通用技术ⅰ人版41发现问题教案.docx
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通用技术ⅰ人版41发现问题教案
通用技术ⅰ人版4.1发现问题教案
问题的来源
爱因斯坦曾说过：
“提出〔发明〕一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题。
而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。
”在技术世界里假如不能发明问题，设计就可不能完善，技术就不能革新。
从技术角度看，人类进步与进展的过程确实是不断地发明问题，不断地进行设计，从而解决问题的过程。
然后再发明再解决。
你们能够想象吗？
一条线等于一万美元，这是事实。
美国福特汽车公司的一台巨型发电机出现了故障，特别多人都修不好，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并告诉修理工，将顶盖打开，将划线处的线圈减少16圈。
故障果然被排除了。
〔酬金多少？
〕
这位德国专家向福特公司索要1万美元的酬金。
特别多人认为不值，因为故障特别简单，排除也特别容易。
但福特的老总认为值。
因为他发明了问题。
而不在于排除故障的复杂与简单。
问题的产生有哪三种情况？
第一种，人类生存活动中必定会遇到的问题。
为了保持牙齿健康，发明了牙刷;为了遮体御寒，发明了衣服
第二种，由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。
第三种，基于一定的目的由设计者自己主动地发明问题，并试图解决它。
主动发明问题的重要性：
一方面能够挑战和拓展我们的能力，另一方面也有可能更好地满足人们的需要，推进技术的进展和创新。
1914年10月，第一次世界大战中的欧洲战场陷入了僵局。
正在英国远征部队服役的斯温顿中校提出，需要制造一种能够在遍布铁丝网的战场上开辟道路、翻越壕沟并能摧毁和压制机枪火力的装甲车来打破西部前线的这种沉闷僵局。
因此坦克诞生了。
本田公司的追根问底法
日本的本田公司就特别推崇“抓住问题，追问到底”。
比如，某台机器突然不动了，他们就采纳追问到底来解决。
“机器什么原因不动了？
”→保险丝断了。
→什么原因保险会断？
→超负荷，电流过大→什么原因超负荷？
→轴承润滑不好→什么原因轴承会润滑不好？
→吸不上润滑油。
→什么原因吸不上油？
→油泵严峻磨损→什么原因会磨损？
→是因为没有装过滤器，油泵进入了铁屑。
问题到此，也就解决了，应该给油泵装过滤器。
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，发明有相当比重的士兵因头部中弹而死。
同时也发明了一点，负责做饭的士兵没有一个是因为头部中弹而死，究其缘故才明白原来他们在逃跑的时候用那个做饭的锅子盖在头上，能够防弹，后来各国就研制了钢盔来保护士兵的头部。
思考：
古时候，人们用过哪些方法来进行信息的传播？
喇叭当向远处喊话时，假如把两只手围成喇叭形，放在嘴前，声音就能传得远些。
人们依照那个原理制造了喇叭筒，这是最早的传声工具，至今我们还能够见到它。
击鼓传声鼓是用兽皮蒙在框架或容器上制成的。
在公元前３５００年中国就有鼓了。
１０００年后，美索不达米亚的苏美尔人制成与人一般高的圆鼓，鼓身还绘有图画。
非洲鼓是用兽皮蒙在木桶上做的，一直用来传送消息。
有些非洲鼓是用一节掏空的树干和大象皮做成的，敲起来特别响亮，声音能传到三四千米外。
击鼓时一个部落一个部落地传下去，能够使信息传得特别远。
烽火台在中国古代，为了传递军情况报，人们曾设立过烽火台，利用火与烟传递信息。
烽火台白天烧狼粪，夜间点柴草。
传说烧狼粪时有特别大的浓烟直冲蓝天，在白天比火光更易被人发明，因此烽火有时又被称为“狼烟”。
当发明敌情时，燃起烽火，台台相传，一直传到军营。
在２７００多年前，中国周朝时的烽火告警系统就差不多特别完备了。
历史上曾流传着“幽王烽火戏诸侯”的故事。
