科学研究和创新概述市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

研究与创新研究与创新研究方法论研究方法论研究与创新应克服问题研究与创新应克服问题关于创新思索关于创新思索第1页研究方法论研究方法论发觉与提出科学问题发觉与提出科学问题资料获取方法资料获取方法资料分析与综合资料分析与综合处理问题方法处理问题方法试验方案设计试验方案设计结果分析与总结结果分析与总结举例举例第2页 图图1.1901-1999年年诺贝尔诺贝尔 自然科学获奖工作性自然科学获奖工作性 质分类质分类第3页 图图2.1901-1999年诺贝尔年诺贝尔 自然科学奖取得者不一样时段国别分布自然科学奖取得者不一样时段国别分布第4页获奖者做出代表性工作时年纪分布获奖者做出代表性工作时年纪分布图图5-1.物理学奖获奖人做出代表表性工作物理学奖获奖人做出代表表性工作时年纪分布时年纪分布(统计人数统计人数1 4 5)第5页研究与创新应克服问题研究与创新应克服问题只有天才才能创造，平凡人不能创造只有天才才能创造，平凡人不能创造知道少，基础差，不能创造知道少，基础差，不能创造简单问题都研究完了，剩下问题都是困简单问题都研究完了，剩下问题都是困难问题难问题从事研究太寂寞、太苦，没有乐趣从事研究太寂寞、太苦，没有乐趣急于求成，不能持之以恒急于求成，不能持之以恒第6页关于创新思索关于创新思索为何美国已成为科学研究中心？为何美国已成为科学研究中心？科技创新气氛科技创新气氛科技创新年纪问题科技创新年纪问题国际上经典创新结果启示国际上经典创新结果启示我们怎样创新？我们怎样创新？第7页重大发觉多起源于对试验事实重大发觉多起源于对试验事实敏锐观察和独具创意试验敏锐观察和独具创意试验X射线发觉遗传物质DNA发觉移动控制基因发觉第8页新科学仪器和装置创造，往往新科学仪器和装置创造，往往打开一扇新科学之门打开一扇新科学之门粒子加速器创造电子显微镜和隧道扫描显微镜创造激光冷却试验装置俘获原子第9页良好科学基础和前沿性、交叉良好科学基础和前沿性、交叉性研究可能偶发重大科学发觉，性研究可能偶发重大科学发觉，偶然中偶必定偶然中偶必定宇宙背景辐射发觉中子发觉第10页数学与计算机工具创造性应用，数学与计算机工具创造性应用，也可带来自然科学、工程技术、也可带来自然科学、工程技术、经济和管理科学方法与理论突经济和管理科学方法与理论突破破数学对量子力学作用数学对量子力学作用测定分子结构新方法：利用计算机技术，创造测定分子结构新方法：利用计算机技术，创造了用三维图象重建直接显示被了用三维图象重建直接显示被X射线透射新方射线透射新方法，测出维生素等数万种分子结构法，测出维生素等数万种分子结构数学对经济学、管理科学作用数学对经济学、管理科学作用第11页对已经有知识科学整理与发对已经有知识科学整理与发掘，也可能有新重大发觉与掘，也可能有新重大发觉与理论创新理论创新原子结构理论建立：在原子模型和量子理论基原子结构理论建立：在原子模型和量子理论基础上础上门捷列夫元素周期表：在前人大量化学元素研门捷列夫元素周期表：在前人大量化学元素研究基础上总结究基础上总结DNA双螺旋结构模型提出：总结相关研究双螺旋结构模型提出：总结相关研究第12页良好创新气氛和高水平创新基良好创新气氛和高水平创新基地是产生高水平创新结果温床地是产生高水平创新结果温床诺贝尔获奖单位集中：创新基地建设主要学术亲缘关系代表性结果到获奖时间（以上），不能急功近利第13页中青年时期是科学家实现创新中青年时期是科学家实现创新突破峰值年纪突破峰值年纪科学家创新高峰期为科学家创新高峰期为30-40岁岁博士学位论文期间工作博士学位论文期间工作勉励勉励20几岁就在前沿领域和重大战略方向几岁就在前沿领域和重大战略方向上开始独立创新研究与发展工作上开始独立创新研究与发展工作第14页创新意识、创新思想比经费与创新意识、创新思想比经费与设备更含有决定意义设备更含有决定意义爱因斯坦相对论：专利局低级职员，并无专题爱因斯坦相对论：专利局低级职员，并无专题研究经费研究经费构建构建DNA双螺旋结构模型研究小组经费消耗听双螺旋结构模型研究小组经费消耗听说只有数百英镑。