發(fā)現(xiàn)和明確問(wèn)題

1、第三章第三章 怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)l美國(guó)福特汽車(chē)公司美國(guó)福特汽車(chē)公司的一臺(tái)巨型發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障的一臺(tái)巨型發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障, ,很多人都很多人都修不好，后來(lái)請(qǐng)來(lái)了德國(guó)的電機(jī)修不好，后來(lái)請(qǐng)來(lái)了德國(guó)的電機(jī)專(zhuān)家專(zhuān)家斯坦梅茨斯坦梅茨來(lái)來(lái)修理修理. .德國(guó)德國(guó)專(zhuān)家來(lái)了以后，用了兩天的時(shí)間呆在發(fā)電機(jī)旁專(zhuān)家來(lái)了以后，用了兩天的時(shí)間呆在發(fā)電機(jī)旁, ,這看看那聽(tīng)這看看那聽(tīng)聽(tīng)，最后聽(tīng)，最后, ,他在發(fā)電機(jī)的頂上畫(huà)了一條線。告訴修理工，將他在發(fā)電機(jī)的頂上畫(huà)了一條線。告訴修理工，將頂蓋打開(kāi)，將畫(huà)線處的線圈減少頂蓋打開(kāi)，將畫(huà)線處的線圈減少1616圈。故障果然被排除了。圈。故障果然被排除了。l這這位德國(guó)專(zhuān)家向福特公司要

2、位德國(guó)專(zhuān)家向福特公司要1 1萬(wàn)元美元的酬金。很多人認(rèn)為萬(wàn)元美元的酬金。很多人認(rèn)為不值，因?yàn)楣收虾芎?jiǎn)單，排除也很容易。但福特的老總認(rèn)為不值，因?yàn)楣收虾芎?jiǎn)單，排除也很容易。但福特的老總認(rèn)為非常值。非常值。 案例l當(dāng)時(shí)福特公司最著名的薪酬口號(hào)就是“月薪5美元”，這在當(dāng)時(shí)是很高的工資待遇，以至于全美國(guó)許許多多經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)工人和優(yōu)秀的工程師為了這5美元月薪從各地紛紛涌來(lái)。1條線，1萬(wàn)美元，一個(gè)普通職員100多年的收入總和！l斯坦門(mén)茨看大家迷惑不解，轉(zhuǎn)身開(kāi)了個(gè)清單：畫(huà)一條線，1美元；知道在哪兒畫(huà)線，9999美元。福特公司經(jīng)理看了之后，不僅照價(jià)付酬，還重金聘用了斯坦門(mén)茨。 l斯坦梅茨（Charles Pr

3、oteus Steinmetz，1865-1923），德國(guó)出生的美籍電機(jī)工程師、發(fā)明家，對(duì)交流電系統(tǒng)的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。l他一生的研究領(lǐng)域涉及發(fā)電、輸電、配電、電照明、電機(jī)、電化學(xué)等方面，他還進(jìn)行過(guò)用汞燈照射以加速植物生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)。他一生獲得近200項(xiàng)專(zhuān)利。斯坦梅茨還熱心于教育事業(yè)，在他擔(dān)任通用電氣公司總工程師期間還兼任斯克內(nèi)克塔迪聯(lián)合大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)教授，并對(duì)當(dāng)時(shí)的大學(xué)教育提出了改革性意見(jiàn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的重要性。斯坦梅茨曾獲斯克內(nèi)克塔迪聯(lián)合學(xué)院博士學(xué)位、哈佛大學(xué)名譽(yù)博士。19011902年任美國(guó)電機(jī)工程師學(xué)會(huì)主席。他是美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院院士，曾獲富蘭克林學(xué)會(huì)的克雷松金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦

4、曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“提出一個(gè)提出一個(gè)問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更重要問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更重要”。 （一）設(shè)計(jì)問(wèn)題的來(lái)源（一）設(shè)計(jì)問(wèn)題的來(lái)源 在生活中有很多為我們所不知而需要在生活中有很多為我們所不知而需要解答的話題，這就是解答的話題，這就是問(wèn)題。問(wèn)題。問(wèn)題形形色色，問(wèn)題形形色色，有科學(xué)方面、有社會(huì)生活方面、有技術(shù)方有科學(xué)方面、有社會(huì)生活方面、有技術(shù)方面等。問(wèn)題是永遠(yuǎn)存在的。面等。問(wèn)題是永遠(yuǎn)存在的。n生活中處處存在著問(wèn)題生活中處處存在著問(wèn)題生活中的一些問(wèn)題石油是不可再生資源，有沒(méi)有替代油？石油是不可再生資源，有沒(méi)有替代油？教室里的桌椅設(shè)計(jì)是否合理？教室里的桌椅設(shè)計(jì)是否合理？三輪車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)易

