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1、第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 打开一切科学的钥匙都毫无异议的是问题,科学打开一切科学的钥匙都毫无异议的是问题,科学研究的第一步是从问题开始。研究的第一步是从问题开始。爱因斯坦说过:爱因斯坦说过:“提出一个问题往往比解决一提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已,而提出新的问题、数学上的或实验上的技能而已,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度去看旧问题,都需要有创新的可能性,从新的角度去看旧问题,都需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”
2、问题意识就是发现问题、弄清问题、分析问题意识就是发现问题、弄清问题、分析问题、解决问题、达到目标的意识。问题、解决问题、达到目标的意识。在做事时,总有这不合适,那不方便,这在做事时,总有这不合适,那不方便,这不好,那不美的,即总能发现问题,提出意不好,那不美的,即总能发现问题,提出意见。见。第1页 第一节第一节 认识问题认识问题 一、一、问题的概念问题的概念1 1什么是问题什么是问题问题是要求问题是要求回答或解释的题目、认识、解答。回答或解释的题目、认识、解答。须须要要研研究究讨讨论论并并加加以以解解决决的的矛矛盾盾、疑疑难难、冲冲突突。如如:大大的的科科技技攻攻关关课课题题、小小的的学学习习
3、、生生活活中中的的疑疑难等。难等。需需要要确确定定或或选选择择的的事事物物的的重重点点、关关键键。如如,科科研研课课题题的的技技术术路路线线和和技技术术关关键键、问问题题的的解解决决方方案案和和焦点等)。焦点等)。需要处理的需要处理的事故或意外。事故或意外。第2页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 2 2问题的三要素问题的三要素 问题有条件、目标和从条件到目标之间的差距三问题有条件、目标和从条件到目标之间的差距三个要素构成。任何问题都是这三个要素构成的整个要素构成。任何问题都是这三个要素构成的整体。体。问题的条件问题的条件是指问题的已知条件,也称初始条
4、件是指问题的已知条件,也称初始条件或初始状态。或初始状态。问题的目标问题的目标是指问题最终要求达到的结果或目标是指问题最终要求达到的结果或目标状态。状态。问题的差距问题的差距是问题的条件与目标态之间的差距。是问题的条件与目标态之间的差距。解决问题就是利用或创造条件,寻找各种方法和解决问题就是利用或创造条件,寻找各种方法和途径,减小条件与目标之间的差异,最终达到目途径,减小条件与目标之间的差异,最终达到目标要求状态的过程。标要求状态的过程。第3页3.3.问题的类型问题的类型 明确问题和模糊问题。明确问题和模糊问题。根据问题目标的明确性根据问题目标的明确性分分 明确问题是指明确问题是指问题要达到的
5、目标是明确的。明问题要达到的目标是明确的。明确的目标指明了正确解决问题的方向,一般情况确的目标指明了正确解决问题的方向,一般情况下,这类问题相对容易解决,通过寻找或创造条下,这类问题相对容易解决,通过寻找或创造条件,寻找或选择解决方法和途径就可以解决。如,件,寻找或选择解决方法和途径就可以解决。如,把下个季度的生产消耗降低把下个季度的生产消耗降低1010万元。万元。模模糊糊问问题题是是指指问问题题要要达达到到的的目目标标不不明明确确。模模糊糊问问题题在在生生产产、生生活活中中更更常常见见,如如:未未来来哪哪类类商商品品最畅销等。最畅销等。第4页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新第五章第五章
6、 基于问题创新基于问题创新根据问题的初始条件、目标状态和从条件到目标的根据问题的初始条件、目标状态和从条件到目标的途径等的明确性,把途径等的明确性,把问题归纳以下几种典型模式:问题归纳以下几种典型模式:已知问题的目标、条件和各种解决方法,要求找已知问题的目标、条件和各种解决方法,要求找出最佳的方法和途径,即对比选择优化的问题。出最佳的方法和途径,即对比选择优化的问题。问题的目标和条件都明确,要求找解决的方法和问题的目标和条件都明确,要求找解决的方法和途径,即寻找解决方法问题,找出一种解决问题途径,即寻找解决方法问题,找出一种解决问题的方法或一条途径就行。的方法或一条途径就行。目标明确,条件、方
