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第四章　發現與明確問題
[考試標準]
考試內容
考試要求
考試屬性
已考點
發現問題
①發現問題的重要性
②發現問題的一般方法
③相關信息的收集與處理
a
c
c
必考
2017年11月選考(第15(1)題)
明確問題
①明確問題的重要性
②判斷問題價值的方法
③設計要求、標準和限制
④制訂一般的設計計劃表
a
c
c
c
必考
2018年4月選考(第15(1)題)
一、發現問題
1.問題的來源
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。
問題產生的三種情況：
(1)人類生存活動中必然會遇到的問題。如為解決進食問題，中國人設計出筷子而西方人設計了刀叉。
(2)由別人給出問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。如為了解決汽車速度和空氣阻力的問題，人們設計了流線型汽車。
(3)基于一定的目的由設計者自己主動發現，并試圖解決。來源于你的主動積極發現，并試圖解決它。
2.發現問題的途徑和方法
(1)觀察日常生活
日常生活是我們存在的背景和基礎，它離人們最近，問題可能是人們偶然無意中注意到的，也可能是通過我們有目的、有計劃的觀察來加以發現。
(2)收集和分析信息
①文獻法：對已有文獻信息進行收集、分析的方法。
②問卷調查法：用問卷的方式進行實際調查，獲取信息、發現問題的方法。
③詢問法：以詢問的方式收集和獲取信息、發現問題的方法。詢問法包括直接詢問法、間接詢問法；集體詢問法、家庭走訪詢問法、個別詢問法等。
(3)技術研究與技術試驗
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，進而發現新問題。
二、明確問題
1.明確問題的內容與價值
(1)問題是否明確
明確問題需從問題表述本身是否明確、問題產生的原因是否明確、提出問題的目的是否明確等方面考慮。
(2)問題的價值
判斷一個問題是否有價值，必須從以下問題著手：
①所提出的問題是否遵循了基本的科學原理。
②迄今為止，能否確認該問題尚未得到充分解決。
③在調查的范圍內，該問題是否具有普遍意義，在更廣的范圍內，該問題是否具有意義？
④在多個問題同時發生時，該問題是否屬于主要問題？
⑤現有的技術條件能否解決這個問題？技術發展以后呢？
⑥解決該問題所需要的投入是多少？投入與產出的比是否理想？
判斷一個問題是否有價值的方法：
一是對問題進行主觀分析；二是借助一些研究手段。如信息收集、調查分析等。
2.明確解決問題受到的限制及具體的設計任務
明確解決問題受到的限制主要是由兩個方面決定的，一是設計對象的特點和問題解決的標準。不同的設計對象具有不同的特點，設計標準也有所不同，二是設計者的的技術能力與條件。主觀條件是否具有解決問題需要的知識和技能。客觀條件要消耗一定的人力、物力、財力以及時間等。
制定周密的設計計劃對確保設計有目的、有計劃地進行也有著重要的意義。
【例1】　如圖所示是某同學設計的鉛筆套，可以延長鉛筆長度或拼接兩支短鉛筆。在設計時，該同學搜集了以下信息：①鉛筆的橫截面形狀、大小；②能正常書寫的筆桿長度；③筆芯的粗細；④新鉛筆的長度。其中你認為有必要的是(　　)
A.①③ B.①②④
C.①② D.①②③④
解析　鉛筆的橫截面形狀和大小直接關系到鉛筆套的橫截面形狀和大小；設計的鉛筆套需要多長應考慮正常書寫的筆桿長度，而不用考慮新鉛筆的長度；筆芯的粗細也和鉛筆套的設計無關。
