科学研究中的创新方法

《科学研究中的创新方法》针对现代科学研究的特点，在深入探讨已有科学研究模式的基础上，将TRIZ创新思维方法嵌入其中，帮助选题和启发出更有针对性的方案，并提出了从*终方案中筛选创造性方案的原则及从创造性方案中发现新原理的建议。《科学研究中的创新方法》案例丰富，分析步骤清晰，操作性强，其中大部分案例取自近年来作者发表的学术论文，有利于帮助读者理解在科学研究中应用TRIZ的特点及注意事项。

张中月，博士，教授，博士生导师。1998年本科毕业于兰州大学物理系；2004年硕士毕业于中国科学技术大学物理系；2009年博士毕业于美国佐治亚大学（University of Georgia)物理与天文物理系。研究方向为微纳光学与光子学、表面等离激元学、TRIZ在教学及科学研究中的应用。主持国家自然科学基金面上和青年科学基金项目、教育部留学回国人员科研启动基金项目、人才引进及基础建设项目。发表光学和光学工程方向学术论文100余篇。靠前TRIZ协会三级认证证书、靠前TRIZ协会一级认证专家、创新方法推广专家、《TRIZ评论》主编。多次协助靠前TRIZ协会前主席Sergei lkovenko博士开展TRIZ战略培训与TRIZ认证培训、参与全国多地的创新工程师或创业导师培训和TRIZ项目辅导。开设“创新思维与发明方法”课程，发表教学与科学研究方法类论文10余篇，申请50余项。

内容摘要

本书针对现代科学研究的特点，在深入探讨已有科学研究模式的基础上，将TRIZ创新思维方法嵌入其中，帮助选题和启发出更有针对性的方案，并提出了从*终方案中筛选创造性方案的原则及从创造性方案中发现新原理的建议。本书案例丰富，分析步骤清晰，操作性强，其中大部分案例取自近年来作者发表的学术论文，有利于帮助读者理解在科学研究中应用TRIZ的特点及注意事项。