说只有数百英镑。魏格纳大陆板块与漂移学说提出主要得益于他魏格纳大陆板块与漂移学说提出主要得益于他创新科学思想。创新科学思想。研究人员创新意识、独特试验构思、周密试验和研究人员创新意识、独特试验构思、周密试验和观察，以及科学思维，而且许多是硕士阶段工观察，以及科学思维，而且许多是硕士阶段工作。作。第15页创新体制和科学管理在创新中创新体制和科学管理在创新中主要作用主要作用遴选出色领导人：科技战略眼光、尊重知识、遴选出色领导人：科技战略眼光、尊重知识、尊重人才、善于管理，建立一套比较完善人才尊重人才、善于管理，建立一套比较完善人才培养体制培养体制对基础研究与高新技术前沿探索：自主性创新、对基础研究与高新技术前沿探索：自主性创新、科学评定、实时调整、保持创新活力。科学评定、实时调整、保持创新活力。对于基础性和战略性研究：发挥本身优势，联对于基础性和战略性研究：发挥本身优势，联合国内国际优势力量，争取取得科学规律系统合国内国际优势力量，争取取得科学规律系统知识与重大关键技术原始性创新突破或实现创知识与重大关键技术原始性创新突破或实现创造性系统集成。促进科技结果产业化。造性系统集成。促进科技结果产业化。扩大与国内外学术交流。扩大与国内外学术交流。第16页学习方法论学习方法论学习要考究方法。要学会，更要会学。学习要考究方法。要学会，更要会学。华罗庚形象比喻：由薄到厚，再由厚到薄。华罗庚形象比喻：由薄到厚，再由厚到薄。由薄到后是指知识摄取和积累过程，是由薄到后是指知识摄取和积累过程，是加法加法。由厚到薄是指知识提炼和升华过程，是由厚到薄是指知识提炼和升华过程，是减法减法。学习中还要：学习中还要：会问、会用、会用网、注意创新。会问、会用、会用网、注意创新。第17页会加会加勤于积累：摄取和积累知识是培养能力、创新基础。勤于积累：摄取和积累知识是培养能力、创新基础。融会贯通：把知识点连成片，相互沟通，左右联络，前后呼应。融会贯通：把知识点连成片，相互沟通，左右联络，前后呼应。专心梳理：条理化，成为脉络清楚、有主有次、有目有纲知识网。专心梳理：条理化，成为脉络清楚、有主有次、有目有纲知识网。落地生根：把他人、书本上知识变成自己。牛吃草变成奶。落地生根：把他人、书本上知识变成自己。牛吃草变成奶。把摘来核桃装在麻袋里把摘来核桃装在麻袋里 把采集草药放在一排排药屉里把采集草药放在一排排药屉里 把拾来珍珠穿成项链把拾来珍珠穿成项链 把点和站编成能放能收网把点和站编成能放能收网第18页会减会减概括能力：写人能勾出特征，画龙会点睛。概括能力：写人能勾出特征，画龙会点睛。“我用十句话说清楚了我用十句话说清楚了人家一本书内容以及人家一本书没有说清楚内容人家一本书内容以及人家一本书没有说清楚内容”（尼采）（尼采）简化能力：分清主次，剪枝留干。简化能力：分清主次，剪枝留干。统帅驾驭能力：一本书有许多章节，许多知识点，都是统帅驾驭能力：一本书有许多章节，许多知识点，都是“目目”。抓。抓指导全书基本思绪，贯通全书根本，这就是指导全书基本思绪，贯通全书根本，这就是“纲纲”。举一纲而万举一纲而万目张目张。“目目”：多、繁、散（沙与金混杂）。：多、繁、散（沙与金混杂）。“纲纲”：少、精、帅（吹尽：少、精、帅（吹尽黄沙始见金）。能多更能少；能繁更能精；能放更能收；能进更黄沙始见金）。能多更能少；能繁更能精；能放更能收；能进更能出。能出。弃形取神能力：个别到普通；详细到抽象；现象到规律；温故到知弃形取神能力：个别到普通；详细到抽象；现象到规律；温故到知新。新。第19页会问会问多问出智慧：学习中要多问，多打几个问号。要会问：学习中提不出问题是学习中最大问题。发觉了问题是好事，抓住了隐藏问题是学习深化表现。科学始于问题，知惑才能解惑。善于提出问题是处理问题主要一步。Hilbert 19向数学界提出了23个有待处理问题，100多年来吸引了无数数学家目光，缔造了20世纪数学辉煌。要追问：主要问题要抓住不放，穷追紧逼，一直追到关键问题并处理之（提问中减法）。