答案　C
[變式1]　在一次課上，伽利略與學生一起在做試驗，看到水溫升高后罐內水位就會上升，由此突然想到：“能不能利用熱脹冷縮原理制造出體溫計呢？”于是伽利略立刻奔向實驗室投入到試驗中。經過多次試驗，終于成功研制可測量人體體溫的體溫表。伽利略在這一事件中發現問題的方法是 (　　)
A.觀察日常生活 B.收集和分析信息
C.科學研究和實驗 D.理論猜想和科學數據
答案　C
【例2】　同學們看到了陳曉麗同學的兒童自行車設計方案，指出方案中鏈輪、鏈條裸露在外的設計違反了相關的技術規范。陳曉麗出現這樣的設計失誤，是因為(　　)
A.沒有進行問卷調查
B.沒有進行模型制作
C.沒有進行技術試驗
D.沒有明確童車的設計要求
解析　本題考查產品設計分析的三個要素。本例中“人”是兒童，兒童的安全防范意識差，鏈輪、鏈條裸露在外，容易對兒童造成傷害。因此，設計者陳曉麗同學沒有明確童車的設計要求。
答案　D
[變式2]　王強同學平時對小發明、小創造特別感興趣，在不斷的努力探索中，終于有了一件自己的小發明。可是在他申請發明專利時，才猛然發現相同的產品在市場上已經早有銷售了。產生這樣的問題的原因，可能是忽略了設計過程中的(　　)
A.發現和明確問題環節
B.制定設計方案環節
C.制作模型和原型環節
D.測試、評估和優化環節
答案　A
【例3】　李琳準備設計一盞適合高中生使用的臺燈，在對臺燈進行設計分析時，下列不需要考慮的是(　　)
A.燈泡的生產過程 B.底座的大小
C.燈罩的材料 D.支撐架的強度
解析　燈泡屬于標準件，不需要考慮其生產過程。
答案　A
[變式3]　設計師在超市購物時，發現顧客不僅想知道商品的價格，還希望了解商品的生產日期、營養成分(是不是轉基因產品)、是否是本地生產的等信息。但是查閱這些信息要花費很多時間，有時候還影響其他顧客購物。于是設計了這款特制的購物車，把手內置掃碼器和LED多彩燈，對商品進行掃描后，通過顯示顏色和亮燈數量，幫助消費者提高購物速度。該設計師發現問題的途徑是(　　)
A.觀察日常生活 B.技術試驗
C.技術研究 D.收集和分析信息
答案　A
【例4】　在寒冷的冬天，人們往往緊閉門窗來保持室內的溫度，小黃同學發現這種方式會使室內二氧化碳增多，空氣質量下降，不利于人的健康。小黃同學為了解決這個問題，計劃設計一個自動換氣裝置，受到了各種主客觀條件的限制，以下不屬于限制條件的是(　　)
A.設計與制作該裝置的資金
B.小黃設計裝置的能力
C.換氣裝置的技術要求
D.門窗的數量
解析　設計與制作裝置的資金和小黃設計裝置的能力屬于設計者的技術能力和條件；換氣裝置的技術要求屬于設計對象的特點和問題的解決的標準；門窗的數量和換氣裝置沒有必然的聯系。
答案　D
[變式4]　如圖所示是充電器專用插座，其外形是個立方體，五個面可充電，在設計過程中，下列不屬于該插座設計限制因素的是(　　)
A.插座的設計標準 B.充電器的體積大小
C.充電器的外殼色彩 D.插座的制造工藝
答案　C【易混易錯】
解決問題受到的限制及具體內容
限制方面
具體內容
設計對象
不同設計對象往往具有不同的特點，各方面設計標準也有所不同
成本、環境等的限制
設計者的主客觀條件
解決問題所需要的知識和技能
解決問題所消耗的人力、物力、財力以及時間，需要的材料、資料、儀器、設備以及空間等資源
1.某設計師在就餐時發現普通托盤上的酒杯很容易被碰倒，于是設計了如圖所示的卡口式酒杯托盤。該設計師發現問題的途徑是(　　)
A.觀察日常生活 B.技術試驗