长跑在交通和通信特别不发达的古代，人们要传递信息只能靠两条腿或骑马。
马拉松路线全长42.195公里。
马拉松长跑项目，确实是为了纪念历史上为传送捷报而牺牲的英雄设立的。
公元前４９０年，希腊军队在马拉松平原击退波斯王大流士一世军队的入侵。
传令兵菲迪皮茨一口气从马拉松镇跑到首都雅典报告喜讯，当他跑完４２１９５千米的路程，赶到雅典广场说完“我们胜利了”之后，就精疲力竭，倒地而死。
为了纪念这位战士的英雄事迹，１８９６年，在世界第一届奥运会上，他跑过的距离被作为一个长跑竞赛项目列入运动会。
驿站文字的发明促进了人们的交往，通信因此产生。
中国远在周朝时就建立了专门传递官府文书的驿站，通过骑马将文书一个驿站接一个驿站地传递下去，同时建立了一套较为完整的驿邮制度，以实现快速、准确的通信。
秦代统一六国后，就将驿站信息传递系统作为国家的行政机构确定下来。
驿邮是骏马以每小时奔跑１５千米左右的速度传递信息来实现远距离快速通信的。
在当时这差不多相当快了。
风筝风筝在古代是传递消息和作为侦察的用具。
刘邦和项羽决战时，刘邦手下的大将韩信曾放起一只木鸢，依照线长来估测项羽军队驻扎地的距离，从而确定方位，开凿地道，攻破项羽大军。
唐朝时，田悦率兵包围临洛城，唐朝将领令士兵放出一个纸鸢，可飞高百余丈，穿过围攻部队的上空，飘向城外，传达求援信息，终于引来了救兵解围。
唐朝以后，随着造纸业的发达，风筝开始穿上轻而薄的纸衣，木鸢就逐渐为纸鸢所代替了。
五代时，有个叫李邺的人在纸鸢头上装上竹笛和丝弦，当纸鸢升入空中后，由于风吹竹笛发出声响，“风筝”那个名字就由此而来。
信鸽和信猴为了传递信息，古时候的人们还想出了许多奇异的方法，比如漂流瓶、信号树、信鸽和信猴等等。
在尼日利亚贝喀萨地区，人们用猴子送信。
人们将母猴和子猴分别关在两地，并时常将母猴带去查找子猴，使母猴认得路线。
当人们需要通信时，将信装在竹筒里绑在母猴身上，放它出去查找子猴，母猴总能将信送到目的地。
信鸽从古至今，一直是有效的信息传送工具。
在通信技术高度发达的今天，信鸽仍有用武之地。
在战争中，通信联络至关紧要。
然而一旦爆发核战争，核爆炸产生的强烈电磁辐射将使现有的各种电子通信系统陷于瘫痪，但信鸽仍能自由飞翔。
瑞士军队训育出了能双向投书的信鸽。
这些信鸽不再传送传统的文字书信，而是携带着装在胶囊里的计算机芯片，内中的密码情报也只能在专门的装置上阅读，保密性极高。
信鸽甚至有可能成为特种通信兵。
灯塔灯塔起源于古埃及的信号烽火。
世界上最早的灯塔建于公元前７世纪，位于达尼尔海峡的巴巴角上，像一座巨大的钟楼矗立着。
那时人们在灯塔里燃烧木柴，利用它的火光指引航向。
公元前２８０年，古埃及人奉国王托来美二世菲莱戴尔夫之命在埃及亚历山大城对面的法罗斯岛上修筑灯塔，高达８５米，日夜燃烧木材，以火焰和烟柱作为助航的标志。
法罗斯灯塔被誉为古代世界七大奇观之一，１３０２年毁于地震。
９世纪初，法国在吉伦特河口外科杜昂礁上建立灯塔，至今已两次重建，现存的建于１６１１年。
在古老的灯塔中，意大利的莱戈恩灯塔至今仍在使用。
这座灯塔是建于１３０４年，用石头砌成，高５０米。
美国第一座灯塔是建于１７１６年的波士顿灯塔。
此后，１８２３年建成透镜灯塔，１８５８年建成电力灯塔，１８８５年首次用沉箱法在软地基上建筑灯塔，１９０６年落成第一座气体闪光灯塔。
１８５０年，全世界仅有灯塔１５７０座，１９００年增到９４００座。
到１９８４年初，包括其他发光航标在内，灯塔总数已超过５５０００座。
通信塔１８世纪，法国工程师克劳德.查佩成功地研制出一个加快信息传递速度的有用通信系统。
该系统由建立在巴黎和里尔２３０千米间的假设干个通信塔组成。
在这些塔顶上竖起一根木柱，木柱上安装一根水平横杆，人们能够使木杆转动，并能在绳索的操作下摆动形成各种角度。
在水平横杆的两端安有两个垂直臂，也能够转动。
如此，每个塔通过木杆能够构成１９２种不同的构形，附近的塔用望远镜就能够看到表示１９２种含义的信息。
如此依次传下去，在２３０千米的距离内仅用２分钟便可完成一次信息传递。
