第三章第一节发现与明确问题

1、发现问题发现问题进行设计进行设计解决问题解决问题问题从哪里来？问题从哪里来？为了解决进食，人们设计了筷子、勺子，西方人为了解决进食，人们设计了筷子、勺子，西方人发明了刀叉。发明了刀叉。为了解决出行时的交通问题，人们设计了自行车、为了解决出行时的交通问题，人们设计了自行车、汽车等交通工具。汽车等交通工具。例如：例如：人类想和鸟一样飞翔，人们设计了飞机。人类想和鸟一样飞翔，人们设计了飞机。人类需要更多的粮食，袁隆平培育了超级水稻。人类需要更多的粮食，袁隆平培育了超级水稻。我们需要携带书本和文具，因而设计了书包。我们需要携带书本和文具，因而设计了书包。(2)(2)别人给出的问题，设计者必须针对问题寻

2、求解决方案。别人给出的问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。如：当汽车的速度超过如：当汽车的速度超过200Km/h200Km/h时，空气阻力的问题越来越明时，空气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。显。为了解决这个问题，人们设计了外观呈流线型的汽车。“喂，芝加哥喂，芝加哥”这一历史性声音这一历史性声音被记录下来被记录下来思考：思考：、贝尔的设计针对的是、贝尔的设计针对的是什么问题？这个问题从何什么问题？这个问题从何而来？而来？2、电流的什么特点使人、电流的什么特点使人们想到用电来传递声音？们想到用电来传递声音？又如我国准备发射绕月又如我国准备发射绕月卫星，现在

3、我国的火箭卫星，现在我国的火箭推力不足，必须研制大推力不足，必须研制大推力火箭。推力火箭。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。电话的发明历程：电话的发明历程：德国人赖特德国人赖特-美国人格雷美国人格雷-美国的贝尔美国的贝尔(英国移居英国移居)1、赖特是一位德国教师。、赖特是一位德国教师。1861年，他造出了一台简易电话年，他造出了一台简易电话机，由发话器和受话器两部分组成。机，由发话器和受话器两部分组成。 赖特高兴地把这一发明拿到法兰克福物理学会上表演，赖特高兴地把这一发明拿到法兰克福物理学会上表演，但是到会的权威们却毫无兴趣

4、，认为这是小孩子的玩艺。但是到会的权威们却毫无兴趣，认为这是小孩子的玩艺。这使赖特受到很大打击，不久就病逝了。这使赖特受到很大打击，不久就病逝了。 2、1874年，美国人格雷制造了一台比赖特电话还要灵敏些年，美国人格雷制造了一台比赖特电话还要灵敏些的电话机，在华盛顿当众表演。表演是成功的，但是权威们的电话机，在华盛顿当众表演。表演是成功的，但是权威们依然认为用电传送人的声音没有实用价值。格雷在众口非议依然认为用电传送人的声音没有实用价值。格雷在众口非议中也动摇不干了。中也动摇不干了。 3、贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使他对声音如何用电、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

5、生了兴趣。来传递产生了兴趣。 年贝尔电话研制成功。年贝尔电话研制成功。（主动发现问题的心理基础）（主动发现问题的心理基础）“线龟线龟”缠线器缠线器 对生活中的人或物的对生活中的人或物的偶然一瞥偶然一瞥，都可能，都可能引发一个问题的发现。引发一个问题的发现。“线龟线龟”缠线器，解决电视机后面电线长、电缠线器，解决电视机后面电线长、电话线长、网线长的问题。话线长、网线长的问题。 你知道下面这些问题的发现引发了哪些设你知道下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？计和发明吗？浙江省有一位高中学生，设计了一个浙江省有一位高中学生，设计了一个“多功能多功能量角器量角器”。获得了浙江省青少年科技发明奖。她

6、是。获得了浙江省青少年科技发明奖。她是怎样发现了这个设计项目的呢？怎样发现了这个设计项目的呢？ 原来是因为做错了一道数学题。一次数学作业原来是因为做错了一道数学题。一次数学作业本发下来，在一道题上老师划了一个大红叉。仔细本发下来，在一道题上老师划了一个大红叉。仔细一看是因为三角函数值查错了。她想，可不可以不一看是因为三角函数值查错了。她想，可不可以不用查表就得到函数值呢？如果能将函数值刻在量角用查表就得到函数值呢？如果能将函数值刻在量角器上，不是很方便吗？因此，她决定设计一个器上，不是很方便吗？因此，她决定设计一个“多多功能量角器功能量角器”。经过她的刻苦钻研和实验，终于获。经过她的刻苦钻研和

