发现与明确问题课件

大家好大家好1大家好123.1 3.1 3.1 3.1 发现发现与明确与明确与明确与明确问题问题23.1发现与明确问题3复复习：设计的一般的一般过程是什么？程是什么？发 现 问 题3复习：发现问题4设计的一般的一般过程：程：发现与明确问题制定设计方案制作原型或模型优化设计方案编写产品使用说明书测试评价4设计的一般过程：发现与明确问题制定设计方案制作原型或模型优5 1818岁的南京第的南京第4242中高三学生周浩中高三学生周浩发现市市场上有很多猪肉都有注水上有很多猪肉都有注水现象，他想怎象，他想怎样才能辨才能辨别猪肉是否猪肉是否是注水肉呢？是注水肉呢？经过一年多的努力，他成功一年多的努力，他成功发明了一种明了一种测定定仪器，只要往肉里一插，器，只要往肉里一插，马上就上就让“注水肉注水肉”现形。他的根据是肉和水都是形。他的根据是肉和水都是导电体，但体，但导电率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相率就会相应改改变。他。他边实验边改改进，最，最终制作出了制作出了这台台测试仪。该发明在第五届中国明在第五届中国发明展明展览会上荣会上荣获银奖。注水肉注水肉检测仪器器518岁的南京第42中高三学生周浩发现市场上有很多猪6色盲症色盲症日常生活中你看到的日常生活中你看到的红绿灯能灯能发现什么什么问题吗？6色盲症日常生活中你看到的红绿灯能发现什么问题吗？7 山山师附中学生潘立群今年附中学生潘立群今年1818岁，在一次偶然的机会中，他了解到全国有色障者近，在一次偶然的机会中，他了解到全国有色障者近65006500万，当万，当时脑海中就海中就闪现出出一个想法：能否一个想法：能否发明一种色障者也可明一种色障者也可识别的交通信号灯？得到老的交通信号灯？得到老师认可后，潘立群从可后，潘立群从20052005年年9 9月着手研究，研究各种月着手研究，研究各种信号灯的信号灯的闪烁规律，了解到色障者只是无法辨律，了解到色障者只是无法辨别颜色，但具有与常人同色，但具有与常人同样的光感和的光感和图形形识别能力。潘立群能力。潘立群经过分分析析认为，可利用光的，可利用光的闪烁和和图形来方便色障者，并于今年形来方便色障者，并于今年3 3月月发明了明了这种交通道路信号灯。他通种交通道路信号灯。他通过改改变电路在路在红灯中灯中加加“X”X”图形，在黄灯中加形，在黄灯中加“-”-”图形，形，绿灯保持不灯保持不变。红灯亮灯亮时“X”X”同同时闪烁表示禁行，黄灯亮表示禁行，黄灯亮时“-”-”同同时闪烁表示等待，表示等待，绿灯不灯不变表示通行。表示通行。这样色障者也能看到色障者也能看到“红绿灯灯”，而且，而且这一方案不需增加成本。一方案不需增加成本。该作品在作品在20062006年年4 4月月1515日至日至2424日在丹麦首都哥本哈根日在丹麦首都哥本哈根举行的国行的国际中学生中学生创新成果展新成果展评中中获得最高得最高奖项“最佳国最佳国际优秀秀项目目奖”。X-7山师附中学生潘立群今年18岁，在一次偶然的机会中，8大家可以大家可以大家可以大家可以发现发现什么什么什么什么问题问题?一、发现问题8大家可以发现什么问题?一、发现问题9一、发现问题 对于一些人来于一些人来说，打，打针是件痛苦事，有些人是件痛苦事，有些人还会会晕针。最近，英国的科研人。最近，英国的科研人员就就为他他们发明了一种明了一种新新型无型无针注射器注射器。这种新注射器种新注射器简单易操作，人易操作，人们甚至无需前往医院，就可以甚至无需前往医院，就可以为自己注射。另外，由于自己注射。另外，由于该注注射器不需要射器不需要进入人体，因此不会造成疾病入人体，因此不会造成疾病传染。染。9一、发现问题对于一些人来说，打针是件痛苦事，有些人101011磁力擦玻璃器磁力擦玻璃器11磁力擦玻璃器12变色防色防烫碗碗飞利浦利浦HQ46HQ46剃剃须刀（双刀（双层刀刀片片设计剃剃须更舒适）更舒适）带温温度度计的的奶奶瓶瓶12变色防烫碗飞利浦HQ46剃须刀（双层刀片设计剃须更舒适）13 爱因斯坦曾因斯坦曾经说过：“提出一个提出一个问题比解决一个比解决一个问题更重要更重要”。