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1、工程学的选题方法及案例分析,内容：,一、工程学（发明）的范畴 二、获奖项目的启示 三、科技创新的智慧 四、创新竞赛的策略 五、发明技巧介绍 六、案例分析,一、工程学（发明）的范畴,科学是关于客观世界各个领域事物现象的本质、特征及运动规律的知识体系。它是建立在人类社会实践活动的基础上并已经过实践检验和严密逻辑论证的知识。 广义的讲，科学包括自然科学、数学、社会科学、思维科学以至技术。,1、科学的含义：,2、科学的方法论：,提出科学问题-工作的起点 科学观察与科学实验-获取科学事实和验证假说的手段。科学观察：借助人的感官或仪器来感知科学事实通过实验找到答案：科学工作的重要组成部分 掌握科学思维-成
2、功的保证逻辑思维：科学思维的基础创造性思维 学会用艺术的眼光审视科学-对美感的追求,3、工程学(engineering)的定义：,工程学是研究自然科学应用在各行业中的应用方式、方法的一门学科，同时也研究工程进行的一般规律，并进行改良研究。,狭义角度的工程学（EN）指技术，直接将科学原理应用于生产及实际应用的项目。,二、获奖项目的启示,他们为什么能够得大奖？,创新点? 选题：紧贴生活 方案设计：功能：防鱼滑脱原理：增大摩擦力 方法：巧用尼龙搭扣，摩擦力的合理分布,例1 、抓鱼手套,例2、立体形路标,创新点? 选题：紧贴生活 方案设计：功能：防止车祸 原理：错视原理方法：绘制假立体图形,启示：,1
3、、发明创造并不神秘 2、获奖作品具有“创造三性” 新颖性（前所未有）创造性（非显而易见性，先进性）价值性（应用价值、理论价值 ） 3、获奖者应当具有三大创新智慧 创造性思维创造性观察 科学实验,三、科技创新的智慧,1、创造性思维,再现性思维,创造性思维,封闭、单一、求同,开放、多元、求异,创造性思维举例,皮球,例1、图示的空心立方体为美国最新设计的儿童玩具，请猜猜这是什么儿童玩具？,例2、奥迪车广告创意设计（平面设计）,温暖 安全 舒适,4个圆环表示当初是由霍赫、奥迪、DKW和旺德诺4家公司合并而成的。 每一环都是其中一个公司的象征。 半径相等的四个紧扣圆环，象征公司成员平等、互利、协作的亲密
4、关系和奋发向上的敬业精神,例3、请说说塑料不同凡响的特性?,诺贝尔 化学奖,发现塑料导电性,日本筑波大学 白川英树教授,1977,伟大的科学发现,2000,聚乙炔塑料,碘杂质,导电塑料,导电现象,科学发现,技术发明,我们为什么没有想到?,请各位先思考一下：回型针有多少用途？各组把各自想到的用途汇集记录下来，供大家分享。,x轴,与回形针相关的各种实践活动,总体信息分解,Y轴,2、创造性观察,（1）改变视角 苹果里的星星,五角星,用陌生的眼光去看熟悉的事物,（2）体察入微 观察鸡蛋的形状 观察牙刷的形状与设计特点,（3）观察奇异 西红柿生长的怪现象V型栽培法,3、科学实验,发明创造是实验的女儿。,
5、四、科技创新的策略,1、选准课题,（1）选题四忌,二忌过时课题，选题要有时代性观察新的生活生产方式,三忌“无理”课题，选题要有科学性,四忌争论课题，选题要有趋向性,一忌重复课题，选题要有新颖性,美国密西根大学教育学院关于学生“选题标准”的意见： 可行的：学生能自己设计并完成 有价值：学生通过这一课题研究，可以掌握必需的科学概念和科学研究步骤 有背景：是学生生活和其周围世界中的真实问题 有意义：有趣，能激发学生学习科学的积极性 合伦理：不会伤害学生生命和破坏环境 可持续：能使学生产生持续较长时间的探究兴趣,（2）选题标准,（3）选题方法,观察法,多观察社会生活，从生活中发现课题。观-看察-想,消
6、费,生产,生活,学习,用陌生的眼光去看熟悉的事物 观察新的生活生产方式 充分利用市场提供的信息,联想法,食品卫生法与电子消毒柜洪灾与管涌快速检测排除装置,列举法,缺点列举：,希望点列举现实需要？延伸需要？潜在需要？,针对老大难问题找到有效解决办法 发现隐性缺点并提出有效解决办法,防盗窗,移植法,发泡原理的移植 真空原理的移植 电镀方法的移植 积木结构的移植,例：手搓式洗衣机试压泵与快速腌盐蛋机调温型电熨斗,组合法,主体添加 同物自组 异物杂交 分解重组,2、注意创新点,原理创新？ 方法创新？ 结构创新？,激光电话 光电鼠标 气流帘门 无叶片电风扇 超声波洗衣机 发动机验油法 硬币分离装置,（1