C.技術研究 D.收集和分析信息
解析　設計師通過就餐時的觀察發現問題，即是觀察日常生活發現問題。
答案　A
2.通用技術課上，王老師要求同學們設計并制作一盞學生用的臺燈。王凱同學設計了如圖所示的方案，下列對該設計的分析恰當的是(　　)
A.設計是一種創新，應該不受任何限制
B.該設計充分考慮到市場需求
C.設計時要強調多功能，功能越多越好
D.該設計反映王凱同學沒有明確設計臺燈的某些限制條件
解析　本題考查的是明確問題受到的限制。設計并不是隨心所欲，要考慮設計的可行性。
答案　D
3.如圖所示為某高中生想設計的一款防風雨棚，以下不屬于其設計限制的是(　　)
A.對相關問題的知識儲備
B.設計對象應達到的標準
C.使用地點的最大風力大小
D.發現問題的途徑和方法
解析　本題中的設計限制應與風雨棚相關的知識信息及風雨棚的技術指標、風雨棚的使用環境等有關系，與發現問題途徑無關。
答案　D
4.陳晨設計好產品之后，試圖申請專利時，發現市場上已有類似的專利產品，造成這種情況的原因，下列分析較合理的是(　　)
A.在明確問題時，沒有明確問題的內容
B.在明確問題時，沒有明確解決問題受到的限制條件
C.在方案構思前，沒有充分做好收集與分析信息
D.在設計分析時，沒有從產品設計三要素深入分析
解析　在發現問題時，要做好相關信息的收集和處理工作，做到信息盡可能充分，否則勞而無功。
答案　C
5.如圖所示為一款掛在陽臺欄桿上的小桌，設計該產品時，下列因素不需要考慮的是(　　)
A.小桌的制作方法 B.小桌的尺寸
C.欄桿的制作方法 D.欄桿的尺寸
解析　本題主要考查的是發現問題，要學會收集與本設計相關的資料。
答案　C
6.小劉買了如圖所示的一個竹躺椅，使用后有以下發現：①竹椅面的透氣性非常好；②竹躺椅張開后，靠背的角度不能調節；③竹躺椅能夠折疊收起；④人躺下時沒地方架腳，不舒適；⑤人在竹躺椅上翻身時，竹躺椅會發出咯吱咯吱的響聲。如果小劉要對竹躺椅進行改進，有價值的發現是(　　)
A.①④⑤ B.②③⑤
C.②④⑤ D.②③④
解析　①③設計很合理。
答案　C
7.小明準備設計一個自供電發光鳥巢，他制定了一個設計計劃，以下關于該計劃的描述合理的是(　　)
A.小明需要先明確該設計的內容和價值
B.制定設計方案時需要先繪制設計加工圖
C.方案確定后馬上進行模型或原型的制作
D.制作完畢后，需要先設計一份產品說明書
答案　A
8.陸波是一名高二學生，平時酷愛騎車旅行。為了更好的服務自己，他想對自己的山地自行車(如圖所示)進行改進。請回答以下問題：
(1)從功能方面考慮，你覺得他可以進行怎樣的改進？
(2)陸波親自動手完成這些方面改進的限制因素有哪些？
答案　(1)增加一個照明裝置，晚上可照明；在車后面增加一個儲物箱；在三腳架的斜桿上裝一個水壺架；
(2)技術規范，設計者的知識與技能、成本等等。
1.某校學生統計了相關報道后發現，瓦斯爆炸對于礦井下作業的礦工來說是一個巨大的威脅。于是該同學準備設計一個瓦斯自動檢測報警裝置，在開始設計之前，需要進一步明確需要研究的問題。下列不需要明確的問題是(　　)
A.市場上是否已有該產品
B.礦工的知識水平
C.來自技術水平和資金等方面的限制
D.在科學原理上是否有實現該設計的可能
解析　學生通過統計相關報道后，發現瓦斯爆炸對井下作業的礦工是一個巨大的威脅，從而產生了設計新產品的動機，需要進一步明確要研究的問題，A、C、D三項顯然應該在明確的范圍內，故本題應選B。
答案　B
2.如圖所示為某設計師設計的相片架。在方案構思之前，他在互聯網上查找與相片架相關的資料。這種收集信息的方法是(　　)