7、法和途径不明确或半明确的目标明确,条件、方法和途径不明确或半明确的问题。解决这类问题,既需要补充、假设或创造问题。解决这类问题,既需要补充、假设或创造条件,又需要寻找解决问题的方法和途径,如科条件,又需要寻找解决问题的方法和途径,如科学问题。学问题。第5页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新呈现型问题、发现型问题和创造型问题。呈现型问题、发现型问题和创造型问题。根据问题的根据问题的提供形式分提供形式分 呈呈现现型型问问题题是是将将一一个个现现成成的的问问题题提提供供给给解解决决者者去去考考虑虑解解决决的的是是客客观观存存在在的的,是是自自己己在在学学习习、工工作作和和劳劳动动中中发发现现并并
8、设设想想出出来来的的问问题题,一一般般没没有有已已知知的的解解决决方方法法和和明明确确的的答答案案,生生活活、生生产产和和科科研研中中发发现现的的问题。问题。第6页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 创造型问题是指创造型问题是指在某人发明创造它之前并在某人发明创造它之前并不存在,而是采用假想或类比去寻找描述这种不存在,而是采用假想或类比去寻找描述这种事物存在的情境,进而形成创造性工作的基础。事物存在的情境,进而形成创造性工作的基础。基础研究问题、应用研究和开发研究课题。基础研究问题、应用研究和开发研究课题。根根据科技研究活动区分据科技研究活动区分 重大问题、重点问题、一般问题。重大问题、重
9、点问题、一般问题。根据科技研根据科技研究课题的重要性分究课题的重要性分 真善美的问题。真善美的问题。根据人们追求的目标区分根据人们追求的目标区分 第7页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 二、问题意识二、问题意识 问题意识是创新意识的基础。问题意识是创新意识的基础。无论什么问题,无论什么问题,都有发现问题、提出问题、分析问题、解决问题都有发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程,都是对问题的不断认识和提高,找出有的过程,都是对问题的不断认识和提高,找出有价值的问题,确定有价值的真正问题,创造性的价值的问题,确定有价值的真正问题,创造性的解决问题等,对这些过程认识的综合反应就是问解决问题
10、等,对这些过程认识的综合反应就是问题意识。题意识。问题意识培养问题意识培养,就是培养学生对发现问题、,就是培养学生对发现问题、提出问题、分析问题、找出有价值的问题、确定提出问题、分析问题、找出有价值的问题、确定真正的研究问题,并设法创造性的解决问题的意真正的研究问题,并设法创造性的解决问题的意识识 。就是培养他们对问题不断有新的认识、不。就是培养他们对问题不断有新的认识、不断提出有价值新想法的意识。断提出有价值新想法的意识。第8页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 三、问题的处所及其显示的信息三、问题的处所及其显示的信息 发现问题、提出问题首先需要知道问题在哪发现问题、提出问题首先需要知道
11、问题在哪里里。1.1.问题在哪里问题在哪里 问题就在你身边,在你学习、生活、生产、问题就在你身边,在你学习、生活、生产、实验、科研等活动中。实验、科研等活动中。(1 1)生产过程中存在的问题)生产过程中存在的问题 (2 2)社会生活中的问题)社会生活中的问题 (3 3)科技实践中的问题)科技实践中的问题 第9页(1 1)生产过程中存在的问题)生产过程中存在的问题大大学学毕毕业业生生、研研究究生生等等青青年年人人有有这这样样的的困困惑惑,他他们们的的科科研研热热情情很很高高,就就是是不不知知道道从从哪哪个个方方向向、哪哪个个地地方方下下手手,找找不不到到一一个个合合适适的的课课题题。主主要要原原
