資源簡介

發現問題
問題的來源
愛因斯坦曾說過：“提出（發現）一個問題往往比解決一個問題更為重要，因為解決一個問題也許只是一個數學上或實驗上的技巧問題。而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看舊問題，卻需要創造性的想像力，而且標志著科學的真正進步。”在技術世界里如果不能發現問題，設計就不會完善，技術就不能革新。
從技術角度看，人類進步與發展的過程就是不斷地發現問題，不斷地進行設計，從而解決問題的過程。然后再發現再解決。
你們能夠想象嗎？一條線等于一萬美元，這是事實。
美國福特汽車公司的一臺巨型發電機出現了故障，很多人都修不好，只得請來了德國的電機專家來修理。這位德國專家來了以后，用了兩天兩夜的時間呆在發電機旁，這看看，那聽聽，最后他在發電機的頂上劃了一條線并告訴修理工，將頂蓋打開，將劃線處的線圈減少16圈。故障果然被排除了。（酬金多少？）
這位德國專家向福特公司索要1萬美元的酬金。很多人認為不值，因為故障很簡單，排除也很容易。但福特的老總認為值。因為他發現了問題。而不在于排除故障的復雜與簡單。
問題的產生有哪三種情況？
第一種，人類生存活動中必然會遇到的問題。
為了保持牙齒健康，發明了牙刷; 為了遮體御寒，發明了衣服
第二種，由別人給出問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。
第三種，基于一定的目的由設計者自己主動地發現問題，并試圖解決它。
主動發現問題的重要性：一方面可以挑戰和拓展我們的能力，另一方面也有可能更好地滿足人們的需要，推進技術的發展和創新。
1914年10月，第一次世界大戰中的歐洲戰場陷入了僵局。正在英國遠征部隊服役的斯溫頓中校提出，需要制造一種能夠在遍布鐵絲網的戰場上開辟道路、翻越壕溝并能摧毀和壓制機槍火力的裝甲車來打破西部前線的這種沉悶僵局。于是坦克誕生了。
本田公司的追根問底法
日本的本田公司就很推崇“抓住問題，追問到底”。比如，某臺機器突然不動了，他們就采用追問到底來解決。“機器為什么不動了？”→保險絲斷了。→為什么保險會斷？→超負荷，電流過大→為什么超負荷？→軸承潤滑不好→為什么軸承會潤滑不好？→吸不上潤滑油。→為什么吸不上油？→油泵嚴重磨損→為什么會磨損？→是因為沒有裝過濾器，油泵進入了鐵屑。問題到此，也就解決了，應該給油泵裝過濾器。
鋼盔的發明
在第一次世界大戰后，各國都對他們陣亡的士兵進行了統計，發現有相當比重的士兵因頭部中彈而死。同時也發現了一點，負責做飯的士兵沒有一個是因為頭部中彈而死，究其原因才知道原來他們在逃跑的時候用那個做飯的鍋子蓋在頭上，可以防彈，后來各國就研制了鋼盔來保護士兵的頭部。
思考：古時候，人們用過哪些方法來進行信息的傳播？
喇叭　當向遠處喊話時，如果把兩只手圍成喇叭形，放在嘴前，聲音就能傳得遠些。人們根據這個原理制造了喇叭筒，這是最早的傳聲工具，至今我們還可以見到它。
擊鼓傳聲 鼓是用獸皮蒙在框架或容器上制成的。在公元前３５００年中國就有鼓了。１０００年后，美索不達米亞的蘇美爾人制成與人一般高的圓鼓，鼓身還繪有圖畫。非洲鼓是用獸皮蒙在木桶上做的，一直用來傳送消息。有些非洲鼓是用一節掏空的樹干和大象皮做成的，敲起來非常響亮，聲音能傳到三四千米外。擊鼓時一個部落一個部落地傳下去，可以使信息傳得很遠。
烽火臺　在中國古代，為了傳遞軍事情報，人們曾設立過烽火臺，利用火與煙傳遞信息。烽火臺白天燒狼糞，夜間點柴草。傳說燒狼糞時有很大的濃煙直沖藍天，在白天比火光更易被人發現，因此烽火有時又被稱為"狼煙"。當發現敵情時，燃起烽火，臺臺相傳，一直傳到軍營。在２７００多年前，中國周朝時的烽火告警系統就已經很完備了。歷史上曾流傳著"幽王烽火戲諸侯"的故事。
