北科大創(chuàng)造訓練課件10材料研究中的創(chuàng)造策略與方法

材料研究中的

創(chuàng)造策略與方法轉基因細菌生產汽油太空電梯利用干細胞造出人血

C60納米碳管石墨烯時間機器模型問世穿梭時空或成現(xiàn)實美發(fā)射太陽帆速度可達光速百分之二

內容一、開發(fā)創(chuàng)造力的緊迫性二、創(chuàng)造的基本規(guī)律及其基本策略與方法三、材料科學與工程問題的特點四、材料科學的創(chuàng)造策略與方法五、材料技術的創(chuàng)新策略與方法一、開發(fā)創(chuàng)造力的緊迫性從材料學科的基礎理論

看中國創(chuàng)造力的差距使用性能組成與結構性質合成與制備工程物理學化學原子和晶體學說相平衡材料顯微組織物理學固體物理高分子物理固體連續(xù)介質力學原子力學物理化學高分子化學膠體化學固體化學電化學冶金工程化學工程制造工程從最近報道看中國材料科學的

現(xiàn)實差距目前,中國在納米技術領域的研究很活躍，相對其它領域，在國際上被認為是比較先進的。1959年12月，理查德.費曼在“實際上有很大空間”一文中為納米技術下了定義。費曼曾預言：“毫無疑問，當我們得以對細微尺度的事物加以操縱的話，將大大擴充我們獲得物性的范圍。”在過去20年里，支配中尺度運動的全新物理學的基本原理得到了闡明。這意味著我們可以在納米科技的王國自由馳騁。

《科學美國人》2001年9月表明，現(xiàn)在中國在基礎科學開拓性理論研究上的劣勢基本沒有改變。理查德.費曼團簇、C60及C-tubeTheNobelPrizeinChemistry1996fortheirdiscoveryoffullerenesCarbonNanotubeRobertF.CurlSirHaroldW.RichardE.Jr.KrotoSmalley日本的納米技術研究飯島澄男：碳納米管的發(fā)現(xiàn)者（1991年發(fā)現(xiàn)），2002年包攬了富蘭克林物理獎章、歐洲物理學獎、美國物理學會詹姆斯.麥克格魯獎。所有這些都被認為是獲得諾貝爾獎的前奏。久保：1962年提出納米粒子的電子能級存在不連續(xù)性的量子尺寸效應。Iijima教授石墨烯發(fā)明者獲2010年諾貝爾物理學獎

2010年10月5日，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布，將2010年諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。海姆和諾沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。這是目前世界上最薄的材料，僅有一個原子厚。海姆（左）和諾沃肖洛夫在英國曼徹斯特大學接受采訪2011諾貝爾化學獎——發(fā)現(xiàn)準晶謝赫特曼于1982年4月8日首次在電子顯微鏡中觀察到一種“反常理”的現(xiàn)象——他們當時所觀察的鋁合金中的原子，是以一種不重復的非周期性對稱有序方式排列的。這一發(fā)現(xiàn)促使科學家開始重新思考對物質結構的認知。由于準晶體原子排列不具周期性，因此準晶體材料硬度很高，同時具有一定彈性，不易損傷，使用壽命長。按照當時的理論，具有此種原子排列方式的固體物質是不存在的。兩屆諾獎得主鮑林公開說：謝赫特曼是在胡言亂語，沒有什么準晶體，只有‘準科學家’?！拔寰S”光盤

2009年5月22日三維打印——新材料制造技術

2011-03-09

被譽為將改變世界的十大奇思妙想之一。在概念上類似三維打印，這種自行車的設計地采用計算機輔助設計，采用激光燒結工藝，添加連續(xù)的薄層，直到一輛堅實的自行車完全成形。

麻省理工發(fā)明人造樹葉模擬光合作用發(fā)電

美國《大眾科學》2011年3月28日麻省理工學院的科學家們日前宣布，他們首次利用穩(wěn)定且經濟的材料，成功研制出可以模擬光合作用、并用于發(fā)電的人造樹葉。這種人造樹葉雖然在外表上和真葉子有明顯差異，卻有著相似的功能。它由硅、電子元件及多種用于刺激化學反應的催化劑組成，可利用陽光將水分解為氫氣和氧氣，氫氣又可在專門的燃料電池中生成電。只要將這種葉子放到1加侖水(約0.0038立方米)中讓太陽曬著，其產生的電力可滿足一個發(fā)展中國家普通家庭一天的基本需求。英國科學家發(fā)明“人造汽油”

英國每日郵報2011-01-30

英國科學家發(fā)明每加侖可能只需90便士的“人造汽油”，可在現(xiàn)有的汽車上使用（每升人造汽油約為人民幣2元）。燃燒的時候，只會分解出水，不產生任何有害物質。英國盧瑟福·阿普爾頓實驗室、牛津大學和倫敦大學學院的科學家們采用電紡纖維技術，將不穩(wěn)定的氫化物“微珠”固定在新型高分子載體材料中，使液態(tài)氫化物的密度變大、體積縮小，大大降低發(fā)生爆炸的可能性。一種革命性的人造燃料可能宣告高昂油價的終結。MIT一名博士生發(fā)現(xiàn)熱電波發(fā)電

第一作者蔡元俊，NatureMaterials2010年3月7日MIT發(fā)現(xiàn)一種新的發(fā)電方式，利用熱電波產生電能，然后通過碳納米管進行傳導。這次發(fā)現(xiàn)可能又將掀起能源研究領域的一場革命。在碳納米管表面覆蓋一層反應燃料，利用激光或高壓火花點燃一端的燃料，發(fā)現(xiàn)快速移動的熱電波沿著碳納米管傳播，就像點燃的導火索。反應產生的熱能進入納米管后加速傳播，進而推動碳納米管的電子開始移動，在碳納米管表面產生瞬間高電壓并產生大量電流。在相同重量下，這套新型發(fā)電系統(tǒng)產生的電能是鋰離子電池的100倍?？茖W家稱之為：“一項恒星閃耀般的研究”。

新金屬材料“剛柔相濟”

美國每日科學2010年2月28日報道

耶魯大學材料科學小組研制出塊體金屬玻璃。看起來很像普通金屬，卻像塑料一樣便宜且能隨意地塑性變形。在低溫低壓下塊體金屬玻璃迅速軟化，但不會像普通金屬那樣晶化。施勒爾斯說，正是低溫和低壓條件使塊體金屬玻璃能被輕易塑性變形且能保持堅韌。為了控制和保持好溫度，該小組將其放在真空或液體環(huán)境中進行塑性變形。到目前為止，該小組已造出一些具有復雜形狀的物品，包括無縫金屬瓶、表殼、微型共振器和生物醫(yī)學植入物，這些物品不到一分鐘就能成形，而且比普通鋼材堅硬一倍。美研制超級新材料可實現(xiàn)噪音消失

每日科學新聞網報道2008-6-16

近日美國杜克大學的科學家和西班牙科學家發(fā)明了一種可以“隱藏”聲音實現(xiàn)噪音消失和隱形功能的新材料，這種材料可以產生神奇的隱藏“聲音”和隱形功能，甚至在聲納、雷達和X光的檢查下也發(fā)現(xiàn)不了?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，聲波與固體材料列陣的數(shù)目結構具有特殊的關系，當物質的晶體結構列陣達到一個最佳的數(shù)目和級別，那么聲波將在物質周圍實現(xiàn)“完全圍繞”，從而使得聲音可以實現(xiàn)完全的隱藏物體。

中國在現(xiàn)代基礎科學的

開拓性理論上幾乎是空白現(xiàn)代自然科學：相對論、量子力學、元素周期理論和化學鍵理論大爆炸宇宙學地球系統(tǒng)科學：生態(tài)學、環(huán)境科學生命科學：遺傳學、基因、克隆系統(tǒng)科學：系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結構理論、混沌理論、分形學現(xiàn)代高技術：計算機、生物技術、新材料、新能源、海洋技術、空間技術法科學家成功控制光子

Nature2011年9月2日

愛因斯坦曾經夢想過用一個盒子來捕獲光子,如今一個法國物理學家小組走得更遠:控制并實時保持所捕獲的光子數(shù)量。由法國著名物理學家塞爾日·阿羅什領導的研究小組成功捕獲了7個光子。研究小組成員讓-米歇爾·雷蒙說:“我們邁出了腳步,我們前進了,目標是控制量子,做一些有用的事。”科學家強調,研究成果對于未來的應用具有重要意義。美耶魯大學首次研制出反激光器

Science2011年02月19日

一種能夠吸收和抵消激光束的裝置,激光器的克星?？赡軙挥米饕环N光學開關，應用于下一代光學計算機。用于放射醫(yī)學領域?？茖W家試制新型“激聲”放大器

2010年9月9日

科技日報

聲子激發(fā)理論2009年由馬克斯·普朗克研究院和加州理工學院的一個科研小組首次提出的。其理論認為，聲子是振動能量的最小獨立單位，也能像光子那樣，通過激發(fā)產生高度相干的聲波束，尤其是高頻超聲波。美國物理學家組織網2010年9月8日報道，科學家正在研究一種新型的相干聲束放大器?？茖W家最近對此進行了演示，在一種超冷原子氣體中，聲子也能在同一方向共同激發(fā)，就和光子受激發(fā)射相似，因此這種裝置也被稱為“激聲器”?！凹す夂司圩儭眲?chuàng)造清潔能源未來