12、因因一一是是他他们们不不知知道道自自己己真真正正的的个个性性优优势势和和愿愿望望所所在在,二二是是他他们们对对所所从从事事的的学学科科目目前前在在实实践践中中所所存存在在的的问问题题不不清清楚楚。由由于于应应试试教教育育统统一一模模式式是是学学生生不不清清楚楚自自己己的的个个性性优优势势,对对自自己己真真正正的的愿愿望望也也说说不不清清,要要想想确确定定一一个个有有价价值值的的问问题题确确实实有有困困难难;由由于于他他们们没没有有实实践践经经验验,与与生生产产脱脱节节,自自己己不不清清楚楚生生产产实实际际中中存存在在什什么么问问题题,立立题题当当然然是是件件很很困困难难的的事事,而而生生产产部
13、部门门明明知知道道存存在在问问题题,由由于于种种种种原原因因,如如资资金金紧紧张张、人人才才缺缺乏乏,不不重重视视等等,没没有有仔仔细细分分析析和和认认识识问问题题存存在在的的原原因因,也也未未能能把把问问题提出。题提出。青青年年人人应应深深入入实实际际,了了解解生生产产过过程程,与与生生产产部部门门结结合合,针针对对生生产产中中出出现现的的产产品品质质量量问问题题、设设备备使使用用的的不不方方便便、性性能能差差、功功能能差差、消消耗耗大大、效效率率低低、生生产产成成本本高高等等问问题题的的信信息息,从从中中发发现现存存在的问题,并进一步进行分析研究,直到提出问题。在的问题,并进一步进行分析研
14、究,直到提出问题。(2 2)社会生活中的问题)社会生活中的问题 社会生活中的问题更多,如针对现阶段住房面积小的问题,家具厂家设计出了系列床中床。只要留心、观察、分析、思考,并注意满足人们的需要,就会发现问题。(3 3)科技实践中)科技实践中的问题的问题 了了解解和和掌掌握握本本学学科科国国内内外外科科技技动动态态,对对创创新新而而言言可可以以清清楚楚你你创创新新课课题题的的层层次次和和范范围围,是是知知识识和和经经验验的的积积累累的的过过程程,也也是是衡衡量量一一个个科科技技工工作作者者知知识识深深度度和和广广度度的的一一个个尺尺度度,在在实施过程中,要注意如下几个方面的问题信息:实施过程中,
15、要注意如下几个方面的问题信息:科科技技文文献献检检索索是是创创新新课课题题来来源源的的重重要要方方面面,有有意意识识的的查查阅阅高高水水平平的的期期刊刊、会会议议论论文文、专专刊刊、科科技技报报告告、技技术术标标准准、产产品品样样本本、著著作作、学学位位论论文文、政政府府出出版版物物的的有有关关信信息息和和科科技档案资料等。技档案资料等。了了解解热热点点问问题题,掌掌握握发发展展动动态态,从从中中获获得得有有意意义义、有有价价值值的的信信息息。善善于于从从文文献献中中吸吸收收“含含”、“隐隐”的的线线索索,并并进进行行剖剖析析,通通过过“引引用用”、“扬扬弃弃”和和“发发展展”,达达到到立立题
16、的目的。题的目的。注注意意争争论论点点。如如:光光的的波波动动性性与与粒粒子子性性之之争争,在在量量子子论论的基础上才认识到光是具有粒子性和波动性的微观客体。的基础上才认识到光是具有粒子性和波动性的微观客体。一般注意以下几方面信息:一般注意以下几方面信息:实验或事实与理论的矛盾。在学习和实验中,实验或事实与理论的矛盾。在学习和实验中,观察测试结果中经常出现反常现象,可能与理观察测试结果中经常出现反常现象,可能与理论、概念、假设条件等发生冲突,致使结果不论、概念、假设条件等发生冲突,致使结果不同。科学史上有无数这样的例子,爱因斯坦的同。科学史上有无数这样的例子,爱因斯坦的相对论与经典力学的时空观
17、不同。注意条件环相对论与经典力学的时空观不同。注意条件环境的改变,理论或应用的域界突破。境的改变,理论或应用的域界突破。注意知识领域的交叉地带。人们习惯注重本注意知识领域的交叉地带。人们习惯注重本学科领域的动向,注意的焦点和研究的深度广学科领域的动向,注意的焦点和研究的深度广度大都集中在本学科,往往忽视交叉地带的问度大都集中在本学科,往往忽视交叉地带的问题,如系统论、控制论、信息论、机电一体化题,如系统论、控制论、信息论、机电一体化等就是交叉地带的产物。等就是交叉地带的产物。在实践中感到不方便的地方等。在实践中感到不方便的地方等。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新2 2问题问题意意识训练识
