资源简介 (共54张PPT)合肥一中 王 俊问题的来源——问题的种类1、什么是问题?问题的种类 例子 备注科学问题 冥王星为什么不是太阳系行星?社会问题 矿难为什么屡屡发生?技术问题 怎样使电热水器更安全? 我们探索的问题…… ……问题的种类问题的来源问题的来源——技术问题的来源技术问题的来源人类生存活动自然遇到的问题怎样提高出行速度别人提出需要设计者解决的问题客户委托装修公司的设计设计者自主发现并要解决的问题为开发新产品有意发现问题第三种发现问题的能力是发明家的潜质,具有挑战性,利于技术的进步。案例分析阅读P78《电话的发明》,贝尔针对的是什么问题?这个问题从何而来?问题的来源——案例分析答案:贝尔针对的是如何让声音通过电传输的问题。是贝尔自主发现并研究解决的问题。图为贝尔和他设计的电话发现问题的重要性晚年的爱因斯坦总结数十年科学生涯的经验后,感叹道:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,解决一个问题也许仅是一个数学或实验上的技能而已,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要创造性的想象力,并标志着科学的真正进步。一条线=10000美元??!!美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障,很多人都修不好,只得请来了德国的电机专家来修理。这位德国专家来了以后,用了两天两夜的时间呆在发电机旁,这看看那听听,最后,他在发电机的顶上划了一条线。告诉修理工,将顶盖打开,将划线处的线圈减少16圈。故障果然被排除了。这位德国专家向福特公司索要1万美元的酬金。很多人认为不值,因为故障很简单,排除也很容易。但福特的老总认为值。因为他发现了问题。而不在于排除故障的复杂与简单。为什么其他人没发现出来呢?设计的过程,实际上就是寻找解决某个问题的途径的过程。发现问题和提出问题是进行设计的前提,如果没有发现问题、不能提出问题,设计便无从谈起。2、发现问题的途径与方法发现问题的途径与方法——观察日常生活面对技术世界,有的人善于发现有价值的问题,有的人却“视而不见”,这不仅是问题意识的强弱所致,也牵涉到是否掌握发现问题的方法。发现问题有什么途径与方法呢?观察日常生活屁股挨冻这么办?解决方案案例分析1——铅笔盒的进步第一代笔盒容量小第二代笔盒容量增大,使用不便第三代笔盒容量增大使用便发现问题的途径与方法——观察日常生活案例分析2蒸锅中的碟子拿不起来这么办?起碟器案例分析3剩余食物的软包装袋口敞开袋口夹发现问题的途径与方法——观察日常生活考考你——以下方案发现与解决了什么问题?发现问题的途径与方法——观察日常生活这两款产品有何用?分别解决什么问题?再考考你:以下你发现了什么问题?如何解决?发现问题的途径与方法——观察日常生活某楼高层外窗塑料桶问题:防盗网在内,玻璃坏了难于修补问题:桶盖把手下大上小,手容易打滑改进:防盗网装在外面,或防盗网成纵向栏杆式改进:把手做成上下一样大,或大小变化不大马上行动(P79 )1、你知道这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗?(1)病人躺着用直吸管吸取杯中饮料,如果管子弯折,就喝不到饮料;(2)人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热,会烫着孩子;(3)在使用折叠剃须刀时很不安全,常常刮破皮肤;发现问题的途径与方法——观察日常生活2、提出两个日常生活中遇到的问题照明拖鞋的发明 与大多数发明创造一样,“照明拖鞋”的灵感也同样来源于日常生活中遇到的不便。发明人道格·维克表示,一天夜里他没看清撞上了床腿,有过许多发明经历的他马上意识到,也许上千上万有同样遭遇的人需要一种新型的可以照明的拖鞋。这种新型拖鞋的前端装有小灯泡,当内置感应器“察觉”到黑暗环境或有人穿上它时,就会自动点亮灯泡照亮前方。“聪明”的感应器再加上防滑鞋底、可更换锂电池及延时熄灯等贴心的设计,运用简单原理便解决了必需频繁摸黑起床的病人或守夜人的烦恼。