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1、第三章第三章 怎样进行设计怎样进行设计第一节第一节 发现与明确问题发现与明确问题七台河市高级中学七台河市高级中学 通用技术通用技术 张磊张磊设计的第一步是发现与明确问题,设计者是如何走出这一步呢?1、技术的根本目的是：（ ）A、改善生活； B、创造发明；C、解决贫困问题； D、解决实际问题。一一 设计问题的来源设计问题的来源人们的需求是多种多样的.发现问题的重要性 n要解决问题首先要发现问题提提出出一一个个问问题题比比解解决决一一个个问问题题更更重重要要爱爱因因斯斯坦坦案例故事： 美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了 故障，很多人都修不好，只得请来了德国的电机专家来修理。这位德国专家来了以后
2、，用了两天两夜的时间呆在发电机旁，这看看，那听听，最后他在发电机的顶上划了一条线并告诉修理工，将顶盖打开，将划线处的线圈减少16圈。故障果然被排除了。（酬金多少？）（酬金多少？） 这位德国专家向福特公司索要1万美元的酬金。很多人认为不值，因为故障很简单，排除也很容易。但福特的老总认为值。因为他发现了问题。而不在于排除故障的复杂与简单。产生问题的三种情况：产生问题的三种情况：（1）人类生存活动中必然会遇到的问题）人类生存活动中必然会遇到的问题. 例如：为了解决进食，人们设计了叉子、筷例如：为了解决进食，人们设计了叉子、筷 子，西方人发明了刀叉。子，西方人发明了刀叉。 为了解决书写问题，人们发明了
3、铅笔为了解决书写问题，人们发明了铅笔 、 毛笔、钢笔等毛笔、钢笔等需要对日常生活细心观察需要对日常生活细心观察二、问题的来源二、问题的来源矿泉水的方便夹矿泉水的方便夹矿泉水的方便夹矿泉水的方便夹案例：案例： 防烫锅盖扳手的发明防烫锅盖扳手的发明 （ 本设计是一位中学生的实际发明个案，本设计是一位中学生的实际发明个案， 曾获国家专利和全国首届中小学劳动技术曾获国家专利和全国首届中小学劳动技术创新作品邀请赛银奖，全国第十三届发明展览会铜创新作品邀请赛银奖，全国第十三届发明展览会铜奖。）奖。） 一次，喝完矿泉水之后，发现矿泉水瓶上的方一次，喝完矿泉水之后，发现矿泉水瓶上的方便夹设计得很巧妙，在有一天
4、看到妈妈揭锅盖烫伤便夹设计得很巧妙，在有一天看到妈妈揭锅盖烫伤手时，我灵机一动：动手设计制作防烫锅盖扳手手时，我灵机一动：动手设计制作防烫锅盖扳手 防烫锅盖扳手：防烫锅盖扳手：防烫锅盖扳手结构图防烫锅盖扳手结构图用扳手卡住锅盖钮用扳手卡住锅盖钮用扳手掀起锅盖用扳手掀起锅盖 (2)别人给出的问题，设计者必须针别人给出的问题，设计者必须针 对问题寻求解决方案。对问题寻求解决方案。 例如：神舟七号飞船的宇航员要出仓活动，设例如：神舟七号飞船的宇航员要出仓活动，设计人员就必须设计出保证宇航员安全的宇航服计人员就必须设计出保证宇航员安全的宇航服需要我们去调查需要我们去调查、收集和分析信息收集和分析信息如
5、：当汽车的速度超过如：当汽车的速度超过200Km/h时，空气时，空气阻力的问题越来越明显。为了解决这个问阻力的问题越来越明显。为了解决这个问题，人们设计了外观呈流线型的汽车。题，人们设计了外观呈流线型的汽车。流线型设计的交通工具:3基于一定的目的有设计者自己主基于一定的目的有设计者自己主动发现问题动发现问题.通过技术研究、技术试验的过程中获得通过技术研究、技术试验的过程中获得灵感、体悟，进而发现新的问题。灵感、体悟，进而发现新的问题。 案例：电话的发明案例：电话的发明 人们总是希望同听觉以外的人联络。人们总是希望同听觉以外的人联络。 比如，古代中国人使用烽火和烟雾信号。比如，古代中国人使用烽火