英國《每日郵報》2011年9月10日

試驗使用一個體育場大小的建筑物，用192個激光陣列發(fā)射500太瓦(1太瓦=1012瓦)的閃光照射直徑僅有1毫米的氫分子團。激光發(fā)射的瞬間，使用的能量超過全美電力消耗。聚變產生的能量爆發(fā)等于全球的電力消耗量。這是拯救世界的技術。聚變是對未來能源需求的唯一嚴肅答案，是能源界的"圣杯"。聚變將是未來清潔能源行列里的完美解決方案。美國國家點燃實驗設施的激光照射試驗

美國將首次發(fā)射太陽帆

速度可達光速百分之二

2008年06月28日

據(jù)美國宇航局網站(NASA)報道，太陽帆飛船很可能是人類未來星際旅行的唯一希望，它無須火箭燃料，只要是在有陽光的地方，它都會不斷獲得動力加速飛行。

美國航天局研究利用激光和微波發(fā)射衛(wèi)星

2011-01-24

利用地面的激光或微波將有效載荷發(fā)射到太空，可能有朝一日會取代傳統(tǒng)的火箭。用一組激光或微波發(fā)生器將其光(波)束集中照射航天器的唯一熱交換器。熱交換器反過來加熱燃料(如液氮)，從排氣管噴射出超級熱氣，將航天器推入低地軌道。一次可將更多的有效載荷送入低地軌道，無需多級火箭?？蛇B續(xù)使用約1萬小時。利用激光系統(tǒng)，需8—10分鐘可將有效載荷送入低地軌道；用微波發(fā)生器3—4分鐘即可。從距離地球赤道地面36000千米的一顆靜止衛(wèi)星，垂下一條納米材質的電纜。利用這條電纜安裝升降電梯。電纜總長度10萬公里，為地球和月球距離的四分之一。太空梯可攜帶人、貨物/大型太陽能電池板，放射性廢物。由于太空不存在地球引力，所需能量是發(fā)射航天飛機的百分之一。太空電梯英國《泰晤士報》2008年09月23日報道1979年著名科幻大師ArthurCClarke在其小說《天堂噴泉》首次提出太空梯的概念美科學家利用干細胞造出人血

英國《泰晤士報》2008年8月20日報道美國先進細胞技術公司的科學家們日前宣布，他們已在實驗室中利用干細胞制造出人造血。這一研究成果如能推廣，人類將從此結束獻血，血液可以被源源不斷地創(chuàng)造出來。輸血感染致命病毒的風險不復存在。

計算機→網絡

→“云計算”

2007年10月Google和IBM開始在美國推廣

“云計算”計劃

網絡有許多強大的服務器“云”，在這些云團中，有許多運算功能強勁的服務器?？蛻舳怂枰臄?shù)據(jù)運算與處理全部交給這些服務器“云”來做，然后再把運算結果傳輸給客戶端用戶。不需要安裝Office辦公軟件，只需要運行瀏覽器，輸入URL地址，使用瀏覽器就可以在本進行文檔編輯、電子表格與演示文稿的處理。中國的科學技術缺乏原始創(chuàng)造中國的科學技術獲得巨大成就大多數(shù)是在已有技術基礎上的創(chuàng)新不是原始創(chuàng)造殲20北京的標志性新建筑創(chuàng)新的游戲世界上科學技術日新月異新的重大科學發(fā)現(xiàn)正在與我們擦肩而過為什么中國的科學技術研究缺乏開創(chuàng)性的成果？教育及思想觀念的落后是重要的原因課堂討論李約瑟難題著名英國科技史家李約瑟曾經提出過一個有關中國的問題：“從公元前1世紀到公元11世紀的漫長歲月中，中國人，在應用自然知識滿足人的需要方面，曾經勝過歐洲人，那么，為什么近代科學革命沒有在中國發(fā)生呢？”它的核心思想是：中國文化為什么沒能孕育出近代科技？教育、文化水平的相對性以歷史唯物主義的態(tài)度看待中國的教育、文化水平。以儒家為代表的中國傳統(tǒng)文化及教育方法，從誕生之初，在相當長的封建社會中，在世界上都是最先進的。但是到了資本主義開始在世界上發(fā)展時，以儒家為代表的中國傳統(tǒng)封建文化及教育就落后了。以落后的文化與先進的文化進行對抗，失敗是必然的。（幾大文明古國由強盛到衰落的歷史都是如此）中國的崛起需要繼承中國傳統(tǒng)文化中的精華，擯棄過時的東西，發(fā)展與時俱進的先進文化。創(chuàng)造的文化障礙長期的皇權統(tǒng)治，制約創(chuàng)造文化的發(fā)展秦始皇的焚書坑儒—歷朝歷代的文字獄—文化大革命中國歷史上的主流文化，維護皇權統(tǒng)治，與生產和經濟的發(fā)展沒有關系，更談不上有組織地探索自然規(guī)律。歸根結底是個認識論的問題能否按辨證唯物主義的認識論來認識世界和改造世界

二、創(chuàng)造的規(guī)律及其

基本策略與方法

創(chuàng)造的基本概念創(chuàng)造（也叫創(chuàng)新？）就是創(chuàng)造性地提出問題和創(chuàng)造性地解決問題。創(chuàng)造是個體根據(jù)一定的目的和任務，運用一切已知的條件，產生出新穎、有價值的（精神、社會、物質）成果的認知和行為活動。創(chuàng)造=原始創(chuàng)新？創(chuàng)造與創(chuàng)新有關報道創(chuàng)造與創(chuàng)新的詞匯意義上的區(qū)別創(chuàng)造和創(chuàng)新在漢語詞匯組合上不同，在英語中的含義也不同。Creation：最初拉丁文本意是“種植”和“生長”的意思。創(chuàng)造：表示一個從無到有的發(fā)生過程。

Innovation：nova表示“新的”意思，前綴in導致動詞化，具有“更新”的意思，意味著對原來已有的東西加以更新和改造。創(chuàng)新：體現(xiàn)對現(xiàn)有事物的更新改造過程。創(chuàng)造與創(chuàng)新在含義上的區(qū)別創(chuàng)造：體現(xiàn)基本思維層面上的原創(chuàng)性。創(chuàng)新：更多地體現(xiàn)認識論和方法論層面上的變革。創(chuàng)新是建立在創(chuàng)造的結果的基礎上并以此為依據(jù)對某一具體認識領域的再認識和再發(fā)現(xiàn)過程。創(chuàng)造與創(chuàng)新的思維差異創(chuàng)造：是人類思維的跳躍，體現(xiàn)了邏輯過程的中斷和非連續(xù)性。原創(chuàng)性越強，新穎度越高，其思維的跳躍性可能就越大，其邏輯過程就可能表現(xiàn)出更多的非連續(xù)性。創(chuàng)新：兼有繼承和發(fā)展雙重因素，因而是邏輯過程的連續(xù)性和非連續(xù)性的統(tǒng)一。創(chuàng)造與創(chuàng)新在形成基礎理論中的作用在基礎理論形成過程中，創(chuàng)造與創(chuàng)新起著不同的作用。創(chuàng)造完成了一個事物或理論從無到有的過程。創(chuàng)新接著繼續(xù)完成該事物或理論的修正、補充、完善以及新陳代謝的過程，使其日益趨于完美。創(chuàng)造與創(chuàng)新在應用范圍的區(qū)別創(chuàng)造：主要體現(xiàn)在理論和思想的原創(chuàng)性，以及這個世界和萬事萬物的原創(chuàng)性方面。創(chuàng)新：更多地被應用于技術、制度、管理等具體的事物方面。評價創(chuàng)造性的標準新穎“新穎”主要是指不墨守陳規(guī)、破舊布新、前所未有。有價值任何創(chuàng)造的價值都與其新穎性相聯(lián)系，新穎的層次性往往就是它的價值的層次性。創(chuàng)造與創(chuàng)新的基本策略與方法創(chuàng)造技法甘華鳴：創(chuàng)新策略的模式圖俄羅斯TRIZ創(chuàng)新理論體系杜威的科學思維、科學探究的方法本課程的創(chuàng)造基本策略模式創(chuàng)造技法一、頭腦風暴法八、特性列舉法二、分項檢查法九、中山正和法（NM法）三、類比創(chuàng)造發(fā)明法十、KJ法四、聯(lián)想創(chuàng)造發(fā)明法十一、假想構成法五、信息交合法十二、等值變換法六、缺點列舉法十三、模仿創(chuàng)造法七、希望點列舉法體現(xiàn)了“發(fā)散加工，追求數(shù)量；收斂加工，科學評價”，這一創(chuàng)造思維的基本模式。創(chuàng)造技法不是一個創(chuàng)造和創(chuàng)新策略和方法的體系。創(chuàng)造與創(chuàng)新策略的模式概要