18、训练 (1 1)强化问题意识)强化问题意识 发发现现问问题题源源于于问问题题意意识识,没没有有问问题题意意识识,有有价价值值的的问问题题就就不不可可能能提提出出,也也就就无无从从谈谈起起创创新新,问问题题意意识识是是创创新意新意识识的最重要的最重要组组成部分。成部分。有有的的教教育育模模式式使使很很多多人人失失去去了了问问题题意意识识,如如果果给给定定一一个个问问题题,大大多多数数人人都都能能解解决决,而而让让其其提提出出一一个个问问题题或或创创造造性性的的提提出出解解决决问问题题设设想想就就难难以以做做到到,主主要要是是缺缺乏乏问问题题意意识识。问问题题意意识识的的培培养养训训练练方方法法是
19、是,有有目目的的的的学学会会观观察察、学学会会思思考考、学学会会分分析析、学学会会实实践践体体会会、学学会会留留心心身身边边事事物物,强强化化“为为什什么么”、“如如何何”的的意意识识,逐逐渐渐在在脑脑子子里里形形成成提提问问题题的模式,的模式,为为提出有价提出有价值值的的问题问题奠定基奠定基础础。第14页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新(2 2)培养好奇心寻找个性倾向)培养好奇心寻找个性倾向 好好奇奇心心会会带带来来意意想想不不到到效效果果,当当你你对对某某些些事事件件感感到到好好奇奇,才才会会感感兴兴趣趣,才才会会加加强强你你的的个个性性倾倾向向优优势势,逐逐步步倾倾向向于于某某个个
20、领领域域,当当你你的的了了解解和和认认识识达达到到一一定定程程度度时时,就就会会有有一一些些出出乎乎意意料料的的发现。发现。(3 3)列举优点、缺点和希望点)列举优点、缺点和希望点遇遇到到问问题题时时,列列出出其其优优点点、缺缺点点和和希希望望点点的的,找找出出能能改改进进的的地地方方,找找出出新新的的应应用用场场合合,逐逐渐渐就就养成为习惯。养成为习惯。第15页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新第二节第二节 确定有价值的真正问题确定有价值的真正问题 有有价价值值的的问问题题,从从个个人人的的价价值值观观出出发发,就就是是要要满满足足自自己己的的个个性性愿愿望望,是是在在自自己己知知识识能
21、能力力范范围围内经过努力可以解决的问题;内经过努力可以解决的问题;从从社社会会价价值值观观出出发发,就就是是满满足足社社会会的的需需要要,解解决它能推动科技进步和社会发展,决它能推动科技进步和社会发展,满满足足这这两两方方面面要要求求的的问问题题,就就是是有有价价值值的的真真正正问题。问题。第16页一、确定有价值的问题一、确定有价值的问题 每个人的观点不同,希望解决的问题就不同。每个人的观点不同,希望解决的问题就不同。当他把问题解决以后感到有成就感,对个体而言,当他把问题解决以后感到有成就感,对个体而言,那就是有价值的问题那就是有价值的问题。判断一个问题是否有价值,可以进行:对问题的认识深化过
22、程对问题的认识深化过程 个性愿望与知识能力判断过程个性愿望与知识能力判断过程有价值问题的分析判断有价值问题的分析判断 第五章第五章 基于问题创新基于问题创新1 1对问题的认识深化过程对问题的认识深化过程对对问问题题的的认认识识深深化化过过程程,首首先先是是自自己己对对问问题题进进行行简简单单的的表表述述,一一般般列列出出三三条条表表达达问问题题的的表表述述,弄弄清清并并确确定定这这是是个个什什么么问问题题;然然后后进进行行查查阅阅资资料料工工作作,目目的的是是对对该该问问题题的的性性质质、类类型型、问问题题的的条条件件和和目目标标、目目前前问问题题的的解解决决方方法法和和途途径径等等的的全全面
23、面了了解解。在在此此基基础础上上,重重新新表表述述问问题题,确确定定你你解解决决的的该该问问题题是是否否具具有有新新颖颖性性,如如新新的的思思想想、新新的的解解决决思思路路、新新的的应应用用等等。总总之之,如如果果有有新新颖颖性性,感感到到有有成成就就感感就就继继续续进进行行,如如果果没没有新颖性,到此结束,以免浪费时间。有新颖性,到此结束,以免浪费时间。2 2个性愿望与知识能力判断过程个性愿望与知识能力判断过程个个性性愿愿望望与与知知识识能能力力判判断断过过程程,首首先先对对该该问问题题进进行行直直觉觉判判断断,例例如如,确确定定解解决决该该问问题题能能满满足足个个人人愿愿望望的的程程度度有
