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1、第一节第一节 发现与明确问题发现与明确问题四川省广元中学校四川省广元中学校 李安平李安平发现与明确问题发现与明确问题设计问题的来源设计问题的来源明确设计要解决的技术问题明确设计要解决的技术问题12 发明家明家爱迪生迪生一生共一生共有有约两千两千项创造造发明，明，为人人类的文明和的文明和进步作步作出了巨大的出了巨大的贡献。献。 爱迪生发明的电灯 你想发明创造吗？ 如果你如果你发现了了问题，并解决，并解决了它。那么，你的了它。那么，你的发明明创造造自然就有了自然就有了! 提出一个问题提出一个问题往往比解决一个问往往比解决一个问题更重要，题更重要，所有的所有的发明和创造源于对发明和创造源于对问题问题
2、的的发现发现。爱因斯坦爱因斯坦 设计的过程，实际上就是寻找解决某个问题的途径的设计的过程，实际上就是寻找解决某个问题的途径的设计的过程，实际上就是寻找解决某个问题的途径的设计的过程，实际上就是寻找解决某个问题的途径的过程。过程。过程。过程。发现问题和提出问题发现问题和提出问题发现问题和提出问题发现问题和提出问题是进行设计的前提，如果没是进行设计的前提，如果没是进行设计的前提，如果没是进行设计的前提，如果没有发现问题、不能提出问题，设计便无从谈起。有发现问题、不能提出问题，设计便无从谈起。有发现问题、不能提出问题，设计便无从谈起。有发现问题、不能提出问题，设计便无从谈起。 在生活中，有很多为我们
3、所在生活中，有很多为我们所不知而不知而需要解答需要解答的话题，这就是问题。的话题，这就是问题。1、定义：、定义：一、问题的来源一、问题的来源（1）科学方面的问题：如科学方面的问题：如:天上为什么会下雨？飞机为什么天上为什么会下雨？飞机为什么能飞上天空能飞上天空? . （2）社会方面的问题：如社会方面的问题：如:人口问题，劳动就业问题人口问题，劳动就业问题 （3）技术方面的问题技术方面的问题 ：如：如 :程序设计程序设计问题问题、用品的设计、用品的设计问题问题 从技术角度看，人类进步与发展的过程就是不断发现从技术角度看，人类进步与发展的过程就是不断发现问题，不断进行设计，从而解决问题的过程。问题
4、，不断进行设计，从而解决问题的过程。这就是这就是这就是这就是发发发发现问题的重要性。现问题的重要性。现问题的重要性。现问题的重要性。 发现问题，可以挑战和拓展我们的能力，同时也有可能发现问题，可以挑战和拓展我们的能力，同时也有可能发现问题，可以挑战和拓展我们的能力，同时也有可能发现问题，可以挑战和拓展我们的能力，同时也有可能更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。 产生生问题的三种情况：的三种情况：2、设计问题的来源人们的需求和愿望是设计问题的来源。人们的需求
5、和愿望是设计问题的来源。（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：例如：为了解决人们如何进食的问题，中国人设为了解决人们如何进食的问题，中国人设为了解决人们如何进食的问题，中国人设为了解决人们如何进食的问题，中国人设计出了筷子，而西方人则设计出了刀叉。计出了筷子，而西方人则设计出了刀叉。计出了筷子，而西方人则设计出了刀叉。计出了筷子，而西方人则设计出了刀叉。又如又如:为了解决如何清洁牙齿的问为了解决如何清洁牙齿的问题，人们设计出了牙刷和牙膏。题，人们设计出了牙刷和牙膏。 （2）由）由别人人给出出问题，设计者必者必须针对问题寻求求解决方案。解决方案。例如，当汽车的
6、速度超过200km/h时，空气阻力问题越来越明显。为了解决这个问题，人们设计了外观呈流线型的汽车。流线型设计的交通工具流线型设计的交通工具:有人说：有人说：“我烧菜时放盐我烧菜时放盐的量老是控制不好。的量老是控制不好。”电子显示型电子显示型电子显示型电子显示型(3)基于一定的目的有设计者基于一定的目的有设计者自己主动发现问题自己主动发现问题.例如：例如：电话电话的的发发明明贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使他对声音如何用电来传递产生了兴趣。他对声音如何用电来传递产生了兴趣。他对声音如何用电来传递产生了
7、兴趣。他对声音如何用电来传递产生了兴趣。 1876187618761876年贝尔电话研制成功。年贝尔电话研制成功。年贝尔电话研制成功。年贝尔电话研制成功。声声音音膜膜片片振振动动电电流流变变化化声声音音膜膜片片振振动动电电流流变变化化电电磁磁感感应应电电磁磁感感应应降落伞、反推火降落伞、反推火箭、缓冲座椅箭、缓冲座椅保护航天员保护航天员安全着陆的三大安全着陆的三大法宝法宝第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对一一一一般的般的般的般的和和和和已有的已有
