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1、今天给老师们讲讲青少年科技创新大赛中的一些问题。我们都知道，青少年科技创新大赛的奖项主要有创造发明成果奖、优秀论文奖、科技实践活动奖、小学生绘画奖、优秀科技教师奖等。这些奖项能不能够获得，最重要、最难的就是如何去选择课题，选了课题又如何去完成，这是我讲的主题，最后给老师们选择了一些尚未解决的科学难题，供老师们参考科技创新活动中怎样选择研究课题和怎样去完成一、怎样选择研究课题（一）选择课题或提出科学问题的发展历程 人类为了生存、为了科学发展总是在不断地发现问题，不断地解决问题，又不断地提出新的问题，历史上许多科学大师提出过很多重要问题让后人去解决，有许多成果都轰动了全世界；学生们也会提出许多可笑
2、的问题，结果变成了真正的科学问题，成为新的科学发现。这一节就介绍一些这方面的问题。、两千多年前屈原写了“天问”，他一口气提出了100多个问题，从开天辟地问到当时国势；从宇宙洪荒问到草木鸟兽；从天体运行问到历史沿革；从人性善恶问到社会政治。、众所周知，一千多年来从民间的赌博,数学家发现了概率论。1657年惠更斯提出了赌博的5个科学问题，为数学概率的诞生作出了重要贡献。、1900年世界数学家大会上，现代数学巨人希尔伯特提出了著名的23个数学难题，指引了数学一个世纪的研究方向。、1997年吉林人民出版社组织了118科学家，编著了21世纪100个科学难题。这是当时科学家重点思考的重要课题。、2002年
3、我国著名化学家徐光宪院士提出了21世纪四个方面的化学难题中共有21个重大课题，例如如何揭示生命现象的化学机理，如何揭示纳米尺度的基本规律等。、2005年3月美国的诺贝尔物理奖获得者大卫格罗斯在北京中科院理论物理所讲演时提出了物理学面临的25个科学问题，例如宇宙起源、暗物质的本质、暗能量的本质、弦论、时空是什么等重大科学问题。、2007年教育部、科技部、中科院、国家自然科学基金委决定联合向全国征集一万个科学难题，这些难题主要集中在各学科至今未能解决的基础理论问题、学科优先发展问题和前沿问题、国际研究热点问题和在学术上未获得广范共识、存在一定争议的问题。这个难题的目的是为了提高我国自立创新能力，吸
4、引科技人员和青少年去攻克的非常重要的科学问题。、2008年3月中国大百科全书总编辑徐惟城等发起在全国7000多名中小学生中征集了1000个好问题，编辑成中国儿童好问题百科全书共有10本，8元钱一本，相当于每个问题仅要8分钱就可以回答一个问题。书中有“香蕉为什么是弯的”“时间为什么看不见”“蚂蚁睡觉吗”“胳肢自已为什么不会痒”“黄瓜是绿色的，为什么不叫绿瓜叫黄瓜呢”“为什么感冒以后鼻子不通气”“斑马是有白条纹的黑马还是有黑纹的白马”等。以上我们很粗略地收集到几个信息，讲的中心就是怎么样去提问题，也就是怎样去选研究课题。这些选题很可能属于有重大发现、重要价值的课题。而中小学生提的好问题，应该说都具
5、有科学性、实用性、趣味性。有的可能很可笑，很幽默，但又能让人去思考的科学研究问题。而美国人马克亚伯拉罕恰恰创办了一本不可能的研究记录的科学幽默杂志，专门记录一些让人发笑，然后又能让人思考的科学研究。从1991年起，美国哈佛大学根据这本杂志的内容，每年评选颁奖一次世界范围内的“另类诺贝尔奖（又称搞笑诺贝尔奖）”，例如：1、两个法国人解决了在掰意大利干面条时为什么永远不会断成两截的难题，获得“另类诺贝尔物理学奖”。2、一个美国人因发明通过手指直肠按摩终止打嗝顽症的方法获得诺贝尔医学奖。3、两个科威特人因研究认定屎壳郎不但爱吃粪并且还是个非常讲究的和挑剔的美食家而获得诺贝尔营养学奖。4、荷兰、坦桑民