長跑　在交通和通信很不發達的古代，人們要傳遞信息只能靠兩條腿或騎馬。馬拉松路線全長42.195公里。馬拉松長跑項目，就是為了紀念歷史上為傳送捷報而犧牲的英雄設立的。公元前４９０年，希臘軍隊在馬拉松平原擊退波斯王大流士一世軍隊的入侵。傳令兵菲迪皮茨一口氣從馬拉松鎮跑到首都雅典報告喜訊，當他跑完４２１９５千米的路程，趕到雅典廣場說完“我們勝利了”之后，就精疲力竭，倒地而死。為了紀念這位戰士的英雄事跡，１８９６年，在世界第一屆奧運會上，他跑過的距離被作為一個長跑比賽項目列入運動會。
驛站 文字的發明促進了人們的交往，通信因此產生。中國遠在周朝時就建立了專門傳遞官府文書的驛站，通過騎馬將文書一個驛站接一個驛站地傳遞下去，同時建立了一套較為完整的驛郵制度，以實現快速、準確的通信。秦代統一六國后，就將驛站信息傳遞系統作為國家的行政機構確定下來。驛郵是駿馬以每小時奔跑１５千米左右的速度傳遞信息來實現遠距離快速通信的。在當時這已經相當快了。
風箏風箏在古代是傳遞消息和作為偵察的用具。劉邦和項羽決戰時，劉邦手下的大將韓信曾放起一只木鳶，根據線長來估測項羽軍隊駐扎地的距離，從而確定方位，開鑿地道，攻破項羽大軍。唐朝時，田悅率兵包圍臨洛城，唐朝將領令士兵放出一個紙鳶，可飛高百余丈，穿過圍攻部隊的上空，飄向城外，傳達求援信息，終于引來了救兵解圍。
唐朝以后，隨著造紙業的發達，風箏開始穿上輕而薄的紙衣，木鳶就逐漸為紙鳶所代替了。五代時，有個叫李鄴的人在紙鳶頭上裝上竹笛和絲弦，當紙鳶升入空中后，由于風吹竹笛發出聲響，"風箏"這個名字就由此而來。
信鴿和信猴 為了傳遞信息，古時候的人們還想出了許多奇異的方法，比如漂流瓶、信號樹、信鴿和信猴等等。
　　在尼日利亞貝喀薩地區，人們用猴子送信。人們將母猴和子猴分別關在兩地，并時常將母猴帶去尋找子猴，使母猴認得路線。當人們需要通信時，將信裝在竹筒里綁在母猴身上，放它出去尋找子猴，母猴總能將信送到目的地。
　　信鴿從古至今，一直是有效的信息傳送工具。在通信技術高度發達的今天，信鴿仍有用武之地。在戰爭中，通信聯絡至關緊要。然而一旦爆發核戰爭，核爆炸產生的強烈電磁輻射將使現有的各種電子通信系統陷于癱瘓，但信鴿仍能自由飛翔。瑞士軍隊訓育出了能雙向投書的信鴿。這些信鴿不再傳送傳統的文字書信，而是攜帶著裝在膠囊里的計算機芯片，內中的密碼情報也只能在專門的裝置上閱讀，保密性極高。信鴿甚至有可能成為特種通信兵。
燈塔 燈塔起源于古埃及的信號烽火。世界上最早的燈塔建于公元前７世紀，位于達尼爾海峽的巴巴角上，像一座巨大的鐘樓矗立著。那時人們在燈塔里燃燒木柴，利用它的火光指引航向。
　　公元前２８０年，古埃及人奉國王托來美二世菲萊戴爾夫之命在埃及亞歷山大城對面的法羅斯島上修筑燈塔，高達８５米，日夜燃燒木材，以火焰和煙柱作為助航的標志。法羅斯燈塔被譽為古代世界七大奇觀之一，１３０２年毀于地震。９世紀初，法國在吉倫特河口外科杜昂礁上建立燈塔，至今已兩次重建，現存的建于１６１１年。
　在古老的燈塔中，意大利的萊戈恩燈塔至今仍在使用。這座燈塔是建于１３０４年，用石頭砌成，高５０米。美國第一座燈塔是建于１７１６年的波士頓燈塔。此后，１８２３年建成透鏡燈塔，１８５８年建成電力燈塔，１８８５年首次用沉箱法在軟地基上建造燈塔，１９０６年落成第一座氣體閃光燈塔。１８５０年，全世界僅有燈塔１５７０座，１９００年增到９４００座。到１９８４年初，包括其他發光航標在內，燈塔總數已超過５５０００座。
通信塔 １８世紀，法國工程師克勞德.查佩成功地研制出一個加快信息傳遞速度的實用通信系統。該系統由建立在巴黎和里爾２３０千米間的若干個通信塔組成。在這些塔頂上豎起一根木柱，木柱上安裝一根水平橫桿，人們可以使木桿轉動，并能在繩索的操作下擺動形成各種角度。在水平橫桿的兩端安有兩個垂直臂，也可以轉動。這樣，每個塔通過木桿可以構成１９２種不同的構形，附近的塔用望遠鏡就可以看到表示１９２種含義的信息。這樣依次傳下去，在２３０千米的距離內僅用２分鐘便可完成一次信息傳遞。該系統在１８世紀法國革命戰爭中立下了汗馬功勞。