24、有多多高高,确确定定解解决决了了该该问问题题自自己己有有多多大大的的成成就就感感,这这是是自自己己价价值值观观的的判判断断,是是以以后后解解决决该该问问题题的的动动力力;然然后后分分析析判判断断解解决决该该问问题题需需要要的的知知识识和和能能力力层层次次有有多多高高;最最后后估估量量自自己己对对解解决决该该问问题题已已经经具具有有的的知知识识和和能能力的类型层次。力的类型层次。对对于于满满足足自自己己愿愿望望的的程程度度,可可以以逐逐项项进进行行分分析析,例例如如,解解决决了了该该问问题题能能满满足足自自己己需需要要、兴兴趣趣、志志向向、好好奇奇、信念等的程度。信念等的程度。对对解解决决该该问
25、问题题需需要要的的知知识识能能力力的的类类型型层层次次,知知识识如如数数学学、外外语语、专专业业知知识识等等类类型型及及其其层层次次要要求求程程度度;需需要要的的能能力力,如如分分析析能能力力、计计算算能能力力、组组织织管管理理能能力力、交交际际能能力力、专专业业技技能能等等类类型型及及其其层层次次程程度度;并并估估量量自自己己解决该问题具有的知识能力的类型和程度。解决该问题具有的知识能力的类型和程度。图5-1 有价值问题判断二、确定有价值的真正问题二、确定有价值的真正问题 (社会评价的结果)(社会评价的结果)1 1解决问题达到的目标要求解决问题达到的目标要求(1 1)要明确问题解答的目标形式
26、和达到的水平)要明确问题解答的目标形式和达到的水平 解解决决问问题题的的成成果果形形式式有有:论论文文、研研究究报报告告、获获得得立立项项和和鉴鉴定定、申申请请专专利利、实实物物或或模模型型等等,一一般般需需要要确确定定一一种或几种形式。种或几种形式。确确定定问问题题解解答答的的目目标标形形式式和和达达到到水水平平,一一般般选选择择你你最最擅擅长长的的形形式式,根根据据知知识识能能力力确确定定达达到到的的水水平平或或等等级级,集集中中力力量量完完成成一一、二二种种形形式式,达达到到的的水水平平要要量量力力而而行行,这这就就是是聚聚焦焦。随随着着对对问问题题的的深深入入研研究究,再再扩扩展展要要
27、点点,向系列化成果、纵深研究和推广应用的方向发展。向系列化成果、纵深研究和推广应用的方向发展。第21页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新(2 2)问题的社会价值)问题的社会价值 对对问问题题研研究究成成果果的的价价值值和和水水平平是是由由社社会会评评价价的的,主主要要从从科科学学性性、新新颖颖性性、价价值值、可可行行性性和和实实用用性等方面进行分析评价。性等方面进行分析评价。科科学学性性。科科学学性性是是指指对对该该问问题题研研究究有有科科学学依依据据,在在探探索索、揭揭示示事事物物发发展展规规律律的的进进程程中中,体体现现着着科科技技工工作作者者的的继继承承与与发发展展,要要么么继继承承
28、前前人人的的研研究究成成果果,要要么么以以事事实实为为依依据据进进行行的的新新探探索索,并有积极意义。并有积极意义。第22页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 新新颖颖性性。新新颖颖性性主主要要指指方方案案与与成成果果的的新新颖颖程程度度,体体现现在在两两个个方方面面:一一是是所所含含的的新新技技术术、新新工工艺艺(方方法法)、新新材材料料、新新概概念念的的数数量量和和程程度度;二二是是成成果果在在该该领领域域内内和领域外的新颖程度;和领域外的新颖程度;价价值值和和意意义义。价价值值和和意意义义指指成成果果对对将将来来可可能能创创造造的的成成果果所所能能起起到到的的作作用用,常常用用经经济
29、济效效益益和和社社会会效效益益来来衡衡量。量。经济效益包括直接和间接产生或节约的效益经济效益包括直接和间接产生或节约的效益 社会效益是对社会进步的促进效果等的积极影响。社会效益是对社会进步的促进效果等的积极影响。还有学术价值、理论价值、应用前景等还有学术价值、理论价值、应用前景等。第23页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 可可行行性性。可可行行性性主主要要包包括括开开展展此此问问题题研研究究的的人人、财财、物物等等主主观观和和客客观观条条件件和和该该研研究究的的主主要要技技术术路路线线和和方方法法是是否否经经济济可可行行,现现行行技技术术能能否否提提供供支支持持,能能否否取取得得预预期期
