科学研究与创新概述.ppt

研究与创新,研究方法论研究与创新应克服的问题关于创新的思考,研究方法论,发现与提出科学问题资料获取方法资料分析与综合解决问题的方法实验方案设计结果分析与总结举例,图1.1901-1999年诺贝尔自然科学获奖工作性质的分类,图2.1901-1999年诺贝尔自然科学奖获得者不同时段的国别分布,获奖者做出代表性工作时的年龄分布,图5-1.物理学奖获奖人做出代表表性工作时的年龄分布(统计人数145),研究与创新应克服的问题,只有天才才能创造，平凡人不能创造懂得少，基础差，不能创造简单的问题都研究完了，剩下的问题都是困难的问题从事研究太寂寞、太苦，没有乐趣急于求成，不能持之以恒,关于创新的思考,为什么美国已成为科学研究的中心？科技创新的氛围科技创新的年龄问题国际上典型创新成果的启示我们如何创新？,重大发现多来源于对实验事实敏锐的观察和独具创意的实验,X射线的发现遗传物质DNA的发现移动控制基因的发现,新的科学仪器和装置的发明，往往打开一扇新的科学之门,粒子加速器的发明电子显微镜和隧道扫描显微镜的发明激光冷却实验装置俘获原子,良好的科学基础和前沿性、交叉性的研究可能偶发重大的科学发现，偶然中偶必然,宇宙背景辐射的发现中子的发现,数学与计算机工具创造性的应用，也可带来自然科学、工程技术、经济和管理科学方法与理论的突破,数学对量子力学的作用测定分子结构的新方法：利用计算机技术，发明了用三维图象重建直接显示被X射线透射的新方法，测出维生素等数万种分子结构数学对经济学、管理科学的作用,对已有知识的科学整理与发掘，也可能有新的重大发现与理论创新,原子结构理论的建立：在原子模型和量子理论基础上门捷列夫的元素周期表：在前人大量化学元素研究的基础上总结DNA双螺旋结构模型的提出：总结有关研究,良好的创新氛围和高水平的创新基地是产生高水平创新成果的温床,诺贝尔获奖单位的集中：创新基地建设重要学术亲缘关系代表性成果到获奖的时间（10年以上），不能急功近利,中青年时期是科学家实现创新突破的峰值年龄,科学家的创新高峰期为30-40岁博士学位论文期间的工作鼓励20几岁就在前沿领域和重大战略方向上开始独立的创新研究与发展工作,创新意识、创新思想比经费与设备更具有决定意义,爱因斯坦的相对论：专利局的低级职员，并无专项研究经费构建DNA双螺旋结构模型研究小组的经费消耗据说只有数百英镑。魏格纳的大陆板块与漂移学说的提出主要得益于他的创新科学思想。研究人员的创新意识、独特的实验构思、周密的实验和观测，以及科学思维，并且许多是研究生阶段的工作。,创新体制和科学管理在创新中的重要作用,遴选杰出的领导人：科技战略眼光、尊重知识、尊重人才、善于管理，建立一套比较完善的人才培养体制对基础研究与高新技术前沿探索：自主性创新、科学评估、实时调整、保持创新的活力。对于基础性和战略性研究：发挥自身优势，联合国内国际优势力量，争取取得科学规律的系统知识与重大关键技术原始性创新突破或实现创造性的系统集成。促进科技成果的产业化。扩大与国内外的学术交流。,学习方法论,学习要讲究方法。要学会，更要会学。华罗庚的形象比喻：由薄到厚，再由厚到薄。由薄到后是指知识的摄取和积累过程，是加法。由厚到薄是指知识的提炼和升华过程，是减法。学习中还要：会问、会用、会用网、注意创新。,会加,勤于积累：摄取和积累知识是培养能力、创新的基础。融会贯通：把知识点连成片，相互沟通，左右联系，前后呼应。用心梳理：条理化，成为脉络清晰、有主有次、有目有纲的知识网。落地生根：把别人的、书本上的知识变成自己的。牛吃草变成奶。把摘来的核桃装在麻袋里把采集的草药放在一排排药屉里把拾来的珍珠穿成项链把点和站编成能放能收的网,会减,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人家一本书的内容以及人家一本书没有说清楚的内容”（尼采）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“目”。抓指导全书的基本思路，贯穿全书的主线，这就是“纲”。举一纲而万目张。“目”：多、繁、散（沙与金的混杂）。“纲”：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；能进更能出。弃形取神的能力：个别到一般；具体到抽象；现象到规律；温故到知新。