A.文獻法 B.詢問法
C.問卷調查法 D.虛擬查找法
解析　在互聯網上查找與相片架相關的信息，屬于文獻法。故選A。
答案　A
3.賽格威(如圖所示)是具有自我平衡能力的運輸載具。但自我平衡的實現卻需要一個高造價的高精度陀螺儀，因此產品自投放市場以來銷路一直不好。根據設計的一般過程評析，這是因為設計者在設計產品時疏忽了(　　)
A.明確問題的價值 B.技術試驗環節
C.制作模型環節 D.發現問題環節
解析　本題中的賽格威造價高，銷路不好，是因為設計中忽略了明確問題的價值所導致的。
答案　A
4.小明在準備設計一個下雨天能自動關閉窗戶的裝置，常態下窗戶是打開的，下雨時能感測到雨點，能自動關閉窗戶。小明在尋找相關資料時用到的方法不恰當的是(　　)
A.向專家咨詢
B.查閱圖書資料
C.問卷調查
D.買一個類似的裝置進行研究
解析　有關雨天能自動控制窗戶開、關的控制系統是專業領域的知識，專業性強，不能進行問卷調查，故選C。
答案　C
5.楊凱同學在學校浴室洗澡時，發現不開啟冷水閥就可以打開熱水閥，這樣容易造成洗澡者燙傷。他有以下四種解決問題的設想，不合理的是(　　)
A.采用先打開冷水閥，然后才能打開熱水閥的方法
B.熱水閥上方安裝一個水溫顯示器
C.設計自動調和成溫水的閥門
D.減少水管出水量
答案　D
6.下列哪一個問題具有研究的價值(　　)
A.能否制造沒有任何電磁輻射的手機
B.能否把水變成油
C.能否制造一種不用能源的手表
D.能否制造利用太陽能的汽車
解析　手機信號傳輸需利用電磁波，電磁波具有輻射，這是物理常識，A錯；水變油不符合化學反應原理，B錯；C錯，違背了能量守恒原理。
答案　D
7.某設計師在廚房燒水時，發現鍋中的水燒開沸騰時沒有及時關火會導致水溢出到灶臺上，存在一定的安全隱患。于是，某設計師設計了如圖所示的沸騰浮標，把它放入鍋中，水沸騰之后會發出鳴叫聲作為提示。該設計師發現問題的途徑是(　　)
A.觀察日常生活 B.技術研究
C.技術試驗 D.收集分析信息
答案　A
8.常見的雙口與三口一體插座通常只能利用其中一個，另一個則因為插座的大小尺寸而不能使用，如圖甲所示。有位工程師注意到這個問題，他設計的插座插孔有一個160°角的斜面，插頭可成角度使用，在不增加方形尺寸的基礎上提升使用率，如圖乙所示。這位工程師發現問題的途徑是(　　)
A.觀察日常生活 B.收集信息
C.技術研究與技術試驗 D.分析信息
答案　A
9.制定設計計劃書要考慮許多問題，其中不是在設計計劃書中該考慮的問題是(　　)
A.要解決的問題是否有價值
B.完整的各個項目
C.明確的內容及要求
D.時間上的合理安排
解析　要解決的問題是否有價值是在發現與明確問題階段需要考慮的，制定計劃書是在問題已經明確后才實施的，故選A。
答案　A
10.如圖所示兩款規格相同的合頁，用于連接木門與門框，左圖的合頁安裝時要在木門上開槽，用以嵌入合頁的一側，以便減小門框和門之間的縫隙，右圖的合頁則不需要開槽直接安裝在木門上。比較兩款合頁，右圖合頁的優點是(　　)
A.制作時節約材料、使用時安裝方便
B.制作時節約材料、使用時合頁與門的連接更牢固
C.使用時安裝方便、合頁與門的連接更牢固
D.外形美觀、合頁與門的連接更牢固
答案　A
劉靜同學就人們對杯子在材料、現狀、色彩、價格方面的喜愛情況進行了問卷調查，選取了兒童、中學生、上班族、老人各20名作為調查對象，獲得的統計數據如下表所示。請回答11～12題。
調查對象
材料
形狀
色彩
價格
紙質
塑料
陶瓷
金屬
橢圓柱