6、亚和奥地利的科学家因发现林堡乳酪与人类臭脚丫的味道对雌性甘比亚疟蚊吸引力一样大而获得了诺贝尔生物学奖。5、啄木鸟如何避免患上头痛的论文（因为他们发现啄本鸟的头部被肌肉包围可以变成一个减震器）而获得鸟类学奖。6、德国不来梅国际大学的维克托本诺迈尔罗霍夫和匈牙利大学的约瑟夫加尔洛兰厄特沃什二人到南极去考察，发现企鹅拉屎是喷射出来的，企鹅会将自己的尾部伸出巢穴，然后将它们的排泄物喷射出约40厘米之远。它们二人利用物理学原理通过计算排泄物的粘稠度以及运行的轨迹和长度，算出其拉大便累积的压力有60千帕，比半个大气压还多，也是人类身体能制造的最大气压的4倍多。从而获得另类诺贝尔奖。7、美国和智利的研究小组
7、研究了床单如何会变皱，发现了“皱床单公式”，也获得另类诺贝尔奖。8、澳大利亚一名学者研究了英语单词“the”如何影响人们进行文字顺序排列获得了文学奖。9、日本一位学者在牛粪的研究中提炼出了一种香草味物质，也得了另类诺贝尔化学奖。综上所述，小课题或者很可笑的课题也可以拿大奖。（二）选择课题或提出科学问题的方法问题中小学生的探究性课题的选题主要是自由选题，他们没有条件选择国家或各省市的许多重要课题或者各个企业的课题。自由选题的范围很大、很广，这里提出一些方法供老师们作为思考问题的一个方向。1、学生自己寻找研究课题的方法去年普林斯顿大学著名数学家、菲尔茨数学奖获得者丘成桐设立了全球华人中学生的数学奖
8、。这个奖最重要的要求是让学生自己寻找研究题目及资科，其中包基础研究、商业应用、工程设计、科学应用和创新设计等，可以完全是创意，也可以牵涉深奥的数学问题。为什么丘成桐要提出学生用自己的方式去寻找课题？很可能与“任何科学上的发现都是无法预见的”有关，所以他提倡学生自己学会自学、学会思考、学会提问、学会自己解决难题。这里重点解释什么叫创意？例如北京2008游泳馆外形是水立方，它来自于同学们经常玩的用一根塑料管向一杯水中吹气，水杯中就可以出现成百上千个几何多面体，然后将这些三边形、四边形、五边形变成一个工程问题，这就是一个创意；又如西班牙一个建筑师提出了按照一棵大树的形状，因为树枝和树叶互相不重叠交叉
9、，按此形状他构思完全可以建造一个可以容纳30万人居住和生活的一个树形建筑群，这个大建筑相当于一个小城市，据说造这个楼群要花费1000亿美元，这也是一个创意。再如，我们经常到山区去，可见山是由不同高度的山联成一体的，这种高低不同的山，其高度是有规律的，地质学家测算过这个山与后面的山之高差约为4080米，这样的山系远远看去非常壮观，我们的建筑群可否按此来建？还有螃蟹是模行的，其两边的多条腿可以承受其身体很大的重量，利用这样的多条腿可否建一个螃蟹建筑？其实佛山的电视塔除去上面的部分就类似于螃蟹形状，这些都是创意。2、丘成桐要求学生在书中找错误，并提出改正意见。也就是说可以从书本中提出很多问题。、例如
10、DNA的发现，同学们都学习过，1953年2月沃森（美国）和克里克（英国）看到了威尔金斯拍摄的DNA照片之后，不到几个星期，从分析DNA照片中，发现DNA分子是一个右手双螺旋结构，1953年4月将论文发表在英国“自然”杂志上，文章只有873个字，1962年以这篇论文为主获得诺贝尔奖。这里我们可以引申一下，双螺旋结构是右手螺旋方向的，为什么是右旋，我们的手纹、头顶纹、脚纹、以及藤树、牵牛花等很多都是右旋的，这个问题至今仍然不清楚。我们都知道左右旋的出现才发明了螺丝钉和帽，这是一个很重要的问题。又如2 n-1是一个等比级数，也叫几何级数（若n=1、2、3、4.则2 n-11、2、4、8、16.），又
11、叫加倍法。这里我们再延伸一下：a、一个人有2个父母，4个爷爷、奶奶、姥姥、老爷，有人用计算机计算到100多万以后结果发现“四海之内皆兄弟”，也就是说这个成语是有科学依据的。b、受精卵细胞、癌细胞都是按2 n-1规律分裂的，为什么？、有些物理书、物理报告都提到牛顿的运动定律中说是“物体”的运动，这个“物体”是不对的，应该是“物质”的运动，因为物质很小，物体可以很大，物体可以有无数个物质。、a2+b2=c2这是我国12世纪周髀算经提出的“勾三股四弦五”定理，后称勾股定理。如果把幂次提高，对于方程x3+y3=c3直至xn+yn=cn能否找到正整数解。这一问题的提出和解答始于（1637年）法国业余数学