要问自己：问老师、问他人，更要问知己。好老师注意启发，引导学生思索，为学生留出思索空间。学习时更要勤于思索，善于思索，为自己开辟思索空间。第20页会用会用学而时习之（论语）。学习学而时习之（论语）。学习=学学+习。习。“习习”通常了解为复习；更准通常了解为复习；更准确些，确些，“习习”应了解为用，了解为实践。练习、实习、习题、习应了解为用，了解为实践。练习、实习、习题、习作等都是作等都是“习习”，也就是用，应用和实践。，也就是用，应用和实践。“用用”是是“学学”继续、深化和检验。与学相比，用内涵更丰富：多继续、深化和检验。与学相比，用内涵更丰富：多面性；综合性；反思性；跳跃性；灵活性；牢靠性；悟性；检验面性；综合性；反思性；跳跃性；灵活性；牢靠性；悟性；检验性。性。“理论是灰色，生命之树常青理论是灰色，生命之树常青”能够用来比喻学和用区分。能够用来比喻学和用区分。仪器科学是一门综合性科学，包括传感技术（与材料科学关系亲密）仪器科学是一门综合性科学，包括传感技术（与材料科学关系亲密）、电子技术、计算机技术、通信技术以及物理、化学等，学习本、电子技术、计算机技术、通信技术以及物理、化学等，学习本门科学重点就在于应用，在于设计出有创造性科学仪器！门科学重点就在于应用，在于设计出有创造性科学仪器！第21页会用网会用网利用因特网上数字图书馆进行资料查询、利用因特网上数字图书馆进行资料查询、检索和应用。检索和应用。第22页创新创新科学精神精华是求实创新。科学精神精华是求实创新。把知识向前推深入，向更广、更深、更精、更神方向迈出把知识向前推深入，向更广、更深、更精、更神方向迈出一步。一步。加：在继承中创新。站在巨人肩上才能看更远。加：在继承中创新。站在巨人肩上才能看更远。减：减：推推陈出新、陈出新、破破旧立新。旧立新。问：在已经有知识中发觉疑点，感到迷惑，问：在已经有知识中发觉疑点，感到迷惑，是走向解惑和是走向解惑和创新起点。创新起点。用：在应用和实践中对已经有知识进行检验，发觉其中不用：在应用和实践中对已经有知识进行检验，发觉其中不足并加以改进，足并加以改进，这就是创新这就是创新。第23页学习方法论学习方法论加：广采厚积，织网生根。加：广采厚积，织网生根。减：去粗取精，弃形取神。减：去粗取精，弃形取神。问：知惑解惑，开启心扉。问：知惑解惑，开启心扉。用：实践检验，用中生巧。用：实践检验，用中生巧。创新：觅真理立巨人肩上，出新意创新：觅真理立巨人肩上，出新意于法度之中。于法度之中。第24页什么样人才是好人才？什么样人才是好人才？李开复与陈章良对话李开复与陈章良对话要创造力还是要人品要创造力还是要人品智慧主要还是创造力主要智慧主要还是创造力主要要竞争力还是要团体精神要竞争力还是要团体精神团体精神里是否能够竞争团体精神里是否能够竞争执著和自信也很主要执著和自信也很主要第25页李开复和陈章良提出自己认为李开复和陈章良提出自己认为人才应该具备素质并排序人才应该具备素质并排序李开复作为人才需求方，认为：人品、智慧、团体精李开复作为人才需求方，认为：人品、智慧、团体精神、激情对于人才来说最主要神、激情对于人才来说最主要陈章良作为人才供给方，认为：创新、执著、自信最陈章良作为人才供给方，认为：创新、执著、自信最主要。主要。李开复认为：李开复认为：人品出了问题就不能用。人品出了问题就不能用。有智慧人能够选择什么时候该创新，什么时候该利用有智慧人能够选择什么时候该创新，什么时候该利用前人结果，创造出结果要有用。前人结果，创造出结果要有用。学校老师希望学生第一、第二、第三名，而微软看重学校老师希望学生第一、第二、第三名，而微软看重是团体一起做出来工作。是团体一起做出来工作。执著不应该是盲目标执著，而应在认定目标之后。执著不应该是盲目标执著，而应在认定目标之后。第26页创新人才应该具备素质创新人才应该具备素质好奇心和兴趣：放射性发觉好奇心和兴趣：放射性发觉品味，直觉和洞察力品味，直觉和洞察力：taste、影响选择方向决、影响选择方向决定性原因定性原因勤奋刻苦和集中注意能力：勤奋刻苦和集中注意能力：人文素质和文化传统人文素质和文化传统 海纳百川，有容乃大：海纳百川，有容乃大：在保持各自格调和特点在保持各自格调和特点同时，相互学习、相互勉励、相互支持，不停同时，相互学习、相互勉励、相互支持，不停取得新思想、也才能有团体精神。