的任何一個為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索時，均無所得，即使只想尋找一些其他學(xué)校的類似設(shè)計作品時，使用學(xué)生設(shè)計作品、小木橋的設(shè)計或木橋制作為關(guān)鍵詞時，所得圖片信息也非常罕見。這一問題還出現(xiàn)在百科類、提問類網(wǎng)站中。一個問題的提出，能得到的往往是大量的重復(fù)資料和無用信息，有用的資料微乎其微。

因此，教師要建議學(xué)生使用專業(yè)網(wǎng)站和論壇，如樂土網(wǎng)、肉丁網(wǎng)、專利之家、人人小站、工業(yè)設(shè)計之家等。此外，還可以參照真實物體進(jìn)行輔助設(shè)計，如木橋設(shè)計可以參考真實的橋梁設(shè)計，簡化后

使用。

2.設(shè)計分析與方案構(gòu)思階段

由于大多數(shù)學(xué)生的知識面狹窄，閱歷少，導(dǎo)致設(shè)計方案單一化、簡單化。以臺燈設(shè)計這一偏重設(shè)計的活動為例，在設(shè)計開始前，教師可以讓學(xué)生欣賞最近幾年流行的臺燈設(shè)計作品，精選設(shè)計創(chuàng)新和制作簡單的作品，或提供之前學(xué)生作品的照片來拓展學(xué)生的思維。對于木橋制作這一偏重制作的活動，在設(shè)計前，教師給學(xué)生介紹一些結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的知識和結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)典應(yīng)用案例，對其也會產(chǎn)生很大的

幫助。

3.設(shè)計方案的呈現(xiàn)階段

設(shè)計師給人的最初印象是坐在繪圖板前不停繪制和涂抹的人，這是因為他們要以一種非常視覺化和圖形化的方式表達(dá)自己的思想和工作。因此，繪圖能力的好壞也直接制約著設(shè)計的質(zhì)量，也是學(xué)生進(jìn)行技術(shù)設(shè)計時的最主要限制條件。但當(dāng)前中學(xué)生繪制草圖、三視圖的能力普遍較差，基本上不會使用任何計算機(jī)繪圖軟件，導(dǎo)致設(shè)計表現(xiàn)方法欠缺，無法把自己的設(shè)計方案完整地呈現(xiàn)出來，更無法給予進(jìn)一步的交流和改進(jìn)。

但畫草圖沒有捷徑，只有靠大量的練習(xí)才能掌握這一技巧。教師應(yīng)有計劃地增加學(xué)生畫草圖的訓(xùn)練，從最簡單的立方體開始，然后是簡單幾何體的疊加和切割，慢慢增加幾何體的數(shù)量，爭取早日達(dá)到能繪制簡單小家具的程度。另外，大多數(shù)學(xué)生之所以畫不好草圖，除線條不流暢、線條不直、粗細(xì)不均或彎曲不圓滑之外，主要的問題是空間想象能力欠缺和透視表現(xiàn)不夠準(zhǔn)確。準(zhǔn)確的透視、流暢的線條，再加上對物體體積感的把握，是畫好草圖的關(guān)鍵。由于多數(shù)學(xué)生之前很少接觸草圖，而通用技術(shù)課的教學(xué)時間又嚴(yán)重不足，因此教師可選擇一個簡單的計算機(jī)繪圖軟件進(jìn)行講解，如谷歌公司推出的“SKETCHUP”（草圖大師），其就是一個很好的三維繪圖軟件。

4.模型制作階段

制作階段，學(xué)生會受到加工材料和加工工具的限制。盡管在模型制作前通常會講解一些關(guān)于材料、工具、設(shè)備的特性等陳述性知識，介紹加工工藝和技術(shù)操作規(guī)范等規(guī)范知識，但技術(shù)知識與操作技能之間尚存在較大的距離，僅僅從技術(shù)層面知道“怎么做”，并不能保證他實際上“會做”這件事。

而了解加工材料的限制是設(shè)計創(chuàng)新、設(shè)計可行性及材料選擇的重要依據(jù)，是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)結(jié)構(gòu)中知識要素的重要方面。課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生要知道一兩種材料的特性，那這里的“知道”是什么意思。首先，從技術(shù)的角度來說，“知道”材料的特性并不是要知道材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而只是對材料所體現(xiàn)的強(qiáng)度、硬度等力學(xué)特性有一些了解，這關(guān)系到產(chǎn)品設(shè)計的形態(tài)及制品的穩(wěn)定性、可靠性、安全性等。其次，從學(xué)習(xí)要求看，要求知道一兩種材料的特性，不是讓學(xué)生單純地識記陳述性知識，而是要通過具體的任務(wù)情境了解不同的材料特性，如進(jìn)行技術(shù)試驗體會不同材料的抗拉和抗壓特性。只有這樣，才能讓學(xué)生將對材料特性的學(xué)習(xí)與解決實際技術(shù)問題結(jié)合起來。這同樣適用于對加工工具的限制，并非簡單地通過教一些模型或者工藝的陳述性知識，而應(yīng)使學(xué)生在動手實踐的過程中思考。