（有多種模式）策略通常是指根據(jù)一定的規(guī)則，選擇、組合、改變或操作問題的給定條件，以彌補問題初始狀態(tài)與目標狀態(tài)的差距(問題的三要素)。策略的作用在于減少嘗試與錯誤的任意性，節(jié)約解決問題所需的時間，提高解決問題成功的概率（創(chuàng)造是一個低概率事件）。創(chuàng)造的非認知調控情緒、動機和個性調控創(chuàng)造的過程，創(chuàng)造的心理操作提出問題尋找資料弄清問題生成思路選擇思路執(zhí)行計劃回顧總結發(fā)散加工收斂加工創(chuàng)造的障礙及其克服認知障礙及其克服情緒、動機障礙及其克服文化環(huán)境障礙及其克服創(chuàng)新策略的模式圖甘華鳴，創(chuàng)新的策略，紅旗出版社俄羅斯TRIZ創(chuàng)新理論TRIZ是源于前蘇聯(lián)的發(fā)明問題解決理論(TheoryofInventiveProblemSolving)，它由前蘇聯(lián)著名發(fā)明家G.S.Altshuller領導的研究機構，通過深入分析和研究世界數(shù)十萬件高水平的發(fā)明專利建立起來的，其成果包括：

1.總結出了產品發(fā)展進化的客觀規(guī)律；

2.提供了一系列分析、解決問題的具體流程和方法；

3.指導人們創(chuàng)造性的解決實際中遇到的技術難題。現(xiàn)在很多世界知名企業(yè)都已經在研發(fā)設計流程中實施TRIZ，幫助他們提高產品研發(fā)效率，降低研發(fā)成本，提高企業(yè)整體的創(chuàng)新能力。俄羅斯TRIZ創(chuàng)新理論體系億維訊，TRIZ簡明教程TRIZ創(chuàng)新理論的主要組成部分億維訊，TRIZ簡明教程使用TRIZ理論解決問題的一般流程問題模型解決方案模型待解決的問題最終解決方案轉化中間工具演繹TRIZ中問題模型、工具和解決方案模型問題模型工具解決方案模型技術矛盾矛盾矩陣創(chuàng)新原理物理矛盾分離方法知識庫創(chuàng)新原理知識庫中的方案Howto

模型知識庫知識庫中的方案物理模型標準解法系統(tǒng)標準解法CAI——計算機輔助創(chuàng)新技術計算機輔助創(chuàng)新(CAI-ComputerAidedInnovation)技術，集TRIZ、現(xiàn)代設計方法學、本體論、語義處理技術以及計算機軟件技術為一體，在概念或方案設計階段向企業(yè)提供先進的創(chuàng)新理論及方法，使研發(fā)人員能夠打破思維定勢，全面地分析問題，構建科學的創(chuàng)新設計方案，優(yōu)化研發(fā)進度，減少后期的重復開發(fā)和資源浪費。CAI技術的主要特點：

1.TRIZ理論、本體論的強大理論基礎；

2.總結前人大量科學專利成果并再應用；

3.高效、準確地指導人們解決技術難題。TRIZ創(chuàng)新理論的優(yōu)點TRIZ創(chuàng)新理論將已有的知識進行提煉和重組，形成一套系統(tǒng)化的理論，用來指導發(fā)明創(chuàng)造，創(chuàng)新和開發(fā)。借助于計算機解決復雜的發(fā)明問題。例如，先進飛機的設計。在此方面TRIZ創(chuàng)新理論超過那些激發(fā)人的創(chuàng)造思維的創(chuàng)造和創(chuàng)新的方法。TRIZ創(chuàng)新理論的局限性TRIZ創(chuàng)新理論在某種意義上是一種新型的思維定勢（個別人進行創(chuàng)新思維，多數(shù)人保持思維定勢）。TRIZ創(chuàng)新理論不能解決面向未知領域的科學創(chuàng)造，即科學假說的建立與證明。不可能創(chuàng)造牛頓的萬有引力，愛因斯坦的相對論，門捷列夫的元素周期律，達爾文的自然選擇，魏鉻納的大陸漂移，沃森-科利克的DNA雙螺旋等假說。TRIZ創(chuàng)新理論對于由新概念創(chuàng)造新技術的過程無能為力。例如，納米科技、石墨烯代替硅、太空電梯代替火箭，太陽帆代替飛船。在上述兩方面TRIZ創(chuàng)新理論不如那些激發(fā)人的創(chuàng)造思維的創(chuàng)造和創(chuàng)新的方法。杜威的科學思維、科學探究的方法

杜威(JohnDewey,1859-1952)：20世紀人類歷史上少數(shù)幾個最用影響的教育家之一，是陶行知和胡適的老師。科學思維的五步法：學生要有一個真實的經驗情境——要有一個對活動本身感興趣的連續(xù)活動；在這個情境內部產生一個真實的問題，作為思維的刺激物；學生要占有知識資料，從事必要的觀察，對付這個問題；學生必須負責有條不紊地想出解決問題的方法；學生要有機會和需要通過應用檢驗他的觀念，使這個觀念意義明確，并且讓他自己發(fā)現(xiàn)它們是否有效。創(chuàng)造的基本過程提出問題培育創(chuàng)造意識分析問題收斂性思維發(fā)散性思維實踐檢驗創(chuàng)造和創(chuàng)新是一個循環(huán)發(fā)展的過程創(chuàng)造與創(chuàng)新是有區(qū)別的3.發(fā)散加工，追求數(shù)量；收斂加工，科學評價。這是創(chuàng)造思維的基本模式，始終伴隨著創(chuàng)造的每一個環(huán)節(jié)。研究生的培養(yǎng)模式：以課題研究為平臺實踐創(chuàng)造過程按創(chuàng)造的規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)造性人才創(chuàng)造思維的基本模式發(fā)散加工、收斂加工解決問題的示意圖例：摸著石頭過河愛因斯坦一生中的23個錯誤

《探索》雜志（2008年11月13日）

舉世聞名的德裔美國科學家，阿爾伯特·愛因斯坦是現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人，贏得世人無盡的贊譽。漢斯·奧哈尼亞(HansOhanian)在一本名為《愛因斯坦的錯誤：天才的人性弱點》(Einstein'sMistakes:TheHumanFailingsofGenius)的書中，列舉了愛因斯坦在科學探索過程中犯下的一系列錯誤。1.1905年：愛因斯坦根據(jù)狹義相對論，在計算時鐘同步過程上出現(xiàn)錯誤；

2.1905年：錯誤估計邁克遜—莫利實驗；

3.1905年：在高速粒子的橫向質量計算上出現(xiàn)錯誤；

4.1905年：愛因斯坦在運用數(shù)學和物理知識計算液體粘性時多次出現(xiàn)錯誤。愛因斯坦通過計算液體的粘性，推導出分子的大?。?/p>

5.1905年：在熱輻射和光量子關系的認識上出現(xiàn)錯誤；

6.1905年：首次驗證質能方程E=mc2時出現(xiàn)錯誤；

7.1906年：在第2次、第3次和第4次驗證質能方程E=mc2時連續(xù)出現(xiàn)錯誤；

8.1907年：在測算加速時鐘(acceleratedclock)的同步程序上出現(xiàn)錯誤；9.1907年：在測算引力和加速度的等效原理時出現(xiàn)錯誤；

10.1911年：在首次計算光線彎曲時出現(xiàn)錯誤；

11.1913年：在首次嘗試廣義相對論時出現(xiàn)錯誤；

12.1914年：在第5次驗證質能方程E=mc2時出現(xiàn)錯誤；

13.1915年：在做愛因斯坦—哈斯(Einstein—deHaas)實驗時出現(xiàn)錯誤；

14.1915年：在驗證廣義相對論時出現(xiàn)多次錯誤；

15.1916年：在解釋馬赫原理時出現(xiàn)錯誤；

16.1917年：在引入宇宙常數(shù)時出現(xiàn)錯誤(愛因斯坦稱這是其一生中最大的錯誤)；

17.1919年：兩次嘗試修改廣義相對論時出現(xiàn)錯誤；

18.1925年：在尋求闡明統(tǒng)一場論時犯下多次錯誤；

19.1927年：在與玻爾探討量子不確定性時出現(xiàn)錯誤；

20.1933年：在解釋量子力學時出現(xiàn)錯誤；

21.1934年：在第6次驗證質能方程E=mc2時出現(xiàn)錯誤；

22.1939年：在解釋史瓦西(Schwarzschild)奇點和引力坍縮(黑洞)時出現(xiàn)錯誤；

23.1946年：在第7次驗證質能方程E=mc2時出現(xiàn)錯誤。愛因斯坦的錯誤說明了什么不存在不犯錯誤的天才和圣人。創(chuàng)造是面對未知世界主觀思維得到客觀驗證的過程。創(chuàng)造是在大量主觀思維的錯誤中萌芽的。創(chuàng)造是個低概率事件。發(fā)散性思維是創(chuàng)造力的基本形式。寬容創(chuàng)造過程的錯誤——創(chuàng)造文化的重要內涵。個人的創(chuàng)造活動與社會、自然個體的創(chuàng)造活動不能脫離人類社會和自然環(huán)境個人的創(chuàng)造必須建立在全人類成就的基礎之上掌握系統(tǒng)的知識面臨新問題的自我學習信息交流創(chuàng)造活動必須建立在符合自然規(guī)律的基礎之上創(chuàng)造活動是主觀世界與客觀世界的對立與統(tǒng)一觀察自然發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律應用自然規(guī)律個體社會自然創(chuàng)造是主觀與客觀辨證的對立統(tǒng)一過程創(chuàng)造是人類面對未知世界的認知過程主觀興趣—動力質疑—提出問題想象力—假說發(fā)散性思維實踐—事實，檢驗客觀新認知收斂性思維主觀不符合客觀規(guī)律的東西是難以避免的獲得符合客觀規(guī)律的創(chuàng)造成果實踐是檢驗真理的唯一標準實踐、認識、再實踐、再認識，這種形式，循環(huán)往復以至無窮，而實踐和認識之每一循環(huán)的內容，都比較地進到了高一級的程度。這就是辯證唯物論的全部認識論，這就是辯證唯物論的知行統(tǒng)一觀。