5、摔倒，三輪車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)易摔倒，怎么辦？怎么辦？雨衣有沒(méi)有缺點(diǎn)？雨衣有沒(méi)有缺點(diǎn)？在使用黑板擦擦黑板時(shí)有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題？在使用黑板擦擦黑板時(shí)有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題？人掉進(jìn)深井，有沒(méi)有更好的施救辦法？人掉進(jìn)深井，有沒(méi)有更好的施救辦法？l問(wèn)題是如何產(chǎn)生的呢？ 人們的需求和愿望，可以說(shuō)是一切技術(shù)問(wèn)題的總來(lái)源。 例如：為了解決進(jìn)食，人們?cè)O(shè)計(jì)了勺子、例如：為了解決進(jìn)食，人們?cè)O(shè)計(jì)了勺子、筷子，西方人發(fā)明了刀叉。筷子，西方人發(fā)明了刀叉。變色防燙碗變色防燙碗“一種自帶吸管的易拉一種自帶吸管的易拉罐罐”（獲得實(shí)用新型專(zhuān)（獲得實(shí)用新型專(zhuān)利證書(shū)）利證書(shū)）-該實(shí)用新型該實(shí)用新型解決實(shí)際問(wèn)題所采用的解決實(shí)際問(wèn)題所采用的技術(shù)

6、方案是：一種自帶技術(shù)方案是：一種自帶吸管的易拉罐，包括易吸管的易拉罐，包括易拉罐體和易拉罐頂蓋及拉罐體和易拉罐頂蓋及吸管組成，其特征在于吸管組成，其特征在于吸管為一可彎折吸管，吸管為一可彎折吸管，插入易拉罐體內(nèi)部，易插入易拉罐體內(nèi)部，易拉罐頂蓋中的拉蓋連接拉罐頂蓋中的拉蓋連接著吸管扣件，吸管插入著吸管扣件，吸管插入吸管扣件內(nèi)。吸管扣件內(nèi)。 問(wèn)題從哪里來(lái)？必然碰到的生活（衣、食、住、行等）生活（衣、食、住、行等）需要需要(為別人解決問(wèn)題為別人解決問(wèn)題)主動(dòng)思考（開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品）主動(dòng)思考（開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品）主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的別人給出的 人類(lèi)的需求與愿望人類(lèi)的需求與愿望不斷推動(dòng)著物不斷推動(dòng)著物質(zhì)產(chǎn)品和精神產(chǎn)品的生產(chǎn)和

7、創(chuàng)新，質(zhì)產(chǎn)品和精神產(chǎn)品的生產(chǎn)和創(chuàng)新，這些是產(chǎn)生設(shè)計(jì)課題的源泉。這些是產(chǎn)生設(shè)計(jì)課題的源泉。 1 1、人類(lèi)的需求、人類(lèi)的需求2、人類(lèi)的愿望、人類(lèi)的愿望(想飛想飛)（二）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的途徑與方法（二）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的途徑與方法書(shū)包的變化書(shū)包的變化側(cè)背書(shū)包側(cè)背書(shū)包 橫式側(cè)背書(shū)包橫式側(cè)背書(shū)包 雙肩運(yùn)動(dòng)書(shū)包雙肩運(yùn)動(dòng)書(shū)包 健康書(shū)包健康書(shū)包 拉桿書(shū)包拉桿書(shū)包 智能書(shū)包智能書(shū)包 ？ 人的需求是會(huì)隨著技術(shù)發(fā)展和時(shí)代人的需求是會(huì)隨著技術(shù)發(fā)展和時(shí)代的變化而變化的。其實(shí)我們除了可以從的變化而變化的。其實(shí)我們除了可以從無(wú)到有的創(chuàng)造新產(chǎn)品外，對(duì)熟悉的工具無(wú)到有的創(chuàng)造新產(chǎn)品外，對(duì)熟悉的工具或用品都可以提出新的要求，并重新設(shè)或用品都可以

