Đề tài Phương pháp luận sáng tạo khoa học

GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 1 Mục lục Lời nói đầu .................................................................................................................................................... 4 Giới thiệu ...................................................................................................................................................... 6 I. CÁC NGUYÊN TẮC, ỨNG DỤNG CUỘC SỐNG VÀ TIN HỌC .................................................... 7 1. Nguyên tắc phân nhỏ ...................................................................................................................... 7 2. Nguyên tắc tách khỏi ...................................................................................................................... 7 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ........................................................................................................ 8 4. Nguyên tắc phản đối xứng .............................................................................................................. 9 5. Nguyên tắc kết hợp ....................................................................................................................... 10 6. Nguyên tắc vạn năng ..................................................................................................................... 10 7. Nguyên tắc chứa trong .................................................................................................................. 11 8. Nguyên tắc phản trọng lượng ...................................................................................................... 12 9. Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ .................................................................................................... 12 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ ...................................................................................................... 13 11. Nguyên tắc dự phòng ................................................................................................................ 14 12. Nguyên tắc đẳng thế .................................................................................................................. 14 13. Nguyên tắc đảo ngược ............................................................................................................... 15 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa ........................................................................................................ 16 15. Nguyên tắc năng động .............................................................................................................. 16 16. Nguyên tắc giải tác động “Thiếu” hoặc “ Thừa” ................................................................... 17 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ........................................................................................ 17 18. Nguyên tắc sự dao động cơ học ................................................................................................ 18 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ............................................................................................. 19 20. Nguyên tắc liên tục các tác động có ích ................................................................................... 19 21. Nguyên tắc “ Vượt nhanh” ....................................................................................................... 20 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi .................................................................................................. 20 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi ................................................................................................... 21 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian ................................................................................................ 22 25. Nguyên tắc tự phục vụ .............................................................................................................. 22 26. Nguyên tắc sao chép ( Copy) .................................................................................................... 23 GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 2 27. Nguyên tắc “ rẻ” thay cho “đắt” .............................................................................................. 23 28. Thay thế sơ đồ ( kết cấu) cơ học .............................................................................................. 