就在我们身边的小发明病人输液时若没有注意及时换瓶,就可能会出现回血现象,这不但会给病人造成心理上的担忧,如果输液管中有空气还会对病人身体造成伤害。合肥市和平小学五年级学生王呈静在照顾患病的奶奶时受到启发,制作出静脉滴注换水提醒装置。该作品在合肥市第23届青少年科技创新大赛中获得了一等奖。http://news./a/20080327/001795.htm小学生睡过头催生一发明 其静脉滴注换水提醒装置获市科技创新一等奖病人输液时若没有注意及时换瓶,就可能会出现回血现象,这不但会给病人造成心理上的担忧,如果输液管中有空气还会对病人身体造成伤害。合肥市和平小学五年级学生王呈静在照顾患病的奶奶时受到启发,制作出静脉滴注换水提醒装置。该作品在刚刚结束的合肥市第23届青少年科技创新大赛中获得了一等奖,目前已报送参加全省青少年科技创新大赛。因奶奶体弱多病,王呈静经常要陪奶奶打点滴。一次,王呈静和奶奶都睡着了,输液瓶中的水不知不觉之间已滴完,等发现时奶奶的血几乎灌满了输液管。对此,王呈静又担心又懊恼,她想要是输液瓶快空时能自动报警那多方便啊在指导教师任杰的帮助下,终于有了解决办法。她将输液瓶挂在一弹簧秤下,随着药水不断减少,输液瓶的总重量也不断减轻,等盐水即将滴完时,指针后面的弹片与喇叭接成闭合回路,该装置就会发出警报声提醒换水。同时,还能通过与医院的呼叫系统连接,直接通知护士台,让护士知道具体是哪个床位需要换水,无需患者再来回奔波喊护士换水了。经过多次改装实验,王呈静的换水提醒装置终于派上用场,现在她奶奶去医院打点滴,常夸孙女发明的小装置用起来很省心、贴心。看了有何感受?法国大雕塑家罗丹说过:“美是到处都有的,对于我们的眼睛,不是缺少美,而是缺少发现。”我们也可以说,世界上到处都有发现的启示,不是缺少作出发现的机会,而是缺少善于发现的头脑。你能发现问题吗?发现了什么问题?在寝室…… 在教室……在商场…… 在街上……马上行动:在食堂里呢?发现问题的途径与方法——收集和分析信息文献法询问法集体询问、家庭询问、电话询问、个别询问问卷法交流活动:1、你在研究性学习中有否接触过问卷调查?有何得失?问卷有哪些类型?问卷设计要注意什么?2、P81马上行动:分析表中数据,得出问卷结论。收集和分析信息1、你的消费 ( ) 调查问卷A每月规定 B随时向父母要 C偶尔向父母要2、家长每月一共给你的零用钱一般为多少? ( ) A 250元以下 B 250-400元 C 400-600元 D 600元3、你每月用于学习用品的消费 ( ) A 20元以下 B 20-50元 C 50-100元 D 100元以上4、你每月用于零食方面的消费 ( ) A 20元以下 B 20-50元 C 50-100元 D 100元以上5、如果你同学或朋友生日,你送礼的价值大约为多少? ( ) A 10元左右 B 20元左右 C 50元左右 D 100元左右 E 100以上6、你平时的消费观念是: ( ) A名牌是身份的象征,穿名牌当然更有自信 B花的毕竟是父母的血汗钱,学生还是应有节俭的美德 C同学们都有(如手机),我也要有,不然多丢脸。7、家长给零花钱的态度: ( ) A除了必要的开支,不会随便给零花钱 B一般是要多少,给多少 C听自己说别的同学都有,就会很爽快地掏钱8、平均每个月有剩余的生活费吗? ( )A 经常有 B 偶尔有 C 少的可怜 D入不敷出9、如果你中了50万大奖,你会如何花费? 收集和分析信息案例1:钢盔的发明在第一次世界大战后,各国都对他们阵亡的士兵进行了统计,发现有相当比重的士兵因头部中弹而死。后来各国就研制了钢盔来保护士兵的头部案例2:《头驱鼠标》技术研究与技术试验阅读P82案例,这个案例说明了什么?这个案例说明了技术研究与技术试验往往会触发灵感,发现新问题,进而产生新发明。发现问题的途径与方法——技术研究与技术试验案例分析2——北京顺义新大桥垮塌2006年12月,北京顺义新建的钢索斜拉桥在试验中垮塌,好在桥离河床低,又置枯水期,仅有三人负伤。该桥设计承重量100吨,试验时由10辆装载沙子的车驶往桥上,总载重约60吨,可见其实际可承载重量达不到设计要求。