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高等學(xué)校創(chuàng)新思維與應(yīng)用規(guī)劃教材:技術(shù)創(chuàng)新方法
本書從創(chuàng)新思維與TRIZ技術(shù)創(chuàng)新方法的教育與培訓(xùn)出發(fā),所涉及的知識面廣,編排系統(tǒng)充分考慮了教學(xué)與實踐的特點,將40個發(fā)明原理貫穿于各章,教學(xué)內(nèi)容涉及創(chuàng)新思維與方法的重要概念、發(fā)明問題傳統(tǒng)方法、創(chuàng)新思維技法、系統(tǒng)分析方法、S曲線與技術(shù)系統(tǒng)進化法則、技術(shù)矛盾與矛盾矩陣、物理矛盾與分離方法、物場分析與標準解、科學(xué)效應(yīng)與知識庫應(yīng)用、用TRIZ解決發(fā)明問題以及破壞性創(chuàng)新與突破性創(chuàng)新,全書共11 章和一個內(nèi)容豐富又實用的附錄,提供了部分習題與實驗問題的參考答案。本書面向創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用中創(chuàng)新工程師1 級培訓(xùn)的理論學(xué)習,適合作為高等院校各個專業(yè)開展創(chuàng)新教育、學(xué)習創(chuàng)新思維與技術(shù)創(chuàng)新方法的應(yīng)用型教材,也可供科技工作者和工程技術(shù)人員參考或作為繼續(xù)教育的教材。
研究表明,創(chuàng)新的先鋒團隊眾多的諾貝爾獎獲得者的成功途徑, 一是科學(xué)發(fā)現(xiàn),二是科學(xué)儀器,三是科學(xué)方法。其中,科學(xué)方法的核心是 創(chuàng)新方法,幾乎有1/3 的諾貝爾獎獲得者是靠科學(xué)的創(chuàng)新方法實現(xiàn)了研究 的突破性進展,可見創(chuàng)新方法對于科學(xué)研究的極端重要性。大眾創(chuàng)業(yè),萬 眾創(chuàng)新,建設(shè)創(chuàng)新型國家,其核心是要增強自主創(chuàng)新的能力,創(chuàng)新引領(lǐng), 方法先行。 1946 年,蘇聯(lián)科學(xué)家根里奇·阿奇舒勒(19261998)開始了發(fā)明 問題解決理論(TRIZ)的研究工作。在以后的數(shù)十年中,這位發(fā)明家投入 畢生精力,致力于創(chuàng)新研究。在他的帶領(lǐng)下,蘇聯(lián)的幾十家學(xué)校、研究部 門和企業(yè),組成專門機構(gòu)。他們先后分析了世界的幾十萬份發(fā)明專利,總 結(jié)出技術(shù)進化所遵循的普遍規(guī)律,以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾時采 用的創(chuàng)新法則,創(chuàng)建了一種由解決技術(shù)問題、實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的各種方法組 成的理論體系TRIZ。 2008 年,為了落實國家中長期科技規(guī)劃綱要,從源頭推進我國的自主 創(chuàng)新,國家科學(xué)技術(shù)部、發(fā)展與改革委員會、教育部、科學(xué)技術(shù)協(xié)會四部 委聯(lián)合頒布了《關(guān)于加強創(chuàng)新方法工作的若干意見》,文件中明確指出要 推進TRIZ 等國際先進技術(shù)創(chuàng)新方法與中國本土需求融合……特別是推動 TRIZ 中成熟方法的培訓(xùn)……。 實踐表明,運用TRIZ 創(chuàng)新,能夠幫助我們突破思維定式,從不同角度 分析問題,進行理性的邏輯思維,揭示問題的本質(zhì),確定問題的進一步探 索方向,能根據(jù)技術(shù)進化規(guī)律,預(yù)測未來發(fā)展趨勢,最終抓住機會來徹底 解決問題,并開發(fā)出富有競爭力的創(chuàng)新產(chǎn)品。 本教材的內(nèi)容包括了創(chuàng)新思維的基本方法、TRIZ 原理和工具的介紹和 運用TRIZ 原理來解決創(chuàng)新問題的一些實踐案例,各章均精心安排了課前閱 讀腦洞大開和課后實踐實驗與思考等環(huán)節(jié),實操性強,把創(chuàng)新思 維、管理創(chuàng)新方法的概念、理論和技術(shù)知識融入實踐中,幫助讀者加深對 學(xué)習的認識和理解。作為學(xué)習輔助,書后附錄提供了部分習題與實驗問題 的參考答案。本書是2016 年杭州市高校精品課程項目創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法建 設(shè)成果之一,2017 年Google 高職大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育項目以技術(shù)創(chuàng)新為 導(dǎo)向的提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育示范課程建設(shè)成果之一。本書的編寫工作得到 2016IM020600(國家科技部項目)新疆特色產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新方法推廣與應(yīng)用示范 的支持,得到新疆維吾爾自治區(qū)科學(xué)技術(shù)廳、浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院、浙 江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、浙江大學(xué)城市學(xué)院等單位的支持。 本書由周蘇任主編,楊大鵬任副主編,參加編寫的還有張麗娜、 許鴻飛、王文、吳林華、張健、蔡錦錦等。 歡迎教師索取與本書配套的豐富教學(xué)資料并進行交流。E-mail: zhousu@qq.com,QQ:81505050,個人博客:http://blog.sina.com.cn/zhousu58
周蘇,1982年華東水利學(xué)院計算機應(yīng)用專業(yè)本科畢業(yè),1986年由水電部研究所調(diào)入杭州大學(xué)計算機系任教,1991年破格晉升副教授,1999年調(diào)入浙江大學(xué)城市學(xué)院計算機系任教,2005年晉升教授。在杭州大學(xué)、浙江大學(xué)、浙江大學(xué)城市學(xué)院、浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院、溫州大學(xué)城市學(xué)院、嘉興學(xué)院南湖學(xué)院、溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院等多所院校專/兼職任教,教學(xué)經(jīng)驗豐富。 長期從事計算機等專業(yè)教學(xué)工作,擔任計算機基礎(chǔ)、計算機導(dǎo)論、軟件工程、軟件測試技術(shù)、軟件體系結(jié)構(gòu)、電子商務(wù)概論、移動商務(wù)、多媒體技術(shù)、項目管理、管理信息系統(tǒng)、應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)、C語言程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、網(wǎng)絡(luò)傳播技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)生態(tài)學(xué)、人機交互技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計概論、藝術(shù)欣賞概論、計算機平面設(shè)計、信息管理與信息系統(tǒng)概論、信息資源管理、辦公軟件高級應(yīng)用、IT應(yīng)用文寫作等課程的教學(xué),對計算機學(xué)科教學(xué)以及應(yīng)用型院校教學(xué)有深刻理解。
第1 章 TRIZ 基礎(chǔ)...................................................................................... 1 【腦洞大開】習主席新年賀詞中提到的科技創(chuàng)新和重大工程建設(shè)十大捷報..... 1 1.1 發(fā)明與創(chuàng)新的基本概念................................................................................ 5 1.2 TRIZ 起源與發(fā)展.......................................................................................... 9 1.3 發(fā)明的5 個級別......................................................................................... 11 1.4 認識發(fā)明原理............................................................................................. 15 1.5 TRIZ 的核心思想........................................................................................ 18 1.6 TRIZ 的未來發(fā)展........................................................................................ 18 1.7 國家標準:創(chuàng)新方法應(yīng)用能力等級規(guī)范................................................... 19 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理1~4 .............................................................................. 20 【習題】.............................................................................................................. 24 【實驗與思考】在線學(xué)習創(chuàng)新方法.................................................................... 24 第2 章 發(fā)明問題傳統(tǒng)方法........................................................................ 28 【腦洞大開】創(chuàng)新領(lǐng)袖共有的5 個特點............................................................ 28 2.1 什么是思維定式......................................................................................... 31 2.2 試錯法......................................................................................................... 34 2.3 頭腦風暴法................................................................................................. 