24 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng ............................................................................................... 24 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng ................................................................................................ 25 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ .................................................................................................... 25 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc .................................................................................................... 26 33. Nguyên tắc đồng nhất ............................................................................................................... 27 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các thành phần ............................................................... 27 35. Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng ............................................................................ 27 36. Sử dụng chuyển pha .................................................................................................................. 28 37. Sử dụng sự nở nhiệt .................................................................................................................. 29 38. Sử dụng các chất Oxy hóa mạnh ............................................................................................. 29 39. Thay đổi độ trơ .......................................................................................................................... 29 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành ................................................................................................ 29 II. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU , GIẢI QUYẾT VĐ - BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC ....... 30 1. Các bước giải một bài toán ........................................................................................................... 30 2. Phương pháp trực tiếp .................................................................................................................. 30 3. Phương pháp gián tiếp .................................................................................................................. 31 III. BẢN ĐỒ TƢ DUY TRONG CÔNG VIỆC .................................................................................... 33 1. Bản đồ tư duy là gì? ...................................................................................................................... 33 2. Tại sao cần bản đồ tư duy? .......................................................................................................... 33 3. Cách tạo bản đồ tư duy trong công việc ...................................................................................... 33 4. Bản đồ tư duy trên máy tính - Phần mềm hỗ trợ vẽ bản đồ tư duy trên máy tính ................. 34 IV. CON ĐƢỜNG TƢ DUY ................................................................................................................ 35 1. Tiếp nhận vấn đề ........................................................................................................................... 35 2. Nhìn nhận phân tích vấn đề ......................................................................................................... 35 3. Đề ra mục tiêu: .............................................................................................................................. 35 4. Đánh giá giải pháp ........................................................................................................................ 35 5. Chọn lựa và xác định giải pháp: .................................................................................................. 35 6. Thực hiện: ...................................................................................................................................... 36 7. Đánh giá kết quả: .......................................................................................................................... 36 V. MỘT SỐ Ý TƢỞNG SÁNG TẠO ..................................................................................................... 36 GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 3 1. Ý tưởng chống trộm cho xe máy :................................................................................................ 36 2. Triệu phú với bản đồ kinh doanh ................................................................................................ 36 VI. KẾT LUẬN ..................................................................................................................................... 