30、的的成成果果,预预测测风风险险大大小等。小等。(3 3)确定有价值的真正问题确定有价值的真正问题 的方法的方法第24页图图5-2 新颖价值判断图新颖价值判断图图图5-3 科学可行判断图科学可行判断图第五章第五章 基于问题创新基于问题创新 2 2确定解决问题的思路和要点确定解决问题的思路和要点 (1 1)查询资料开阔视野)查询资料开阔视野 在在确确定定解解决决问问题题的的目目标标后后,要要有有目目的的、有有重重点点的的了了解解目目前前他他人人解解决决该该问问题题的的思思路路、方方法法、达达到到的的目标等。目标等。利利用用计计算算机机网网络络信信息息和和各各种种书书籍籍、报报刊刊杂杂志志、会会议议
31、记记录录、研研究究报报告告、政政府府文文件件、专专利利文文献献、产产品品样样本本和和说说明明书书等等各各种种信息;信息;到到群群众众中中和和大大自自然然中中进进行行调调查查、访访谈谈、采采访访和和体体验验;也也可以访问身边的相关专家等,得到第一手资料,可以访问身边的相关专家等,得到第一手资料,应应注注意意原原始始资资料料的的客客观观性性、完完整整性性、系系统统性性和和资资料料之之间间的的矛矛盾盾性性等等,如如论论文文检检索索,一一般般按按题题目目、摘摘要要、关关键键词词进进行行泛泛读读,将将有有用用的的、有有帮帮助助的的资资料料进进行行分分类类,有有重重点点进进行行精精读读,妥善存放并记录其详
32、细出处。妥善存放并记录其详细出处。第27页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新(2 2)形成解决问题的思路和要点)形成解决问题的思路和要点 问问题题解解决决的的思思路路有有很很多多种种 ,要要通通过过分分析析、论证、比较、选择、确定一种好的方案。论证、比较、选择、确定一种好的方案。在在解解决决问问题题过过程程中中,往往往往存存在在问问题题能能否否解解决决的的关关键键点点或或关关键键环环节节,这这正正是是解解决决问问题题的的关关键键和和重重要要内内容容,关关键键点点包包括括:理理论论依依据据、关关键键方方法法、关关键键技技术术、难难点点和和创创新新点点等等,一一般般有有3 35 5点点,在在公
33、公开开注注意意要要能能说说清清楚楚问问题题,又又注注意意保保密密核心思想。核心思想。第28页(3)预测解决问题可能遇到的困难)预测解决问题可能遇到的困难 根据自身所处的环境和具有的条件,分析解决该问题可能遇到的困难,以及解决后成果推广应用遇到的问题,作好心理准备和应对措施。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新3 3确定有价值的真正问题确定有价值的真正问题 第三节第三节 科技问题与解决科技问题与解决 一、科学问题的特点一、科学问题的特点1科学问题的形式科学问题的形式 科学问题一般表现为一个疑问句,可分为三类:科学问题一般表现为一个疑问句,可分为三类:“是什么是什么”(what)“怎么样怎么样”
34、(how)“为什么为什么”(why)。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新2 2科学问题是怎样产生的科学问题是怎样产生的 科学的问题是在一定的背景知识之下提出的,这就是科学的问题是在一定的背景知识之下提出的,这就是说,科学研究从问题开始就有重要含义。说,科学研究从问题开始就有重要含义。在一个作为在一个作为背景的知识体系中,产生问题的原因是:背景的知识体系中,产生问题的原因是:第一,我们通过观察能够不断获取关于自然的新的信第一,我们通过观察能够不断获取关于自然的新的信息,息,第二,我们的知识体系不能够形成闭合,寻求事实之第二,我们的知识体系不能够形成闭合,寻求事实之间的联系并作出统一解释,间的
