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1、第3章 科学研究与创新思维,科学研究的本质就是创新，社会的发展也源 于创新。创新是人类最本质的特性之一。,1912年，奥地利经济 学家熊彼特在其成名作 经济发展理论一书 中，首次提出创新理论 的概念,学术界共有的“范式”， 如科学创新、技术创新、 体制创新等。创新是指 发现和创造新事物、新 理论、新方法。,创意/ 创造力,发现,发明,创新,相近名词的概念与差别,Creating ,Creativity，创意也称为 创造力或创造性，是指产生新构思/ 想法或构想新产品/物件的能力,Discovery，是指第1次明确表述早 已存在的客观事实现象,Invention，发明是具有新颖性/ 先进性与实用性
2、的专利。第1次提 出、造出的东西或首先为技术难题 找到了解决方法,Innovation，是第1次把发明和创造 实用化与商品化，或把新方法运用于 经济活动。创新范围很广,3.1 创新思维的本质特征,思维内涵,多种思维综合：形象、逻辑、灵感等 内容: 观察、分析、综合、推理，直 觉、想象、抽象、概括能力等,本质特征,基础：求异性、主动性破除传统意识,方法：辩证性、综合性各种思维运用,目的：新颖性、效用性有利于社会,知识就是力量,知识 + 能力,现代人才,口号“知识就是力量”中有误导(解放日报,2007.9.24) 人真正的力量并不是来自对现成知识的掌握,而是独立思 考的能力和创新能力. 世界上中国
3、人和犹太人最重视下一代教育. 犹太人所取得 的成就是极其惊人的,光诺贝尔奖就是长长的名单. 犹太教育重 视启发学生思考知识背后的智慧, 犹太家长重视孩子提问和思 维的能力, “今天举手提问了没有?”而不是“今天作业做了吗”,诺奖得主讲述一个问号的价值(杨子晚报,2007.3.28) 2004年有四位诺奖得主应邀到北京演讲,全场一千多人竟然 没有一个提出问题.非常感叹,讲了人民日报的一则消息:一个 问号价值六十亿.17岁中学生提出怎样才能排除车辆刹车误踩 油门的事故,并提出了自己的设想.,批判意识是创新的灵魂,名人名言,爱因斯坦：没有思辨精神，就没有创造 科学的能力。 德国诗人但丁名言:让别人去
4、说吧， 自己走自己的路。,破除传统意识,“不敢越雷池半步” 不能迷信权威、迷信书本 “温故而知新” 是不够的； 专业对口 画地为牢,典型实例,充气轮胎 约瀚曾是兽医 柯达彩胶 乔治原是银行员,科学家也会 犯错误 不能迷信 权威!,达尔文曾经说过X射线是一个骗局，但现在X射线在医学、材料分析、测试等领域有广泛的应用,物理学家卢瑟福说，用打碎原子的方法产生能量是十分渺茫的事情，任何人期望从原子的蜕变获得能量是荒唐的臆想。事实是，15年后实现了原子弹爆炸,比尔盖茨曾经斩钉截铁地说:没有人需要大于640K内存的个人计算机. 现在如何？,科学家发现达尔文生命进化树理论错误. 基因并不是简单地遗传给生命树
5、上的个别枝条，它们还在物种之间以不同的进化路径进行转换。其结果是一个杂乱无章且更为缠结的“生命网”,应该是一株密集的灌木。,对权威理论的质疑,有关创新与设计的两则报道引人深思,报道一:新加坡开展创意设计活动 新加坡政府的一个目标是到2029年,要培养一流的设计 人才,把新加坡建成一个最具创意的世界中心,要把世界上 最有创造力的人集中在这花园城市,为他们提出和实现天马 行空的想法提供条件.未来世界国家将分三类:制造大国、 发现大国和设计大国.制造大国将受控于其他国家.,报道二:引进不能拿来 三组数据催人深省 上海市政协某委员指出,吸收外来先进技术,进而通过 再次创新,最终拥有自主知识产权,这也是