如不经试验而使用,后果不堪设想。请你谈谈技术试验对发现问题有什么重要作用?案例分析3——榆桩(混凝土)堆塑隆干法原桩窄干剔皮钉钉堆塑成型盆景树木的干型必须是头大尾小、收尖渐变,圆实而无塌陷。但野挖所得桩常有“窄头”、“窄腰”、“扁身”和凹洞现象。如果能通过隆干克服这些毛病,往往能使一些看似“无用”之材变为上乘之材,这将大大扩展树桩的选材面。榆桩堆塑隆干法,是在盆景研究中受榆树皮愈合力强,野桩常见“皮包石”现象的启发而发明的。模仿DNA双螺旋结构的立体栽培系统,节约土地又节水通过实践,黄建洪发现普通立体栽培系统存在两个问题:浇灌过程中水浪费现象严重;采光不均匀,导致不同平台的植物生长状况不均衡。黄建洪联想到利用DNA双螺旋结构优越性改造立体栽培系统,经历半年多的设计修改,他终于成功实施了设计方案,与普通立体栽培系统比,该系统的植物种植密度更高。并且它可以根据植物的需要定时喷水,比普通立体栽培更节水。同时,它还能根据不同平台植物的采光需要进行旋转,让所有的植物能获得均匀的采光。这个设计可以广泛应用于大棚蔬菜的种植、各种花卉的培育以及育种等多个领域。案例分析4--浙江林学院本科生一项试验独具创意思考:你认为发现问题的途径与方法还有哪些?自然遇到问题例1: 盆景爱好者自制山水盆景盆,用何工具材料?怎样保证椭圆(类椭圆)形状的对称工整?例2:盖房子如何最大限度保证邻居房子的地基不沉陷?其它途径与方法联想产生问题例1:鲁班由手被草的叶缘划破这一现象产生联想,进而发明了锯子。例2:既然凸透镜能聚集太阳光来点火,那么冰不是也能取火?发现问题的途径与方法——其它途径与方法科技创新的十种方法一、综合法:就是把不同的几个东西的优点抽取出来,创造出一个新的事物。例如;擦字橡皮流通了差不多一百年,美国的一个画家海曼住在费城,他在画画时一会儿用铅笔,一会儿用笔擦,十分不方便,由于集中精力搞创作经常找不到笔擦,他就在铅笔的顶端加上擦字橡皮,使用起来更方便,带橡皮的铅笔才问世。、他就申请了专利,取得丰厚的报酬。又如1998年陈燕同学看到人们摘果子很不方便,他就把剪刀和鱼网组合起来,创造出"方便摘果器",获福州市二等奖;又如95年施艳艳同学看到餐店里的调味瓶只有一、二种,他就发明了一种五味瓶,能分别装上五种调味品,获得福清市三等奖。 请同学们仔细观察身边事物,还有那些东西的优点综合起来,可以创造出一个新事物。 1、如何让老人倒着走练功不会摔倒或碰到别人? 2、如何让老人或盲人的手杖有多种功能? 3、如何改革数学老师的圆规尺子,使其更好用、更方便。 4、自行车能遮阳避雨吗? 5、你能不用空调让整座城市降温吗?二、逆向思维法:就是要打破常规反其道而行的一种创造方法例如:电影摄影师在拍摄人飞上高墙,但人不可能飞那么高,他就叫人从高墙跳下,他就拍下来,到放映时他就倒着放,这样就好象人是从下面飞上去一样。又如:2001年吴陈娟学生看到套间的一般用水和马桶的水共同都排到阴沟去,浪费了大量的水,他就想办法不让一般用水流掉,设计出环保水箱,获全国三等奖。三、刨根探底法:就是在别人取得成功的基础上进一步探索,或许还会取得新成果的方法。例如:18世纪末,美国的富兰克林发现了霓虹灯当电通过低压气体管时能产生美丽的色彩。1838年,法拉第发现管子中的气体的辉柱并不一致,即在紧靠阴极处有一暗区,称为"法拉第暗区"。19世纪后期,德国科学家普吕克尔和英国科学家克鲁斯等人,通过一系列实验发现了"阴极射线"。1895年德国物理学家伦琴发现了"X射线"。1896年法国物理学家贝克勒尔发现放射性。1897年英国物理学家发现阴极射线就是电子,并证实了阴极射线果然带负电,并且测定了它的飞行速度和质荷比。四、破解法:就是找出某种事物的缺点,想办法把缺点变成优点,从而创造出一个新事物的方法。例如:上海一个中学生看到升旗的绳子断了,要人爬上旗杆的末端穿结绳子,但人爬上旗杆的末随时都有生命危险,所以他就发明一个旗杆穿绳器,从而获得国际二等奖。上海和田路小学徐琛同学,看到墙上的电源插座,就想小朋友不小心将手插进去会触电的,能不能改一改,怎样改?从而激发了他创造发明一种"防触电插座"的欲望。果然,他创造成功,发明成果获得世界少年儿童创造发明比赛的最佳作品奖。