6、和烟雾信号。亚历山大亚历山大格雷厄姆格雷厄姆贝尔是一位北美治疗耳聋贝尔是一位北美治疗耳聋的苏格兰医生，他的工作自然而然的把他引向声的苏格兰医生，他的工作自然而然的把他引向声音的研究。在话筒内，贝尔用一种薄片（薄膜），音的研究。在话筒内，贝尔用一种薄片（薄膜），声音传到薄片会产生振动，该振动将导致电路中声音传到薄片会产生振动，该振动将导致电路中电流产生变化。在听筒内，该变化的电流通过电电流产生变化。在听筒内，该变化的电流通过电磁作用使膜片振动，产生声波。磁作用使膜片振动，产生声波。需要我们积极主动的思考、发现，推进技术的发展和创新。需要我们积极主动的思考、发现，推进技术的发展和创新。思考：思考：
7、贝尔的贝尔的设计针设计针对的是对的是什么问什么问题？这题？这个问题个问题从何而从何而来？来？三、发现问题的途径与方法1)观察日常生活2)收集和分析信息3)技术研究与技术试验 明确设计要解决的技术问题就是要弄清明确设计要解决的技术问题就是要弄清楚要设计的技术问题的所在，楚要设计的技术问题的所在，进而判断问题进而判断问题是否能够解决是否能够解决，是否当前可以解决是否当前可以解决，是否值是否值得解决。得解决。 四、明确设计问题要解决的四、明确设计问题要解决的技术问题技术问题 判断问题是否能够解决就是指判断要解决的技术问题有没有违反科学理论和客观规律。案例分析：案例分析： 曾有人声称做了大量的实验发明
8、了水变油的技术，即水通过机器后，变成了油。水变油一度被宣传成为我国的第五大发明。但结果使国家损失了四亿元。 价值判断：水变油这一问题的是否有价值？原因如何？ 答：无价值。因为它违反了基本的科学原理。物质是守衡的。油中的碳原子或化学能从哪里来，水中是没有的。永动机凡是伪科学的或者反科学的问题都不应徒劳地设计 判断问题时候当判断问题时候当前可以解决，解决这前可以解决，解决这个问题是否超出了当个问题是否超出了当前的能力与条件。前的能力与条件。超出当前科技水平的问题，超出当前物质条件和工作条件的问题，也不适宜进行设计印度国防部历时印度国防部历时30年，耗资约年，耗资约35亿美亿美元，本土自行研发和制造
9、的元，本土自行研发和制造的“阿琼阿琼”主战坦克的成军计划，没有成功。主战坦克的成军计划，没有成功。 “阿琼阿琼”坦克计划最后却只得到了包坦克计划最后却只得到了包括原型在内括原型在内35辆成品车。均价高达辆成品车。均价高达1亿亿美元的训练坦克美元的训练坦克“阿琼阿琼”留给印留给印度的，只有苦涩的回忆。度的，只有苦涩的回忆。 美国国家防美国国家防务亚洲洲问题分析分析评测顾问：中国解放：中国解放军目前已开始批目前已开始批量装量装备备的中国的中国产T99式主式主战坦克，坦克，它的能力已它的能力已经超越了我超越了我们所能承所能承载的想象。的想象。 判断问题是否值得解决，说的是解决这个判断问题是否值得解决
10、，说的是解决这个问题是否有价值，投入产出比如何，社会问题是否有价值，投入产出比如何，社会效益如何，综合效益如何，不符合成本效效益如何，综合效益如何，不符合成本效益原则的设计一般都不宜考虑益原则的设计一般都不宜考虑问题从哪里来？问题从哪里来？必然碰到的别人给出的主动发现的要主动发现问题小结小结1、发现问题的途径有哪些？、发现问题的途径有哪些？ 答：观察日常生活； 收集与分析信息； 技术研究与技术试验。明确设计问题要解决的技术问题明确设计问题要解决的技术问题判断问题是否能够解决判断问题是否能够解决判断问题是否当前可以解决判断问题是否当前可以解决判断问题是否值得解决。判断问题是否值得解决。马上行动下
11、面这些问题的发现引发了哪些设计和发明？下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明？下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明？下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明？1.当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，如果当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，如果管子弯折了，就喝不到饮料；管子弯折了，就喝不到饮料；2.人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着孩子；人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着孩子；3.在使用折叠剃须刀时很不安全，常常刮破皮肤；在使用折叠剃须刀时很不安全，常常刮破皮肤；剃须刀（双层刀剃须刀（双层刀片设计剃须更舒片设计剃须更舒适）适） 变色防烫碗变色防烫碗 一对下岗夫妻开干洗店十多年