6、一种重要的创新 形式.技术引进和再创新上的投入比例:日本是1:5,韩国是 1:7,而我国为1:0.07 . 文汇报,2005年12月18日报道,双向输水管的深思 1965年新加坡独立后,要向邻居马来西亚买水.但连 接两国的输水管是双向的.新加坡在买水同时,还引进 了世界上最先进的淡水净化技术,建了自来水厂,从马来 西亚流过来的水经处理后,除自用,其余再流回到马来西 亚,当然水价格已是原来的两倍.,2007年在纳税排行榜涉及的65个行业中，制造业企业 纳税金额和数量处于遥遥领先的地位。专家认为，这一方面 表明制造业仍是我国经济结构的重心，同时也说明，我国产 业结构调整水平还有待进一步提高。,努力
7、建设创新型国家 自主创新能力已成为国家竞争力的核心。自主 创新成为国家的意志，更是成为时代的主题。,创新型国家 概念,创新型国家共同特征：创新综合指数明显高于其他国家。 科技进步贡献率 70%； 研发投入占GDP比例 2%； 对外技术依存度一般在30%,三种国家发展模式：资源依赖型，如科威特等；引进依附 型，如拉美和东南亚的国家；科技创新型，目前世界上公认 的创新型国家有20个左右，包括美国、日本、韩国等,科技投入能否 大幅增长？ 目前仅1.23%,科技依存度 居高不下！ 高达50%,自主产品叫 好不叫座？ 崇洋思想严重,高层次人才 严重不足,管理评价体 系简单僵化,浮躁风日益 盛行、功利化
8、科技观挥之不 去？！,资源分散重 复，忽视绩效。 大型装备利用率 仅25%，发达国 家为170200%,企业能否成为 创新主体？ 有知识产权核 心技术企业仅为 3%,中国面临八大 问题的挑战,中国是制造大 国，但不是制造 强国。关键是 “缺钙”，缺少自 主知识产权的核 心技术。有的企 业生产1台电脑 仅赚一捆大葱。 中国是汽车制造 大国，但核心技 术都是国外的,与知识产权直接相关,近6成科技工作者对2020年成为创新型国家有信心 2009年01月29日 08:55:24 来源：新华网 调查显示，科技工作者对政府鼓励创新的政策评价较高.同时发现，科技工作者对科研时间不够、健康状况较差、收入偏低、
9、缺乏团队合作精神、学术不端行为普遍存在等问题反应较大，需要采取措施加以解决。,人才创造未来 创新引领世界 中国工程院创新型工程科技人才培养研究重大咨询项目综合研究报告2010,主要论述了培养创新型工程科技人才的紧迫性、机遇与可行 性、需求的态势、创新人才的特征分析和建议. 创新人才特征:知识结构、能力结构、创新素质和创新精神.,知识结构,能力结构,创新素质,创新精神,不断更新、不断适应、不断创新的动态系统,工程设计与实践、集成创新、自主学习、分 析综合和开拓能力,创新人格、战略视野、市场意识、创造思维,热爱献身、科学求实、勤奋敬业、团队协作,创新型工程科技人才素质结构SKAQ模型,新时代创新型
10、工程科技人才创新能力的综合要求,3.2 创新思维的体现形式,一、 抽象思维与形象思维,抽象思维 （逻辑思维）,描述事物 本质属性,科学价值,以理 服人,形象思维 （艺术思维）,创造生动 的形象,美学价值,以情 感人,汉语言起源于象形文字，是形象思维的结果,汉字是一种具有联想特征的形象文字。图中横排从左到右分别是象形文、甲骨文、金文和楷书。,例3-1 象形文字及创意,自创汉字造像 画，图为“击剑” 字造像画,图为“足球”字 造像画,现代汽车设计创意,二、 直觉与灵感,直觉是人主观意识对客观事物的 本质及其关系的直接反映和理解,大脑对外界的直接反映， 是潜意识的反应,逻辑跳跃式思维，一瞬间,结果可
11、靠性小,例10-2 爱迪生确定鱼雷的形状,直觉定义,直觉特点,灵感定义,灵感又称顿悟。灵感是一种高度复 杂的人类思维 活动。与直觉相似,灵感特征,思想高度集中而突然表现的精神现象,新东西；非预期性的；非逻辑性的,突然发生 与消失,可靠性小,生理基础,最快的神经脉冲速度是250英里/h。 大脑神经有自组织机能。融会贯通 潜意识与显意识作用突然沟通灵感,例3-3 大脑神经结构与思维,大脑模型。人类目前比较 确定的对大脑的初步认识成 果。大脑分为左右两个半球， 各有不同分工。,现代神经生理学： 左半球 语言、逻辑、计算思维能力 理性脑子 右半球 形象、直观思维及宏观形象辨识能力感性脑子 智力开发 大