——毛澤東《實踐論》

討論目前創(chuàng)造的主要思想障礙是什么？創(chuàng)造的主要思想障礙創(chuàng)造是一個無限循環(huán)的過程,每一個環(huán)節(jié)都是不可或缺的，但人們往往強調某一環(huán)節(jié)：培根：“知識就是力量?！睈垡蛩固梗骸跋胂罅Ρ戎R更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉?！逼鎻娬{：“實踐出真知”，“人的思想應當符合客觀實際”，忽視質疑、想象力、發(fā)散思維的作用。執(zhí)政者當以包容心對待“異質思維”

人民日報評論部2011年04月28日

這無疑是一個歷史性變化。從一種聲音到百花齊放，從千人一面到豐富多元，反映出思想的極大解放，也體現(xiàn)著中國的前進方位：在改革深水區(qū)和攻堅期，不同利益的調整與博弈，自然帶來不同訴求的表達；隨著開放擴大和全球化深入，傳統(tǒng)與現(xiàn)代、國外與本土，不同價值觀念也必然產生碰撞交鋒。思想觀念的價值，在競爭中才會彰顯，在實踐中才能檢驗?！拔也煌饽愕目捶ǎ沂乃篮葱l(wèi)你說話的權利”，這是一種胸懷，更是一種自信。那種扣帽子、抓辮子的辯論方式，“不同即敵對”的思維模式，本質上都是狹隘虛弱的表現(xiàn)，無助于社會和諧的構建、健康心態(tài)的形成。以包容心對待“異質思維”，在對話中協(xié)調立場，在交流中化解矛盾，我們才能最大限度地形成共識，推動思想觀念的進步?！捌咦彀松嗖⒉豢膳拢羁膳碌氖区f雀無聲?！倍嘣朔睒s之奧秘。一個社會越是向前發(fā)展，就越需要多樣的個性表達，越需要整合各種意見形成統(tǒng)一意志的能力。以包容心對待不同聲音，在“存異”中“求同”，我們的社會就不會成為“一袋各不相干的馬鈴薯”，并在思想的交流碰撞中不斷凝聚、升華。創(chuàng)造過程的關鍵點質疑興趣想象力收斂性思維發(fā)散性思維實踐創(chuàng)造活動的源泉走向成功的必由之路創(chuàng)造力的基本形式創(chuàng)造的動力科學精神的精髓創(chuàng)造的嚴謹性創(chuàng)造性人才的關鍵品格強烈的創(chuàng)造欲望

執(zhí)著的發(fā)散思維能力敏銳的問題意識豐富的想象力百折不撓的實踐毅力嚴謹?shù)目茖W態(tài)度這些品格對于創(chuàng)造都是不可缺的多數(shù)大學生缺乏獨立的思維能力偉大的科學家在這方面的能力往往與眾不同培養(yǎng)創(chuàng)造力最基本的策略

按照性格形成的規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)造的品格“性相近也，習相遠也?！薄吧俪扇籼煨?，習慣之為常。”

——

孔子《論語》你播種行為就會收獲習慣；你播種習慣就會收獲性格；你播種性格就會收獲命運。

——

威廉·詹姆斯性格是完全可以通過行為進行自我塑造的，江山易改，性格可塑！一個人只有通過自己實踐創(chuàng)造的行為才能形成樂于創(chuàng)造的習慣，堅持這種習慣必將造就優(yōu)秀的創(chuàng)造品格。因此，創(chuàng)造品格的培養(yǎng)必須從一點一滴做起。一個人有了創(chuàng)造的品格，在一定的機遇下就可以做出創(chuàng)造的成果。否則，在大好的機遇面前也會力不從心，錯失良機。開發(fā)中國國民創(chuàng)造力的最佳途徑按創(chuàng)造的規(guī)律辦教育，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才。核心思想：按照創(chuàng)造規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)造性人才根據(jù)創(chuàng)造的基本規(guī)律分析創(chuàng)造性人才應當具有的品格按照性格形成的規(guī)律培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性品格從教育的每一個環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力建立新型的師生關系：共同實踐創(chuàng)造教育創(chuàng)造教育必須兼顧學習知識與培養(yǎng)創(chuàng)造能力按照創(chuàng)造規(guī)律改革課程體系和教學過程按照創(chuàng)造規(guī)律開展科學研究按照決定創(chuàng)造能力的要素選拔人才（評價人才），對于教育改革具有導向作用開展創(chuàng)造教育的主要觀點四、提出問題的策略與方法提出問題的策略與方法培養(yǎng)質疑精神增強問題意識信任好奇心培養(yǎng)發(fā)散思維能力在實踐(生產、科研、學習等實踐活動)中提出問題基礎科學問題產生的途徑技術創(chuàng)新問題產生的途徑1.培養(yǎng)質疑精神質疑精神的培養(yǎng)，不僅使學生個人思想和學識增進的必需，也是國家和民族能夠不斷反思過去、質疑現(xiàn)在、求新求變、充滿活力的必需。質疑——科學精神的精髓只有個人才能思考，從而能為社會創(chuàng)造新價值，不僅如此，甚至還能建立那些為公共生活所遵守的新的道德標準。要是沒有能獨立思考和獨立判斷的有創(chuàng)造的個人，社會的向上發(fā)展就不可想象，正像要是沒有供給養(yǎng)料的社會土壤，人的個性的發(fā)展也是不可想象的一樣。

——愛因斯坦2.增強問題意識Successbeginninginanidea.創(chuàng)造活動首先源于問題（質疑）意識。因為，如果沒有問題（質疑）意識，一個新問題也就不可能提出，而創(chuàng)造也就無從談起。問題（質疑）意識的強弱將決定一個人的

創(chuàng)造能力的強弱。猶太人不僅非常重視知識，而且更加重視才能。他們把僅有知識而沒有才能的人喻為“背著很多書本的驢子”。他們認為一般的學習只是模仿，而沒有任何創(chuàng)新，學習應該以思考為基礎。思考是由懷疑和答案所組成。學習便是經常懷疑，隨時發(fā)問。懷疑是智慧的大門，知道的越多，就越會發(fā)生懷疑，而問題也就隨之增加，所以發(fā)問使人進步，發(fā)問和答案一樣重要。例1：猶太人的問題意識例2：愛因斯坦的問題意識有人問愛因斯坦，他那些最重要的科學概念是怎樣產生的，愛因斯坦回答說，它們首先是因為他“不理解最明顯的東西”而產生的。愛因斯坦這句話該是對問題意識的一個最好的詮釋。例3：關于納米科技的預言早在1969年諾貝爾獎獲得者理查德.費曼就提出了一個令人深思的問題：“如何將信息儲存到一個微小的尺度？……如果有一天人們能夠按照自己的意愿排列原子和分子，那將創(chuàng)造什么樣的奇跡。”預言到：“毫無疑問，當我們得以對細微尺度的事物加以操縱的話，將大大擴充我們獲得物性的范圍?！崩?：發(fā)明陰極微弧電沉積陶瓷涂層技術Al、Ti、Zr等閥金屬的微弧氧化在一般的金屬上能否發(fā)生微??？是否可以用來沉積陶瓷涂層？獲得校優(yōu)秀博士論文問題意識差妨礙中國國民創(chuàng)造力的開發(fā)提出問題的層次（質量），將決定創(chuàng)造的層次（質量）。中國習慣將有知識的人稱為學者，學者學習知識者也，但現(xiàn)代化社會要求的人才不僅僅是學者，更應是創(chuàng)造者。許多人掌握大量的知識，卻不能找到問題，這是一個很常見的現(xiàn)象，是妨礙中國國民創(chuàng)造力開發(fā)的一個主要的障礙。提高問題意識的方法在生產,科研,學習等實踐活動中養(yǎng)成提出問題的習慣。多問為什么，你就可以打開創(chuàng)造之門?。ㄈ缤⒗适轮小爸ヂ殚_門吧！”的咒語。）經常地問，大膽地問，不怕丟臉地問。隨著提出問題質量的提高，你會發(fā)現(xiàn)你的創(chuàng)造力在顯著提高。真正的創(chuàng)造在開始的時候往往是說不清道不白的。好奇心經常會帶來一些意想不到的創(chuàng)造。在對某個領域了解甚深(必要的知識)的基礎上，有時似乎無端地會引發(fā)你的一些好奇心（異想天開），假如你跟著這個好奇心走，常常會有一些出乎意料的發(fā)現(xiàn)。3.信任好奇心例1：尼龍的發(fā)明WallaceH.Carothers1896-19371928年杜邦公司將他從哈佛大學挖走，他發(fā)明了人類第一種合成纖維——尼龍，發(fā)明了合成橡膠——氯丁橡膠，對高分子化學的成熟做出了杰出的貢獻，是第一位獲得美國科學院院士的工業(yè)科學家。例2：機械研磨在表面改性中的作用