8、提出新的要求，并重新設(shè)計(jì)。計(jì)。 書(shū)包的變化給我們什么啟示呢？書(shū)包的變化給我們什么啟示呢？ 從發(fā)展的眼光來(lái)看，世界上的從發(fā)展的眼光來(lái)看，世界上的一切事物都不可能盡善盡美，一旦一切事物都不可能盡善盡美，一旦找到這些找到這些事物的事物的“缺點(diǎn)缺點(diǎn)”并加以改并加以改進(jìn)，事物就會(huì)在原有基礎(chǔ)上得到新進(jìn)，事物就會(huì)在原有基礎(chǔ)上得到新的提高。的提高。2 2、從收集和分析信息發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、從收集和分析信息發(fā)現(xiàn)問(wèn)題3、在技術(shù)研究與技術(shù)試驗(yàn)中“尋求靈感、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題” 案例分析： 伽利略與體溫表 在一次課上，伽利略與學(xué)生一起 做實(shí)驗(yàn)時(shí)，看到水溫升高后罐內(nèi) 水位就會(huì)上升，由此突然想到一 個(gè)技術(shù)問(wèn)題:“能不能利用熱脹冷 縮的原理

9、制造出體溫計(jì)呢？”想到 這伽利略顧不得上課，就立刻奔回 自己的工作室，投入到技術(shù)試驗(yàn)中。 試驗(yàn)了很多次，每次都以失敗告終， 但他仍不氣餒。有一次，伽利略用手握住試管底部，讓管內(nèi)空氣漸漸變熱，然后把試管的上端插入冰水中，松手后發(fā)現(xiàn)，水慢慢地從試管里上升了一截，再握住試管，水又漸漸從試管里被壓了下去。從水的上升與下降已經(jīng)看出了溫度的變化。于是，他就把一個(gè)很細(xì)的試管裝上水，排出里面的空氣，密封并在試管上刻了刻度，這樣，最早的體溫表就研制成功了。模仿模仿DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的立體栽培雙螺旋結(jié)構(gòu)的立體栽培系統(tǒng)，節(jié)約土地又節(jié)水系統(tǒng)，節(jié)約土地又節(jié)水 通過(guò)實(shí)踐，黃建洪發(fā)現(xiàn)普通立體通過(guò)實(shí)踐，黃建洪發(fā)現(xiàn)普通立體栽培系

10、統(tǒng)存在兩個(gè)問(wèn)題：澆灌過(guò)程中栽培系統(tǒng)存在兩個(gè)問(wèn)題：澆灌過(guò)程中水浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；采光不均勻，導(dǎo)致水浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；采光不均勻，導(dǎo)致不同平臺(tái)的植物生長(zhǎng)狀況不均衡。不同平臺(tái)的植物生長(zhǎng)狀況不均衡。 黃建洪聯(lián)想到利用黃建洪聯(lián)想到利用DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)優(yōu)越性改造立體栽培系統(tǒng)，經(jīng)歷半年多的設(shè)優(yōu)越性改造立體栽培系統(tǒng)，經(jīng)歷半年多的設(shè)計(jì)修改，他終于成功實(shí)施了設(shè)計(jì)方案，與普計(jì)修改，他終于成功實(shí)施了設(shè)計(jì)方案，與普通立體栽培系統(tǒng)比，該系統(tǒng)的植物種植密度通立體栽培系統(tǒng)比，該系統(tǒng)的植物種植密度更高。并且它可以根據(jù)植物的需要定時(shí)噴水，更高。并且它可以根據(jù)植物的需要定時(shí)噴水，比普通立體栽培更節(jié)水。同時(shí)，它還能根據(jù)比普通立體栽

11、培更節(jié)水。同時(shí)，它還能根據(jù)不同平臺(tái)植物的采光需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，讓所有不同平臺(tái)植物的采光需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，讓所有的植物能獲得均勻的采光。這個(gè)設(shè)計(jì)可以廣的植物能獲得均勻的采光。這個(gè)設(shè)計(jì)可以廣泛應(yīng)用于大棚蔬菜的種植、各種花卉的培育泛應(yīng)用于大棚蔬菜的種植、各種花卉的培育以及育種等多個(gè)領(lǐng)域。以及育種等多個(gè)領(lǐng)域。 浙林本科生一項(xiàng)試驗(yàn)獨(dú)具創(chuàng)意浙林本科生一項(xiàng)試驗(yàn)獨(dú)具創(chuàng)意 中國(guó)工程院院士袁隆平，中國(guó)研究雜交水稻的創(chuàng)始人，世界上成功利用水稻雜交優(yōu)勢(shì)的第一中國(guó)工程院院士袁隆平，中國(guó)研究雜交水稻的創(chuàng)始人，世界上成功利用水稻雜交優(yōu)勢(shì)的第一人。他于人。他于1964年開(kāi)始從事雜交水稻研究。年開(kāi)始從事雜交水稻研究。 2004年年10