圓柱
方柱
明亮
淡雅
灰暗
低檔
中檔
高檔
兒童
3
7
7
3
8
7
5
12
5
3
10
6
4
中學生
3
5
6
6
4
7
9
9
8
3
6
12
2
上班族
8
2
5
5
6
5
9
6
8
6
3
8
9
老人
4
5
8
3
6
10
4
5
12
3
12
5
3
11.通過對上表的分析，劉靜發現大部分人喜歡陶瓷材料、圓柱形狀、淡雅色彩和中低檔價格的杯子。劉靜發現問題的途徑是(　　)
A.觀察生活
B.收集和分析信息
C.技術研究和技術試驗
D.科學實驗
答案　B
12.針對上表中的統計數據進行分析，下列說法不正確的是(　　)
A.老人比較喜歡陶瓷材料、圓柱形狀、淡雅色彩和低檔價格的杯子
B.上班族比較喜歡中、高檔價格的杯子
C.兒童、中學生、老年人比較喜歡灰暗色彩的杯子
D.中學生、上班族比較喜歡方柱形狀的杯子
答案　C
課件20張PPT。第四章　發現與明確問題[考試標準]一、發現問題
1.問題的來源
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。
問題產生的三種情況：
(1)人類生存活動中必然會遇到的問題。如為解決進食問題，中國人設計出筷子而西方人設計了刀叉。
(2)由別人給出問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。如為了解決汽車速度和空氣阻力的問題，人們設計了流線型汽車。
(3)基于一定的目的由設計者自己主動發現，并試圖解決。來源于你的主動積極發現，并試圖解決它。2.發現問題的途徑和方法
(1)觀察日常生活
日常生活是我們存在的背景和基礎，它離人們最近，問題可能是人們偶然無意中注意到的，也可能是通過我們有目的、有計劃的觀察來加以發現。
(2)收集和分析信息
①文獻法：對已有文獻信息進行收集、分析的方法。
②問卷調查法：用問卷的方式進行實際調查，獲取信息、發現問題的方法。
③詢問法：以詢問的方式收集和獲取信息、發現問題的方法。詢問法包括直接詢問法、間接詢問法；集體詢問法、家庭走訪詢問法、個別詢問法等。(3)技術研究與技術試驗
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，進而發現新問題。二、明確問題
1.明確問題的內容與價值
(1)問題是否明確
明確問題需從問題表述本身是否明確、問題產生的原因是否明確、提出問題的目的是否明確等方面考慮。
(2)問題的價值
判斷一個問題是否有價值，必須從以下問題著手：
①所提出的問題是否遵循了基本的科學原理。
②迄今為止，能否確認該問題尚未得到充分解決。③在調查的范圍內，該問題是否具有普遍意義，在更廣的范圍內，該問題是否具有意義？
④在多個問題同時發生時，該問題是否屬于主要問題？
⑤現有的技術條件能否解決這個問題？技術發展以后呢？
⑥解決該問題所需要的投入是多少？投入與產出的比是否理想？
判斷一個問題是否有價值的方法：
一是對問題進行主觀分析；二是借助一些研究手段。如信息收集、調查分析等。2.明確解決問題受到的限制及具體的設計任務
明確解決問題受到的限制主要是由兩個方面決定的，一是設計對象的特點和問題解決的標準。不同的設計對象具有不同的特點，設計標準也有所不同，二是設計者的的技術能力與條件。主觀條件是否具有解決問題需要的知識和技能。客觀條件要消耗一定的人力、物力、財力以及時間等。