8、的已有的已有的问题提出的。问题提出的。问题提出的。问题提出的。 第三种问题是第三种问题是第三种问题是第三种问题是全新的全新的全新的全新的，需要我们，需要我们，需要我们，需要我们积极主动的思考积极主动的思考积极主动的思考积极主动的思考、细细细细致入微的工作致入微的工作致入微的工作致入微的工作、独具慧眼的发现独具慧眼的发现独具慧眼的发现独具慧眼的发现。它既可以。它既可以。它既可以。它既可以挑战和拓挑战和拓挑战和拓挑战和拓展展展展我们的我们的我们的我们的能力能力能力能力，又有可能更好地，又有可能更好地，又有可能更好地，又有可能更好地满足满足满足满足人们的人们的人们的人们的需要需要需要需要，推推推推进
9、进进进技术的技术的技术的技术的发展和创新发展和创新发展和创新发展和创新。必然碰到的必然碰到的必然碰到的必然碰到的别人给出的别人给出的别人给出的别人给出的主动发现的主动发现的主动发现的主动发现的生活（衣、食、住、行等）生活（衣、食、住、行等）生活（衣、食、住、行等）生活（衣、食、住、行等）需要（别人发现不足）需要（别人发现不足）需要（别人发现不足）需要（别人发现不足）主动思考（开发新产品）主动思考（开发新产品）主动思考（开发新产品）主动思考（开发新产品）问问题题来来源源集体讨论：教室里的问题集体讨论：教室里的问题在发现问题阶段发现的问题有时看似清楚明白，但仔细分析却发现它往往是模糊的，甚至是无法
10、解决的，所以，在发现了问题之后，还需要明确问题，明确这个问题是否可以通过设计进行解决。如何才能明确问题呢？如何判断一个问题的提出是否明确呢？二、明确设计要解决的技术问题二、明确设计要解决的技术问题1、判断问题是否能够解决判断问题是否能够解决能否设计一款没有电磁辐射的手机，以确保人们的健康？不符合科学原理判断要解决的技术问题有没有违反科学判断要解决的技术问题有没有违反科学理论和违反客观规律。理论和违反客观规律。 不消耗不消耗不消耗不消耗能量能量能量能量而能永而能永而能永而能永远对远对外外外外做功做功做功做功的机的机的机的机器，它器，它器，它器，它违违反了能量守恒反了能量守恒反了能量守恒反了能量守
11、恒定律定律，故称，故称，故称，故称为为“第一第一第一第一类类永永永永动动机机机机”。第一。第一。第一。第一类类永永永永动动机是机是机是机是不能不能不能不能实现实现的。的。的。的。17751775年法国巴黎科学院通年法国巴黎科学院通年法国巴黎科学院通年法国巴黎科学院通过过决决决决议议，宣布永不接受永，宣布永不接受永，宣布永不接受永，宣布永不接受永动动机，机，机，机，现现在在在在美国美国美国美国专专利与商利与商利与商利与商标标局局局局严严禁将禁将禁将禁将专专利利利利证书证书授授授授予永予永予永予永动动机机机机类类申申申申请请。 第一类永动机第一类永动机第一类永动机第一类永动机2、判断问题是否当前可
12、以解决解决这个问题是否超出了当前的能力与条件。当前科学当前科学技术水平技术水平当前物质当前物质条件和工作条件和工作条件条件水变油？水变油事件水变油事件水变油？ 2008年夏天，格兰姆斯在宾西法尼亚州立大学进行实验。首先，他向钢管内通入二氧化碳和水蒸气，用纳米管薄膜覆盖住仪器的后部，然后在容器顶部安装石英窗户使阳光进入。随后，把这个封闭的仪器在天气好的时候放置在室外的校园内。“当阳光照射在纳米管上时，纳米管释放出高能量的载荷子，使得水分子分解为氢氧自由基和氢离子。二氧化碳分解后的产物氧气、一氧化碳和氢气后，就反应生成了甲烷和水。”水变油？“每克二氧化钛纳米管，大约每小时生成160毫升碳氢化学物。
13、这个反应速率至少要快于先前在紫外线下得到的结果20倍。”格兰姆斯指出，在整个反应后期，铜和铂催化作用明显，但由于铂的价格昂贵，如何减少铂含量而使得催化效果不变，仍值得研究。用于将用于将“水变燃料水变燃料”实验的二氧化钛钠钠米管实验的二氧化钛钠钠米管 3、判断问题是否值得解决投入产出比如何，社会效益如何，综合效益如何，不符合成本效益原则的设计一般不宜考虑。是否有价值判断问题的价值，可从以下方面着手判断问题的价值，可从以下方面着手: :所提出的问题是否遵循基本的科学原理？（科学性）迄今为止确认该问题能否得到充分解决？（先进性）在你调查的范围里，该问题是否具有普遍意义？（普遍性）在多个问题同时发生时
14、，该问题是否为主要问题?（主要性）现有技术条件能够解决该问题？技术发展后呢？（可能性）解决该问题所需投入？投入与产出的比是否理想？（效能性）到火星上去种树没有液态水，两极有冰川。火星昼夜温差悬殊，湿度极低，土壤贫瘠，植物难以成活。火星上的平均温度大约为-55，但却具有从冬天的-133到夏日白天的将近27的跨度。以下问题是否有价值？以下问题是否有价值？以下问题是否有价值？以下问题是否有价值？登天梯登天梯登天梯登天梯 借助研究手段判断问题的价值市场市场调研调研文献文献检索检索访谈访谈询问询问问卷问卷调查调查信息搜集分析调查学生对书包的需求购买书包时你更看重外观造型实用性价钱你更喜欢哪种书包时尚潮流复古传统你喜欢哪种类型的书包双肩包手提式斜背式你背书包的原因跟着潮流走装东西习惯动作你书包里装东西会不会乱成一团偶尔不会你觉得你包里乱的原因包里没分层自已乱扔喜欢乱乱的你希望书包可以分类放希望不希望无所谓你认为书包的外观设计简洁繁杂无所谓你觉得现在市场种类多多不多郁闷的一天郁闷的一天问题问题问题问题问题产生的原因问题产生的原因问题产生的原因问题产生的原因解决办法解决办法解决办法解决办法