12、家费马，这就是著名的费马大定理。1993年6月被英国数学家、美国普林斯顿大学教授安德鲁怀尔斯解决，引起世界轰动。提出问题直到解决已经过了350多年！、几个学生用重力原理，在抡救病人中发明了“舌头吸引器”，即在病人休克时舌头由于引力往后掉，可以堵住气管，若用吸引器在口中用力吸可以把舌头吸上来，加上人工挤压胸部可以很快促进休克病人呼吸，这个发明具有重要的应用价值。3、从大自然中寻找课题丘成桐提出，从大自然中产生的问题往往是最有意思的。例如：为什么蟑螂不会翻身，而海龟能翻身，海龟能翻身是有一个稳定的位置，称为海龟“杠杆”功能，所以龟类养殖场都要建一个小斜坡以利于其翻身。有人利用蟑螂专门穴居在黑暗处，
13、成群结对以及它有特殊的气味，设计了一种会放出与蟑螂一样气味的小机器人，结果非常成功地可以捕杀蟑螂。又如不沾染水珠的荷花叶子，能在水上行走的水黾启示人们对材料学科的疏水性进行研究，发现了具有防水、防油、防污、防褪色的纳米领带。再如美国工程人员通过对鼠类胡须研究，发现胡须可以鉴别出物体大小、形状等；海豹则用胡须追踪它们的捕猎对象，进而开发出了人工胡须可以用来探测物体图形和液体流速和方向。4、考察调查中提出问题的方法在科学上有许多工程或产品常常是造成了严重后果或有重大损失之后，再去找原因、再去找方法、进而使难题得到解决，这也是一个好的选题方法，例如：、美国加州理工学院诺贝尔奖获得者费曼在1986年1
14、月28日美国挑战者号航天飞机失事的调查中发现一个O型密封圈留有焦痕，当时发射时温度在0以下，他看出很可能就是因为这个O型圈在低温下的有效性没有引起领导的重视造成了飞机的爆炸，他做了一个小实验，将O型圈放入0的冷水中，就可发现变形，从而为导致了航天飞机的爆炸找到了根本的原因 。、电影泰坦尼克号客轮被冰山撞沉时，最后调查发现是由制造连接船板的含有过量的磷、硫非金属夹杂物的铆钉的材料不行，从而导致了这个重大沉船灾难的发生。因为金属材料的强度都是由碳、硅、锰、磷、硫五大元素组成的。、一个美国大学生，几十年前到市场去调查，发现有的商品质量好，有的股票好，有的商家为了赚钱不顾质量，有的为了上市把企业不好的
15、部分进行包装等现象，他写了一篇如何规范市场的论文发表了，在论文中提出了信息不平衡情况下如何规范市场，即后来称为著名的信息不平衡理论。几十年后获得了诺贝尔经济学奖，目前的各种市场监管和质检会、银监会都是以这篇论文为基础建立起来的。5、实践的方法从实践中提炼出基本理论问题，再找出解决方法，将会具有很广泛的应用性，对于解决实际问题会有很大帮助。例如英国的细菌学家在培养细菌的实验室里，因感冒将鼻涕掉在一个培养皿中，第二天鼻涕发黄了，又不心把眼泪掉到发黄的鼻涕中，第二天，鼻涕不发黄了，经检测发现是一种溶菌霉。又如，1928年为了发现能治疗葡萄球菌的理想药物，他在实验室用几十个细茵培养皿中接种上葡萄球菌，
16、很长时间未有结果，一天他发现有一只细菌培养皿中的培养基发霉了，长出一团青绿色霉花，他用显微镜观察发现在绿霉花的四周葡萄球菌死光了，从而发现了青霉素，在二战中拯救了成千上百万人的生命。再如，几千年来我们知道赌博是怎么回事。但意大利的卡尔达诺经常到赌场去赌，一边赌一边思考问题，写出了机会性游戏手册一书，以后帕斯卡、费马等数学家用数学方法去研究发现了数学概率论。将赌博中的不是你输就是我赢的原理，应用到企业里做生意达到双赢；用来解决国际争端、军事冲突达到双赢，还可以用于犯人犯罪成本论的教育等，几十年来从赌博中发现的概率论的应用至少有三次多人获得了诺贝尔经济学奖。6、思想实验方法例如爱因斯坦大学毕业后找不到工作，而到专利局当一名职员以养家胡口，但他很喜欢物理，他在专利局工作期间熟读了