12、脑左右半球彼此协同合作,名人名言,爱迪生：天才，就是百分之九十九的 汗水，加上百分之一的灵感。,哲理名句,“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫” “山重水复疑无路，柳暗花明又一村”,产生灵感 经验方法,长期思考不能解决 轻松活动 突然沟通，灵感出现 及时记录。长期积累，艰苦探索的结果。 华盛顿大学索耶教授提出三B概率最大(浴缸bathtub 床bed 公交车bus).,发明空气干手器时获得灵感 让空气从一个1.3毫米宽、绕着圆环转动 的切口里吹出来。由于空气是被强制从这一圆圈里吹出来的，通过的空气量可增到15倍，它的时速可增至35公里。这种空气流动比普通风扇产生的风更平稳。 2009-10新浪科技
13、,日本科学家小林诚、益川敏英因为发现了自发对称性破缺理论摘得了2008年诺贝尔物理学奖的桂冠. 当时，两人预测的夸克种类是四种，这样才符合“自发对称性破缺”的设想。但是在实际试样中只发现了三种，两人的研究走上绝路。 试验中断了半年，1972年的一天，益川敏英正在家里洗澡，突然想到了“六元模型”。他解释当时的情景，“洗完澡，脑子突然清醒，虽然只是单纯的设想，但是总算突破了四元模型的限制。”这就是“小林-益川理论”的来源。,洗澡时想出了天才理论 2008诺贝尔物理学奖得主,例3-4 音乐家施特劳斯“蓝色的多瑙河”旋律的产生,例3-5 空气炼水机发明,2006年美国公司推出空气炼水机.原理与冰箱中取
14、出的玻璃瓶在室温下会产生水珠相同.科学家受这一现象启发,产生灵感,灵感也可从自然界得到。 科学史上有灵感经历的科学家占科学家总数的60 70%,模糊数学家蜜蜂 信息及其传递功能 侦察蜜蜂用舞蹈语言报告花蜜的方位、距离和数量， 蜂王就派工蜂去采蜜，派出工蜂数量恰好都吃饱回来。,精确计算的蚂蚁 计算技术 蚂蚁计算本领很高明。英国科学家设计一实验。把蚱 蜢切成大小为1：2：4的三块。在蚂蚁发现后，集聚蚂蚁 的数量分别为28、44、89只。,分毫不差的丹顶鹤 图形原理 丹顶鹤总是结队迁徙，排列成“人”字形。但奇怪的是 人字形角度永远为110，其半角为54448。而金 刚石晶体角度也是54448。这是大
15、自然难解之谜,例3-6 自然界天才与灵感发明,三、 发散思维与集中思维 发散思维主要类型： 多向思维 从不同的角度考虑问题。 辐射思维 象光辐射 激光原理应用 激光切割、打 印、手术、武器等 横向思维 寻找各种解决问题途径试其他位置挖井。 立体思维 突破点、线、面的限制，从三维空间解决 问题。 例：六根火柴搭四个等边三角形。,例3-7：蒸汽冲击壶盖蒸汽机发明； 哨子装在水壶上会叫的水壶（江苏小学生发明）； 上图： “曹冲称象” 总重量分解称量,发散思维典型实例：,例3-8 药店和“本店免费供应冷水 药店”的牌子,例3-9 美国西部大开发与配套设施。开矿 生活设施；硅谷代理服务机构,例3-10
16、联合国总部的地皮. 洛克菲家族， 捐赠870万美圆的地皮，发了大财,例3-11 室外电梯的发明,创新有时是很简单的。近代建筑史上的伟大变革把电梯装在楼外，其创意是由一个酒店清洁工 提出的。,迪拜塔与中国4毫米 报刊文摘,2010-09-03 世界第一高迪拜塔828米. 参加建设的中国工人议论: 这么高会沉降,每层应高一 点才能达到设计高度.设计 人员听到后认为有道理,最 终被采纳.每层都增加4mm. 中国4毫米同样被扬名.,特点,唯一性、逻辑性和比较性,核心,严密的逻辑性是集中思维的核 心，综合分析和考虑总体效果,事实,很多成果都是发散思维和集中思 维的对立统一，发散集中再发 散再集中直到完成的过程。,方式,集中思维与发散思维是一对互 逆的思维方式。称为聚合思维，就 像聚焦镜一样,集中思维的特点：,四、