这说明了明了发现问题在技在技术活活动中的重要性。中的重要性。1 1、发现问题的重要性的重要性 现在我在我给同学同学们举个例子，个例子，说明明发现问题的价的价值。美国福特汽。美国福特汽车公司的一台巨型公司的一台巨型发电机出机出现了故障，很多人都修不了故障，很多人都修不好，只得好，只得请来了德国的来了德国的电机机专家来修理。家来修理。这位德国位德国专家来了以后，用了两天两夜的家来了以后，用了两天两夜的时间呆在呆在发电机旁，机旁，这看看那听听，看看那听听，最后，他在最后，他在发电机的机的顶上划了一条上划了一条线。告。告诉修理工，将修理工，将顶盖打开，将划盖打开，将划线处的的线圈减少圈减少1616圈。故障果然被排除了。圈。故障果然被排除了。这位位德国德国专家向福特公司索要家向福特公司索要1 1万美元的酬金。很多人万美元的酬金。很多人认为不不值，因，因为故障很故障很简单，排除也很容易。同学，排除也很容易。同学们认为值不不值？13爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题比解决一14一、一、问题的来源的来源设计设计就是一个就是一个就是一个就是一个“问题的求解的求解”的的的的过过程程程程发现问题进行行设计解决解决问题 人人类的需求与愿望，不断推的需求与愿望，不断推动着物着物质产品和精神品和精神产品的生品的生产和和创新，可以新，可以说是一切技是一切技术问题的的总来源。来源。问题是如何是如何产生的？生的？14一、问题的来源设计就是一个“问题的求解”的过程发现问题15为了解决了解决进食，人食，人们设计了筷子、勺子，西方了筷子、勺子，西方人人发明了刀叉。明了刀叉。为了解决出行了解决出行时的交通的交通问题，人，人们设计了自了自行行车、汽、汽车等交通工具。等交通工具。例如：例如：叉子、筷子第一种第一种:人人类生存活生存活动中必然会遇到的中必然会遇到的问题。15为了解决进食，人们设计了筷子、勺子，西方人发明了刀叉。为16切切切切板板板板栗栗栗栗切切切切菜菜菜菜护护手手手手器器器器 吃吃吃吃面面面面汤汤匙匙匙匙筷筷筷筷 16切板栗切菜护手器吃面汤匙筷17在企在企业进行行设计工作工作时，问题的来源大都属于的来源大都属于这种。种。收割机收割机防火服防火服第二种第二种:由由别人人给出出问题，设计者必者必须针对问题寻 求解决方案。求解决方案。17在企业进行设计工作时，问题的来源大都属于这种。收割机防火18 当汽当汽车的速度超的速度超过200Km/h200Km/h时，空气阻力的，空气阻力的问题越来越明越来越明显。为了解决了解决这个个问题，人，人们设计了外了外观呈流呈流线型的汽型的汽车。18当汽车的速度超过200Km/h时，空气阻力的问题19有人有人说：“我我烧菜菜时放放盐的量老是控制不好。的量老是控制不好。”电子子显示型示型19有人说：“我烧菜时放盐的量老是控制不好。”电子显示型20需要我们积极主动的思考，独具慧眼的发现。照照明明拖拖鞋鞋水水上上行行走走鞋鞋第三种第三种:基于一定的目的由基于一定的目的由设计者自己主者自己主动地地发现 问题，并，并试图解决它。解决它。20需要我们积极主动的思考，独具慧眼的发现。照水第三种:基于21案例分析：案例分析：电话的的发明明 人人们总是想与听是想与听觉以外的其他人以外的其他人联络。例如。例如罗马人从一个山人从一个山顶向另一山向另一山顶闪镜子，子，古代中国人古代中国人则使用烽火和烟使用烽火和烟雾信号。信号。1 1、赖特是一位德国教特是一位德国教师。18611861年，他造出了一台年，他造出了一台简易易电话机，由机，由发话器和受器和受话器器两部分两部分组成。成。赖特高特高兴地把地把这一一发明拿到法明拿到法兰克福物理学会上表演，但是到会的克福物理学会上表演，但是到会的权威威们却毫无却毫无兴趣，趣，认为这是小孩子的玩是小孩子的玩艺。这使使赖特受到很大打特受到很大打击，不久就病逝了。，不久就病逝了。