信號旗　船上使用信號旗通信至今已有４００多年的歷史。旗號通信的優點是十分簡便，因此，即使當今現代通信技術相當發達，這種簡易的通信方式仍被保留下來，成為近程通信的一種重要方式。在進行旗號通信時，可以把信號旗單獨或組合起來使用，表示不同的意義。通常懸掛單面旗表示最緊急、最重要或最常用的內容。例如，懸掛Ａ字母旗，表示"我船下面有潛水員，請慢速遠離我船"；懸掛Ｏ字母旗，表示"有人落水"；懸掛Ｗ字母旗，表示"我船需要醫療援助"等等。懸掛兩面信號旗，表示日常通用的內容，懸掛３面信號旗為醫療
旗語 在１５－１６世紀的２００年間，艦隊司令靠發炮或揚帆作訓令，指揮屬下的艦只。１７７７年，英國的美洲艦隊司令豪上將印了一本信號手冊，成為第一個編寫信號書的人。后來海軍上將波帕姆爵士用一些旗子作"速記"字母，創立了一套完整的旗語字母。１８０５年，納爾遜勛爵指揮特拉法加之役時，在陣亡前發出的最后信號是波帕姆旗語第１６號："駛近敵人，近距離作戰。"
　　１８１７年，英國海軍馬利埃特上校編出第一本國際承認的信號碼。舫海信號旗共有４０面，包括２６面字母旗，１０面數字旗，３面代用旗和１面回答旗。旗的形狀各異：有燕尾形、長方形、梯形、三角形等。旗的顏色和圖案也各不相同。
電話的發明歷程：
德國人賴特----美國人格雷----美國的貝爾(英國移居)
1、賴特是一位德國教師。1861年，他造出了一臺簡易電話機，由發話器和受話器兩部分組成。賴特高興地把這一發明拿到法蘭克福物理學會上表演，但是到會的權威們卻毫無興趣，認為這是小孩子的玩藝。這使賴特受到很大打擊，不久就病逝了。
2、1874年，美國人格雷制造了一臺比賴特電話還要靈敏些的電話機，在華盛頓當眾表演。表演是成功的，但是權威們依然認為用電傳送人的聲音沒有實用價值。格雷在眾口非議中也動搖不干了。
3、貝爾是治療耳聾的醫生。他的工作使他對聲音如何用電來傳遞產生了興趣。
1876年貝爾電話研制成功。電磁感應 電流的磁效應
聲音——》薄膜振動——》電流（變化）——》薄膜振動——》聲音
1876年3月10日，貝爾通過送話機喊道：“沃森先生，請過來！我有事找你！” 在實驗室里的沃森助手聽到召喚，像發瘋一樣，躍出實驗室，奔向貝爾喊話的寢室去。他一路大叫著：“我聽到了貝爾在叫我！我聽到了貝爾在叫我！”……這樣，人類有了最初的電話，揭開了一頁嶄新的交往史。
1877年，第一份用電話發出的新聞電訊稿被發送到波士頓《世界報》，標志著電話為公眾所采用。
1878年，貝爾電話公司正式成立。
1892年紐約和芝加哥的電話線路開通。電話發明人貝爾第一個試音：“喂，芝加哥”，這一歷史性聲音被記錄下來。
1969年7月16日，同奧爾德林和柯林斯（由他擔任指令長）乘“阿波羅－11”號宇宙飛船，飛向月球。7月20日，由阿姆斯特朗操縱“飛鷹”號登月艙在月球表面著陸，當天下午10時他和奧爾德林跨出登月艙，踏上月面。阿姆斯特朗率先踏上月球那荒涼而沉寂的土地，成為第一個登上月球并在月球上行走的人。當時他說出了此后在無數場合常被引用的名言：“這是個人邁出的一小步，但卻是人類邁出的一大步。”他們在月球上度過21個小時，21日從月球起飛，24日返回地球。同年獲總統頒發的自由勛章。在一次新聞發布會上，一個記者提問道，阿姆斯特朗是第一個登上月球的人，巴茲·奧爾德林對此有何感想。這個問題讓整個現場都陷入了尷尬，可是奧爾德林卻輕松地說：“阿姆斯特朗是第一個登上月球的，可是別忘了，我是回到地球時第一個出艙的。所以，我是第一個從外星球回來踏上地球的人！”
電話為什么停電了還能使用？
家用電話用的是光纜,并不用電的,所以跟有沒有電沒關系