好奇心引發(fā)提出問題和科技創(chuàng)新快速制備納米鋁化物涂層Alparticlesball申請發(fā)明專利Intermetallics，2006，No.1獲校優(yōu)秀博士論文獎涂層厚度與溫度的關系(120分鐘)涂層厚度與時間的關系(溫度560℃)納米鋁化物涂層形成機理機械研磨制備鋼管鋁覆層

鋼管內孔鋁覆層實驗裝置示意圖鋁覆層的(a)表面形貌和(b)截面形貌低碳鋼鋁覆層退火后的截面形貌Surface&CoatingTecnology,201(2006)2684-2689.機械研磨電鍍Surface&CoatingTechnology，2008復合電鍍硬度：>1300Hv鎂合金機械研磨化學鍍

Scripta

Materialia，2008表面結構細化鍍層/基體界面合金化非晶態(tài)向晶態(tài)轉變硬度提高消除鍍層/基體間的電偶腐蝕機械研磨化學鍍納米碳管-Ni復合鍍層熱處理前的摩擦系數(shù)熱處理后的摩擦系數(shù)納米碳管含量高達60%我們的新目標：探索接近理論強度極限的納米碳管復合材料機械研磨電鍍的物理化學效應改變鍍層/基體界面的結構，提高結合力細化晶粒，消除鍍層中的微觀缺陷改變鍍層的力學狀態(tài)促進非晶態(tài)向晶態(tài)轉變提高復合鍍層中復合物（金屬、陶瓷、有機物）的含量提高金屬與復合物顆粒的結合強度提高鍍層的耐蝕、耐磨等性能某種程度上，好奇心似乎有那么一點盲目。但當你如果對一個特定的領域了解甚深，那么，這個領域所激發(fā)出的你的好奇心總有一種難以言說的目的，但它往往能夠引導你發(fā)現(xiàn)并解決新的問題。給予自己的好奇心以足夠的信任。好奇心是指引人們走向不可知的領域的一個重要的力量2006年瑞典諾貝爾獎評選團

諾貝爾獎來源于滿好奇心獲獎是不可預見的，諾貝爾獎得主們自己也許都沒有意識到今后會獲獎。他們只是在研究上從滿好奇心，執(zhí)著地做自己喜歡地工作?？茖W研究應該不僅是為了獲得諾貝爾獎，基于好奇心地研究是很重要的。4、培養(yǎng)發(fā)散思維能力發(fā)散性思維是創(chuàng)造力的基本形式。

——吉爾福特發(fā)散加工是指利用不同的思考方向，不受現(xiàn)有知識范圍的限制，不遵循傳統(tǒng)的方法，采用開放和分歧的方式，提出各種問題，分析可能的不同解決問題的方法。自由發(fā)揮暫緩評價追求數(shù)量持續(xù)努力發(fā)散加工暫時擱置發(fā)散加工的基本策略1.1自由發(fā)揮(充分想象)打破傳統(tǒng)方法和傳統(tǒng)觀念的束縛，在進行思考時不受拘束地進行發(fā)散加工。體現(xiàn)了“創(chuàng)造”需要科學的自由精神和質疑精神。愛迪生發(fā)明白熾電燈燈絲材料600種竹子1600種材料竹子棉線稻草木材石墨材料金屬材料45小時日本八幡產的竹子1200小時1.2追求數(shù)量

創(chuàng)造活動是低概率事件,對個人和對社會都是如此。兩次諾貝爾獎得主萊納斯·鮑林曾說過：“要產生一個好的設想，最好的辦法就是激發(fā)大量的設想?！滨U林這句話揭示了創(chuàng)造活動的低概率本質。一個富于創(chuàng)造的人，并非都是一下子提出最佳的創(chuàng)意，而是能產生眾多的創(chuàng)意，再找出最佳的創(chuàng)意。創(chuàng)造的奧秘1.3暫緩評價暫緩評價是發(fā)散加工策略的一個重要內容，它要求進行發(fā)散加工的過程和評價的過程在時間上完全分離。

如果在進行發(fā)散加工產生觀念后就立即對這些觀念進行評價，那么就不能進一步產生更多的發(fā)散加工的觀念，也就是說抑制了發(fā)散加工的進程。為“創(chuàng)造”提供一個有利的政治和文化的環(huán)境。1.4

持續(xù)努力在發(fā)散加工過程中，特別強調思維的敏感性、靈活性與流暢性。在進行發(fā)散加工時，保持思維的流暢性，持續(xù)不斷地產生新的解決問題方案，不要停止思維的這種努力。產生方案的速度也有一般規(guī)律，在剛開始時產生方案的速度最快，以后隨著時間的推移而逐漸減慢。隨著時間的推移，所提出的方案的價值越來越高。創(chuàng)造者必須具有執(zhí)著的發(fā)散思維能力。舉例

脈沖等離子體→等離子體增強電化學脈沖放電受控核聚變表面微晶化氣膜微弧放電微晶涂層ODS微晶涂層？陽極獲得臭氧廢水處理制備C60、C70？制備金剛石？制備納米材料？陰極微弧沉積陶瓷涂層金屬陶瓷涂層ab脈沖等離子體制備微晶涂層Fig.2AFMimagesofmicro-crystallizedsurfacesobtainedbyHEPTonNi-20Cr-Ce(a)andNi-20Cr(b)alloys.abY.He,H.Qi,X.Bai,D.Wang,Z.Li,C.Xu,andW.Gao,SynergisticEffectsofSurfaceMicro-CrystallisationandCeAdditiononSelectiveOxidationofNi-0CrAlloy,HighTemperatureMaterialsandProcesses,19(2),(2000)71-77.

MaterialsLetters,56(2002)85-92.1.

ScienceinChina

(SeriesE),Vol.45,No.5,(2002)477-484.微晶l彌散氧化物涂層b10nma

MaterialsScienceandEngineering

A，334(2002)179-186.

“中國科學”、“金屬學報”中文和英文版,2000年日本國際高溫腐蝕會議InvitedPaper水溶液中氣膜微弧放電的

物理化學效應的研究及其應用

獲得多種陶瓷涂層處理廢水和制備臭氧獲得溶膠獲得發(fā)明專利論文發(fā)表在ElectrochemicalandSolid-stateLetters

等刊物

等離子增強電化學

陰、陽極微弧放電的轉換規(guī)律獲得多種陶瓷涂層制備納米碳材料處理有機廢水和制備臭氧獲得溶膠HighTemperatureMaterialsandProcesses,Vol.23,No.3,(2004)205-210.HighTemperatureMaterialsandProcesses,Vol.24,No.1,(2005)85-92.材料熱處理學報，Vol.26,No.4,(2005)83-86.北京科技大學學報,No.6,(2005)制備納米碳管制備類金剛石膜1.5暫時擱置在嘗試解決一個問題而毫無結果時，可以把問題暫時擱置幾小時、幾天或幾個星期，然后再回過頭來解決，這時常常可以很快找到解決辦法。例：愛迪生在嘗試尋找問題解決方法時，習慣于同時考慮一系列不同的問題，每當問題陷入困境時，他就從陷入困境的問題轉移到考慮另一個問題上去。蘊釀效應5.在實踐中提出問題

(生產、科研、學習、生活等實踐活動)沒有實踐就沒有了產生問題的前提；但是,在實踐中沒有問題意識和必要的知識基礎仍然提不出問題。2011諾貝爾化學獎——發(fā)現(xiàn)準晶謝赫特曼于1982年4月8日首次在電子顯微鏡中觀察到一種“反常理”的現(xiàn)象——他們當時所觀察的鋁合金中的原子，是以一種不重復的非周期性對稱有序方式排列的。這一發(fā)現(xiàn)促使科學家開始重新思考對物質結構的認知。由于準晶體原子排列不具周期性，因此準晶體材料硬度很高，同時具有一定彈性，不易損傷，使用壽命長。新型材料的重大發(fā)現(xiàn)大都源于實踐石墨烯：2010年諾貝爾物理學獎富勒烯C60：1996年諾貝爾化學獎納米碳管：1991年由日本飯島澄男發(fā)現(xiàn)非晶合金：發(fā)現(xiàn)之初被認為是愚蠢的合金復合材料：觀察自然界得到的啟示培養(yǎng)提出問題能力的最重要途徑

在教育實踐中提出問題一位老師Brody來自普林斯頓。他有一套獨特的教學法：找來一本高深的數(shù)學著作，然后要求學生在書中找尋錯誤，并提出改正的方法。這是讓我們不要盲目依賴書本的良方。同時也訓練了我對書本上定理采取質疑的態(tài)度。我有時將某些定理推廣了，在課堂上說出來，他聽了很高興。這些教導的重要性在于：培養(yǎng)成獨立思考的習慣；……例子：我的數(shù)學之路