35 2.4 形態(tài)分析法................................................................................................. 40 2.5 和田十二法................................................................................................. 42 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理5~8 .............................................................................. 44 【習題】.............................................................................................................. 47 【實驗與思考】頭腦風暴法實踐與嵌套原理應(yīng)用............................................. 48 第3 章 創(chuàng)新思維技法............................................................................... 52 【腦洞大開】熊彼特的創(chuàng)新理論....................................................................... 52 3.1 創(chuàng)造性思維方式......................................................................................... 56 3.2 創(chuàng)造性思維技法......................................................................................... 63 3.3 最終理想解(IFR)方法............................................................................ 72 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理9~12 ............................................................................ 77 【習題】.............................................................................................................. 80 【實驗與思考】創(chuàng)造性思維技法的實踐............................................................ 81 第4 章 系統(tǒng)分析方法............................................................................... 89 【腦洞大開】以色列科技創(chuàng)新的奧秘................................................................ 89 4.1 系統(tǒng)與系統(tǒng)思維......................................................................................... 91 4.2 功能分析..................................................................................................... 95 4.3 組件分析..................................................................................................... 99 4.4 因果分析....................................................................................................102 4.5 資源分析....................................................................................................106 4.6 裁剪分析....................................................................................................111 4.6.1 裁剪原理和過程............................................................................112 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理13~16 .........................................................................114 【習題】.............................................................................................................119 【實驗與思考】關(guān)于眼鏡的系統(tǒng)組件分析.......................................................120 第5 章 S 曲線與技術(shù)系統(tǒng)進化法則......................................................... 122 【腦洞大開】《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(一)........................................122 5.1 技術(shù)系統(tǒng)的進化........................................................................................126 5.2 S 曲線及其作用.........................................................................................128 5.3 技術(shù)系統(tǒng)進化法則.....................................................................................133 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理17~19 .........................................................................144 【習題】.............................................................................................................148 【實驗與思考】深入理解S 曲線與技術(shù)系統(tǒng)進化法則....................................149 第6 章 技術(shù)矛盾與矛盾矩陣................................................................... 154 【腦洞大開】《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(二)........................................154 6.1 TRIZ 中的矛盾...........................................................................................162 6.2 技術(shù)矛盾....................................................................................................163 6.4 矛盾矩陣....................................................................................................167 6.5 利用矛盾矩陣求解技術(shù)矛盾.....................................................................169 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理20~22 .........................................................................173 【習題】.............................................................................................................176 【實驗與思考】應(yīng)用矛盾矩陣獲取問題解決方案............................................177 第7 章 物理矛盾與分離方法................................................................... 182 【腦洞大開】《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(三)........................................182 7.1 物理矛盾....................................................................................................186 7.2 分離方法....................................................................................................188 7.3 利用分離方法求解物理矛盾.....................................................................193 7.4 將技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾.....................................................................195 7.5 用發(fā)明原理解決物理矛盾.........................................................................196 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理23~25 .........................................................................197 【習題】.............................................................................................................200 【實驗與思考】用分離方法解決物理矛盾.......................................................200 第8 章 物場分析與標準解...................................................................... 