2 2、18741874年，美国人格雷制造了一台比年，美国人格雷制造了一台比赖特特电话还要灵敏些的要灵敏些的电话机，在机，在华盛盛顿当当众表演。表演是成功的，但是众表演。表演是成功的，但是权威威们依然依然认为用用电传送人的声音没有送人的声音没有实用价用价值。格雷在。格雷在众口非众口非议中也中也动摇不干了。不干了。3 3、贝尔是治是治疗耳耳聋的医生。他的工作使他的医生。他的工作使他对声音如何用声音如何用电来来传递产生了生了兴趣。趣。18761876年年贝尔电话研制成功。研制成功。“喂，芝加哥喂，芝加哥”这一一历史性声音史性声音被被记录下来下来德国人德国人赖特特-美国人格雷美国人格雷-美国的美国的贝尔(英国移居英国移居)21案例分析：电话的发明人们总是想与听觉以外的其他人22二、二、发现问题的途径与方法的途径与方法1 1、“用心用心”观察日常生活察日常生活2 2、主主主主动动出出出出击击寻寻找找找找问题问题收集和分析信息收集和分析信息3 3 3 3、技技术研究与技研究与技术试验22二、发现问题的途径与方法1、“用心”观察日常生活2、主动231 1、当人生病需要躺着用、当人生病需要躺着用直吸管直吸管吸取杯中吸取杯中饮料料时，如果管子弯折了，就喝不到如果管子弯折了，就喝不到饮料；料；2 2、人、人们在喂在喂婴儿食物的儿食物的时候不知道候不知道冷冷热，会，会烫着着 孩子；孩子；3 3、在使用折叠剃、在使用折叠剃须刀刀时很很不安全不安全，常常刮破皮肤；，常常刮破皮肤；你知道以下你知道以下这些些问题的的发现引引发了哪些了哪些设计和和发明明吗？马马上行上行动动在日常生活中，你有在日常生活中，你有在日常生活中，你有在日常生活中，你有过过无意中无意中无意中无意中发现问题发现问题的的的的经历吗经历吗？231、当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，如果管子24由以上由以上问题引引发的的设计与与发明明24由以上问题引发的设计与发明252、收集和分析信息、收集和分析信息主主动出出击寻找找问题通通过对文献、网文献、网络、媒体信息的收集、分析、媒体信息的收集、分析、问卷、卷、访谈可能会可能会发现有价有价值的的问题。收集信息的途径：文献法、收集信息的途径：文献法、问卷卷调查法、法、询问法法252、收集和分析信息收集信息的途径：文献法、问卷调查法、询262.调查问卷卷设计的原的原则 不要太不要太长、问题太多、填答量太大、太多、填答量太大、难度太大。度太大。1.问卷分卷分类 A.开放式开放式问卷卷 B.封封闭式式问卷卷 C.混合式混合式问卷卷问卷调查法262.调查问卷设计的原则1.问卷分类问卷调查法27调查问调查问卷卷卷卷请问:右右边是是何何种种类型型的的问卷卷?1、你的消、你的消费 ()A每月每月规定定 B随随时向父母要向父母要 C偶偶尔向父母要向父母要2、家、家长每月一共每月一共给你的零用你的零用钱一般一般为多少？多少？()A 250元以下元以下 B 250-400元元 C 400-600元元 D 600元元3、你每月用于学、你每月用于学习用品的消用品的消费 ()A 20元以下元以下 B 20-50元元 C 50-100元元 D 100元以上元以上4、你每月用于零食方面的消、你每月用于零食方面的消费 ()A 20元以下元以下 B 20-50元元C 50-100元元 D 100元以上元以上5、如果你同学或朋友生日，你送礼的价、如果你同学或朋友生日，你送礼的价值大大约为多少？多少？()A 10元左右元左右 B 20元左右元左右C 50元左右元左右 D 100元左右元左右 E 100以上以上6 6、你平、你平时的消的消费观念是：念是：（）A A名牌是身份的象征，穿名牌当然更有自信名牌是身份的象征，穿名牌当然更有自信B B花的花的毕竟是父母的血汗竟是父母的血汗钱，学生，学生还是是应有有节俭的美德的美德C C同学同学们都有（如手机），我也要有，不然多都有（如手机），我也要有，不然多丢脸。