取得新思想、也才能有团体精神。要提升自信：勇于创新、不怕风险。要提升自信：勇于创新、不怕风险。第27页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新1）利用微机打印口进行数据采集利用微机打印口进行数据采集Electronic Design上发表文章上发表文章(12位位A/D)EDN上发表文章（上发表文章（AD7821)并行端口编程所给出各种应用例子并行端口编程所给出各种应用例子第28页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新2）利用多个利用多个A/D并行数据采集并行数据采集多功效综合工程探测仪多功效综合工程探测仪双双A/D采集瞬变电磁信号采集瞬变电磁信号分布式数据采集分布式数据采集第29页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新3）高密度电阻率仪出现与改进高密度电阻率仪出现与改进电极转换装置研制电极转换装置研制分布式控制电极系统分布式控制电极系统专用成像处理软件专用成像处理软件第30页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新4）GPS在在TEM中应用中应用注意高精度石英钟同时优缺点注意高精度石英钟同时优缺点1.导线同时改为光纤电缆同时导线同时改为光纤电缆同时2.无线电同时改为无线电同时改为GPS同时同时第31页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新5）电磁驱动可控震源系统电磁驱动可控震源系统突破液压控制频率上限限制突破液压控制频率上限限制降低系统重量和减小体积降低系统重量和减小体积(非车载非车载)降低系统成本降低系统成本第32页我们怎样创新？我们怎样创新？（技术创新（技术创新6）ATTEM系统系统发射机关断期间内采集，全程采样发射机关断期间内采集，全程采样双双A/D技术技术利用软件消除一次场影响利用软件消除一次场影响第33页我们怎样创新？我们怎样创新？（借用其它学科研究结果进行创新举例借用其它学科研究结果进行创新举例）高阶谱用于可控震源地震数据处理高阶谱用于可控震源地震数据处理借用雷达思想研究束控震源地震借用雷达思想研究束控震源地震利用虚拟现实技术进行海底系统仿利用虚拟现实技术进行海底系统仿真研究真研究利用因特网实现虚拟试验室研究利用因特网实现虚拟试验室研究第34页集束研究初探第35页我们怎样创新？我们怎样创新？（多学科综合进行创新举例）（多学科综合进行创新举例）野外现场矿物成份近红外光谱分析仪研制就是野外现场矿物成份近红外光谱分析仪研制就是电子电子,计算机计算机,光学光学,矿物学矿物学,化学计量学等多学化学计量学等多学科交叉综合科交叉综合地球物理仪器地球物理仪器:地球物理学地球物理学,仪器科学交叉综合仪器科学交叉综合(仪器科学本身就是多学科综合仪器科学本身就是多学科综合,所以为科学技所以为科学技术前沿技术术前沿技术)每一个仪器创造或改进都为创新每一个仪器创造或改进都为创新!第36页科学研究中应注意问题科学研究中应注意问题绝不能剪裁拼凑论文绝不能剪裁拼凑论文绝不能伪造试验数据绝不能伪造试验数据绝不能剽窃关键结果绝不能剽窃关键结果学术腐败例子学术腐败例子:北京大学王铭铭北京大学王铭铭,复旦大学申复旦大学申小龙小龙,合肥工业大学杨敬安合肥工业大学杨敬安,华东理工大学华东理工大学胡梁明等胡梁明等.第37页科学研究中科学研究中“心想事成心想事成”想是事成前提想是事成前提首先要敢想，要认真去想，要经常想、首先要敢想，要认真去想，要经常想、时时想时时想要想（提）出问题，想出处理问题方要想（提）出问题，想出处理问题方法法把想到事情办成把想到事情办成心想事成！心想事成！第38页