203 【腦洞大開】融合推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育............................................203 8.1 物場分析的概念........................................................................................205 8.2 物場分析方法............................................................................................207 8.3 物場模型類型............................................................................................209 8.4 物場分析的一般解法.................................................................................210 8.5 物場模型分析的應(yīng)用.................................................................................213 8.6 標準解系統(tǒng)................................................................................................216 8.7 標準解的應(yīng)用案例.....................................................................................227 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理26~28 .........................................................................229 【習題】.............................................................................................................231 【實驗與思考】物場分析與標準解系統(tǒng)應(yīng)用...................................................232 第9 章 科學(xué)效應(yīng)與知識庫應(yīng)用............................................................... 238 【腦洞大開】全球超級計算機500 強中國雙第一............................................238 9.1 科學(xué)效應(yīng)的作用........................................................................................241 9.2 TRIZ 理論中的科學(xué)效應(yīng)............................................................................243 9.3 創(chuàng)新的知識資源........................................................................................254 9.4 支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的知識庫.....................................................................256 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理29~32 .........................................................................258 【習題】.............................................................................................................260 【實驗與思考】科學(xué)效應(yīng)應(yīng)用實踐...................................................................260 第10 章 用TRIZ 解決發(fā)明問題.............................................................. 264 【腦洞大開】真正的創(chuàng)新都歸于對人性的探索................................................264 10.1 TRIZ 是最好的創(chuàng)新發(fā)動機......................................................................267 10.2 航空燃氣渦輪發(fā)動機的技術(shù)進化............................................................267 10.3 飛機機翼的進化.......................................................................................268 10.4 提高智能吸塵器的清潔效果...................................................................271 10.5 寶馬汽車的外形設(shè)計...............................................................................273 10.6 油漆灌裝系統(tǒng)的裁剪...............................................................................274 10.7 發(fā)明問題解決算法ARIZ .........................................................................277 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理33~36 .........................................................................278 【習題】.............................................................................................................281 【實驗與思考】TRIZ 創(chuàng)新方法應(yīng)用實踐..........................................................281 第11 章 破壞性創(chuàng)新與突破性創(chuàng)新.......................................................... 284 【腦洞大開】演講:破壞性創(chuàng)新技術(shù)最初都是個笑話....................................284 11.1 破壞性技術(shù)創(chuàng)新.......................................................................................289 11.2 破壞性創(chuàng)新的運用...................................................................................295 11.3 突破性創(chuàng)新..............................................................................................298 【創(chuàng)意無限】發(fā)明原理37~40 .........................................................................300 【習題】.............................................................................................................302 【課程學(xué)習與實驗總結(jié)】..................................................................................303 附錄......................................................................................................... 307 附錄A 物理效應(yīng)..............................................................................................307 附錄B 化學(xué)效應(yīng)..............................................................................................309 附錄C 幾何效應(yīng)..............................................................................................310 附錄D 部分習題與實驗參考答案...................................................................311 附錄E 3939 矛盾矩陣............................................................ (見書末插頁) 參考文獻.................................................................................................. 318
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