因為有線電話耗能低所以就沒有并入我們日常電網，而且有線電話使用電壓遠比常用220V低所以電信公司就把電話線和日常用電的電線分開形成了獨立的電話線網絡，著就是為什么停電時還可以大電話的原因了！
2、發現問題的途徑與方法
面對技術世界，有的人善于發現有價值的問題，有的人卻“視而不見”，這不僅是問題意識的強弱所致，也牽涉到是否掌握發現問題的方法。那么，發現問題有什么途徑與方法呢？
注水肉檢測儀器
注水肉是少數經營肉類食品的違法個體戶在屠宰畜禽放血后，人為地通過頸動脈（或心臟）注入大量清水、生產污水、鹽水。或直接往屠宰后的肉中注水或用水浸泡，以增加肉的重量，達到牟取暴利的目的。 注水肉一般容易腐爛變質，如果注入畜禽體內的是含有大量細菌或病毒的污水，可引起人體發病，是一種違法行為。
消費者可以通過以下方法鑒別注水肉：
（1）觀肉色：正常肉呈暗紅色，且富有彈性，經手按壓很快能恢復原狀，且無汁液滲出；而“注水肉”呈鮮紅色，嚴重者泛白色，經手按壓，切面有汁液滲出，且難恢復原狀。
（2）觀察肉的新切面：正常肉新切面光滑，無或很少汁液滲出；“注水肉”切面有明顯不規則淡紅色汁液滲出，切面呈水淋狀。
（3）吸水紙檢驗法：用干凈吸水紙，附在肉的新切面 上，若是正常肉，吸水紙可完整揭下，且可點燃，完全燃燒，而若是“注水肉”，則不能完整揭下吸水紙，且揭下的吸水紙不能用火點燃，或不能完全燃燒。
案例一：18歲的南京第42中高三學生周浩發現市場上有很多豬肉都有注水現象，他想怎樣才能辨別豬肉是否是注水肉呢？經過一年多的努力，他成功發明了一種測定儀器，只要往肉里一插，馬上就讓“注水肉”現形。他的根據是肉和水都是導電體，但導電率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的導電率就會相應改變。他邊實驗邊改進，最終制作出了這臺測試儀。該發明在第五屆中國發明展覽會上榮獲銀獎。
案例二：山師附中學生潘立群今年18歲，在一次偶然的機會中，他了解到全國有色障者近6500萬，當時腦海中就閃現出一個想法：能否發明一種色障者也可識別的交通信號燈？得到老師認可后，潘立群從去年9月著手研究，研究各種信號燈的閃爍規律，，了解到色障者只是無法辨別顏色，但具有與常人同樣的光感和圖形識別能力。潘立群經過分析認為，可利用光的閃爍和圖形來方便色障者，并于今年3月發明了這種交通道路信號燈。他通過改變電路在紅燈中加“X”圖形，在黃燈中加“-”圖形，綠燈保持不變。紅燈亮時“X”同時閃爍表示禁行，黃燈亮時“-”同時閃爍表示等待，綠燈不變表示通行。這樣色障者也能看到“紅綠燈”，而且這一方案不需增加成本。該作品在4月15日至24日在丹麥首都哥本哈根舉行的國際中學生創新成果展評中獲得最高獎項“最佳國際優秀項目獎”。
一、觀察日常生活
日常生活是我們存在的背景和基礎 , 它往往蘊藏著豐富的問題資源。
生活中不是缺少美，而是缺少發現美的眼睛，所以我們也可以說：生活中不是缺少問題，而是缺少發現問題的眼睛。
案例分析：珍妮紡紗機的發明
1、“珍妮機”的發明是第一次工業革命開始的標志。
2、恩格斯說：“使英國工人的狀況發生根本變化的第一個發明是珍妮紡紗機。”
1764年的一在，英國曼穩斯特有個兼做木工的織工哈格里夫斯在一次偶然的發現中受到啟示。有一天，他的妻子珍妮的紡車突然翻倒在地，但豎起來的紡錘和車輪仍在轉動。他猛然想到：幾個紡錘并立在一起，不是可以用一個輪子來帶動嗎？經過反復研制，他終于在1765年設計并制造出了一架可同時紡8個紗錠的新紡機。這樣，就把紡紗的工效一下提高了8倍。后來，他又對珍妮紡紗機不斷改進，一直增加到80個紡錘。
二、收集和分析信息
在信息時代，種類繁多、紛至沓來、層出不窮的信息是豐富的問題之源。
1、通過對文獻信息、網絡信息、媒體信息的收集、檢索和分析，往往可以發現一些有價值的問題；
2、通過問卷調查、詢問訪談等方式進行信息的收集，有時也會有驚人的發現。