该系统在１８世纪法国革命战争中立下了汗马功劳。
信号旗船上使用信号旗通信至今已有４００多年的历史。
旗号通信的优点是十分简便，因此，即使当今现代通信技术相当发达，这种简易的通信方式仍被保留下来，成为近程通信的一种重要方式。
在进行旗号通信时，能够把信号旗单独或组合起来使用，表示不同的意义。
通常悬挂单面旗表示最紧急、最重要或最常用的内容。
例如，悬挂Ａ字母旗，表示“我船下面有潜水员，请慢速远离我船”；悬挂Ｏ字母旗，表示“有人落水”；悬挂Ｗ字母旗，表示“我船需要医疗援助”等等。
悬挂两面信号旗，表示日常通用的内容，悬挂３面信号旗为医疗
旗语在１５－１６世纪的２００年间，舰队司令靠发炮或扬帆作训令，指挥属下的舰只。
１７７７年，英国的美洲舰队司令豪上将印了一本信号手册，成为第一个编写信号书的人。
后来海军上将波帕姆爵士用一些旗子作“速记”字母，创立了一套完整的旗语字母。
１８０５年，纳尔逊勋爵指挥特拉法加之役时，在阵亡前发出的最后信号是波帕姆旗语第１６号：
“驶近敌人，近距离作战。
”
１８１７年，英国海军马利埃特上校编出第一本国际承认的信号码。
舫海信号旗共有４０面，包括２６面字母旗，１０面数字旗，３面代用旗和１面回答旗。
旗的形状各异：
有燕尾形、长方形、梯形、三角形等。
旗的颜色和图案也各不相同。
电话的发明历程：
德国人赖特----美国人格雷----美国的贝尔（英国移居）
1、赖特是一位德国教师。
1861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。
赖特快乐地把这一发明拿到法兰克福物理学会上表演，然而到会的权威们却毫无兴趣，认为这是小孩子的玩艺。
这使赖特受到特别大打击，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的电话机，在华盛顿当众表演。
表演是成功的，然而权威们依旧认为用电传送人的声音没有有用价值。
格雷在众口非议中也动摇不干了。
3、贝尔是治疗耳聋的医生。
他的工作使他对声音如何用电来传递产生了兴趣。
1876年贝尔电话研制成功。
电磁感应电流的磁效应
声音——》薄膜振动——》电流〔变化〕——》薄膜振动——》声音
1876年3月10日，贝尔通过送话机喊道：
“沃森先生，请过来！
我有事找你！
”在实验室里的沃森助手听到召唤，像发疯一样，跃出实验室，奔向贝尔喊话的寝室去。
他一路大叫着：
“我听到了贝尔在叫我！
我听到了贝尔在叫我！
”……如此，人类有了最初的电话，揭开了一页崭新的交往史。
1877年，第一份用电话发出的新闻电讯稿被发送到波士顿《世界报》，标志着电话为公众所采纳。
1878年，贝尔电话公司正式成立。
1892年纽约和芝加哥的电话线路开通。
电话发明人贝尔第一个试音：
“喂，芝加哥”，这一历史性声音被记录下来。
1969年7月16日，同奥尔德林和柯林斯〔由他担任指令长〕乘“阿波罗－11”号宇宙飞船，飞向月球。
7月20日，由阿姆斯特朗操纵“飞鹰”号登月舱在月球表面着陆，当天下午10时他和奥尔德林跨出登月舱，踏上月面。
阿姆斯特朗率先踏上月球那荒凉而沉寂的土地，成为第一个登上月球并在月球上行走的人。
当时他说出了此后在许多场合常被引用的名言：
“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步。
”他们在月球上度过21个小时，21日从月球起飞，24日返回地球。
同年获总统颁发的自由勋章。
在一次新闻公布会上，一个记者提问道，阿姆斯特朗是第一个登上月球的人，巴兹·奥尔德林对此有何感想。
那个问题让整个现场都陷入了尴尬，但是奥尔德林却轻松地说：
“阿姆斯特朗是第一个登上月球的，但是别忘了，我是回到地球时第一个出舱的。
因此，我是第一个从外星球回来踏上地球的人！
”
电话什么原因停电了还能使用？
家用电话用的是光缆,并不用电的,因此跟有没有电没关系
因为有线电话耗能低因此就没有并入我们日常电网，而且有线电话使用电压远比常用220V低因此电信公司就把电话线和日常用电的电线分开形成了独立的电话线网络，着确实是什么原因停电时还能够大电话的缘故了！