制定周密的設計計劃對確保設計有目的、有計劃地進行也有著重要的意義。【例1】　如圖所示是某同學設計的鉛筆套，可以延長鉛筆長度或拼接兩支短鉛筆。在設計時，該同學搜集了以下信息：①鉛筆的橫截面形狀、大小；②能正常書寫的筆桿長度；③筆芯的粗細；④新鉛筆的長度。其中你認為有必要的是(　　)A.①③ B.①②④
C.①② D.①②③④解析　鉛筆的橫截面形狀和大小直接關系到鉛筆套的橫截面形狀和大小；設計的鉛筆套需要多長應考慮正常書寫的筆桿長度，而不用考慮新鉛筆的長度；筆芯的粗細也和鉛筆套的設計無關。
答案　C[變式1]　在一次課上，伽利略與學生一起在做試驗，看到水溫升高后罐內水位就會上升，由此突然想到：“能不能利用熱脹冷縮原理制造出體溫計呢？”于是伽利略立刻奔向實驗室投入到試驗中。經過多次試驗，終于成功研制可測量人體體溫的體溫表。伽利略在這一事件中發現問題的方法是 (　　)A.觀察日常生活 B.收集和分析信息
C.科學研究和實驗 D.理論猜想和科學數據
答案　C【例2】　同學們看到了陳曉麗同學的兒童自行車設計方案，指出方案中鏈輪、鏈條裸露在外的設計違反了相關的技術規范。陳曉麗出現這樣的設計失誤，是因為(　　)A.沒有進行問卷調查
B.沒有進行模型制作
C.沒有進行技術試驗
D.沒有明確童車的設計要求
解析　本題考查產品設計分析的三個要素。本例中“人”是兒童，兒童的安全防范意識差，鏈輪、鏈條裸露在外，容易對兒童造成傷害。因此，設計者陳曉麗同學沒有明確童車的設計要求。
答案　D[變式2]　王強同學平時對小發明、小創造特別感興趣，在不斷的努力探索中，終于有了一件自己的小發明。可是在他申請發明專利時，才猛然發現相同的產品在市場上已經早有銷售了。產生這樣的問題的原因，可能是忽略了設計過程中的(　　)
A.發現和明確問題環節
B.制定設計方案環節
C.制作模型和原型環節
D.測試、評估和優化環節
答案　A【例3】　李琳準備設計一盞適合高中生使用的臺燈，在對臺燈進行設計分析時，下列不需要考慮的是(　　)
A.燈泡的生產過程 B.底座的大小
C.燈罩的材料 D.支撐架的強度
解析　燈泡屬于標準件，不需要考慮其生產過程。
答案　A[變式3]　設計師在超市購物時，發現顧客不僅想知道商品的價格，還希望了解商品的生產日期、營養成分(是不是轉基因產品)、是否是本地生產的等信息。但是查閱這些信息要花費很多時間，有時候還影響其他顧客購物。于是設計了這款特制的購物車，把手內置掃碼器和LED多彩燈，對商品進行掃描后，通過顯示顏色和亮燈數量，幫助消費者提高購物速度。該設計師發現問題的途徑是(　　)
A.觀察日常生活 B.技術試驗
C.技術研究 D.收集和分析信息
答案　A【例4】　在寒冷的冬天，人們往往緊閉門窗來保持室內的溫度，小黃同學發現這種方式會使室內二氧化碳增多，空氣質量下降，不利于人的健康。小黃同學為了解決這個問題，計劃設計一個自動換氣裝置，受到了各種主客觀條件的限制，以下不屬于限制條件的是(　　)
A.設計與制作該裝置的資金
B.小黃設計裝置的能力
C.換氣裝置的技術要求
D.門窗的數量解析　設計與制作裝置的資金和小黃設計裝置的能力屬于設計者的技術能力和條件；換氣裝置的技術要求屬于設計對象的特點和問題的解決的標準；門窗的數量和換氣裝置沒有必然的聯系。
答案　D[變式4]　如圖所示是充電器專用插座，其外形是個立方體，五個面可充電，在設計過程中，下列不屬于該插座設計限制因素的是(　　)A.插座的設計標準 B.充電器的體積大小
C.充電器的外殼色彩 D.插座的制造工藝
答案　C
【易混易錯】
解決問題受到的限制及具體內容

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