35、联系并作出统一解释,这是提出科学问题的最基本的通道,也是建立科学理这是提出科学问题的最基本的通道,也是建立科学理论或假说的最基本的出发点。论或假说的最基本的出发点。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新3常规问题与反常问题常规问题与反常问题 常规问题是在维持已有基本原理的前提下提出的常规问题是在维持已有基本原理的前提下提出的有待解决的疑难有待解决的疑难 反常问题是在已有背景知识的范围内不可能解决反常问题是在已有背景知识的范围内不可能解决的问题。的问题。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新4提出科学问题的特点提出科学问题的特点 要提出科学问题要提出科学问题 第一要求我们具有好奇心;第一要求我们
36、具有好奇心;第二需要我们具有怀疑精神;第二需要我们具有怀疑精神;第三要密切关注各个知识领域的交叉地带;第三要密切关注各个知识领域的交叉地带;第四要随时准备从生产和实际生活的需要中提炼出第四要随时准备从生产和实际生活的需要中提炼出问题。问题。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新5解决科学问题的特征解决科学问题的特征(1)通过进一步获取事实来问答问题。)通过进一步获取事实来问答问题。(2)通过引人新的假说来解答问题。)通过引人新的假说来解答问题。(3)通过引入新的概念解决问题。)通过引入新的概念解决问题。(4)通过建立模型解决问题。)通过建立模型解决问题。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新二
37、、解决科学问题的方法二、解决科学问题的方法1假说假说2模型模型 三、科学问题的其他方面三、科学问题的其他方面 1作为依据的科学原理选择作为依据的科学原理选择 选选择择原原则则有有:经经验验、保保守守原原则则、对对应应原原则则、繁繁殖殖力力原原则则、简简单性原则和逻辑一致性原则。单性原则和逻辑一致性原则。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新2科学表达科学表达(1)科学符号)科学符号(2)公理化方法)公理化方法 (3)数学方法)数学方法3 3科学解释科学解释 4 4科学预测科学预测 5 5科学检验科学检验 第五章第五章 基于问题创新基于问题创新四、科学问题与创新展望四、科学问题与创新展望 当今科
38、学研究中,有重大突破的科学问题大当今科学研究中,有重大突破的科学问题大都是通过改变人类常规背景或环境获得的。都是通过改变人类常规背景或环境获得的。超超低低温温液液化化天天然然气气的的冷冷热利用热利用液氦液氦氦液化冷冻机氦液化冷冻机超临界液氦超临界液氦磁冷冻冷却机磁冷冻冷却机超超导导(电电)利利用用(核核聚聚变变,电电力力储储存存、磁磁浮浮铁铁道道、超超精精密密病病理理计计测测、送送电电),超超低低温温送送电电,精精子子、受受精精卵卵等等的的保保存存,产生超高真空,接收超微弱信号产生超高真空,接收超微弱信号超超高高温温弧光反射炉弧光反射炉超高温电炉超高温电炉等离子流等离子流太阳灶太阳灶电子束设备
39、电子束设备制造加工高纯度物质制造加工高纯度物质新陶瓷的高级加工新陶瓷的高级加工高熔点金属的高级加工高熔点金属的高级加工利用水的直接热分解来生产氢利用水的直接热分解来生产氢利用煤的直接热分解来生产原料瓦斯利用煤的直接热分解来生产原料瓦斯超超高高压压超超高高压压净净水水加加压压装置装置利利用用烟烟发发作作用用的的动压动压发生系统发生系统静水压热压机静水压热压机金刚石的合成金刚石的合成CBN(立方氮化硼)的合成(立方氮化硼)的合成高温超导体合成高温超导体合成粉末材料的加压烧结粉末材料的加压烧结新陶瓷的烧结新陶瓷的烧结超超真真空空机械真空泵机械真空泵蒸气喷射真空泵蒸气喷射真空泵低低温温采采利利用用真真
40、空空的装置的装置高纯度超高纯度材料的制造和加工高纯度超高纯度材料的制造和加工超大规模集成电路制造超大规模集成电路制造电子显微镜电子显微镜超超高高真真空空超真空技术超真空技术核聚变反应堆真空容器核聚变反应堆真空容器化学工业精密蒸馏和浓缩化学工业精密蒸馏和浓缩生长单晶生长单晶食品的冻结干燥食品的冻结干燥真空包装真空包装超超强强磁磁场场超导磁体超导磁体核聚变发电核聚变发电磁浮铁道磁浮铁道磁力塑性加工磁力塑性加工实现地面上无重力状态实现地面上无重力状态硅单晶的大型化、无缺陷化硅单晶的大型化、无缺陷化无无重重力力超超强强磁磁场场发发生生装装置置航天飞机、火箭航天飞机、火箭人造卫星人造卫星宇宙空间站宇宙空