7、）原理创新,例.简谐仪设计,方案1. 漏沙法,方案2. 电击法,方案2. 漏液法,传统方法变现代方法 物理方法变化学方法 机械方法变电学方法,（2）方法创新,（3）结构创新,传统结构,新颖结构,复杂结构,简单结构,分散结构,组合结构,固定结构,可变结构,3、选题内容的确定（练习）,针对我们所在教室里的设备设施进行方案内容的假设，并对此方案进行梳理，确定研究方向和解决办法。 （1）地板 （2）顶灯 （3）仪器设备 （4）窗子及窗帘 （5）门锁,发现问题 确定创新目标、并不断修正 调研、查资料、文献归纳、分析 制定研究方案 局部实验验证 设计、制作、不断修正,4、工程创新研究的一般过程,5、开题报
8、告,课题的研究背景（课题的提出或立题依据， 提出问题，并阐述本研究的意义） 国内外研究概况(文献综述） 研究内容 技术路线 可行性分析 实施计划 参考文献,6、注意作品定位,您究竟发明了什么？例：不用裁判的军棋？防近视台灯？新型洒水车？学校道路清洁机？,7、注意作品命名,同名成果问题,基本名称,特征定语,+,新成果,创新点,功能,例：按人类工程学设计的台灯利用错视原理设计的公路限速标志,五、发明技巧介绍,1、形态分析法一种以系统搜索观念为指导，在对问题进行系统分析和综合基础上用网络方式集合各因素设想的方法。,单缸洗衣机形态分析表,2、U型思维法,鸡和狗的试验,3、洞察奇异法,我没有特殊的天赋，
9、只有强烈的好奇心。-爱因斯坦 谁丧失了好奇心，谁就丧失了最起码的创造力。-爱迪生,酸碱试纸的发明（波义耳 ）西红柿V型栽培法（赵跃荣 ）,4、假设思考创新法,魏格纳：“大陆漂移”假说,5、逼发创意法,傻瓜照相机,安全别针,6、 调新口味法,各种口味的泡泡糖、冰淇淋等,7、智力激励法,“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”,头脑风暴法：,自由思考,延迟评判,以量求质,结合改善,例、电线积雪清除方法,8、寻找斜边法,当年，爱迪生让他实验室的一位大学生提供电灯泡体积的数据，这位新助手用高等数学的方法足足计算了几小时。爱迪生对此深感遗憾，因为在他看来，这种问题只需一两分钟就能解答，而且只需要小学生的知识就足够了。
10、请你想想，爱迪生找到的“思维斜边”又在哪里呢？,找出原因,对症下药,探求捷径法,圆珠笔漏油问题的求解？,9、同物自组法,双排订书机、多缸发动机、双头液化气灶、双层文具盒、双顶鸳鸯睛雨伞,“长寿”灯泡,电风扇,10、立体思维法,在一块土地上种植四棵树,使得每两棵树之间的距离都相等 ？,电子线路板,立体文具盒、立体工具箱、立体报刊架,飞机、导弹和卫星等的电于设备,11、综合专利法,利用专利信息进行再创造的一种技法。运用这种技法的要点是熟悉专利文献和善于进行综合。,两条基本途径：一是设计思路综合，二是技术综合。,卡尔森,光导电性和静电学原理结合,静电复印技术的基础专利,蒸汽机驱动的织布机,丰田佐吉,
11、12、能源变换法,“拍卖太阳”,“电老虎”,“油老虎”,“煤老虎”,电子灯泡,13、强制联想创新法,日本东芝电器公司,14、分段推进法,昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。 衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。 众里寻他千百度，摹然回首，那人却在灯火阑珊处。,古今成大事业、大学问者，必须经过三种境界。,-王国维 传世佳作（人间词话）,周林频谱仪 荣获首届世界青年发明家科技成果展览会金牌奖（1985年10月）,15、时差利用法,天津“狗不理”包子,牙膏：“早安型”和“晚安型”,西装,16、定量实验法,伽利略1607年,光速的测定,斐索1849年 313000公里秒,1932年用旋转棱镜测得光速为2