2、发明问题的途径与方法
面对技术世界，有的人善于发明有价值的问题，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明问题的方法。
那么，发明问题有什么途径与方法呢？
注水肉检测仪器
注水肉是少数经营肉类食品的违法个体户在屠宰畜禽放血后，人为地通过颈动脉〔或心脏〕注入大量清水、生产污水、盐水。
或直截了当往屠宰后的肉中注水或用水浸泡，以增加肉的重量，达到牟取暴利的目的。
注水肉一般容易腐烂变质，假如注入畜禽体内的是含有大量细菌或病毒的污水，可引起人体发病，是一种违法行为。
消费者能够通过以下方法鉴别注水肉：
〔1〕观肉色：
正常肉呈暗红色，且富有弹性，经手按压特别快能恢复原状，且无汁液渗出；而“注水肉”呈鲜红色，严峻者泛白色，经手按压，切面有汁液渗出，且难恢复原状。
〔2〕观看肉的新切面：
正常肉新切面光滑，无或特别少汁液渗出；“注水肉”切面有明显不规那么淡红色汁液渗出，切面呈水淋状。
〔3〕吸水纸检验法：
用干净吸水纸，附在肉的新切面上，假设是正常肉，吸水纸可完整揭下，且可点燃，完全燃烧，而假设是“注水肉”，那么不能完整揭下吸水纸，且揭下的吸水纸不能用火点燃，或不能完全燃烧。
案例一：
18岁的南京第42中高三学生周浩发明市场上有特别多猪肉都有注水现象，他想怎么样才能辨别猪肉是否是注水肉呢？
通过一年多的努力，他成功发明了一种测定仪器，只要往肉里一插，马上就让“注水肉”现形。
他的依照是肉和水基本上导电体，但导电率不同，假如肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相应改变。
他边实验边改进，最终制作出了这台测试仪。
该发明在第五届中国发明展览会上荣获银奖。
案例二：
山师附中学生潘立群今年18岁，在一次偶然的机会中，他了解到全国有色障者近6500万，当时脑海中就出现出一个想法：
能否发明一种色障者也可识别的交通信号灯？
得到老师认可后，潘立群从去年9月着手研究，研究各种信号灯的闪烁规律，，了解到色障者只是无法辨别颜色，但具有与常人同样的光感和图形识别能力。
潘立群通过分析认为，可利用光的闪烁和图形来方便色障者，并于今年3月发明了这种交通道路信号灯。
他通过改变电路在红灯中加“X”图形，在黄灯中加“-”图形，绿灯保持不变。
红灯亮时“X”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“-”同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。
如此色障者也能看到“红绿灯”，而且这一方案不需增加成本。
该作品在4月15日至24日在丹麦首都哥本哈根进行的国际中学生创新成果展评中获得最高奖项“最正确国际优秀项目奖”。
【一】观看日常生活
日常生活是我们存在的背景和基础,它往往蕴藏着丰富的问题资源。
生活中不是缺少美，而是缺少发明美的眼睛，因此我们也能够说：
生活中不是缺少问题，而是缺少发明问题的眼睛。
案例分析：
珍妮纺纱机的发明
1、“珍妮机”的发明是第一次工业革命开始的标志。
2、恩格斯说：
“使英国工人的状况发生全然变化的第一个发明是珍妮纺纱机。
”
1764年的一在，英国曼稳斯特有个兼做木工的织工哈格里夫斯在一次偶然的发明中受到启发。
有一天，他的妻子珍妮的纺车突然翻倒在地，但竖起来的纺锤和车轮仍在转动。
他猛然想到：
几个纺锤并立在一起，不是能够用一个轮子来带动吗？
通过反复研制，他终于在1765年设计并制造出了一架可同时纺8个纱锭的新纺机。
如此，就把纺纱的工效一下提高了8倍。
后来，他又对珍妮纺纱机不断改进，一直增加到80个纺锤。
【二】收集和分析信息
在信息时代，种类繁多、纷至沓来、层出不穷的信息是丰富的问题之源。
1、通过对文献信息、网络信息、媒体信息的收集、检索和分析，往往能够发明一些有价值的问题；
2、通过问卷调查、询问访谈等方式进行信息的收集，有时也会有惊人的发明。