7、实验，终于获得了成功。得了成功。该设计针对的是什么问题？该设计针对的是什么问题？这个问题从何而来？这个问题从何而来？ 一名一名叫章晓军的叫章晓军的高中生，他的邻居大叔工作高中生，他的邻居大叔工作时扭伤了腿，柱着拐杖回家休养。每天看到大叔时扭伤了腿，柱着拐杖回家休养。每天看到大叔艰难地上楼、艰难地下蹲。使章晓军同学产生了艰难地上楼、艰难地下蹲。使章晓军同学产生了要为大叔减轻痛苦的强烈愿望。他经过分析，只要为大叔减轻痛苦的强烈愿望。他经过分析，只要拐杖能随着人动作的需要变化长度，让拐杖什要拐杖能随着人动作的需要变化长度，让拐杖什么时候都能起到作用，就能帮助用拐杖的人方便么时候都能起到作用，就能帮助

8、用拐杖的人方便地完成上楼、下蹲等动作。经过多次的试验、改地完成上楼、下蹲等动作。经过多次的试验、改进，最后终于完成了这项产品的发明。并获得省进，最后终于完成了这项产品的发明。并获得省科技发明二等奖。科技发明二等奖。该设计针对的是什么问题？该设计针对的是什么问题？这个问题从何而来？这个问题从何而来？ 发现的问题：发现的问题：有可能引出的设计或你的设想：有可能引出的设计或你的设想：发现的问题：发现的问题：有可能引出的设计或你的设想：有可能引出的设计或你的设想：现场调查：笔现场调查：笔除了写字之外，还除了写字之外，还可以有什么样附加功能呢可以有什么样附加功能呢? ?笔摔下来之后，就写不出来，会笔摔下

9、来之后，就写不出来，会漏墨。漏墨。笔的形状，适合不同人群的笔的形状，适合不同人群的需要。需要。笔帽的问题，自动盖上笔帽。笔帽的问题，自动盖上笔帽。 问题问题的交的交流流笔的一些附加功能笔的一些附加功能Mp3、计算器、自动涂改、扫描仪、记忆笔(有存储功能)、手表 收集和分析信息收集和分析信息（3 3）技术研究与技术试验技术研究与技术试验通过技术研究、技术试验的过程中获得灵感、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。体悟，进而发现新的问题。请你谈谈技术试验对发现问请你谈谈技术试验对发现问题有什么重要作用？题有什么重要作用？你知道体温计是谁发明的吗你知道体温计是谁发明的吗?

10、?体温表为什么采用水银？体温表为什么采用水银？ 在在400年前，科学家伽利略在威尼斯一所大学里教书。有年前，科学家伽利略在威尼斯一所大学里教书。有些医生找到他，恳求说：些医生找到他，恳求说：“先生，人生病时，体温一般会升高，先生，人生病时，体温一般会升高，能不能想个办法，准确地测出体温，帮助诊断病情呢？能不能想个办法，准确地测出体温，帮助诊断病情呢？” 医生的真诚请求，使伽利略感到难以推辞。为了制作出这医生的真诚请求，使伽利略感到难以推辞。为了制作出这一医疗器具，咖利略不停地思索，但总是想不出什么好办法。一医疗器具，咖利略不停地思索，但总是想不出什么好办法。 一天，伽利略给学生上试验课。他边操

11、作边讲解，学生都一天，伽利略给学生上试验课。他边操作边讲解，学生都听得入迷。他问学生：听得入迷。他问学生：“当水的温度升高，特别是水开的时候，当水的温度升高，特别是水开的时候，为什么会在罐内上升？为什么会在罐内上升？”“因为水温达到沸点时，体积增大，水就膨胀上升。水冷因为水温达到沸点时，体积增大，水就膨胀上升。水冷却，体积缩小，又会降下来。却，体积缩小，又会降下来。”学生作出了正确的回答。学生作出了正确的回答。 这个常识性的回答经学生一说，顿时使伽利略来了制造体这个常识性的回答经学生一说，顿时使伽利略来了制造体温表的灵感。伽利略兴奋地想：水的温度发生变化，体积也随温表的灵感。伽利略兴奋地想：水

12、的温度发生变化，体积也随着变化；那么反过来，从水的体积变化，不是也能测出温度的着变化；那么反过来，从水的体积变化，不是也能测出温度的变化吗？变化吗？ 伽利略高兴得忘乎所以，竟不顾自己还在上课，马上回伽利略高兴得忘乎所以，竟不顾自己还在上课，马上回到办公室，根据热胀冷缩的原理着手，做起试验来。从根据到办公室，根据热胀冷缩的原理着手，做起试验来。从根据这一原理，到试制体温表成功，中间还隔了一段很长的时间，这一原理，到试制体温表成功，中间还隔了一段很长的时间，伽利略不知试验了多少次，但都失败了。伽利略不知试验了多少次，但都失败了。伽伽利略又做了多次利略又做了多次改进，把一个很细很细的试管装上水，排出