,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的问题。发现了问题是好事，抓住了隐藏的问题是学习深化的表现。科学始于问题，知惑才能解惑。善于提出问题是解决问题的重要一步。Hilbert1900年向数学界提出了23个有待解决的问题，100多年来吸引了无数数学家的目光，缔造了20世纪数学的辉煌。要追问：重要的问题要抓住不放，穷追紧逼，一直追到核心问题并解决之（提问中的减法）。要问自己：问老师、问别人，更要问知己。好老师注意启发，引导学生思考，为学生留出思考空间。学习时更要勤于思考，善于思考，为自己开辟思考的空间。,会用,学而时习之（论语）。学习=学+习。“习”通常理解为复习；更准确些，“习”应理解为用，理解为实践。练习、实习、习题、习作等都是“习”，也就是用，应用和实践。“用”是“学”的继续、深化和检验。与学相比，用的内涵更丰富：多面性；综合性；反思性；跳跃性；灵活性；牢固性；悟性；检验性。“理论是灰色的，生命之树常青”可以用来比喻学和用的区别。仪器科学是一门综合性的科学，涉及传感技术（与材料科学关系密切）、电子技术、计算机技术、通信技术以及物理、化学等，学习本门科学的重点就在于应用，在于设计出有创造性的科学仪器！,会用网,利用因特网上数字图书馆进行资料的查询、检索和应用。,创新,科学精神的精髓是求实创新。把知识向前推进一步，向更广、更深、更精、更神的方向迈出一步。加：在继承中创新。站在巨人肩上才能看的更远。减：推陈出新、破旧立新。问：在已有知识中发现疑点，感到困惑，是走向解惑和创新的起点。用：在应用和实践中对已有知识进行检验，发现其中的不足并加以改进，这就是创新。,学习方法论,加：广采厚积，织网生根。减：去粗取精，弃形取神。问：知惑解惑，开启心扉。用：实践检验，用中生巧。创新：觅真理立巨人肩上，出新意于法度之中。,什么样的人才是好人才？李开复与陈章良的对话,要创造力还是要人品智慧重要还是创造力重要要竞争力还是要团队精神团队精神里是否可以竞争执著和自信也很重要,李开复和陈章良提出自己认为人才应该具备的素质并排序,李开复作为人才需求方，认为：人品、智慧、团队精神、激情对于人才来说最重要陈章良作为人才供给方，认为：创新、执著、自信最重要。李开复认为：人品出了问题就不能用。有智慧的人可以选择什么时候该创新，什么时候该利用前人的成果，创造出的成果要有用。学校的老师希望学生的第一、第二、第三名，而微软看重的是团队一起做出来的工作。执著不应该是盲目的执著，而应在认定目标之后。,创新人才应该具备的素质,好奇心和兴趣：放射性的发现品味，直觉和洞察力：taste、影响选择方向的决定性因素勤奋刻苦和集中注意的能力：人文素质和文化传统海纳百川，有容乃大：在保持各自的风格和特点的同时，相互学习、相互鼓励、相互支持，不断获得新思想、也才能有团队精神。要提高自信：勇于创新、不怕风险。,我们如何创新？（技术创新1）,利用微机的打印口进行数据采集ElectronicDesign上发表的文章(12位A/D)EDN上发表的文章（AD7821)并行端口编程所给出的多种应用例子,我们如何创新？（技术创新2）,利用多个A/D并行数据采集多功能综合工程探测仪双A/D采集瞬变电磁信号分布式数据采集,我们如何创新？（技术创新3）,高密度电阻率仪的出现与改进电极转换装置的研制分布式控制的电极系统专用成像处理软件,我们如何创新？（技术创新4）,GPS在TEM中的应用注意高精度石英钟同步的优缺点1.导线同步改为光纤电缆同步2.无线电同步改为GPS同步,我们如何创新？（技术创新5）,电磁驱动可控震源系统突破液压控制频率上限的限制降低系统的重量和减小体积(非车载)降低系统成本,我们如何创新？（技术创新6）,ATTEM系统发射机关断期间内采集，全程采样双A/D技术利用软件消除一次场影响,我们如何创新？（借用其它学科的研究成果进行创新举例）,高阶谱用于可控震源地震数据处理借用雷达的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真研究利用因特网实现虚拟实验室的研究,集束研究初探,我们如何创新？（多学科综合进行创新举例）,野外现场矿物成分近红外光谱分析仪的研制就是电子,计算机,光学,矿物学,化学计量学等多学科交叉综合地球物理仪器:地球物理学,仪器科学的交叉综合(仪器科学本身就是多学科的综合,因此