37 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................................................... 38 GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 4 Lời nói đầu “ Cuộc đời của mỗi ngƣời là một chuỗi các vấn đề cần giải quyết, chuỗi các quyết định cần phải ra.” Nếu không giải quyết tốt các vấn đề, ra quyết định tốt và thực hiện đúng, chúng ta sẽ thất bại và mất niềm tin vào cuộc sống. Tuy nhiên không phải dễ dàng để có một ngƣời luôn có những quyết định đúng cho mình. Vậy vấn đề là gì? Làm thế nào để giải quyết vấn đề tốt và đi đến thành công trong cuộc sống? Khi giải quyết một vấn đề trong cuộc sống hay giải một bài toán nào đó, ta đều cần có một phƣơng pháp lập luận , suy diễn một cách khoa học và sáng tạo để vấn đề đƣợc giải quyết một cách nhanh chóng và triệt để nhất. Phƣơng pháp luận sáng tạo không chỉ áp dụng trong toán học, trong tin học hay các vấn đề khoa học mà nó đƣợc dùng đến thƣờng xuyên ngay trong cuộc sống hàng ngày. Con đƣờng nào đến trƣờng là nhanh nhất? Làm thế nào để đạt kết quả thi thật tốt? Làm thế nào để mỗi ngày sống khỏe? Làm thế nào để giải quyết bài toán ? Làm thế nào để lập trình tốt? Một giáo viên làm thế nào để học sinh của mình thật giỏi? Một bác sĩ làm thế nào để chữa đƣợc bệnh cho bệnh nhânn? Một kiến trúc sƣ làm thế nào để luôn có những bản vẽ đẹp? ...Một con ngƣời, làm thế nào để đƣợc hạnh phúc? GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 5 Sau đây là em xin trình bày một số vấn đề trong quá trình học tập nghiên cứu và những vấn đề diễn ra trong cuộc sống vận dụng kiến thức môn Phƣơng pháp sáng tạo khoa học để giải quyết, qua đó cho thấy tầm quan trọng của việc làm việc có sáng tạo và khoa học trong cuộc sống. Xin chân thành cảm ơn TSKH Hoàng Kiếm đã giảng dạy và hƣớng dẫn em hoàn thành bài báo cáo này. GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 6 Giới thiệu Vấn đề trong tiếng Anh là “Problem”, trong tiếng Hy Lạp là “ ( quăng ném). Vào thời cổ đại, khi có mâu thuẫn không ghể giải quyết đƣợc giữa hai cá nhân họ thƣờng đấu với nhau. Khi thách đấu, họ ném mũ và găng tay xuống trƣớc mặt đối phƣơng. Nếu chấp đối phƣơng chấp nhận việc có nghĩa là chấp nhận giải quyết “vấn đề”. Cho đến nay ý nghĩa đó không hề thay đổi, để giải quyết một vấn đề, phải đối mặt với nó nhƣ một đối thủ đang ở trƣớc mặt, giải quyết đƣợc vấn đề cũng giống nhƣ vƣợt qua đƣợc một đối thủ. Vƣợt qua đối thủ, giải quyết tốt một vấn đề cần phải có những phƣơng pháp và hành động hợp lý. Sau đây là các nguyên tắc tƣ duy sáng tạo để giải quyết vấn đề và cách thực hiện chúng một cách hiệu quả. GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 7 I. CÁC NGUYÊN TẮC, ỨNG DỤNG CUỘC SỐNG VÀ TIN HỌC 1. Nguyên tắc phân nhỏ a. Giới thiệu “ Mọi bài toán đều có thể chia ra thành một bài toán nhỏ hơn”. Đó là nguyên tắc đầu tiên đƣợc nói đến. Có lẽ “nguyên tắc phân nhỏ” là nguyên tắc phổ biến nhất, dễ hiểu nhất, do đó nó luôn đƣợc trình bày đầu tiên trong các nguyên tắc sáng tạo. - Nguyên tắc phân nhỏ làm giảm sự phức tạp của một đối tƣợng - Phân chia chúng thành những thành phần độc lập, nhờ đó có thể giải quyết từng phần một một cách dễ dàng. - Nguyên tắc phân nhỏ thƣờng đƣợc sử dụng kết hợp với nguyên tắc “2_tách khỏi”,”3_Phẩm chất cục bộ”,”5_kết hợp”,”6_vạn năng”… b. Ứng dụng - Từ ngàn xƣa, ông cha ta đã thể hiện “nguyên tắc phân nhỏ” qua việc cai trị đất nƣớc. Một mình nhà vua thì không thể quản lý cả một đất nƣớc dù nó nhỏ hay lớn. Do đó, phải chia đất nƣớc thành quận, huyện, xã ... nhỏ, và mỗi đơn vị có một ngƣời đứng đầu quản lý riêng. - Ngày nay, ví dụ điển hình trong ngành giáo dục về CNTT. Việc phân thành từng ngành nhỏ riêng biệt của ĐHCNTT bao gồm : Khoa học máy tính, Kỹ thuật phần mềm, Mạng máy tính, Kỹ thuật máy tính và Hệ thống thông tin sẽ dễ dàng cho sinh viên học chuyên sâu vào một ngành, nhƣ vậy sinh viên sẽ dễ học hơn và chất lƣợng đầu ra theo ngành cho doanh nghiệp cũng đƣợc đảm bảo hơn so với việc học chung chung nhƣ các trƣờng khác. - Ứng dụng trong một bài toán lập trình: hình thức quen thuộc nhất là chia nhỏ bài toán thành các hàm và thủ tục 2. Nguyên tắc tách khỏi a. Giới thiệu Nguyên tắc thứ hai là nguyên tắc tách khỏi, tách phần duy nhất cần thiết ra khỏi đối tƣợng. Trong cuộc sống hằng ngày áp dụng nguyên tắc này rất nhiều. - Đối tƣợng thông thƣờng, có nhiếu phần (tính chất, khía cạnh, chức năng…), trong khi đó, ngƣời ta chỉ thực sự cần một trong những số đó. Vậy không nên dùng cả đối tƣợng vì sẽ tốn thêm chi phí. Phải nghĩ cách tách phần cần thiết riêng ra để dùng. Tƣơng tự nhƣ vậy đối với phần phiền phức, để khắc phục nhƣợc điểm có trong đối tƣợng. GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 8 - Nguyên tắc tách