12、997742公里秒,国际计量委员会 299792458米1.2米秒,物质A+物质B物质C,化学反应,电冰箱电子灭菌除臭器,假如有人想发明创造一种用于蔬莱、水果等食品贮存的电子保鲜器，除了设计出电路原理图外，还应当通过定量实验解决哪些技术问题呢？,17、琢磨偷懒法,“业精于勤而荒于嬉”,带刺铁丝网,“少出力也能办成事”，“能够偷懒就偷懒”,种棉花,18、典型观察法,现代遗传学的奠基人孟德尔,杂交水稻之父袁隆平,如果我们想开发研究一种环境空气监控装置，该如何选择典型观测呢？,豌豆,菜豆,玉米,草枣等,豌豆具有明显的、易观察的、稳定的相对特征，如种子的形状（圆、皱），子叶的颜色（黄、绿），茎的高度（
13、高矮）等。其次，豌豆花的雄蕊和雌蕊由花瓣包裹起来，在自然条件下进行自花授粉，易得到纯种，一般不会受到外来花粉的影响；再次，豌豆具有容易栽培、生长期短的特点，可缩短观察周期。,19、预测需求创新法,“小荷才露尖尖角，早有精蜒立上头”,“用即扔”雨伞,长虹彩电,20、技术辐射法,红外技术,远红外辐射取暖器,红外线电吹风,红外电子狗,超声波技术,微电子技术,电子计算机技术,21、材质替换法,塑钢门窗,木门窗,铝合金门窗、钢窗,纸张,阻燃纸：旅游锅,牛皮纸：活动住房构件,形状记忆合金（40以上做成天线），冷却，把天线折叠成球团,天线,22、精细观察法,工程师韩永奠,无铅皮蛋,铜皮蛋,锡皮蛋,铅皮蛋,英
14、国有位医学教授：蘸液体试验,23、动态观察法,“黔之驴”,超导现象：铋、铅、锡等金属,林力凡,“压力烹煮法”和“超高压食品”,高塔处理的鸡蛋,24、突破禁区法,爱迪生：发明电灯，直流电,乔治威斯汀豪：研究交流输电，用交流电照亮了世界,交流电照明,飞机送上天,勒让德（法国天文学家 ）：制造一种比空气重的装置去进行飞行是不可能的,西门子（德国大发明 ）,赫尔姆霍茨（德国物理学家）：从物理学的角度论证，机械装置要飞上天纯属空想。,美国人莱特兄弟,“捕捉阳光”,光导纤维既能传递信息，也能传递能量,纯净的水传递强光,陈和平（山东）：太阳灶和太阳能储存器,25、功用发掘法,鲁迅先生在（准风月谈）中，讲过一
15、个故事：柳下惠看见糖水，说可以用来滋补身体，而盗拓见了，却道能用来粘门闩。他俩是兄弟，所见的又是同一种东西，想到的用法却这么天差地远。 - “糖水功用有别”,小苏打,功用：烘烤制作饼干、糕点、面包卷和曲奇等（碳水化合物食品）中的发酵剂,开发：,电冰箱、地毯、盥洗室、下水道、水族缸、猫舍、组合橱柜、踏脚垫除臭的专用产品,比如，家中的调温式电熨斗，除了用来熨烫衣服外，还能作什么用？这里面有没有新产品开发的灵感？,可以除臭,具有柔和的腐蚀作用，可以作清洗剂,它对人的皮肤和肠胃系统均无害,烤箱清洗剂、餐具清洗剂,保健香皂,26、切割组合法,龙,非驴非马,王忠容（服装厂的设计师）:女式两用裙裤,“天机云
16、锦用在我，剪裁妙处非刀尺。”,沙滩帆车,鹿角、马脸、牛眼、虎嘴、虾须、蛇身、鱼鳞、鹰爪等,27、变换视角法,横看成岭侧成峰，远近高低各不同。 不识庐山真面目，只缘身在此山中。,埃及金字塔巨石成因,天然石块？,加工制成 ？,人工浇注,“验油测磨损”,拆开：汽车发动机运动部件的磨损情况,人体验血看病,观察机油中金属微粒的变化情况，间接发现磨损的程度。,28、事故启迪法,长井的故事：,“瞌睡虫”,电子提神器,可折叠的锯子,29、线型组合创新法,安全剃须刀架和刀片,-美国金吉列,可调节刀架,超级刀片,双层刀片转为双刃,把握柄改为弧曲形,似变非变，以新带旧，推陈出新,30、藤型组合创新法,顺藤、依蔓而摸瓜,松下公司,彩色电视机,大屏幕彩电,增加收录机，开发出卡拉OK机,视听同步自娱乐的家用电器新时代,索尼公司,电子音响设备,大屏幕彩色电视机和高保真立体声音响设备组合,视听同步家用电器,开发的重点移向家用电器的轻、小、短、薄，向商场推出了微型多功能的彩色电视机，让人边走、边听、边看。,