丘成桐兼顧學習知識與培養(yǎng)創(chuàng)造力是可能的必須改變中國傳統(tǒng)的教育觀念。“古之學者必有師。師者，所以傳道授業(yè)解惑也。”

——韓愈《師說》知識傳承和人的培養(yǎng)方式隨著時代在轉變。改變教師的職能：使學生在學習必要的基礎知識的同時，按創(chuàng)造的規(guī)律開展創(chuàng)造實踐。建立新型的師生關系：共同實踐創(chuàng)造教育。引導學生以質疑的態(tài)度進行學習。使學生通過創(chuàng)造思維（關鍵是發(fā)散思維）運用所學的知識，探索新知識。讓學生自己通過實踐獲得創(chuàng)造能力。6.基礎科學問題產生的基本途徑

基礎科學問題屬于已有理論無法解釋的問題，是需要創(chuàng)造的問題。

抓住經驗事實同已有理論的矛盾抓住理論的邏輯矛盾盯住論爭盯住不同知識領域的交叉地帶例1：原子模型。

例2：導致愛因斯坦相對論的誕生。例3：光速被提高310倍又被降低6億倍，愛因斯坦的相對論受質疑。(1)抓住經驗事實同已有理論的矛盾例1：愛因斯坦發(fā)現(xiàn)電磁學方程在伽利略變換中不具有協(xié)變性，而這就意味著電磁理論同經典時空觀的矛盾，這引導愛因斯坦探求狹義相對論。(2)抓住理論的邏輯矛盾例2：合金內氧化、外氧化之間的轉變理論Wagner的合金由內氧化向外氧化轉變的理論Wagner的合金選擇氧化理論兩個博士的研究工作1人在新西蘭奧克蘭大學工作1人在上海交大做博士后Chapter3,TransitionbetweenexternalandinternaloxidationofalloysNewDevelopmentinHighTemperatureCorrosionandProtectionofMaterials,WoodheadPublishingLimited，UK，2008(c)(a)(b)BOA-BalloyBOA-BalloyBOA-Balloy抓住已有理論之間的邏輯矛盾提出問題發(fā)展新理論(3)盯住論爭不同學派、不同學術觀點的論爭，是科學史上的常事。因為一個問題可以從多個方面鋪展開來爭論，所以激烈而尖銳的論爭總能夠促進新的科學問題的提出與解決。例1：物理學中關于光是粒子

還是波的論爭。LouisdeBroglie(1892-1987)法國物理學家，一位獲得諾貝爾獎的博士生。在1924年提交的博士論文中提出“電子具有波動性”的思想，并進行了嚴謹?shù)恼撟C。1927年這一思想得到實驗證實。為此獲得1929年諾貝爾獎。例2：關于金屬表面鈍化的

成膜與吸附機理的爭論促進了材料表面化學，耐蝕材料，金屬與合金的氧化、催化劑、電化學等的理論和新技術的發(fā)展。(4)盯住不同知識領域的交叉地帶近代以來，科學的發(fā)展呈現(xiàn)出既分化又綜合的趨勢。而一些富有遠見的科學家則通過注意科學中的交叉地帶，而找到許多有意思的研究課題，并作出開拓性的貢獻。20世紀的許多橫斷性科學，幾乎都是從一些交叉地帶產生的。比如系統(tǒng)論、控制論、信息論等。在科學哲學中，科學、技術與社會的交叉，以及與經濟、政治、文化、教育的交叉，都深化著人們對科學本性的認識。材料學科與工程是個多學科交叉的學科使用性能組成與結構性質合成與制備工程物理學化學學科的交叉必然產生新的科學問題這是材料學科科學論文多的內在原因

技術創(chuàng)新問題屬于以用有理論作為依據(jù)的問題。根據(jù)社會發(fā)展的需求提出問題根據(jù)基礎科學新突破提出問題根據(jù)已有科學原理提出問題根據(jù)已有技術的優(yōu)缺點提出問題根據(jù)生產和產品的需要提出問題按照邏輯有系統(tǒng)地提出問題集思廣益提出問題7.技術創(chuàng)新問題產生的途徑根據(jù)社會發(fā)展的需求提出問題能源問題環(huán)境問題糧食問題交通問題健康問題信息問題……誰能領導能源革命，誰就能主宰世界

智利《信使報》2008年11月23日我們正在經歷地球變暖、人口增加和自然資源枯竭，不采取行動就只能坐以待斃這樣一個過程。普利策獎得主托馬斯.弗里德曼指出，我們正處在人類有史以來最關鍵的時代，而尋找集充足、清潔、廉價和可靠等優(yōu)勢于一身的新型能源是未來全球最大的產業(yè)。最先出手并能在能源技術革命中成為領頭羊的國家在國防、經濟和能源安全中將穩(wěn)操勝券，并獲得全世界的尊重。轉基因細菌生產汽油2.0

英國《泰晤士報》6月12日報道美國加州硅谷的LS9公司的研究人員正在實驗室利用細菌進行“造油”工程。他們利用合成生物學的方法，對包括大腸桿菌、酵母菌等不同菌株進行了遺傳改造，改進了生產碳氫化合物（烴）的代謝途徑。酵糖在這些轉基因微生物的作用下能充分釋放出蘊藏的能量，并最終轉化成可用作燃料的碳氫化合物，而任何可以分解為酵糖的物質都可以被用作原料，比如甘蔗、麥稈甚至木屑。

轉基因細菌分泌的一些柴油發(fā)酵機

日本研究開發(fā)太空太陽能

日本《朝日新聞》2007年4月16日報道新技術將客服下雨陰天及云層吸收等局限，將陽光“轉發(fā)”到地面，實現(xiàn)全天候高效利用太陽能。讓靜止在軌道上的衛(wèi)星吸收太陽能；把太陽能轉化成激光，再輸送到地球，利用接收的激光制造氫。麻省理工發(fā)明透明太陽能電池

《科學》

2008-07-22來自于麻省理工學院的研究人員發(fā)明的太陽能窗戶可以收集太陽能,但是卻可以做到近乎透明。麻省理工學院的透明太陽能電池是這樣工作,首先,在窗戶上涂抹特殊材料,這些化學涂料的顏色很輕,近乎透明。該涂層可以吸收能量并存儲在玻璃內部,最后通過窗口邊緣的集熱器收集玻璃上聚集的熱量。在這個過程中使用的化學品相對便宜,所以這一概念產品至普及并不困難。預計真正可用的產品將在3-5年內發(fā)布,這樣的產品勢必可以改變現(xiàn)在的能源使用方式。日美聯(lián)合開發(fā)高效熱電轉換材料日本《讀賣新聞》報道，日本和美國合作開發(fā)出一種新型熱電轉換材料，其效率達到常規(guī)熱電轉換材料的2倍。在兩種金屬組成的回路中，如果兩個接觸點之間產生溫度差，電子的狀態(tài)會發(fā)生變化形成電流。這種熱電轉換現(xiàn)象被叫做“塞貝克效應”，也稱第一熱電效應。

在熱電合金中加入稀有元素碲的化合物并添加少量鉈進行實驗。新材料在500攝氏度左右的溫度下熱電轉換效率達到百分之十幾。常規(guī)熱電轉換材料的效率只有7%至8%。如果覆蓋納米金屬薄膜，新材料可在更低溫度條件下高效率地發(fā)電。

現(xiàn)在大量的熱能往往白白流失掉。例如，汽車引擎產生的能量約有60%在生成熱量的過程中丟失。新材料有望使沒有被使用就浪費掉的能量得到更有效利用。英發(fā)明人造“水蟒”提取海洋能量

《21世紀趨勢》周刊2008年7月19日報道英國的科學家發(fā)明了一種可以利用海水起伏產生的波浪來發(fā)電的獨特裝置。外形似水蟒利用水下波浪發(fā)電。工作原理：將“水蟒”安裝在距離海岸1.6公里-3.2公里遠、36米-91米深的水下，并系在海床上，同時使“水蟒”的橡膠管道內充滿海水。這樣每當有波浪經過時，彈性極強的橡膠管就會隨之上下擺動，橡膠管內部就會產生一股水流脈沖。隨著波浪幅度的加大，脈沖也會越來越強，并匯集在尾部的發(fā)電機中，最終產生電能，然后通過海底電纜傳輸出去。2008-7-716:39:51來源:國際在線點擊668次評論0條

美發(fā)明無需渦輪機的風能裝置

《21世紀趨勢》周刊2008年10月17日報道麻省理工學院工程師肖恩.弗雷恩的研究結果。新裝置以氣動彈性顫振這種空氣動力學現(xiàn)象為基礎，當一個繃緊的表面在空氣動力學負荷的作用下發(fā)生彎曲時，就會進行自我振動。這一現(xiàn)象的破壞性眾所周知，但工程師們發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象同樣可以被用來制造能夠“捕捉”不同規(guī)模風的裝置，而且這一裝置的成本將比目前的渦輪機低得多。弗雷恩指出，他是在研究位于華盛頓的塔科馬海峽大橋坍塌事故時得到靈感的，這座大橋由于大風造成的震動而坍塌。這一裝置較小的規(guī)模和較為合理的成本使其既可以被運用在摩天大樓上，也可以被安裝在條件艱苦的農村地區(qū)。第一座海底潮汐電站年底前將在挪威誕生