13、里面的空气，又改进，把一个很细很细的试管装上水，排出里面的空气，又密封住，并在试管上刻上了刻度，然后送给医生用，医生让密封住，并在试管上刻上了刻度，然后送给医生用，医生让病人握住试管，果然，水上升的刻度反映出了病人的体温。病人握住试管，果然，水上升的刻度反映出了病人的体温。世界上第一个体温表试制成功了。世界上第一个体温表试制成功了。可是，到了寒冷的冬天，一个个温度表都破裂了，原来可是，到了寒冷的冬天，一个个温度表都破裂了，原来是水结冰撑裂的。咖利略又经过几十次试验，终于发现，可是水结冰撑裂的。咖利略又经过几十次试验，终于发现，可以用不畏严寒的酒精代替水。再往后，人们又发现水银比酒以用不畏严寒的

14、酒精代替水。再往后，人们又发现水银比酒精更适宜。所以现在的体温计都是水银芯的。精更适宜。所以现在的体温计都是水银芯的。 常用温度计采用的液体是水银、酒精、煤油等，而常用温度计采用的液体是水银、酒精、煤油等，而体温表采用水银，这是为什么？体温表采用水银，这是为什么？体温表采用水银不是为了减少体温表吸热：水银的体温表采用水银不是为了减少体温表吸热：水银的比热容比较小，但体积相同时，水银的质量较大，计算比热容比较小，但体积相同时，水银的质量较大，计算表明，同体积的水银、酒精、煤油，升高表明，同体积的水银、酒精、煤油，升高1 1摄氏度时，吸摄氏度时，吸收的热量，接近相等。体温表和一般温度计相比，有两收

15、的热量，接近相等。体温表和一般温度计相比，有两个特殊要求：一是要能准确到个特殊要求：一是要能准确到0.10.1摄氏度，二是要能离开摄氏度，二是要能离开人体读数。人体读数。为此，体温表在构造上为此，体温表在构造上“有一段非常细的缩口有一段非常细的缩口”，但同时还必须使用水银。这是由于水银的内聚力大、不但同时还必须使用水银。这是由于水银的内聚力大、不浸润玻璃，能在收缩时在缩口处断开，从而实现离开人浸润玻璃，能在收缩时在缩口处断开，从而实现离开人体读数。同时，水银密度大、比同体积的酒精或煤油的体读数。同时，水银密度大、比同体积的酒精或煤油的惯性大，又保证它能在使用前被甩回到玻璃泡内重新使惯性大，又保

16、证它能在使用前被甩回到玻璃泡内重新使用。用。船模技术试验船模技术试验积极敏锐积极敏锐 抓住问题抓住问题（用心观察日常生活）（用心观察日常生活）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）科学探索，创造问题科学探索，创造问题（技术研究和技术试验）（技术研究和技术试验）心理基础心理基础方法一方法一方法二方法二1 1、判断问题是否能够解决、判断问题是否能够解决问题是否违反科学理论，问题是否违反科学理论，是否违反客观规律？是否违反客观规律？某些学科的论断，某些实验的结论往往存在局某些学科的论断，某些实验的结论往往存在局限性，其科学性同样有局限性，所以，有些挑战限性，其科学性同样

17、有局限性，所以，有些挑战某些学术权威或者学科论断和实验结果的设计，某些学术权威或者学科论断和实验结果的设计，我们应该善待之我们应该善待之。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？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？能不能把水能不能把水“变成变成”油？油？凡是伪科学或者反凡是伪科学或者反科学的问题都应该科学的问题都应该立即终止设计立即终止设计、判断问题是否当前可以解决、判断问题是否当前可以解决凡是当前科学技术水平无法解决的问题都凡是当前科学技术水平无法解决的问题都不适宜进行设计不适宜进行设计; ;凡是当前物质条件和工作条件凡是当前物质条件和工作条件( (人力、物力、资源等）限制的问题，也不适宜人力、物力、资源等）限制的问题，也不适宜进行设计。进行设计。、判断问题是否值得解决、判断问题是否值得解决解决这个问题是否有价值？解决这个问题是否有价值？投入产出比如何？投入产出比如何？社会效益如何？社会效益如何？综合效益如何？综合效益如何