又如一个学生看到监考老师在拆开试卷袋十分小心,但还是拆坏了试卷袋,受到了批评。他回去后反复实验制作出"撕不坏的试卷袋" 思考与实践:请你仔细观察事物挑出它的缺点并加以改正,从而创造新事物。五、发现法:就是要做生活的有心人,仔细观察事物,从而发明创造出新事物的方法。例如:瓦特烧开水时仔细观察蒸汽推动锅盖,从而发明了蒸汽机;苹果从树上掉下,是人们司空见惯的事情,但牛顿由于善于仔细观察事物,善于思考从而发现了万有引力六、想象法:就是要敢于异想天开,用科学幻想创造出一种新产品的方法。例如:莱特兄弟,他们少年时就异想天开要飞上天,终于发明了飞机;千百年来人们就异想天开有千里眼,顺风耳,现在都成了现实。七、联想法:就是迁移法,把某种事物的优点移到另一种事物上,从而创造出新的一种东西的发法。例如:传统使用的锯,都是扁薄长型的金属片,而且利用人力来操作。1812年,美国一位名叫泰比达.芭碧的主妇,到她丈夫的水力磨坊中去看工人工作得到启发。她用迁移法发明了圆锯。例如;有一个学生发现电风扇定时器的定时功能的好处,他就把定时器移到电热棒中,就创造出定时电热棒;移到抽水机上就创造出定时抽水机;移到煤气罐上就创造出定时煤气灶八、发散思维和集中性思维相结法:就是多角度思考问题,最后集中某个问题上取得突破的方法。例如:爱迪生发明电灯的故事。他发明电灯时,光收集资料,就用了200本笔记本;为了找到合适的灯丝,先后用过铜丝、白金丝等一千六百多种材料,还用过头发和各种不同的竹丝,这属于发散性思维。最后别的科学家的启发下,采用了碳丝作为灯丝,创造了第一代的电灯,这是集中性思维。九、捕捉灵感法:就是怎样学会及时捕捉创造过程中瞬间灵感的方法。在创造活动中,有时会碰到一种现象:人在科学、技术或文艺创作中,某些新的概念、新的设想、新的人物形象会突然产生。人们把这种现象叫做"灵感"。著名科学家钱学森教授说:"灵感,是人在科学或文艺创作的高潮中,突然出现的、瞬息即逝的短暂思维过程。它不是逻辑思维,也不是形象思维,这后两种思维持续时间都很长,以至人说废寝忘食。而灵感却为时极短,几秒钟,一秒钟而已。"如何获得灵感?(1)长期地进行预备劳动灵感不是天上掉下来的,是人脑进行创造性活动的产物。对问题的长期探讨,是捕获灵感的最基本条件。这包括要具备一定的专门知识,对要解决的问题进行过反复的思考和艰苦的探索过程,有成功的经验,更多的是失败的教训。(2)珍惜灵感出现的最佳时机 经验告诉我们,灵感往往在经过长期紧张思索之后的暂时松弛状态下产生,比如在散步时,或者是上下班的路上,或者是赏花、钓鱼、听音乐时。(3)原型启发是一条重要途径有些日常的事物,对于经过长期紧张的思索之后,由于这些事物与所要解决的问题有相似之处,通过联想,给人以启发,可以找到解决问题的新方案。(4)摆脱习惯性思维程序的束缚按照固定的思路考虑问题,往往容易使思路闭塞和思想僵化。暂时把问题搁在一边,就可以摆脱习惯性思维的束缚。(5)随时带着纸和笔 灵感的出现总是突然的,预料不到的。为了及时捕捉灵感,就要在灵感出现的时候立即记录下来,有时候记都来不及,就对着录音机讲述录音。(6)保持乐观镇静的心情 焦虑不安、悲观失望、情绪波动都能降低人的智力水平,影响创造性活动的进行。心胸开阔、乐观的情绪容易使人浮想联翩,创造性思维活跃。灵感往往会这时光顾。最后,还要说明一句,灵感只解决契机(指一事物转化他事物的关键)。创造性成果还要在契机到来之后经过艰苦奋斗方可获得。古拉国王艾希罗交给金匠一块黄金,让他做一顶王冠。王冠做成后,国王拿在手里觉得有点轻。他怀疑金匠掺了假,可是金匠以脑袋担保说没有,并当面拿秤来称,结果与原来的金块一样重。国王还是有些怀疑,可他又拿不出证据,于是把阿基米德叫来,要他来解决这个难题。回家后,阿基米德闭门谢客,冥思苦想,但百思不得其解。一天,他的夫人逼他洗澡。当他跳入池中时,水从池中溢了出来。阿基米德听到那哗哗哗的流水声,灵感一下子冒了出来。他从池中跳出来,连衣服都没穿,就冲到街上,高喊着:"优勒加!优勒加!(意为发现了)"。夫人这回可真着急了,嘴里嘟囔着"真疯了,真疯了",便随后追了出去。