电子系统设计与创新能力的培养5(1)

创新思维和创造技法2面临的形势经济繁荣背后隐藏着的危机感社会经济可持续发展能力有待加强3我国出口一台DVD一美元利润出口售价32美元交专利费18美元成本13美元企业利润1美元4关键技术的自给率低关键技术大部分来自进口，其中工程机械高技术产品80%以上；数控机床70%；石油化工装备76%；集成电路芯片制造设备80%；光钎制造装备100%；通讯、半导体、生物、医药和计算机行业60%~90%；DVD产量占全球70%以上，但没有掌握核心专利技术；彩电、手机和微机的CPU都是掌握在别人手里。5高科技出口额增长主要来自跨国公司和中外合资企业2003年外商独资企业出口金额为683亿美元，占高技术产品出口总额62%；中外合资企业出口金额为236亿美元，占高技术产品出口总额21%；外商独资企业和中外合资企业出口金额共占我国高技术出口总额的83%6创造性人才必备条件、创造性人才创造者个性品质创造学知识及发明原理创造思维能力基础领域知识创造技能学习精神合作精神结构特性奉献精神独立精神知识能力综合创造能力创造技法7创新的特征新颖性、独特性、先进性，代表先进生产力和先进文化，能推动人类社会的进步形成社会价值8有效的创新方法希望打破“常规”的人广博的技术知识实现创新!创新三要素9脑科学理论凡是健康的人，就具有创造创新能力每个人都有潜在的创新能力创新能力是可以激发的创新能力可通过培训提高的10人脑的创造创新能力大脑是人的智慧之府，是人的创造创新之源。人脑类似由100~140亿台微型计算机所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统。一个正常人的大脑可储存1000万亿信息单位，相当于一般电子计算机储量的100万倍，如果全部用来储备知识，人脑的记忆容量相当于5亿本书籍的知识总量。人脑的功能非常强大，俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫研究指出：人的大脑可以同时学习40种语言，默记一套大英百科全书所容纳的全部内容，还可以有余力去完成十门大学课程的教研活动。11智商与创造力关系图高智商是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。创造学知识及发明原理创造技法日本中国12国外创造创新学的发展史序时代人物贡献1亚里斯多德将知识分为理论科学、实践科学和创造科学三大类218世纪康德创造是人们创造性想象以及直觉、灵感等思维方式的综合过程31870高尔顿发表“遗传与天才”一书，第一次用典型案例的方法研究创造41891C·伦布罗卓发表“天才人物”，提出天才的成长受到社会文化环境的影响的重要理论，但他力图找出天才和精神病因素的关系引起广泛的争论51911熊比德发表“经济与发展理论”，第一次推出“创新”概念61926袄勒斯提出创造过程四阶段：准备、酝酿、明朗、验证71931R·P克劳斯福创造技法——“特性列举法”首先在美国纳布拉斯大学开设创造性思维课程81937A·R斯蒂文森在美国通用电气公司率先开设“创造工程”课程，对职工进行创造学培训13国外创造创新学的发展史（续）、序年代人物贡献91938奥斯本发明了“智力激励法”，1941年发表名著“思考和方法”提出“每日一创”、“一日一构思”101942兹威基发明了“形态分析法”111944康顿发明了“综摄法”121946阿列舒列尔提出解决发明问题的理论（TRIZ超级发明术）131950吉尔福发表了“论创造力”的演讲，引起极大震动141954李约滋提出创造家和发明家可以根据一定的方法训练出来，1954年，美国成立“创造性教育基金会（CEF），在美国推动创造性教育。151956日本大学开设创造能力培训课程，各地先后成立“创造研究会”、“创造工作研究所”、“创造学会”“星期日发明学校”每年4月18日定为发明节161982福田纠夫首相“开发日本人的创造力是日本通向21世纪的支柱”创造变成各级政府、企业决策依据。14国内创造创新学的发展史16世纪前的中国是个发明大国，世界史上的100项重大发明的前27项，其中有18项是属于中国人的发明。到了先秦时期，老子、孔子、孟子及商鞅等人都从治学、治身、治政等方面论述过创造，但他们极力反对标新立异，起到了压抑创造精神的反作用。致使自1610年以后的长达400年的历史时期内，在世界科技史上的重大发明似乎已与中国人无缘。至今尚未发现自先秦后有关论述创造的著作。直至改革开放后，创造学逐步传入中国，1980年许立言教授首先把国外有关创造学著作引入中国，1983年成立“中国创造学研究会筹委会”并于1994年正式成立，标志着创造学在我国进入独立研究发展阶段。15世界科技史上的前27项重大发明、序发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响1前4000埃及不明陶器献给人类最早的人造容器2前3500美索不达米亚不明青铜器献给人类最早的金属制品3前3000西亚西亚不明玻璃这是影响久远的新材料4前2000中国不明丝绸开创历史上丝绸产业，提高人们衣着质量5前770~前746中国不明冶铁术创造历史上起过革命作用的最重要原料之一6前600古希腊不明瓦对房屋产生深远影响7前507~前444中国不明磨对人类的机械制造具有极大的示范作用16世界科技史上的前27项重大发明（续一）表序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响8前400中国不明自来水开创自来水产业9前206中国不明十进位李约瑟：“没有这个十进位，几乎不可能出现我们这个统一化的世界了。”10前105中国蔡伦纸对人类文化传播产生了广泛、久远影响。11前60古罗马凯撒报纸这是传播人类文化的最早载体1225中国不明瓷器它是中国人对世界文明的独特贡献1325中国不明水车风车它是人类利用水力、风力的早期工具14220中国不明算盘它是“世界上最早的手动计算机17世界科技史上的前27项重大发明（续二）、序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响15220~280中国马钧指南车它是一切自动控制机械的祖先16215~282中国皇甫针灸术是中医学中最天才、最具独特风格的发明。