《基于问题创新》PPT课件.ppt

第五章 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 研究的第一步是从问题开始。 爱因斯坦说过：“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 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 造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 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。 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 见。 第1页 第一节 认识问题 一、 问题的概念 1什么是问题 问题是要求回答或解释的题目、认识、解答。 须要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难、冲突。 如：大的科技攻关课题、小的学习、生活中的疑 难等。 需要确定或选择的事物的重点、关键。如，科研 课题的技术路线和技术关键、问题的解决方案和 焦点等）。 需要处理的事故或意外。 第2页 第五章 基于问题创新 第五章 基于问题创新 2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 个要素构成。任何问题都是这三个要素构成的整 体。 问题的条件是指问题的已知条件，也称初始条件 或初始状态。 问题的目标是指问题最终要求达到的结果或目标 状态。 问题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 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。 第3页 3. 问题的类型 明确问题和模糊问题。根据问题目标的明确性 分 明确问题是指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 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 ，把下个季度的生产消耗降低10万元。 模糊问题是指问题要达到的目标不明确。模糊 问题在生产、生活中更常见，如：未来哪类商品 最畅销等。 第4页 第五章 基于问题创新 第五章 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 途径等的明确性，把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 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 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。 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 条件，又需要寻找解决问题的方法和途径，如科 学问题。 第5页 第五章 基于问题创新 呈现型问题、发现型问题和创造型问题。根据问题的 提供形式分 呈现型问题是将一个现成的问题提供给解决者去 考虑解决的是客观存在的，是自己在学习、工作和 劳动中发现并设想出来的问题，一般没有已知的解 决方法和明确的答案，生活、生产和科研中发现的 问题。 第6页 第五章 基于问题创新 创造型问题是指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 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。根 据科技研究活动区分 重大问题、重点问题、一般问题。根据科技研 究课题的重要性分 真善美的问题。根据人们追求的目标区分 第7页 第五章 基于问题创新 二、问题意识 问题意识是创新意识的基础。无论什么问题 ，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 问题意识。 问题意识培养，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 真正的研究问题，并设法创造性的解决问题的意 识 。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。 第8页 第五章 基于问题创新 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 里。 1.问题在哪里 问题就在你身边，在你学习、生活、生产 、实验、科研等活动中。 （1）生产过程中存在的问题 （2）社会生活中的问题 （3）科技实践中的问题 第9页 （1）生产过程中存在的问题 大学毕业生、研究生等青年人有这样的困惑，他们的科研热情 很高，就是不知道从哪个方向、哪个地方下手，找不到一个合 适的课题。主要原因一是他们不知道自己真正的个性优势和愿 望所在，二是他们对所从事的学科目前在实践中所存在的问题 不清楚。由于应试教育统一模式是学生不清楚自己的个性优势 ，对自己真正的愿望也说不清，要想确定一个有价值的问题确 实有困难；由于他们没有实践经验，与生产脱节，自己不清楚 生产实际中存在什么问题，立题当然是件很困难的事，而生产 部门明知道存在问题，由于种种原因，如资金紧张、人才缺乏 ，不重视等，没有仔细分析和认识问题存在的原因，也未能把 问题提出。 青年人应深入实际，了解生产过程，与生产部门结合，针对生 产中出现的产品质量问题、设备使用的不方便、性能差、功能 差、消耗大、效率低、生产成本高等问题的信息，从中发现存 在的问题，并进一步进行分析研究，直到提出问题。 （2）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）科技实践中的问题 了解和掌握本学科国内外科技动态，对创新而言可以清 楚你创新课题的层次和范围，是知识和经验的积累的过程 ，也是衡量一个科技工作者知识深度和广度的一个尺度， 在实施过程中，要注意如下几个方面的问题信息： 科技文献检索是创新课题来源的重要方面，有意识的查 阅高水平的期刊、会议论文、专刊、科技报告、技术标准 、产品样本、著作、学位论文、政府出版物的有关信息和 科技档案资料等。 了解热点问题，掌握发展动态，从中获得有意义、有价 值的信息。善于从文献中吸收“含”、“隐”的线索，并 进行剖析，通过“引用”、“扬弃”和“发展”，达到立 题的目的。 注意争论点。如：光的波动性与粒子性之争，在量子论 的基础上才认识到光是具有粒子性和波动性的微观客体。 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 ，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不同。注意条件 环境的改变，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 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 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。 在实践中感到不方便的地方等。 第五章 基于问题创新 2问题问题 意识训练识训练 （1）强化问题意识 发现问题发现问题 源于问题问题 意识识，没有问题问题 意识识，有价值值 的问题问题 就不可能提出，也就无从谈谈起创创新，问题问题 意识识 是创创新意识识的最重要组组成部分。 有的教育模式使很多人失去了问题问题 意识识，如果给给定一 个问题问题 ，大多数人都能解决，而让让其提出一个问题问题 或 创创造性的提出解决问题设问题设 想就难难以做到，主要是缺乏 问题问题 意识识。 问题问题 意识识的培养训练训练 方法是，有目的的学会观观察、 学会思考、学会分析、学会实实践体会、学会留心身边边事 物，强化“为为什么”、“如何”的意识识，逐渐渐在脑脑子 里形成提问题问题 的模式，为为提出有价值值的问题问题 奠定基础础 。 第14页 第五章 基于问题创新 （2）培养好奇心寻找个性倾向 好奇心会带来意想不到效果，当你对某些事件 感到好奇，才会感兴趣，才会加强你的个性倾 向优势，逐步倾向于某个领域，当你的了解和 认识达到一定程度时，就会有一些出乎意料的 发现。 （3）列举优点、缺点和希望点 遇到问题时，列出其优点、缺点和希望点的，找 出能改进的地方，找出新的应用场合，逐渐就 养成为习惯。 第15页 第五章 基于问题创新 第二节 确定有价值的真正问题 有价值的问题，从个人的价值观出发，就是要 满足自己的个性愿望，是在自己知识能力范围 内经过努力可以解决的问题； 从社会价值观出发，就是满足社会的需要，解 决它能推动科技进步和社会发展， 满足这两方面要求的问题，就是有价值的真正 问题。 第16页 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。 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。判断一个问题是否有价值， 可以进行： 对问题的认识深化过程 个性愿望与知识能力判断过程 有价值问题的分析判断 第五章 基于问题创新 1对问题的认识深化过程 对问题的认识深化过程，首先是自己对问题进 行简单的表述，一般列出三条表达问题的表述 ，弄清并确定这是个什么问题；然后进行查阅 资料工作，目的是对该问题的性质、类型、问 题的条件和目标、目前问题的解决方法和途径 等的全面了解。在此基础上，重新表述问题， 确定你解决的该问题是否具有新颖性，如新的 思想、新的解决思路、新的应用等。总之，如 果有新颖性，感到有成就感就继续进行，如果 没有新颖性，到此结束，以免浪费时间。 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，首先对该问题进行直 觉判断，例如，确定解决该问题能满足个人愿望的程 度有多高，确定解决了该问题自己有多大的成就感， 这是自己价值观的判断，是以后解决该问题的动力； 然后分析判断解决该问题需要的知识和能力层次有多 高；最后估量自己对解决该问题已经具有的知识和能 力的类型层次。 对于满足自己愿望的程度，可以逐项进行分析，例如 ，解决了该问题能满足自己需要、兴趣、志向、好奇 、信念等的程度。 对解决该问题需要的知识能力的类型层次，知识如数 学、外语、专业知识等类型及其层次要求程度；需要 的能力，如分析能力、计算能力、组织管理能力、交 际能力、专业技能等类型及其层次程度；并估量自己 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 （社会评价的结果） 1解决问题达到的目标要求 （1）要明确问题解答的目标形式和达到的水平 解决问题的成果形式有：论文、研究报告、获得立项 和鉴定、申请专利、实物或模型等，一般需要确定一 种或几种形式。 确定问题解答的目标形式和达到水平，一般选择你 最擅长的形式，根据知识能力确定达到的水平或等级 ，集中力量完成一、二种形式，达到的水平要量力而 行，这就是聚焦。随着对问题的深入研究，再扩展要 点，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 基于问题创新 （2）问题的社会价值 对问题研究成果的价值和水平是由社会评价的 ，主要从科学性、新颖性、价值、可行性和实 用性等方面进行分析评价。 科学性。科学性是指对该问题研究有科学依 据，在探索、揭示事物发展规律的进程中，体 现着科技工作者的继承与发展，要么继承前人 的研究成果，要么以事实为依据进行的新探索 ，并有积极意义。 第22页 第五章 基于问题创新 新颖性。