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1、了解设计过程，理解系统化的设计过程也是一种高效的问题解决过程学习发现、辨识及明确问题学习目标:第九讲发现与明确问题第三章第1节1阅读教材52页“我们一般把设计过程分为五个阶段”，到“这种次序可以发生变化，也可能需要重复”。了解系统化的设计过程技术设计过程(1)发现与明确问题(2)制定设计方案(3)模型或原型的制作(4)设计的优化(5)产品的使用说明我们所说的问题既不是说的牛顿、爱迪生、伽里略等外国的大科学家、大发明家的事例，也不是流传千古的中国古代发明家的故事。而是和我们同时代的普通高中生的真实事情。 这些问题存在于生活中，生活中也存在问题，问这些问题存在于生活中，生活中也存在问题，问题处处在
2、，时时有。只要同学们细心、认真观察也可题处处在，时时有。只要同学们细心、认真观察也可以发现问题。人人都可以进行设计，人人都可以有所以发现问题。人人都可以进行设计，人人都可以有所发明，每个人都有创造的潜能，而且从某种意义上看，发明，每个人都有创造的潜能，而且从某种意义上看，创造又是十分简单的。勇敢地动手，尝试着去发明，创造又是十分简单的。勇敢地动手，尝试着去发明，去创造。去创造。 阅读教材57页，阅读材料“设计问题的来源和设计创新”，到58页本节结束。了解设计问题的来源即“如何发现问题”大家可以发现什么问题大家可以发现什么问题?一、发现问题一、发现问题一、发现问题一、发现问题 对于一些人来说，打
3、针是件痛苦事，有些人对于一些人来说，打针是件痛苦事，有些人还会晕针。最近，英国的科研人员就为他们发明还会晕针。最近，英国的科研人员就为他们发明了一种了一种新型无针注射器新型无针注射器。这种新注射器简单易操。这种新注射器简单易操作，人们甚至无需前往医院，就可以为自己注射。作，人们甚至无需前往医院，就可以为自己注射。另外，由于该注射器不需要进入人体，因此不会另外，由于该注射器不需要进入人体，因此不会造成疾病传染。造成疾病传染。 爱因斯坦曾经说过：爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题比解决一个问提出一个问题比解决一个问题更重要题更重要”。这说明了发现问题在技术活动中的重要性。这说明了发现问题在技术活动中
4、的重要性。 1、发现问题的重要性、发现问题的重要性 现在我给同学们举个例子，说明发现问题的价值。现在我给同学们举个例子，说明发现问题的价值。美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障，很多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，用了两天两夜的时间呆在发电机旁，德国专家来了以后，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。这看看那听听，最后，他在发电机的顶上划了一条线。告诉修理工，将顶盖打开，将划线处的线圈减少告诉修理工，将顶盖打开，将划线
5、处的线圈减少16圈。圈。故障果然被排除了。这位德国专家向福特公司索要故障果然被排除了。这位德国专家向福特公司索要1万万美元的酬金。很多人认为不值，因为故障很简单，排除美元的酬金。很多人认为不值，因为故障很简单，排除也很容易。同学们认为值不值？也很容易。同学们认为值不值？福特公司的老总认为值。因为他发现了问题。福特公司的老总认为值。因为他发现了问题。而不在于排除故障的复杂与简单。为什么其他而不在于排除故障的复杂与简单。为什么其他人没有发现问题呢？人没有发现问题呢？而设计的过程，实际上就是寻找解决某个而设计的过程，实际上就是寻找解决某个问题的途径的过程。发现问题和提出问题是进问题的途径的过程。发现