綜上所述，限制在學(xué)生的技術(shù)設(shè)計過程中無處不在，只有充分理解各個階段的設(shè)計所受到的限制條件，才能設(shè)計出合理、可行的方案。

三、限制條件對技術(shù)設(shè)計的促進(jìn)作用

技術(shù)設(shè)計過程中，設(shè)計師在設(shè)計時必然受到自身技術(shù)能力的制約，必然帶來不同程度的設(shè)計作品，每個產(chǎn)品都是他們精心設(shè)計的結(jié)果，凝聚和反射著設(shè)計師主觀的影子和現(xiàn)實環(huán)境中無數(shù)客觀的限制。因此，限制條件不僅對設(shè)計有著約束作用，很多時候也能夠帶來靈感和創(chuàng)新。圖4是杭州西溪濕地博物館的設(shè)計圖。博物館要求實用空間大，但要盡可能地?fù)碛懈嗟木G化。這兩個自行矛盾的限制條件讓設(shè)計師產(chǎn)生很大的困惑，最后形成這樣的一個方案：以“山丘”作為表現(xiàn)載體，將博物館“埋”入“山丘”中，表面設(shè)有洞穴似的采光井;“山丘”內(nèi)部呈空洞型，通過殼體結(jié)構(gòu)形成巨大的空間;外部全部覆蓋綠色的植被，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，緩緩的山丘似乎融入西溪的山水之間。這一獨特的設(shè)計完美地解決了設(shè)計最難的限制條件，由此產(chǎn)生一個經(jīng)典設(shè)計。

限制條件不但會為設(shè)計者帶來靈感，還是設(shè)計得以順利實施的必要保證，是設(shè)計評價的基本準(zhǔn)則。教師可以給出下列一些設(shè)計題目，讓學(xué)生根據(jù)條件進(jìn)行設(shè)

計。如：

1.請學(xué)生設(shè)計一個有創(chuàng)意的柜子，材料和用途自定。

2.請學(xué)生設(shè)計一個在教室中使用的裝置，用于解決下雨天雨具的存放問題。

3.請學(xué)生設(shè)計一種教室用雨傘柜，用于放置各種雨傘，設(shè)計時要滿足如下要求：①供全班同學(xué)使用;②結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定、牢固，使用要方便、安全;③放置在教室的空置空間，不影響正常的學(xué)習(xí)和生活;

④使用雨傘柜時不能造成教室地面積水，要求盡可能的美觀、創(chuàng)新。

可以發(fā)現(xiàn)，盡管前兩道設(shè)計題目的限制條件較少，看似放寬了設(shè)計要求，尤其是第一道設(shè)計題幾乎沒有提出任何要求，但“太多的選擇等于沒有選擇”。當(dāng)學(xué)生碰到這類寬泛的設(shè)計題目時，反而有種無從下手的感覺。第三道設(shè)計題目要求明確，學(xué)生在克服一個個限制條件的過程中，很自然地就會完成設(shè)計，反而更容易上手。同時，有了完整的設(shè)計要求，意味著能以此作為評價標(biāo)準(zhǔn)，而像“設(shè)計一個有創(chuàng)意的柜子，材料和用途自定”這樣的題目，很難在設(shè)計完成后對其評價和評定。

生活中每個人都知道真正的自由并非完全自由，真正的自由在于完全自由與限制性之間的平衡，設(shè)計活動也是如此。有人說“設(shè)計是帶著鎖鏈的舞蹈”，這一比喻非常形象。“舞蹈”象征著設(shè)計者對設(shè)計最佳效果的追求，“鎖鏈”則形象地指出設(shè)計過程的難度，即本文提到的各種限制條件。從來就沒有完美無缺的設(shè)計，一個好的設(shè)計作品是各種限制條件制約、妥協(xié)并綜合考慮后得出的產(chǎn)物。一個好的設(shè)計者能夠認(rèn)識到設(shè)計的限制，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行最大限度的自由發(fā)揮。因此，當(dāng)學(xué)生遇到教師提出的種種看似很難做到的設(shè)計要求時，應(yīng)主動思考并解決問題，而不是只會抱怨問題。我們要擁抱限制，習(xí)慣在限制下設(shè)計，這才是學(xué)會真正技術(shù)設(shè)計的第

一步。

（作者單位：浙江省杭州師范大學(xué)附屬中學(xué)）

（責(zé)任編輯：孫建輝）