新颖性主要指方案与成果的新颖程度，体 现在两个方面：一是所含的新技术、新工艺（方法） 、新材料、新概念的数量和程度；二是成果在该领域 内和领域外的新颖程度； 价值和意义。价值和意义指成果对将来可能创造的 成果所能起到的作用，常用经济效益和社会效益来衡 量。 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。 还有学术价值、理论价值、应用前景等。 第23页 第五章 基于问题创新 可行性。可行性主要包括开展此问题研究的 人、财、物等主观和客观条件和该研究的主要 技术路线和方法是否经济可行，现行技术能否 提供支持，能否取得预期的成果，预测风险大 小等。 （3）确定有价值的真正问题 的方法 第24页 图5-2 新颖价值判断图 图5-3 科学可行判断图 第五章 基于问题创新 2确定解决问题的思路和要点 （1）查询资料开阔视野 在确定解决问题的目标后，要有目的、有重点 的了解目前他人解决该问题的思路、方法、达到的 目标等。 利用计算机网络信息和各种书籍、报刊杂志、会议记录 、研究报告、政府文件、专利文献、产品样本和说明书等各 种信息； 到群众中和大自然中进行调查、访谈、采访和体验；也 可以访问身边的相关专家等，得到第一手资料， 应注意原始资料的客观性、完整性、系统性和资料之间 的矛盾性等，如论文检索，一般按题目、摘要、关键词进行 泛读，将有用的、有帮助的资料进行分类，有重点进行精读 ，妥善存放并记录其详细出处。 第27页 第五章 基于问题创新 （2）形成解决问题的思路和要点 问题解决的思路有很多种 ，要通过分析、 论证、比较、选择、确定一种好的方案。 在解决问题过程中，往往存在问题能否解决 的关键点或关键环节，这正是解决问题的关键 和重要内容，关键点包括：理论依据、关键方 法、关键技术、难点和创新点等，一般有35 点，在公开注意要能说清楚问题，又注意保密 核心思想。 第28页 （3）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 基于问题创新 3确定有价值的真正问题 第三节 科技问题与解决 一、科学问题的特点 1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： “是什么”（what） “怎么样”(how） “为什么”（why）。 第五章 基于问题创新 2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 说，科学研究从问题开始就有重要含义。 在一个作为 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 息， 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， 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。 第五章 基于问题创新 3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 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 的问题。 第五章 基于问题创新 4提出科学问题的特点 要提出科学问题 第一要求我们具有好奇心； 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； 第四要随时准备从生产和实际生活的需要中提炼出 问题。 第五章 基于问题创新 5解决科学问题的特征 （1）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。 （3）通过引入新的概念解决问题。 （4）通过建立模型解决问题。 第五章 基于问题创新 二、解决科学问题的方法 1假说 2模型 三、科学问题的其他方面 1作为依据的科学原理选择 选择原则有：经验、保守原则、对应原则、繁殖力原则、简 单性原则和逻辑一致性原则。 第五章 基于问题创新 2科学表达 （1）科学符号 （2）公理化方法 （3）数学方法 3科学解释 4科学预测 5科学检验 第五章 基于问题创新 四、科学问题与创新展望 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。 超 低 温 液化天然气的冷 热利用 液氦 氦液化冷冻机 超临界液氦 磁冷冻冷却机 超导（电）利用（核聚变，电力储存、 磁浮铁道、超精密病理计测、送电）， 超低温送电，精子、受精卵等的保存， 产生超高真空，接收超微弱信号 超 高 温 弧光反射炉 超高温电炉 等离子流 太阳灶 电子束设备 制造加工高纯度物质 新陶瓷的高级加工 高熔点金属的高级加工 利用水的直接热分解来生产氢 利用煤的直接热分解来生产原料瓦斯 超 高 压 超高压净水加压 装置 利用烟发作用的 动压 发生系统 静水压热压机 金刚石的合成 CBN（立方氮化硼）的合成 高温超导体合成 粉末材料的加压烧结 新陶瓷的烧结 超 真 空 机械真空泵 蒸气喷射真空泵 低温采利用真空 的装置 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 电子显微镜 超 高 真 空 超真空技术 核聚变反应堆真空容器 化学工业精密蒸馏和浓缩 生长单晶 食品的冻结干燥 真空包装 超 强 磁 场 超导磁体 核聚变发电 磁浮铁道 磁力塑性加工 实现地面上无重力状态 硅单晶的大型化、无缺陷化 无 重 力 超强磁场发生装 置 航天飞机、火箭 人造卫星 宇宙空间站 生产巨型优质单晶 制造超高纯度物质 难混合物质的混合 难分离物质的分离与精制 植物在空间站的生长 治疗疑难病患者 不 可 到 达 环 境 生物适应性材科 超微细手术 极限环境机器人 自修复性材料 高精度传感系统 其它 人工内脏器官 内装型人工内脏器官 宇宙建筑业 山火消防 原子反应堆内的检修 人命救护 超 净 空 间 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