6、问题和提出问题是进行设计的前提，如果没有发现问题、不能提出行设计的前提，如果没有发现问题、不能提出问题，设计便无从谈起。问题，设计便无从谈起。 1、发现问题的重要性、发现问题的重要性第一种，人类生存活动中必然会遇到的问题。第一种，人类生存活动中必然会遇到的问题。这可以说是一切技术问题的总来源。这可以说是一切技术问题的总来源。2、问题的来源、问题的来源什么是问题？什么是问题？ 在生活中，有很多为我们所不知而需要解答的话题。在生活中，有很多为我们所不知而需要解答的话题。问题是如何产生的呢？问题是如何产生的呢？例如，为了解决人们如何进食的问题，中国人例如，为了解决人们如何进食的问题，中国人设计出了筷
7、子，而西方人则设计出了刀叉。设计出了筷子，而西方人则设计出了刀叉。又如，为了解决如何清洁牙齿的问题，人们设又如，为了解决如何清洁牙齿的问题，人们设计出了牙刷和牙膏。计出了牙刷和牙膏。2、问题的来源第二种，由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解第二种，由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。这是现在大多数设计人员设计问题的基本来源。决方案。这是现在大多数设计人员设计问题的基本来源。例如，当汽车例如，当汽车的速度超过的速度超过200km/h时，时，空气阻力问题空气阻力问题越来越明显。越来越明显。为了解决这个为了解决这个问题，人们设问题，人们设计了外观呈流计了外观呈流线型的汽车。线型的汽车
8、。2、问题的来源 第三种，基于一定的目的由设计者自己主动地发现问第三种，基于一定的目的由设计者自己主动地发现问题，并试图解决它。题，并试图解决它。第一种第一种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第二种第二种 别人给出的问题别人给出的问题第三种第三种 设计者自己主动发现并想去解决的问题设计者自己主动发现并想去解决的问题2、问题的来源第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对一般的和已有的问题提出的，而第三种是针对一般的和已有的问题提出的，而第三种问题却是全新的，它需要我们独具慧眼的发现。问题却是全新的，它需要我们独具慧眼的发现。
9、这类问题的发现，它可以挑战和拓展我们的能这类问题的发现，它可以挑战和拓展我们的能力，也有可能更好地满足了人们的需要，推进力，也有可能更好地满足了人们的需要，推进了技术的发展和创新。了技术的发展和创新。3、发现问题的途径与方法、发现问题的途径与方法（一）观察日常生活（一）观察日常生活无意观察无意观察：人们被动地接受外界的刺激，通过：人们被动地接受外界的刺激，通过感官去观察事物的，好似漫无目地，走马观感官去观察事物的，好似漫无目地，走马观花。但也能发现问题。花。但也能发现问题。 问题存在于世界的每个角落，存在于生问题存在于世界的每个角落，存在于生活的方方面面。我们不仅应有主动发现问题活的方方面面。
10、我们不仅应有主动发现问题的意识，而且应掌握一些发现问题的方法。的意识，而且应掌握一些发现问题的方法。无意观察无意观察马上行动你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？1.当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，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；如果管子弯折了，就喝不到饮料；2.人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着孩子；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