7 7、家家长给零零花花钱的的态度度：（）A A除除 了了 必必 要要 的的 开开 支支，不不 会会 随随 便便 给 零零 花花 钱 B B一一 般般 是是 要要 多多 少少，给 多多 少少C C听自己听自己说别的同学都有，就会很爽快地掏的同学都有，就会很爽快地掏钱8 8、平均每个月有剩余的生活、平均每个月有剩余的生活费吗？()()A A 经常有常有 B B 偶偶尔有有 C C 少的可怜少的可怜 D D入不敷出入不敷出9 9、如果你中了、如果你中了500500万大万大奖，你会如何花，你会如何花费？1010、你、你认为你的消你的消费合理合理吗？()()A A、合理、合理 B B、较合理合理 C C、不合理、不合理 27调查问卷请问:右边是何种类型的问卷?1、你的消费28 通通过技技术研究、技研究、技术试验的的过程中程中获得灵感、体悟，得灵感、体悟，进而而发现新的新的问题。伽利略与体温伽利略与体温伽利略与体温伽利略与体温计计3、技、技术研究与技研究与技术试验在技在技术研究与研究与试验的的过程中程中获得灵感、体悟，得灵感、体悟，进而而发现新的新的问题。28通过技术研究、技术试验的过程中获得灵感、体悟，进29 在一次在一次在一次在一次课课上，伽利略与学生一起做上，伽利略与学生一起做上，伽利略与学生一起做上，伽利略与学生一起做实验时实验时，看到水温升高后罐内的水位上升，他，看到水温升高后罐内的水位上升，他，看到水温升高后罐内的水位上升，他，看到水温升高后罐内的水位上升，他突然想到能不能利用突然想到能不能利用突然想到能不能利用突然想到能不能利用热胀热胀冷冷冷冷缩缩的原理制造出温度的原理制造出温度的原理制造出温度的原理制造出温度计计呢？他立即投入到呢？他立即投入到呢？他立即投入到呢？他立即投入到实验实验当中去，当中去，当中去，当中去，每次每次每次每次试验试验都以失都以失都以失都以失败败而告而告而告而告终终，但他仍不气，但他仍不气，但他仍不气，但他仍不气馁馁，有一次伽利略，有一次伽利略，有一次伽利略，有一次伽利略发现发现把把把把试试管插入冰水中，管插入冰水中，管插入冰水中，管插入冰水中，用手握住用手握住用手握住用手握住试试管，使空气管，使空气管，使空气管，使空气变热变热，水慢慢从，水慢慢从，水慢慢从，水慢慢从试试管中上升一截，于是他就把很管中上升一截，于是他就把很管中上升一截，于是他就把很管中上升一截，于是他就把很细细的的的的试试管装管装管装管装上水，排出空气并密封，并在上水，排出空气并密封，并在上水，排出空气并密封，并在上水，排出空气并密封，并在试试管上刻上刻度，管上刻上刻度，管上刻上刻度，管上刻上刻度，这样这样最早最早最早最早测测量人体温的体温量人体温的体温量人体温的体温量人体温的体温计诞计诞生生生生了。了。了。了。可是，到了冬天，每个体温可是，到了冬天，每个体温可是，到了冬天，每个体温可是，到了冬天，每个体温计计都破裂了，原来是水都破裂了，原来是水都破裂了，原来是水都破裂了，原来是水结结冰撑裂的。咖利略又冰撑裂的。咖利略又冰撑裂的。咖利略又冰撑裂的。咖利略又经过经过几十次几十次几十次几十次试验试验，终终于于于于发现发现，可以用不畏，可以用不畏，可以用不畏，可以用不畏严严寒的酒精代替水。再往后，人寒的酒精代替水。再往后，人寒的酒精代替水。再往后，人寒的酒精代替水。再往后，人们们又又又又发现发现水水水水银银比酒精更适宜。所以比酒精更适宜。所以比酒精更适宜。所以比酒精更适宜。所以现现在的体温在的体温在的体温在的体温计计都是水都是水都是水都是水银银芯的。芯的。芯的。芯的。伽利略与体温伽利略与体温伽利略与体温伽利略与体温计计29在一次课上，伽利略与学生一起做实验时，看到水温升30第二第二节明确明确问题明确问题的内容与价值30第二节明确问题明确问题的内容与价值31二、明确二、明确二、明确二、明确设计设计要解决的技要解决的技要解决的技要解决的技术问题术问题1 1、判断、判断问题是否能是否能够解决解决问题是否是否违反科学理反科学理论，是否，是否违反客反客观规律？律？