案例分析 令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風八竿子打不著，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能聞到。仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的"探頭"不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大后，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
三、技術研究與技術試驗
技術研究、技術試驗是重要的技術活動，也是發現問題的途徑與方法。
通過技術研究、 技術試驗，我們有可能從對已有技術問題的研究中發現與之相聯系的問題，從已有的研究結論中發現新的問題，也有可能在技術研究、技術試驗的過程中獲得靈感、體悟，進而發現新的問題。
案例分析2006年12月，北京順義新建的鋼索斜拉橋在試驗中垮塌，好在橋離河床低，又置枯水期，僅有三人負傷。該橋設計承重量100噸，試驗時由10輛裝載沙子的車駛往橋上，總載重約60噸，可見其實際可承載重量達不到設計要求。如不經試驗而使用，后果不堪設想。
案例分析 伽利略與體溫表
在400年前，科學家伽利略在威尼斯一所大學里教書。有些醫生找到他，懇求說：“先生，人生病時，體溫一般會升高，能不能想個辦法，準確地測出體溫，幫助診斷病情呢？”
醫生的真誠請求，使伽利略感到難以推辭。為了制作出這一醫療器具，咖利略不停地思索，但總是想不出什么好辦法。
一天，伽利略給學生上試驗課。他邊操作邊講解，學生都聽得入迷。他問學生：“當水的溫度升高，特別是開的時候，為什么會在罐內上升？”
“因為水溫達到沸點時，體積增大，水就膨脹上升。水冷卻，體積縮小，又會降下來。”學生作出了正確的回答。
這個常識性的回答經學生一說，頓時使伽利略來了制造體溫表的靈感。伽利略興奮地想：水的溫度發生變化，體積也隨著變化；那么反過來，從水的體積變化，不是也能測出溫度的變化嗎？
伽利略高興得忘乎所以，竟不顧自己還在上課，馬上回到辦公室，根據熱脹冷縮的原理著手，做起試驗來。從根據這一原理，到試制體溫表成功，中間還隔了一段很長的距離，伽利略不知試驗了多少次，但都失敗了。咖利略又做了多次改進，把一個很細很細的試管裝上水，排出里面的空氣，又密封住，并在試管上刻上了刻度，然后送給醫生用，醫生讓病人握住試管，果然，水上升的刻度反映出了病人的體溫。世界上第一個體溫表試制成功了。
可是，到了寒冷的冬天，一個個溫度表都破裂了，原來是水結冰撐裂的。咖利略又經過幾十次試驗，終于發現，可以用不畏嚴寒的酒精代替水。再往后，人們又發現水銀比酒精更適宜。所以現在的體溫計都是水銀芯的。
這是由于水銀的內聚力大、不浸潤玻璃，能在收縮時在縮口處斷開，從而實現離開人體讀數。同時，水銀密度大、比同體積的酒精或煤油的慣性大，又保證它能在使用前被甩回到玻璃泡內重新使用。
“試表”時,體溫計下端的玻璃泡和人體接觸,因為人體溫度比體溫表溫度高,
玻璃泡中的水銀受到從身體傳來的熱的作用,體積膨脹,就沿著玻璃細管上升,直到水銀溫度和人體溫度相同為止。
　　體溫計的構造很特殊,在玻璃泡和細管相接的地方,有一段很細的縮口。當體溫計離開人體后,水銀變冷收縮,水銀柱就在縮口處斷開,
上面的水銀退不回來,所以體溫計離開人體后還能繼續顯示人體溫度。所以用后要甩才能使水銀柱下降
體溫計為什么是三棱的
在讀數時,由于玻璃無色。水銀灰呈銀白色,但水銀柱極細,顏色極難觀察到,這就造成了讀數困難。為了解決這個問題,把體溫計上部做成截面為三角形、圓柱面的柱體。這樣,利用三棱柱的側面把從水銀柱反射出來的光線在玻璃與空氣的交界處發生折射,并且放大，便于讀數。

展開更多......

收起↑