案例分析令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业大概风八竿子打不着，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能闻到。
仿生学家由此得到启发，依照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。
确实是把特别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；分析器一经发明气味物质的信号，便能发出警报。
这种仪器差不多被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
【三】技术研究与技术试验
技术研究、技术试验是重要的技术活动，也是发明问题的途径与方法。
通过技术研究、技术试验，我们有可能从对已有技术问题的研究中发明与之相联系的问题，从已有的研究结论中发明新的问题，也有可能在技术研究、技术试验的过程中获得灵感、体悟，进而发明新的问题。
案例分析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，可见事实上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。
案例分析伽利略与体温表
在400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：
“先生，人生病时，体温一般会升高，能不能想个方法，准确地测出体温，关心诊断病情呢？
”
医生的真诚请求，使伽利略感到难以推辞。
为了制作出这一医疗器具，咖利略不停地思索，但总是想不出什么好方法。
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：
“当水的温度升高，特别是开的时候，什么原因会在罐内上升？
”
“因为水温达到沸点时，体积增大，水就膨胀上升。
水冷却，体积缩小，又会降下来。
”学生作出了正确的回答。
那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？
伽利略快乐得忘乎因此，竟不顾自己还在上课，马上回到办公室，依照热胀冷缩的原理着手，做起试验来。
从依照这一原理，到试制体温表成功，中间还隔了一段特别长的距离，伽利略不知试验了多少次，但都失败了。
咖利略又做了多次改进，把一个特别细特别细的试管装上水，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。
但是，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。
咖利略又通过几十次试验，终于发明，能够用不畏严寒的酒精代替水。
再往后，人们又发明水银比酒精更适宜。
因此现在的体温计基本上水银芯的。
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用。
“试表”时,体温计下端的玻璃泡和人体接触,因为人体温度比体温表温度高,
玻璃泡中的水银受到从身体传来的热的作用,体积膨胀,就沿着玻璃细管上升,直到水银温度和人体温度相同为止。
体温计的构造特别特别,在玻璃泡和细管相接的地方,有一段特别细的缩口。
当体温计离开人体后,水银变冷收缩,水银柱就在缩口处断开,
上面的水银退不回来,因此体温计离开人体后还能接着显示人体温度。
因此用后要甩才能使水银柱下降
体温计什么原因是三棱的
在读数时,由于玻璃无色。
水银灰呈银白色,但水银柱极细,颜色极难观看到,这就造成了读数困难。
为了解决那个问题,把体温计上部做成截面为三角形、圆柱面的柱体。
如此,利用三棱柱的侧面把从水银柱反射出来的光线在玻璃与空气的交界处发生折射,同时放大，便于读数。
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