11、时很不安全，常常刮破皮肤变色防烫碗变色防烫碗一种自带吸管的易拉罐，其一种自带吸管的易拉罐，其特征在于吸管为一特征在于吸管为一可弯折吸可弯折吸管管，插入易拉罐体内部，易，插入易拉罐体内部，易拉罐顶盖中的拉盖连接着吸拉罐顶盖中的拉盖连接着吸管扣件，吸管插入吸管扣件管扣件，吸管插入吸管扣件内。此易拉罐获得实用新型内。此易拉罐获得实用新型专利专利。飞利浦飞利浦HQ46HQ46剃须刀（双层剃须刀（双层刀片设计剃须更舒适）刀片设计剃须更舒适） 有意观察有意观察：有目的、带着问题、用挑剔：有目的、带着问题、用挑剔的眼光去观察；观察问题认真、深入、的眼光去观察；观察问题认真、深入、周密，要透过现象看本质。周密
12、，要透过现象看本质。观察日常生活观察日常生活 因天花的蔓延所造成的人类的不幸是令人惨不忍睹的。因天花的蔓延所造成的人类的不幸是令人惨不忍睹的。在不到在不到3030年的时间内，欧洲先后就曾有五位国王或皇后因年的时间内，欧洲先后就曾有五位国王或皇后因天花而丧生，人们因天花难以遏制的传染而惶恐。作为医天花而丧生，人们因天花难以遏制的传染而惶恐。作为医生的琴纳，怀着一种强烈的责任感和浓厚的兴趣迫切希望生的琴纳，怀着一种强烈的责任感和浓厚的兴趣迫切希望能够对天花这种疾病的防治做出点努力。有一天，一位少能够对天花这种疾病的防治做出点努力。有一天，一位少女来到琴纳的诊所看病，琴纳根据少女的症状诊断她患的女来
13、到琴纳的诊所看病，琴纳根据少女的症状诊断她患的是天花。但是少女稍停片刻之后解释说是天花。但是少女稍停片刻之后解释说：“我这不是天花。我这不是天花。我在奶牛场挤牛奶时，手指上的皮肤不慎被装牛奶的铁桶我在奶牛场挤牛奶时，手指上的皮肤不慎被装牛奶的铁桶碰破了，当时没在意。后来，碰破的手指又接触到奶牛常碰破了，当时没在意。后来，碰破的手指又接触到奶牛常患的痘疮上，第三天，我手上就生出了几颗小痘疮。这不患的痘疮上，第三天，我手上就生出了几颗小痘疮。这不是天花，几十年来，在我们奶牛场所有挤奶的姑娘中，没是天花，几十年来，在我们奶牛场所有挤奶的姑娘中，没有一个患天花的，只是差不多都患过这种小痘疮。有一个患天
14、花的，只是差不多都患过这种小痘疮。”有意观察有意观察天花病疫苗的发现天花病疫苗的发现 听了少女的话，琴纳仿佛意识到了什么，听了少女的话，琴纳仿佛意识到了什么，然而又有点半信半疑。在此后近然而又有点半信半疑。在此后近2020年的时间中，年的时间中，琴纳一边行医一边经常到奶牛场，仔细观察奶琴纳一边行医一边经常到奶牛场，仔细观察奶牛生痘疮，牛痘怎样感染到人的身上，人感染牛生痘疮，牛痘怎样感染到人的身上，人感染了牛痘后又有哪些症状。在经过细心的观察之了牛痘后又有哪些症状。在经过细心的观察之后，他做了详细的记载，接着就开始了在动物后，他做了详细的记载，接着就开始了在动物身上接种牛痘，然后再接种天花的试验
15、。身上接种牛痘，然后再接种天花的试验。17961796年年5 5月月1717日，被称为日，被称为 死神的帮凶死神的帮凶 的天花从此被的天花从此被人类征服了。人类征服了。有意观察有意观察天花病疫苗的发现天花病疫苗的发现 发现问题的途径与方法发现问题的途径与方法收集信息的途径：收集信息的途径：文献法文献法问卷调查法（问卷调查法（开放式、封闭式、混合式）开放式、封闭式、混合式）询问法询问法（二）收集和分析信息（二）收集和分析信息 在信息时代，种类繁多、纷至沓来、层出在信息时代，种类繁多、纷至沓来、层出不穷的信息是丰富的问题之源。我们通过对文不穷的信息是丰富的问题之源。我们通过对文献信息、网络信息、媒