12、月，中國(guó)超級(jí)雜交稻研究第二期目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)在深圳市月，中國(guó)超級(jí)雜交稻研究第二期目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)在深圳市龍崗區(qū)龍崗區(qū)進(jìn)行。有關(guān)專(zhuān)家對(duì)進(jìn)行。有關(guān)專(zhuān)家對(duì)48畝實(shí)驗(yàn)田的超級(jí)雜交水稻晚稻的實(shí)測(cè)結(jié)果表明：每畝高達(dá)畝實(shí)驗(yàn)田的超級(jí)雜交水稻晚稻的實(shí)測(cè)結(jié)果表明：每畝高達(dá)847公斤，標(biāo)志著中國(guó)超級(jí)雜交稻育種研公斤，標(biāo)志著中國(guó)超級(jí)雜交稻育種研究繼續(xù)領(lǐng)跑世界。究繼續(xù)領(lǐng)跑世界。 2007年年3月月16日，袁隆平赴香港中文大學(xué)日，袁隆平赴香港中文大學(xué)聯(lián)合書(shū)院聯(lián)合書(shū)院參加參加“杰出學(xué)人到訪杰出學(xué)人到訪”活動(dòng)，并作學(xué)術(shù)報(bào)活動(dòng)，并作學(xué)術(shù)報(bào)告。他表示：在第一、第二階段取得良好成果的基礎(chǔ)上，第三階段超級(jí)雜交水稻育種計(jì)劃已順勢(shì)告。他表示：在

13、第一、第二階段取得良好成果的基礎(chǔ)上，第三階段超級(jí)雜交水稻育種計(jì)劃已順勢(shì)推出，目標(biāo)是在推出，目標(biāo)是在2015年將每畝水稻產(chǎn)量提高到年將每畝水稻產(chǎn)量提高到900公斤，并達(dá)到公斤，并達(dá)到“種三產(chǎn)四種三產(chǎn)四”，即種植，即種植3畝田，產(chǎn)畝田，產(chǎn)出原來(lái)出原來(lái)4畝田的稻谷。畝田的稻谷。 2011年年9月月19日，日， 指導(dǎo)的超級(jí)稻第三期目標(biāo)畝產(chǎn)指導(dǎo)的超級(jí)稻第三期目標(biāo)畝產(chǎn)900公斤高產(chǎn)攻關(guān)獲得成功，湖南公斤高產(chǎn)攻關(guān)獲得成功，湖南隆回縣隆回縣百畝百畝試驗(yàn)田畝產(chǎn)達(dá)到試驗(yàn)田畝產(chǎn)達(dá)到926.6公斤。公斤。 1981年年6月月6日，袁隆平和秈型雜交水稻獲國(guó)內(nèi)第一個(gè)特等發(fā)明獎(jiǎng)。日，袁隆平和秈型雜交水稻獲國(guó)內(nèi)第一個(gè)特等發(fā)明

14、獎(jiǎng)。 2001年年2月月19日，袁隆平院士獲首屆日，袁隆平院士獲首屆“國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”。頒獎(jiǎng)儀式在人民大會(huì)堂舉行，。頒獎(jiǎng)儀式在人民大會(huì)堂舉行，由國(guó)家主席江澤民親自頒授獎(jiǎng)勵(lì)證書(shū)和獎(jiǎng)金（由國(guó)家主席江澤民親自頒授獎(jiǎng)勵(lì)證書(shū)和獎(jiǎng)金（500萬(wàn)元）。萬(wàn)元）。2000年國(guó)家年國(guó)家最高科學(xué)技最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)咝g(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)咴∑皆∑?、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)問(wèn)題的來(lái)源問(wèn)題的來(lái)源（）人類(lèi)的需求與愿望是設(shè)計(jì)問(wèn)題的來(lái)源（）人類(lèi)的需求與愿望是設(shè)計(jì)問(wèn)題的來(lái)源（）要知道人們的需求與愿望（）要知道人們的需求與愿望,要去了解、調(diào)查。要去了解、調(diào)查。（）設(shè)計(jì)可以是原創(chuàng)性設(shè)計(jì)，也可以是改進(jìn)性設(shè)計(jì)。（）設(shè)計(jì)可以是原創(chuàng)性設(shè)計(jì)