街上的人不知发生了什么事,也都跟在后面追着看。原来,阿基米德由澡盆溢水找到了解决王冠问题的办法:相同质量的相同物质泡在水里,溢出的水的体积应该相同。如果把王冠放到水里,溢出的水的体积应该与相同质量的金块的体积相同,否则王冠里肯定掺有假。阿基米德跑到王宫后立即找来一盆水,又找来同样重量的一块黄金,一块白银,分两次泡进盆里,白银溢出的水比黄金溢出的几乎要多一倍,然后他又把王冠和金块分别泡进水盆里,王冠溢出的水比金块多,显然王冠的质量不等于金块的质量,王冠里肯定掺了假。在铁的事实面前,金匠不得不低头承认,王冠里确实掺了白银。烦人的王冠之谜终于解开了。十、仿生法:就是模仿生物形"、"色"、"音"、"功能"、"结构"等从而发明创造出新事物的方法。自古以来,自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在,它们在漫长的进化过程中,为了求得生存与发展,逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中,与周围的生物作"邻居",这些生物各种各样的奇异本领,吸引着人们去想象和模仿苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的"逐臭之夫",凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有"鼻子",它靠什么来充当嗅觉的呢 原来,苍蝇的"鼻子"--嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。每个"鼻子"只有一个"鼻孔"与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入"鼻孔",这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的"探头"不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。从萤火虫到人工冷光自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢 人类又把目光投向了大自然。在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为"冷光"。在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。水母的顺风耳"燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。"生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为每秒8-13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就剌激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。 仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上,当接受到风暴的次声波时,可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向,就是风暴前进的方向;指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。只要我们运用其观察、思维和设计能力,对生物进行模仿,就能有所发明有所创造,这些例子是举不胜举。问题的来源人类生存活动自然遇到的问题别人提出需要设计者解决的问题设计者自主发现并要解决的问题发现问题——小结与作业发现问题的途径与方法观察日常生活收集和分析信息技术研究与技术试验自然遇到问题他人求助的问题联想产生问题……发明活动在日常的学习和生活中,你们都发现过哪些问题?请列举出来并写在纸上(在问题后注明发现问题的同学姓名),并提供解决方法、方案,写好设计创意。 展开更多...... 收起↑ 资源预览