目录

第1章 科学研究及其模式 1

1.1 “科学研究”的含义 1

1.1.1 对科学与技术之间关系的传统认识 2

1.1.2 现代科学与技术之间关系的新特点 4

1.2 “科学研究”的模式 5

1.2.1 爱因斯坦的“探索性的演绎法”模式 6

1.2.2 普利高津的“七步法”模式 7

1.2.3 科学研究模式的共性 8

1.2.4 科学研究模式的重新描述 10

1.3 本章小结 12

参考文献 13

第2章 科学研究中的思维方法 14

2.1 科学研究中的逻辑思维方法 14

2.1.1 分析与综合 15

2.1.2 归纳与演绎 16

2.1.3 逻辑思维的特点 18

2.1.4 逻辑思维的产生条件 19

2.2 科学研究中的非逻辑思维方法 19

2.2.1 灵感 20

2.2.2 直觉 23

2.2.3 想象 24

2.2.4 非逻辑思维的特点 27

2.2.5 非逻辑思维的产生条件 28

2.3 科学研究模式中不同阶段的思维方法 29

2.3.1 爱因斯坦“探索性的演绎法”中的思维方法 29

2.3.2 普利高津“七步法”中的思维方法 30

2.3.3 科学研究是逻辑思维与非逻辑思维的有机结合 30

2.4 本章小结 32

参考文献 32

第3章 嵌入TRIZ 的科学研究模式 33

3.1 TRIZ 33

3.1.1 TRIZ 的核心思想 34

3.1.2 TRIZ 的发展 35

3.1.3 TRIZ 解决问题的流程 36

3.1.4 TRIZ 思维方法的本质 43

3.1.5 国际TRIZ 协会及其认证体系 43

3.2 嵌入TRIZ 思维方法后的科学研究模式 44

3.3 本章小结 48

参考文献 49

第4章 通用工程参数帮助选题 50

4.1 选题 50

4.1.1 选题的重要性 50

4.1.2 选题的问题意识 51

4.1.3 以“大问题”为研究内容 52

4.1.4 以“小问题”为研究内容 52

4.1.5 “大问题”和“小问题”的共性 52

4.2 应用基础研究的目的 53

4.2.1 具体参数和主要价值参数 53

4.2.2 通用工程参数 54

4.3 通用工程参数帮助选题的步骤和核心思想 58

4.3.1 通用工程参数帮助选题的步骤 58

4.3.2 通用工程参数帮助选题的核心思想 60

4.4 案例：诱导圆二色性方向的选题 60

4.5 本章小结 63

参考文献 63

第5章 功能分析帮助深入理解文献 65

5.1 学习从阅读文献开始 66

5.1.1 阅读文献的数量 66

5.1.2 阅读文献的质量 66

5.2 功能分析简介 67

5.2.1 系统 67

5.2.2 功能分析的步骤 67

5.2.3 功能的性能和水平 71

5.2.4 功能分析举例 71

5.3 案例：理解关于非对称传输的文献 73

5.3.1 无帮助的功能分析 75

5.3.2 有帮助的功能分析 76

5.3.3 从有帮助的功能分析中得到的启发 79

5.4 功能分析在科学研究中的特点 81

5.5 本章小结 82

参考文献 83

第6章 因果链分析帮助找出关键问题 84

6.1 问题分解的重要性 84

6.2 因果链分析 85

6.2.1 因果链分析的步骤 86

6.2.2 选择解决问题的入手点 87

6.2.3 因果链分析中的思维方式 88

6.3 案例：火锅油烟问题 88

6.4 案例：深层次理解AT 的原理 89

6.5 科学研究中因果链分析的特点 92

6.6 本章小结 93

参考文献 93

第7章 剪裁帮助转换问题 95

7.1 原理及其层级 95

7.1.1 原理的不同层级 95

7.1.2 原理具有层级的启发 97

7.1.3 探索新原理 98

7.2 剪裁的基础知识 99

7.2.1 剪裁的概念 99

7.2.2 剪裁的规则 99

7.2.3 剪裁的程度 102

7.2.4 剪裁的步骤 103

7.3 剪裁思想的核心及其在科学研究中的应用 104

7.3.1 剪裁思想的核心 104

7.3.2 剪裁思想在科学研究中的应用 105

7.4 案例：设计具有CD 的微纳结构 107

7.4.1 剪裁模型A 108

7.4.2 剪裁模型B 111

7.4.3 剪裁模型C 113

7.4.4 剪裁模型D 116

7.5 应用剪裁思想注意点 117

7.6 本章小结 118

参考文献 119

第8章 特性传递帮助综合其他优点 120

8.1 不同原理 121

8.1.1 基于不同原理的技术 121

8.1.2 基于不同原理的技术具有不同的优点 121

8.1.3 取人之长、补己之短 122

8.2 特性传递的基础 122

8.2.1 特性传递的基本概念 122

8.2.2 特性传递的一般步骤 123

8.2.3 特性传递案例：吊灯 123

8.3 特性传递应用于科学研究 125

8.3.1 特性传递应用于科学研究的本质 125

8.3.2 特性传递应用于科学研究的步骤 125

8.4 案例：设计具有AT 特性的结构 126

8.4.1 Z 形和C 形微纳金属结构的极化转化特性 126

8.4.2 应用特性传递产生技术方案 129

8.4.3 实验验证：F 形微纳金属结构的极化转化特性 130

8.5 应用特性传递注意点 132

8.6 本章小结 132

参考文献 133

第9章 技术系统进化趋势帮助选题和提出具体方案 134

9.1 技术发展引导科学进步 135

9.2 技术系统进化趋势简介 135

9.2.1 S 曲线进化趋势简介 137

9.2.2 提高价值进化趋势简介 138

9.2.3 向超系统进化趋势简介 139

9.2.4 系统完备性进化趋势简介 140

9.2.5 系统协调性进化趋势简介 141

9.2.6 增加剪裁度进化趋势简介 141

9.2.7 流增强进化趋势简介 142

9.2.8 减少人工介入进化趋势简介 143

9.2.9 子系统不均衡进化趋势简介 144

9.2.10 可控性进化趋势简介 145

9.2.11 动态性进化趋势简介 146

9.3 S 曲线进化趋势 147

9.3.1 S 曲线进化趋势的内涵 147

9.3.2 自行车速度的S 曲线进化趋势 148

9.3.3 表面增强拉曼散射增强因子的S 曲线进化趋势 150

9.4 向超系统进化趋势 152

9.4.1 向超系统进化趋势的内涵 153

9.4.2 表面等离激元学中的向超系统进化趋势 154

9.5 TRIZ 进化趋势对科学研究的作用 161

9.5.1 进化趋势对科学研究选题的作用 161

9.5.2 进化趋势提供了具体思路 162

9.6 本章小结 165

参考文献 166

第10章 应用发明原理直接产生具体方案 168

10.1 解决不同问题时存在的类似思路 168

10.2 发明原理简介 169

10.3 发明原理详解 171

10.3.1 特殊方案组发明原理 171

10.3.2 物理现象组发明原理 183

10.3.3 通常方案组发明原理 183

10.4 应用发明原理的一般方式 185

10.5 直接应用发明原理 186

10.5.1 科学研究中系统的特点 186

10.5.2 直接应用发明原理的步骤 186

10.5.3 直接应用发明原理的注意事项 187

10.5.4 直接应用发明原理案例 188

10.6 本章小结 188

参考文献 189

第11章 筛选创造性方案 191

11.1 专利及专利的三性 193

11.2 具有突出的实质性特点的判断 195

11.3 具有显著的进步的判断 196

11.4 几种不同类型发明的创造性判断 197

11.5 本章小结 198

参考文献 199

第12章 从新技术中获得新原理的建议 200

12.1 现象与原理 200

12.2 获得新原理的建议步骤 201

12.3 对获得新原理的建议 203

12.4 本章小结 204

参考文献 204