17约500印度西萨象棋是世界上影响最久远的智力玩具18808中国不明火药它曾改变了整个世界事物的面貌和状态19900中国不明指南针造成航海技艺方面的巨大改革201000中国不明曲酿酒术它为人类奉献了独步世界的美酒佳酿211041~1048中国毕升活字印刷术这是人类印刷术史上的第一次革命221247中国秦九韶秦九韶法它是世界数学史上解高次方程的最早发明18世界科技史上的前27项重要发明（续三）、序号发明年代国家或地域发明者发明项目评价或影响231453德国古腾堡印刷机推动了世界铅字印刷机械化的发展241508阿拉伯不明玻璃眼镜这是人类第一种增强视力，有利于学习文化的新工具251556德国阿古里科拉螺丝钉这是用于机件连接用途最广泛的新元件261567~1572中国不明人痘接种法世界医学史上人工免疫预防传染病的重大发明271536~1610中国朱载育十二平均率科学美学史上“一个革命性的变革”19创造哲学心理学神经生理学脑科学认知科学行为科学自然科学社会科学研究领域研究对象创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法，探索其过程、特点和机理，并开发人类创造力的学科应用领域创造学的研究领域、对象及应用创造思维能力、21创造性思维的基本特性、创造性思维基本特性突破性新颖性突发性多向性形象性深刻性独立性敏捷性风险性综合性22创造性思维方法、-创造性思维方法逻辑思维直觉思维形象思维幻想思维联想思维灵感思维相似联想关系联想接近联想对比联想创造者个性品质、24良好个性品质1-卓越的奉献精神每天进步一点点无止境地追求完美拥有自信，超越对手坚忍不拔，勇往直前对变化有所准备25良好个性品质2-坚持不懈的学习精神和科学理性的独立精神不迷信不盲从敢怀疑敢超越26良好个性品质3-热情洋溢的合作精神树立正确、积极、主动的沟通意识：宽容他人注意赞美保持微笑尊重他人以“诚”待人27良好个性品质4-结构特性、结构特性心理结构能力结构28良好的心理结构希望打破“常规”的创新意识深究事物机理的强烈好奇心多视角认识问题和解决问题的灵活性不怕批评，不怕失败，敢于坚持，敢于冒险29良好的能力结构感情智力（情商EI）人的一生20%由智商决定，80%由情感智力主宰，职位越高，EI的作用越显著，高达85%。始终保持善待他人，严于律己。超越对手着眼于已知领域，更着眼于未知领域加大思维的“前进跨度”、“联想跨度”，超越对手。创造技能、创造技能综合反映创造者的智力技能、感情技巧和动作技能的综合水平。它与创造创新的关系，犹如摩天大厦与坚固地基的关系31十三种主要创造技能创造技能信息能力发现问题能力开发选题能力抓住机遇能力操作能力工程能力智能技术运用能力破译黑箱能力32信息能力科技人员95%~99%各种问题可通过科技信息，借助于他人的经验或成果解决系统搜集美、日、英、法、德五国的专利，就可了解整个发达国家60%~90%的科技发展情况充分利用专利文献可缩短科研周期60%，节约研究经费40%据20世纪60年代一次调查结果，美国和日本化学研究人员用于查阅文献资料时间占50.9%,研究实验时间占32.1%，计划与思考时间占7.7%书写科研报告时间占9.3%.创造技法、34创造技法科学中难能可贵的创造才华，由于方法拙劣可能削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。35十二种主要创造技法、创造技法TRIZ法逆向构思法类比创造法信息交合法联想技法形态分析法信息交合法演绎发明法36TRIZ理论来源TRIZ意译为发明问题的解决理论1946年由G.S.Altshuller创立分析了不同工程领域中250万个发明专利，从中研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则37TRIZ理论前提和基本认识：产品及其技术的发展总是遵循着一定的客观规律同一条规律往往在不同的产品或技术领域被反复应用，很多创新实质上往往是其他领域技术在某一领域的全新应用人们只要遵循着产品及其技术发展的客观规律就能能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势38TRIZ理论体系、辩证法+系统论+认识论技术系统进化法则功能分析物场模型解决发明问题规则系统（ARIZ）专利分析创新思维培养自然科学矛盾分析资源分析发明问题标准解法科学原理知识库技术矛盾创新原理物理矛盾分离方法系统科学思维科学理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源39TRIZ理论基础——技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律技术系统由多个子系统组成，子系统由元件和操作构成。系统的更高级系统称超系统技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程每个技术系统的进化一般都要经历如S-曲线所示的四个阶段：婴儿期-成长期-成熟期-衰退期（幼年期）（发展期）（老年期）40技术系统进化生命周期S曲线、41法则1：完备性法则一个完整的技术系统包含动力装置、传输装置、执行装置、和控制装置四个部件控制装置产品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置完整的技术系统42法则1实例帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手43法则2：能量传递法则必须保证能量能从能量源流向技术系统的所有元件能使能量流动的路径缩短的方向发展，以减少能量损失44法则2实例尽管收音机内各子系统工作都正常，但收音机在汽车（金属屏蔽的环境）中电台传导的能量源受阻不能正常收听广播，在汽车外加一根天线，问题就解决了绞肉机替代菜刀，用旋转运动代替刀的垂直运动，能力传递路径缩短，能量损失减少，同时提高了效率45法则3：动态性进化法则技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化46法则3实例柔软性可移动性可控性照相机进化：刚体单绞体多绞体柔性体液体/气体场四腿椅转椅滚轮椅手动调焦通过按钮调焦感应光线调焦自动调焦47法则4：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想系统的方向进化，代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗0实现的功能数量∞48法则4实例第一台计算