哈默弗斯特位于挪威的最北端，是世界上距離北極點最近的城鎮(zhèn)之一，今年１２月底之前，世界上第一座海底潮汐發(fā)電站將在這里正式投入運行。屆時，哈默菲斯特將成為全球第一個擁有海底潮汐發(fā)電站的城鎮(zhèn)。地球旋轉過程中，圍繞地球旋轉的月球對地球上的海洋產生一定的引力，使海洋表面每１２小時２５分鐘形成一次周期性循環(huán)，一個周期內海水分別漲落一次。在此過程中，海水沿著海床來回流動，這就形成了潮汐。挪威就是利用北部海岸的潮汐進行發(fā)電的。美科學家想把二氧化碳變汽油

西班牙《國家報》2008年3月8日這是一個簡單的構想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，即可吸收空氣中的二氧化碳。然后再把二氧化碳從溶液中提取出來，經化學反應后使之變?yōu)榭稍偕剂?。但是，把這一概念付諸實踐需要巨大的能源，這是至今尚未出現(xiàn)一所此類工廠的原因。洛斯阿拉莫斯國家實驗所已經開發(fā)了一系列創(chuàng)新技術，包括電化學分離二氧化碳，該技術已經通過測試。計劃在一年內進行最簡單的示范，然后在兩年后建造出更大的樣本廠。他們認為，這一構想是目前最可行的替代能源方案。羅尼.約翰遜熱電化學轉換系統(tǒng)

10項有望改變世界的發(fā)明之一熱能變電能，革命性發(fā)電。工作原理：利用溫差制造的壓力梯度迫使離子穿透荷電膜。系統(tǒng)中的的氫氣在兩個類似于燃料電池的荷電膜中循環(huán)流動。不同于燃料電池的是，該系統(tǒng)是封閉的，不需要重新填充氫氣。一個荷電組與熱源連接，另一個荷電組與散熱器連接。一旦循環(huán)被開啟，組建就開始產生電流。根據(jù)基礎科學新突破提出問題根據(jù)基礎科學新突破提出的新理論提出可能發(fā)展的新技術納米科學基因科學根據(jù)已有科學原理提出問題利用科學原理解決實際的需求，發(fā)展新技術。集思廣益提出問題頭腦風暴法(BrainStorming)又稱為“狂想法”、“智力激勵法”、“諸葛亮會”、“暢談會法”、“BS會議法”等。人們要創(chuàng)造和創(chuàng)新，首先要能想到較多較好的設想、方案、“點子”。為了產生這些新設想、新方案，通過一定的會議形式，營造能夠相互啟發(fā)、引起聯(lián)想、發(fā)生“共振”的條件與機會，便有助于開發(fā)人們的智慧和創(chuàng)造力。頭腦風暴法就是通過這種會議形式以激勵人們創(chuàng)造力的一種方法。它能在較短的時間里發(fā)揮集體的創(chuàng)造力從而獲得較多的創(chuàng)造設想，激發(fā)組內其他成員的聯(lián)想能力，當人們卷入“頭腦風暴”的洪流之后，就會引起一系列的設想，這就象放一串鞭炮一樣，點燃一個爆竹，就會引爆一連串的爆竹。頭腦風暴法的具體步驟①召集一種特殊會議，與會人數(shù)5—10人之間。人數(shù)多了不便充分發(fā)表意見。如要吸收更多人的意見，可召開幾個會。②會議有一名主持者，有l(wèi)－2名記錄員，后者最好不是正式參加會議的人員。③會議時間以一小時為限，一般在半小時至一小時之間。時間長了腦子容易疲勞。開會時思想要高度集中。④會議地點應選擇安靜而不受外界干擾的場所。切斷電話，謝絕會客。⑤事先通知。頭腦風暴法的四項規(guī)則①自由奔放。提倡任意、自由思考，自由想象，想法越新奇越好。有時看起來是很荒唐的設想卻可能很有價值。②延遲評價。嚴禁批判，對別人提出的想法不能批評，不得阻攔，即使是幼稚的、錯誤的、荒誕無稽的，也不得批判。也就是說，要排除評論性的判斷，對設想的評論要放在以后進行。這叫延遲評價原則。③追求數(shù)量。要求提出一定數(shù)量的設想，提出的設想越多，就越有可能獲得更多的有價值的設想和方案。④善于利用別人的想法開拓自己的思路。頭腦風暴法四項規(guī)則的普遍意義①自由奔放：體現(xiàn)了“創(chuàng)造”需要科學的自由精神和質疑精神。②延遲評價：為“創(chuàng)造”提供一個有利的政治和文化的環(huán)境。③追求數(shù)量：體現(xiàn)了“創(chuàng)造”的低概率本質。④善于利用別人的想法開拓自己的思路：體現(xiàn)了“創(chuàng)造”的繼承性和社會性。根據(jù)已有技術的優(yōu)缺點提出問題缺點和希望點列舉法①確定目標。②列出缺點和希望點。③將缺點和希望點整理分組，并從中選擇出最關鍵的幾點。④針對缺點和希望點，分別找出克服缺點和實現(xiàn)希望點的方法?？梢赃\用頭腦風暴法等技巧。列舉缺點和希望點訓練

采用頭腦風暴法列舉某種材料目前存在的缺點和希望點，提出發(fā)展該材料新的技術途徑。根據(jù)生產和產品的需要提出問題發(fā)展生產的技術：例如高效鋼鐵生產線發(fā)展產品的技術：例如鋼鐵材料新品種按照邏輯有系統(tǒng)地提出問題六個W列舉屬性

(重要的創(chuàng)造技法)分項檢查法（檢核表法，對照表法）六個W：為什么是必要的（why）應該在哪里完成（Where）應該在什么時候完成（when）應該由誰完成（Who）突竟應該做些什么（What）應該怎樣去做它（How）

列舉屬性法

(重要的創(chuàng)造技法)列舉屬性是一種提出問題的方法。實施該法時，首先將事物對象分解成各個組成部分，并針對各個部分找出每一個屬性，然后針對各個屬性找出與之相對應的代替方案和方法。該方法建立在兩個基本點上：如果事物區(qū)分得越小，就越容易發(fā)現(xiàn)問題；各種事物的各個組成部分都有其屬性。

以水壺為例，可以按照如下

分類方式區(qū)分事物屬性

①名詞屬性——可由名詞表達的事物屬性。

整體……水壺；

部分……提把、柄、蓋、蒸汽孔、壺身、壺嘴；

材料……耐酸鋁、鐵皮；

制法……沖壓法、模具法、焊接法。②形容詞屬性——可由形容詞來表現(xiàn)的屬性

性質……輕、重、灰白。

狀態(tài)……圓、臟。③動詞屬性——可由動詞表達的屬性

功能……燒水、裝水。列舉屬性法在材料研究中的應用根據(jù)材料的結構屬性根據(jù)材料的物理屬性根據(jù)材料的化學屬性根據(jù)材料的加工屬性根據(jù)材料制備技術的屬性等分別提出問題，開展研究。分項檢查法

（檢核表法，對照表法）為了有效地把握發(fā)明創(chuàng)造的目標和方向，促進想象的形成，奧斯本提出了分項檢查法，也有的將它譯成“檢核表法”，“對照表法”。分項檢查法實際上是一種多路思維的方法，人們根據(jù)檢查項目，可以一個方面一個方面地想問題，使思路更帶條理性，也有利于較深人地發(fā)掘問題和有針對性地提出更多的可行設想。分項檢查法幾乎適用于各種類型和場合的創(chuàng)造活動，因而可把它稱作“創(chuàng)造技法之母”。奧斯本的分項檢查法

(1)現(xiàn)有的東西（如發(fā)明、材料、方法等）有無其他用途？保持原狀不變能否擴大用途？稍加改變，有無別的用途？(2)能否從別處得到啟發(fā)？能否借用別處的經驗或發(fā)明？外界有無相似的想法，能否借鑒？過去有無類似的東西，有什么東西可供模仿？誰的東西可供模仿？現(xiàn)有的發(fā)明以否引入其他的創(chuàng)造性設想之中？(3)現(xiàn)有的東西是否可以作某些改變？改變一下會怎么樣？可否改變一下形狀、顏色、音響、味道、是否可改變一下意義、形號、模具、運動形式？……改變之后，效果又將如何？(4)放大、擴大?，F(xiàn)有的東西能否擴大使用范圍？能不能增加一些東西？能否添加部件，拉長時間，增加長度，提高強度，延長使用壽命，提高價值，加快轉速？(9)從綜合的角度分析問題。組合起來怎么樣？能否裝配成一個系統(tǒng)？能否把目的進行組合？能否將各種想法進行綜合？能否把幾種部件進行組合？等等。美國通用汽車公司為開發(fā)創(chuàng)造力采用的檢查單（1）為了提高工作效率，不能利用其他適當?shù)臋C構嗎？（2）現(xiàn)在使用的設備有無改進的余地？（3）改變滑板，傳送裝置等搬運設備的位置或順序，能否改善操作？（4）為了同時進行各種操作，不能利用某些特殊的工具或夾具嗎？（5）改變操作順序能否提高零部件的質量？（6）不能用一些便宜的材料代替目前的材料嗎？（7）改變一下材料的切削方法，能更經濟地利用材料嗎？（8）不能使操作更安全嗎？（9）不能除掉無用的形式嗎？（10）現(xiàn)在操作不能更簡化嗎？某企業(yè)制訂的用于新產品研制的檢查單（1）增加產品——能否生產更多的產品？（2）增加性能——能否使產品更加持久耐用？（3）降低成本——能否除去不必要的部分？能否換用更便宜的材料？能否使零件更加標準化？能否減少手工操作而搞自動化？能否提高生產效率？（4）提高經銷的魅力——能否把包裝設計得更引人注意？能否按用戶、顧客要求賣得更便宜？川口所開列的用于降低成本的檢查單