15、，也可以是改進(jìn)性設(shè)計(jì)。小結(jié)：小結(jié)：2、發(fā)現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的途徑問(wèn)題的途徑（）（）觀察日常生活觀察日常生活：養(yǎng)成觀察的習(xí)慣，形成觀：養(yǎng)成觀察的習(xí)慣，形成觀察的靈敏性。制定好觀察提綱，有計(jì)劃地實(shí)行察的靈敏性。制定好觀察提綱，有計(jì)劃地實(shí)行觀察。觀察。（）（）收集和分析信息收集和分析信息：通過(guò)調(diào)查、訪問(wèn)、媒體、：通過(guò)調(diào)查、訪問(wèn)、媒體、互聯(lián)網(wǎng)、查閱資料等?；ヂ?lián)網(wǎng)、查閱資料等。（）（）參加技術(shù)研究與技術(shù)試驗(yàn)參加技術(shù)研究與技術(shù)試驗(yàn)。二、明確設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問(wèn)題 明確設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問(wèn)題明確設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問(wèn)題就是要弄清楚要設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)就是要弄清楚要設(shè)計(jì)的技術(shù)問(wèn)題的所在，進(jìn)而判斷問(wèn)題是否題的所在，進(jìn)而判斷問(wèn)題是否

16、能夠解決，是否當(dāng)前可以解決，能夠解決，是否當(dāng)前可以解決，是否值得解決是否值得解決1、判斷問(wèn)題是否能夠解決就是判斷要、判斷問(wèn)題是否能夠解決就是判斷要解決的問(wèn)題有沒(méi)有違反科學(xué)理論和客觀解決的問(wèn)題有沒(méi)有違反科學(xué)理論和客觀規(guī)律。規(guī)律。 凡是偽科學(xué)的或者反科學(xué)的問(wèn)題都不應(yīng)徒勞地設(shè)計(jì)。n永動(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)n長(zhǎng)生不老藥長(zhǎng)生不老藥2、判斷問(wèn)題是否當(dāng)前可以解決，解決、判斷問(wèn)題是否當(dāng)前可以解決，解決這個(gè)問(wèn)題是否超出了當(dāng)前的能力與條這個(gè)問(wèn)題是否超出了當(dāng)前的能力與條件。件。 如果是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平無(wú)法解如果是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平無(wú)法解決的問(wèn)題，就不適宜進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)超決的問(wèn)題，就不適宜進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)超出當(dāng)前物質(zhì)條件和工作條件（人力

17、、出當(dāng)前物質(zhì)條件和工作條件（人力、物理、資源等）的問(wèn)題，也不適宜進(jìn)物理、資源等）的問(wèn)題，也不適宜進(jìn)行設(shè)計(jì)。行設(shè)計(jì)。3、判斷問(wèn)題是否值得解決，是解決、判斷問(wèn)題是否值得解決，是解決這個(gè)問(wèn)題是否有價(jià)值，這個(gè)問(wèn)題是否有價(jià)值，投入產(chǎn)出比投入產(chǎn)出比如何，社會(huì)效益如何，綜合效益如如何，社會(huì)效益如何，綜合效益如何，不符合成本效益原則的設(shè)計(jì)一何，不符合成本效益原則的設(shè)計(jì)一般都不宜考慮。般都不宜考慮。判斷下列問(wèn)題的價(jià)值：判斷下列問(wèn)題的價(jià)值：1 1、2 2、 4 4、能否去火星上種果樹(shù)？能否去火星上種果樹(shù)？5 5、怎樣才能把冬天下的雪都有效利用起來(lái)？怎樣才能把冬天下的雪都有效利用起來(lái)？6 6、能不能把水能不能把水“變成變成”油？油？l案例分析：案例分析： 水變油事件水變油事件曾有人聲稱(chēng)做了大量實(shí)驗(yàn)曾有人聲稱(chēng)做了大量實(shí)驗(yàn)發(fā)明了水變油的技術(shù)，即水通過(guò)機(jī)器后變成了發(fā)明了水變油的技術(shù)，即水通過(guò)機(jī)器后變成了油。水變油一度被宣傳為中國(guó)繼