41、间站生产巨型优质单晶生产巨型优质单晶制造超高纯度物质制造超高纯度物质难混合物质的混合难混合物质的混合难分离物质的分离与精制难分离物质的分离与精制植物在空间站的生长植物在空间站的生长治疗疑难病患者治疗疑难病患者不不可可到到达达环环境境生物适应性材科生物适应性材科超微细手术超微细手术极限环境机器人极限环境机器人自修复性材料自修复性材料高精度传感系统高精度传感系统其它其它人工内脏器官人工内脏器官内装型人工内脏器官内装型人工内脏器官宇宙建筑业宇宙建筑业山火消防山火消防原子反应堆内的检修原子反应堆内的检修人命救护人命救护超超净净空空间间高高性性能能空空气气过过滤滤器器泵泵空气压缩机空气压缩机高性能空调装
42、置高性能空调装置纯水制造装置纯水制造装置半导体制造加工半导体制造加工超精密机械零件加江超精密机械零件加江遗遗传传因因子子组组换换、国国际际传传染染病病等等的的生生物物危危害害的的防防止止、蘑蘑菇菇栽栽培培、难难治治病病及严重烧伤等的治疗和手术、及严重烧伤等的治疗和手术、电视唱片电视唱片食品加工包装食品加工包装五、技术问题的特点五、技术问题的特点 对于技术问题,主要解决原理条件与实际物理条件对于技术问题,主要解决原理条件与实际物理条件的矛盾;原理假设与实际应用环境的矛盾;解决技术的矛盾;原理假设与实际应用环境的矛盾;解决技术实验条件与生产条件的矛盾;解决产品开发设计中的实验条件与生产条件的矛盾;
43、解决产品开发设计中的功能、技术和应用环境等问题。功能、技术和应用环境等问题。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新1 1技术路线技术路线 技术路线是科学研究和工程技术研究的术语,技术路线是科学研究和工程技术研究的术语,与数学和一般问题解决的思路、自然辩证法中的与数学和一般问题解决的思路、自然辩证法中的方法和路径是等同的。方法和路径是等同的。技术路线的技术路线的重要性在于能反映研究者的思路重要性在于能反映研究者的思路是否清楚,研究的方法和步是否清楚,研究的方法和步骤骤是否完善,是否完善,好的技好的技术术路路线线能加速能加速课题课题研究速度,促使研究速度,促使创创造性思造性思维维形形成,指成,指导
44、课题导课题的研究工作,更快的取得研究成果的研究工作,更快的取得研究成果等等 第五章第五章 基于问题创新基于问题创新制定技术路线主要包括五个阶段:制定技术路线主要包括五个阶段:发现与提出问题。发现与提出问题。搜寻资料,科学抽象,科学实验,弄清问题的条件、目标。搜寻资料,科学抽象,科学实验,弄清问题的条件、目标。分分析析论论证证,形形成成的的思思路路,确确定定问问题题的的解解决决方方法法、步步骤骤、关关键点、成果形式和应用场合。键点、成果形式和应用场合。实施过程。实施过程。推广应用。推广应用。第五章第五章 基于问题创新基于问题创新2 2关键和要点关键和要点 在在解解决决问问题题过过程程中中,往往往
45、往存存在在问问题题能能否否解解决决的的关关键键点点或或关关键键环环节节,这这正正是是解解决决问问题题的的关关键键和和重重要要内内容容,关关键键点点包包括括:创创新新点点、理理论论依依据据、关关键键方方法法、关关键键技技术术和和难难点点等等。不不同同的的问问题题,不不同同的的解解决决方方法法有有不不同同的的关关键键点点,一一般般提提3 35 5点。点。3 3技术路线方案选择技术路线方案选择 问题解决方法和解决方案往往有多种,就其比较的而言,问题解决方法和解决方案往往有多种,就其比较的而言,存在优化的问题,一项课题解决方案的选择,存在优化的问题,一项课题解决方案的选择,一般通过分一般通过分析、论证、比较、选择确定析、论证、比较、选择确定;复杂问题可通过借助直觉判;复杂问题可通过借助直觉判断法、正视最坏的可能性法和选择标准,进行评价确定断法、正视最坏的可能性法和选择标准,进行评价确定 六、克服解决六、克服解决问题问题中的障碍中的障碍 燃起热情燃起热情 激发勇气激发勇气 迅速行动迅速行动 丢开借口丢开借口 排除非议排除非议 坚持不懈坚持不懈第44页第五章第五章 基于问题创新基于问题创新
限制150内