12、，客人经常对衣服一对下岗夫妻开干洗店十多年，客人经常对衣服究竟是不是干洗的产生疑虑。女儿灵光一现，发明了究竟是不是干洗的产生疑虑。女儿灵光一现，发明了“干洗判别标识干洗判别标识”。 注水肉检测仪器注水肉检测仪器实践案例实践案例1818岁的南京第岁的南京第4242中高三学生周浩发现市场上有很多猪肉都有注中高三学生周浩发现市场上有很多猪肉都有注水现象，他想怎样才能辨别猪肉是否是注水肉呢？经过一年多的努水现象，他想怎样才能辨别猪肉是否是注水肉呢？经过一年多的努力，他成功发明了一种测定仪器，只要往肉里一插，马上就让力，他成功发明了一种测定仪器，只要往肉里一插，马上就让“注注水肉水肉”现形。他的根据是肉
13、和水都是导电体，但导电率不同，如果现形。他的根据是肉和水都是导电体，但导电率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相应改变。他边实验边改进，肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相应改变。他边实验边改进，最终制作出了这台测试仪。最终制作出了这台测试仪。该发明在第五届中国发明展览会该发明在第五届中国发明展览会上荣获银奖。上荣获银奖。色色盲盲症症思考：日常生活中你看思考：日常生活中你看到的红绿灯能发现什么问题到的红绿灯能发现什么问题吗？吗？山东师范大学附属高中学生潘立群今年山东师范大学附属高中学生潘立群今年1818岁，在一次偶然的机岁，在一次偶然的机会中，他了解到全国有色障者近会中，他了解到全国
14、有色障者近65006500万，当时脑海中就闪现出一个万，当时脑海中就闪现出一个想法：能否发明一种色障者也可识别的交通信号灯？得到老师认可想法：能否发明一种色障者也可识别的交通信号灯？得到老师认可后，潘立群从后，潘立群从20052005年年9 9月着手研究，研究各种信号灯的闪烁规律，月着手研究，研究各种信号灯的闪烁规律，了解到了解到色障者只是无法辨别颜色，但具有与常人同样的光感和图形色障者只是无法辨别颜色，但具有与常人同样的光感和图形识别能力。潘立群经过分析认为，可利用光的闪烁和图形来方便色识别能力。潘立群经过分析认为，可利用光的闪烁和图形来方便色障者，并于今年障者，并于今年3 3月发明了这种交
15、通道路信号灯。他通过改变电路月发明了这种交通道路信号灯。他通过改变电路在在红灯中加红灯中加“X”“X”图形，在黄灯中加图形，在黄灯中加“-”“-”图形，绿灯保持图形，绿灯保持不变。红灯亮时不变。红灯亮时“X”“X”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“-”“-”同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。这样色障者也能看这样色障者也能看到到“红绿灯红绿灯”，而且这一方案不需增加成本。，而且这一方案不需增加成本。该作品在该作品在20062006年年4 4月月1515日至日至2424日在丹麦首都哥本哈根举行的国际中学生创新日在丹麦首都哥本哈根举行的国际中学生创新成果展评中获得最高奖项成果展评中获得最高奖项“最佳国际优秀项目奖最佳国际优秀项目奖”。X-我们为什么对身边的这些问题视而不见呢？我们为什么对身边的这些问题视而不见呢？ 无针钉书机无针注射器“线龟”缠线器 制造厂商：Cleverline,Rotterdam, The Netherlands设计日期：1996年（瑞士日内瓦国际发明展览会上获得金奖）