某些学科的某些学科的论断，某些断，某些实验的的结论往往存在局限性，其科学性同往往存在局限性，其科学性同样有局限性，所以，有些挑有局限性，所以，有些挑战某些学某些学术权威或者学科威或者学科论断和断和实验结果的果的设计，我，我们应该善待之善待之。能否制造出一个不需要任何能源的机械装置能否制造出一个不需要任何能源的机械装置带动车辆运行？运行？能不能把水能不能把水“变成成”油？油？凡是凡是伪科学或者反科学的科学或者反科学的问题都都应该立即立即终止止设计31二、明确设计要解决的技术问题1、判断问题是否能够解决问题322 2、判断、判断问题是否当前可以解决，解决是否当前可以解决，解决这个个问题是否超出了当前的能力与条件是否超出了当前的能力与条件?如果是当前科学技如果是当前科学技术水平无法解决的水平无法解决的问题都不适宜都不适宜进行行设计;对超出当前物超出当前物质条件和工作条件条件和工作条件(人力、物力、人力、物力、资源源等）限制的等）限制的问题，也不适宜，也不适宜进行行设计。3 3、判断、判断问题是否是否值得解决，解决得解决，解决这个个问题是否有是否有价价值？投入投入产出比如何？出比如何？社会效益如何？社会效益如何？综合效益如何？合效益如何？凡是不符合成本效益原凡是不符合成本效益原则的的设计一般都一般都不适宜不适宜进行行设计。n长生不老生不老药?n雷雷电利用机利用机?322、判断问题是否当前可以解决，解决这个问题是否超出了当前33能不能把水能不能把水“变成成”油？油？能否制造出永能否制造出永动机？机？长生不老生不老药怎怎样才能把冬天下的雪都有效利用起来？才能把冬天下的雪都有效利用起来？能否去火星上种果能否去火星上种果树？能否下雨天不能否下雨天不带伞但也不会淋湿身体？但也不会淋湿身体？o水水变油事件油事件曾有人声称做了大量曾有人声称做了大量实验发明了水明了水变油的技油的技术，即水通，即水通过机器后机器后变成了油。水成了油。水变油一度被宣油一度被宣传为中国中国继古代的古代的“四大四大发明明”之后的第五大之后的第五大发明，明，这场闹剧已已经使国家使国家损失了四失了四亿元。元。判断下列判断下列问题的价的价值：33能不能把水“变成”油？水变油事件曾有人声称做了大量343435明确问题的内容与价值，除了需要进行一些主观的分析外，还可以借助于可以借助于一些研究手段(如信息收集、如信息收集、调查分析分析等)来进行。这样，既可以深化对问题的认识，进一步明确问题的内容与价值，又可以为分析问题解决的条件与实现的可行性、提出设计要求奠定基础。你会制作制作信息收集的各种表格，会整理和用整理和用图表表表达汇总结果?35明确问题的内容与价值，除了需要进行一些主观的分析外，36调查问卷表的形式与内容36调查问卷表的形式与内容37访谈计划的形式与内容37访谈计划的形式与内容38统计结统计结果果:柱形柱形图图：38统计结果:柱形图：39统计结果立体图式中的三维饼图法：39统计结果立体图式中的三维饼图法：401、詹姆斯哈格里沃斯有一次无意中将家中的纺车碰翻了，发现纺车锤竖立时仍能转动，从这一偶然事件中得到启示，从而诞生了新式的纺纱机。这个案例说明（）A、问题可以来源于观察生活B、问题来源于收集和分析信息C、问题来源于技术研究与技术试验D、问题来源于梦境A练 习401、詹姆斯哈格里沃斯有一次无意中将家中的纺车碰翻了，发412、问题的来源有下列三种情况，判断贝尔发明电话是哪一种情况（）A、人类生存中必然遇到的问题B、由别人，设计者针对问题寻求解决方案C、基于一定的目的由设计者自己主动地发现问题C3、在发现问题的途径和方法中，我们把对已经有的文献信息进行收集分析的方法称为（）A、文献法 B、问卷法C、调查法 D、询问法A练 习412、问题的来源有下列三种情况，判断贝尔发明电话是哪一种情424、在鲁班发明锯的过程中，他发现问题的方法是发现问题的途径和方法中的（）A、收集和分析信息 B、观察日常生活C、技术研究和试验 D、以上三种都不是B5、发现问题的途径和方法中，伽利略发明温度计时是通过（）发现问题的A、观察日常生活 B、收集分析信息C、技术研究和技术试验 D、都不是C练 习424、在鲁班发明锯的过程中，他发现问题的方法是发现问题的途