（1）能否節(jié)約原料？最好是既不改變工作，又能節(jié)約。（2）在生產操作中有沒有由于它的存在面帶來干擾的東西？（3）能否回收和最有效地利用不合格的原料和操作中產生的廢品？能否使之變成其他種類具有商業(yè)價值的產品？（4）生產產品所用的零件能否購用市場上銷售的規(guī)格品，并將其編人本公司的生產工序。（5）將采用自動化而節(jié)約的人工費和手工操作進行比較，其利害得失如何？不僅從現(xiàn)在觀點看，而且根據(jù)長期的預測，又將如何？（6）生產產品所用的原料可否用其他適當?shù)牟牧洗?？如代替，商品的價格將如何？產品性能改善情況怎樣？性能與價格可有何關系？能否把金屬改變成塑料？（7）產品設計能否簡化？從性能上看有無加工過分之處？有無產品外表看不到而實際上做了不必要加工的地方？這時，首先要從性能著眼，考慮必要而充分的性能條件，其次再考慮商品價格、式樣等。（8）工廠的生產流程有無浪費的地方？材料處理對生產率影響很大，這方面的改進還可節(jié)省工廠的空間。（9）零件是從外部訂購合適，還是公司自制合適？要充分考慮工廠的環(huán)境再作出有數(shù)量根據(jù)的判斷，從而能在大家都認為理所當然的事情中發(fā)現(xiàn)意外的錯誤，只憑常識是不可靠的。（10）查看一下商品組成部分的強度計算，然后考慮能否再節(jié)約材料。分項檢查法要求人們從的不同方面和不同的角度去思考問題、提出問題、研究問題，集中起來就是一個“變”字。這是開發(fā)創(chuàng)造性的一種有效方法。培養(yǎng)人們有條理地開展發(fā)散性思維。研究生提高創(chuàng)造力的檢查表根據(jù)自己的實際情況，結合學習和科學研究過程，編寫一個“研究生提高創(chuàng)造力檢查表”或“研究生課題研究檢查表”。研究生開題報告

培養(yǎng)提出問題能力的重要途徑以提出的問題和自己的研究思想為核心進行論述避免為寫報告而寫綜述通過開題報告獲得提出問題的能力和提出研究思想的能力面向社會具備科研立項的能力五、分析問題的策略與方法分析問題的難點質疑興趣想象力收斂性思維發(fā)散性思維實踐想象力使人類創(chuàng)造出自然界沒有的材料想象力——創(chuàng)造的源泉想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。

——愛因斯坦自由發(fā)揮的想像力是人類創(chuàng)造活動的源泉。自有第一個猿人開始到現(xiàn)在，地球上所活過的人的數(shù)量是天文數(shù)字，可是為什么能夠推動人類歷史前進的大師級人物寥若晨星？他們和我們這些普通人到底有什么區(qū)別？答案：他們擁有豐富的想象力，我們沒有。人類和動物共處于地球，人類能創(chuàng)造出文明社會，動物為什么不能?答案：人類具有想象力，動物沒有。一、分析創(chuàng)造問題的策略與方法創(chuàng)造問題：不符合已有科學原理的基礎科學問題。必須通過想象力提出假說；通過實踐的檢驗，使之成為新的科學理論。假說：在已有的知識和事實的基礎上，對事物的本質和規(guī)律做出的一種推測性分析。想象力：對本人來說尚未產生（或未經歷，或別人經歷）的事情進行視覺思維就是想像力。創(chuàng)造：是主觀（想象力—假說）與客觀（已有的事實，實踐—檢驗）辨證的對立統(tǒng)一的結果。想象力是分析與解決這類問題的關鍵。形成假說的策略與方法發(fā)現(xiàn)問題：抓住經驗事實同已有理論的矛盾；抓住理論的邏輯矛盾；盯住論爭；盯住不同知識領域的交叉地帶。例子：魏格納提出,為什么地圖上南大西洋兩岸的海岸線吻合的那么巧妙？2.大膽想象，構思假說：(1)搜集、整理有關科學問題的事實材料;(2)運用創(chuàng)造性思維和想象力，對該問題作出初步的解釋和假定性推測。魏格納廣泛搜集證據(jù)，大膽想象，提出的“大陸漂移說”：地球的大陸原先是連在一起的，后來由于各種力的作用斷裂開來；由于組成大陸的巖石比海底的巖石輕，所以大陸就像“冰山”一樣在海底上方漂移，形成現(xiàn)在的各個大陸塊。3.形成有結構的知識體系：從初步的假定和推測出發(fā)，采用各種方法，對假說的基本觀點進行驗證和論證（解決問題）。魏格納四次考察格陵蘭，從地貌學、地質學、地球物理學、古生物學、古氣象學、古地磁學、和大地測量學等，對“大陸漂移說”進行嚴密的論證，1915年出版了《海陸的起源》一書，標志著“大陸漂移說”已經形成完整的知識體系。想象、分析問題與創(chuàng)造的關系創(chuàng)造是人類對客觀世界的認知過程。實踐出真知，實踐是人的實踐，要體現(xiàn)人的主觀的能動性。人可以想象出問題去實踐，分析出可能解決問題的途徑去實踐，而動物則不可能。想象、分析問題是創(chuàng)造過程的必要環(huán)節(jié)和難點。想象、分析問題是主觀過程。應當承認在這個環(huán)節(jié)上，想象和分析的東西與客觀不一致的情況是難免的，這才是辨證唯物主義的態(tài)度。更加說明實踐的必要性——“實踐出真知”。在中國，往往不允許人們發(fā)生主觀與客觀不一致的情況，要求人的想法一定要符合實際，否則就扣上脫離實際、唯心主義的帽子。成為窒息創(chuàng)造思維的主要障礙。提高想象力的策略與方法想象力可以培養(yǎng)，但教不會應試教育培養(yǎng)不出豐富的想象力想象力的培養(yǎng)需要時間和空間學生需要在學習、生活、社會活動、科技活動中，面對問題通過實踐培養(yǎng)想象力。類比，指不同事物或現(xiàn)象在一定關系上的部分相同或相似。類比法是根據(jù)兩個（或兩類）對象之間某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種方法。它在科學研究、技術創(chuàng)新和各種創(chuàng)造活動中都是一種很有用的方法。2.類比創(chuàng)造發(fā)明法

類比不同于從特殊到一般的歸納方法，也不同于從一般到特殊的演繹方法，而是從特殊到特殊的一種獨特的方法。人們在探索未來的過程中，可以借助于類比的方法，把陌生的對象與熟悉的對象相對比，把未知的東西與已知的東西相對比，這樣，由此物及于彼物，由此類及于彼類，可以起到啟發(fā)思路，提供線索，舉一反三，觸類旁通的作用。

類比推理，簡稱類比或類推，可用如下公式表示：

A對象具有a,b,c,d屬性

B對象具有a’,b’,c’屬性

類比推理:對象B可能也具有d’屬性。

a’,b’,c’,d’分別與a,b,c,d

相同或相似。前三項是共同屬性，d’是推理屬性。

類比的方法擬人類比直接類比象征類比因果類比對稱類比綜合類比等……

1）擬人類比在進行創(chuàng)造活動時，有時可將創(chuàng)造對象“擬人化”。

2）直接類比從自然界或者從已有的發(fā)明成果中，尋找與創(chuàng)造對象相類似的東西，通過直接類比，創(chuàng)造的新事物。仿生疏水材料的研究碳納米管仿生壁虎腳打造蜘蛛人

《科學》2008-10-10

壁虎飛檐走壁、倒掛金鐘的能力讓人類嘆為觀止。如今，美國戴頓大學教授戴黎明和佐治亞理工學院教授王中林、曲良體博士等合作，用納米材料研制出一種仿生壁虎腳，它們既能在垂直的表面上輕松吸附重物，也能從不同角度輕松取下。這一最新成果發(fā)表在10月10日出版的《科學》雜志上。參與這項研究的還有夏振海教授和摩雷斯通博士。王中林指出，“這一新研究開啟了納米仿生領域的新篇章?！毖兄平鹂铸堲~鱗片造未來戰(zhàn)士防彈衣麻省理工學院專家發(fā)現(xiàn)，金恐龍魚的鱗片約只有