16、体信息的收集、检索和献信息、网络信息、媒体信息的收集、检索和分析，往往可以发现一些有价值的问题。分析，往往可以发现一些有价值的问题。采用询问法不仅可以发现问题，而且可以了解问采用询问法不仅可以发现问题，而且可以了解问题产生的原因。题产生的原因。案例案例 :日本的本田公司就很推崇“抓住问题，追问到底”。比如，某台机器突然不动了，他们就采用追问到底来解决。“机器为什么不动了？”保险丝断了。为什么保险会断？超负荷，电流过大为什么超负荷？轴承润滑不好为什么轴承会润滑不好？吸不上润滑油。为什么吸不上油？油泵严重磨损为什么会磨损？是因为没有装过滤器进入了铁屑。问题到此，也就解决了。应该给油泵装过滤器。（二
17、）收集和分析信息（二）收集和分析信息询问法询问法发现问题的途径与方法发现问题的途径与方法（三）技术研究与技术试验（三）技术研究与技术试验 技术研究、技术试验是重要的技术活技术研究、技术试验是重要的技术活动，也是发现问题的途径与方法。通过技动，也是发现问题的途径与方法。通过技术研究、技术试验，我们有可能对已有技术研究、技术试验，我们有可能对已有技术问题的研究中发现与之相联系的问题，术问题的研究中发现与之相联系的问题，从已有的研究结论中发现新的问题，也有从已有的研究结论中发现新的问题，也有可能在技术研究、技术试验的过程中获得可能在技术研究、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
18、悟，进而发现新的问题。（三）技术研究与技术试验（三）技术研究与技术试验案例分析：北京顺义新大桥垮塌案例分析：北京顺义新大桥垮塌 20062006年年1212月，北京顺义新建的钢索斜拉月，北京顺义新建的钢索斜拉桥在试验中垮塌，桥在试验中垮塌，好在桥离河床低好在桥离河床低，又是枯，又是枯水期，仅有三人负伤。该桥设计承重量水期，仅有三人负伤。该桥设计承重量100100吨，试验时由吨，试验时由1010辆装载沙子的车驶往桥上，辆装载沙子的车驶往桥上，总载重约总载重约6060吨，可见其实际可承载重量达不吨，可见其实际可承载重量达不到设计要求。如不经试验而使用，后果不堪到设计要求。如不经试验而使用，后果不堪
19、设想。设想。 案例分析伽利略与体温表体温表设计演示实验：体温表设计演示实验： 准备一小烧杯稀释的红准备一小烧杯稀释的红墨水，一支细管玻璃棒，实墨水，一支细管玻璃棒，实验时先用手紧握玻璃棒，然验时先用手紧握玻璃棒，然后松开手把玻璃棒插入水中，后松开手把玻璃棒插入水中，发现玻璃棒中有红墨水进入，发现玻璃棒中有红墨水进入，导致水位上升，再紧握玻璃导致水位上升，再紧握玻璃棒，水位会下降，玻璃棒的棒，水位会下降，玻璃棒的水被压下去，揭示了体温表水被压下去，揭示了体温表的设计问题，使学生明白伽的设计问题，使学生明白伽利略是如何发明体温表的。利略是如何发明体温表的。 【思考：思考：你认为发现问题的途径与方法
20、还有哪些？你认为发现问题的途径与方法还有哪些？做梦、联想活动等做梦、联想活动等联想产生问题联想产生问题例：鲁班由手被草例：鲁班由手被草的叶缘划破这一现的叶缘划破这一现象产生联想，进而象产生联想，进而发明了锯子。发明了锯子。做梦发现问题做梦发现问题例：苯的分子式的发明例：苯的分子式的发明 凯库勒在公共马车上打盹凯库勒在公共马车上打盹时梦见了一条扭动着并自时梦见了一条扭动着并自咬尾巴的蛇，脑子里突然咬尾巴的蛇，脑子里突然灵光闪现，终于想明白了灵光闪现，终于想明白了苯环结构。苯环结构。学会主动发现问题学会主动发现问题敏锐观察，发现问题敏锐观察，发现问题（观察日常生活观察日常生活） 主动出击，寻找问题主动出击，寻找问题（收集分析信息收集分析信息）研究试验，产生问题研究试验，产生问题（技术研究和技术试验技术研究和技术试验）小结小结设计的过程也是一种系统化的、高效的问题解决过程梦想是发现问题以及个人和组织实现不断超越的基础明确问题能够明确目标，集中所有的注意力、精力和资源来解决问题总结设计标准是产品或系统应具备的功能和特征。而设计限制则是产品或系统暂时不能突破的约束设计就是标准和限制之间权衡的一种创造性活动设计标准和限制1.您的梦想，目标？2.达到目标的状态？3.离目标的距离？4.如何做？思考练习
