发现和明确问题

第三章怎样进行设计通用技术张冬冬第一节发现和明确问题第一节发现和明确问题一、问题的来源问题来源于人类的需求和愿望第一节发现和明确问题人们的需求产生问题设计解决问题如何发现问题呢第一节发现和明确问题二、发现问题的方法1、观察日常生活，生活中遇到的问题；

如“筷子的发明”。2、收集和分析信息，由别人给出问题，设计者寻求问题的答案；

如“调查问卷”3、技术研究和技术试验，基于一定目的由设计者主动发现问题并解决问题；

如“航天事业”第一节发现和明确问题

中国人使用筷子，大约在三千多年以前。其实，在使用筷子之前，我们的祖先同样也经历了一个用手抓饭吃的过程。但热粥汤羹又如何抓取得了呢？于是不得不随地折取一些草茎木棍来帮助。

筷子，可谓是中国的国粹。它既轻巧又灵活，在世界各国的餐具中独树一帜，被西方人誉为“东方的文明”。我国使用筷子的历史可追溯到商代。《史记·微子世家》中有“纣始有象箸”的记载，纣为商代末期君主，以此推算，我国至少有三千多年的用筷历史了。先秦时期称筷子为“挟”，秦汉时期叫“箸”。古人十分讲究忌讳，因“箸”与“住”字谐音，“住”有停止之意，乃不吉利之语，所以就反其意而称之为“筷”。这就是筷子名称的由来。第一节发现和明确问题技术研究和技术试验方法最能体现研究者能力，具有挑战性，有利于技术的进步第一节发现和明确问题1、“盲人防溢水杯”的发明者，是在看到他的一个盲人朋友水时倒水时，用手指插进杯里试探水的高度，他认为这样既不方便也不卫生，从而萌生了发明“盲人防溢水杯”的动机。这个事例说明（

）。A、因为和盲人是朋友而产生发明动机B、观察意识和社会责任感使他萌生发明动机C、受盲人之托而萌生发明动机D、只要看到盲人倒水就能产生发明动机第一节发现和明确问题2、小明发现每次用吸管喝饮料的时候吸管总是拆了吸不到,为了解决问题他发明折叠弯管，问题的发现通过(

)

A、观查日常生活

B、收集和分析信息C、技术研究与技术试验

D、他人上门来求助第一节发现和明确问题3、下列那种发现问题的能力是发明家的潜质，更具有挑战性，更利于技术的进步（）A、人类生存活动自然遇到的问题B、别人提出需要设计者解决的问题C、设计者自主发现并要解决的问题D、以上都是第一节发现和明确问题4、鲁班由手被草的叶缘划破这一现象出发，经过思考进而发明了锯子。鲁班发现问题的途径属于（

）A、观察日程生活B、自然遇到的问题C、联想产生的问题D、他人求助的问题第一节发现和明确问题判断是否能够解决：判断是否违反科学理论和客观规律；如“永动机”。判断是否能够当前解决：判断是否超出了当前的能力和条件；如“水变油”。判断是否值得解决：判断是否符合经济效益；如“到火星去种树”。三、明确问题问题第一节发现和明确问题

历史上有不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。历史上，人们提出了很多种永动机的制作方案，如本页的插图所示。虽然人们经过多种尝试，做了多种努力，但永动机无一例外的归于失败。人们把这种不消耗能量的机器叫做第一类永动机。能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有的制造能量，因此第一类永动机是不可能造出来的。

能不能制造完全将不同种形式互相转化而无损失的热机呢？这种热机无冷凝器，只有单一的热源，它从这个单一的热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化。不能！人们把这种想象中的热机称为第二类永动机。它虽然不违反能量守恒定律，但因为机械能和内能的转化具有方向性，它也不可能实现,永动机不可能制成。第一节发现和明确问题

《自然》杂志报道了美国宾西法尼亚州立大学教授克雷格.格兰姆斯的“水变油”实验：宾西法尼亚大学操场内，上演了一幕让人瞠目结舌的奇迹。研究者将二氧化碳和水蒸气装入一种纳米试管中，在光的作用下，开始发生化学反应，转化成俗称“天然气”的甲烷。尽管在他之前，已经有科学家提出了用二氧化钛纳米颗粒催化反应，但由于催化效果不明显，科学家普遍认为这一研究没有任何价值。对此，格兰姆斯却提出不同观点。经过无数次的失败尝试，他发现当水蒸气和二氧化碳通过二氧化钛纳米管，同时引入氮气，另外在纳米管的表面负载了铜和铂的纳米颗粒，生成碳氢化学物的速度比以前快了20倍左右。第一节发现和明确问题

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。当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。”

“每克二氧化钛纳米管，大约每小时生成160毫升碳氢化学物。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。第一节发现和明确问题

除了仅有的简单植物像藻类或苔藓，火星上长树将为人类有朝一日能够呼吸到火星空气奠定基础。在温度下降，空气稀薄的地方，树就无法生长，科学家们正在研究是什么原因导致到了某个高度，树木就不能生长，从而探究在火星上种树的难易程度。麦克凯说：“100年内火星上长出树来是有可能的。但首先我们需要搞清楚地球上的树为什么在一定的高度就无法生存。”尽管火星拥有无生命的多岩石表面，强烈的紫外线辐射和极为稀薄、充斥着二氧化碳的大气，但人类长期以来一直在那里寻找生命的迹象。科学家们认为，火星的两个极覆盖着可以融化成海洋的冰，而它的下层土含有生命所需的重要元素。即使他们中没有人会活着看到他们研究的成果，但致力于奥萨巴火山计划的科学家们相信，把温室气体泵进火星的大气中，引入细菌开始光合作用并最终通过人类太空行动带去树种，这将是水到渠成的事情。麦克凯说：“在我们掌握的情况中没有任何东西与它排斥。当然，现在仍有许多不确定因素，但没有什么可以中断这项计划。”从长远来看，火星的低引力对想要在火星上定居的人来说可能还有一些意想不到的影响，导致人们长得过高，而来自宇宙的辐射可能会引发癌症和基因突变。麦克凯排除了下一个世纪人类在火星上永久居住的可能性，最多只会进行短期的研究。他说：“我现在还没有想人类如何就像当年人们在新大陆开拓殖民地，建立家园一样移居火星。”第一节发现和明确问题

1、设计的能力指的是解决问题的技术能力，也就是设计师的能力，通常受到社会发展水平和科学技术水平的制约。

2、设计标准又称为设计规范，是指设计中依据的某一公认的法规和示范。明确设计标准就是要根据设计对象和现有的工作条件确定设计要达到的标准。

3、设计的限制是指设计产品的活动受到时间、成本、环境等的限制。第一节发现和明确问题1、一个问题的解决或一项任务的完成，除了设计对象所涉及的标准和因素的限制外，还受到问题解决者