khỏi thƣờng hay dùng với các nguyên tắc : 1.Phân nhỏ, 3. Phẩm chất cục bộ, 5. Kết hợp, 6. Vạn năng, 15. Nguyên tắc linh động … b. Ứng dụng - Ví dụ khi muốn giặt một cái gối hay tấm nệm, không thể đem toàn bộ gối hay nệm ra giặt mà chỉ cần giặt phần bao bên ngoài của chúng. - Nguyên tắc tách khỏi trong học tập đƣợc các trƣờng chuyên áp dụng vào việc phân ban hay các lớp chuyên. Ví dụ các lớp chuyên Toán học sâu về môn toán, các lớp chuyên tin tập trung vào lập trình, ... ngoài ra các lớp chuyên ban A học tập trung các môn Toán, Lý, Hóa, chuyên ban C học Văn, Sử, Địa ... - Học chữ Hán trƣớc hết nên học các bộ thủ cơ bản vì chữ Hán là chữ tƣợng hình nên ý nghĩa của chữ biểu hiện trên các bộ thủ ghép vào nhau. Nắm chắc bộ thủ và ý nghĩa của nó thì coi nhƣ đã hiểu đƣợc tƣơng đối về chữ Hán. Nhƣ vậy, việc học chữ Hán cũng sẽ dễ dàng hơn. - Trong tin học, khi cần xét đến tình chất của một dãy số chẵn lẻ trong một dãy số nguyên liên tiếp, ngƣời ta có thể gán chúng vào 2 mảng khác nhau để tiện cho việc sử dụng. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ a. Giới thiệu - Nguyên tắc phẩm chất cục bộ là chuyển đối tƣợng (hay môi trƣờng bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tƣợng phải có các chức năng khác nhau và mỗi phần của đối tƣợng phải có các điều kiện thích hợp nhất với công việc. - Nguyên tắc phẩm chất cục bộ phản ánh nguyên tắc từ đơn giản đến phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng. - Nó rất quan trọng trong việc xử lý thông tin trong mọi lĩnh vực : không phải thông tin nào cũng có giá trị nhƣ thông tin nào, không thể có chung một cách tiếp cận và xử lý chúng. b. Ứng dụng - Chẳng hạn cùng là thông tin dự báo thời tiết nhƣng những ngƣời nông dân thì quan tâm hơn công nhân. Vì thời tiết ảnh hƣởng trực tiếp và sâu sắc đến nông nghiệp. GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 9 - Dựa vào đặc tính của từng loại rác thải, kỹ sƣ đồ họa Yvan Hoesttler ( Thụy Sĩ) sáng chế ra chiếc túi đựng rác nhiều ngăn phân loại rác, lọc ra những thứ có thể tái chế đƣợc trƣớc khi cho chúng vào thùng rác công cộng. - Trong tin học, ví dụ trong một bài toán in ra các số nguyên tố nhỏ hơn 1000 theo hàng, mỗi hàng 5 số. Nhƣ vậy việc kiểm tra đầu tiên cho chƣơng trình dừng lại hoặc khi có lỗi cốt lõi không phải ở việc in ra bao nhiêu hàng, mà ở việc kiểm tra số đó có phải là nguyên tố hay không, và có nhỏ hơn 1000 hay không. Mỗi nguyên tắc đều đƣợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống ngay cả khi chúng ta chƣa nhận thức đƣợc đều đó. 4. Nguyên tắc phản đối xứng a. Giới thiệu - Chuyển đối tƣợng có tính chất đối xứng thành không đối xứng ( nói chung giảm bậc đối xứng) - Giảm bậc đối xứng, ví dụ, chuyển từ hình tròn sang hình ôvan, hình vuông sang hình chữ nhật .. - Thủ thuật này rất có tác dụng trong việc khắc phục tính ì tâm lý, cho rằng các đối tƣợng phải có tính đối xứng. - Khi đối tƣợng chuyển sang dạng ít đối xứng hơn, có thể làm xuất hiện những tính chất mới lới hơn. Ví dụ tận dụng hơn về nguồn tài nguyên, không gian … - Nguyên tắc đối xứng, có thể nói là trƣờng hợp riêng của 3. nguyên tắc phẩm chất cục bộ. b. Ứng dụng - Trong hội họa, đôi khi ngƣời ta sử dụng nguyên tắc đối xứng nhƣng đôi khi ngƣời ta lại sử dụng tính chất phản đối xứng tạo nên sự tƣơng phản và khác biệt cho bức họa. GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 10 - Khung cửa sổ, ngƣời ta thƣờng làm hình chữ nhật mà không làm hình vuông giảm tính đối xứng. - Ví dụ : Kiểu biến số nguyên (byte, word, unsigned int) chỉ bao gồm các số nguyên dƣơng, không có tính đối xứng (có cả âm lẫn dƣơng,nhƣ dùng kiểu integer hay longint), nhƣng trong thực tế rất nhiều lúc ta chỉ làm việc trên những số dƣơng, rõ rang khai báo kiểu này ta đã tiết kiệm đƣợc bộ nhớ và làm cho chƣơng trình trong sáng và linh động hơn. 5. Nguyên tắc kết hợp a. Giới thiệu Hầu nhƣ bất cứ một bài toán nào, một vấn đề nào trong thực tế cũng cần đến nguyên tắc kết hợp. - Kết hợp các đối tƣợng đồng nhất hoặc các đối tƣợng dành cho các đối tƣợng kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. - “Kế cận“ở đây không nên chỉ hiểu là gần nhau về mặt vị trí hay chức năng, mà nên hiểu là có quan hệ với nhau, bổ xung cho nhau… Do vậy có thể kết hợp các đối tƣợng “ngƣợc nhau” (ví dụ : bút chì kết hợp với tẩy). - Đối tƣợng mới đƣợc tạo nên do sự kết hợp, thƣờng có những tính chất, khả năng mà đối tƣợng riêng rẽ chƣa từng có. Điều này có nguyên nhân sâu xa là lƣợng đổi thì chất cũng đổi và do tạo đƣợc sự thống nhất của các mặt đối lập. - Nguyên tắc kết hợp thƣờng hay sử dụng với 1.Nguyên tắc phân nhỏ,3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ… b. Ứng dụng - Trong kinh doanh, nhiều công ty kết hợp với nhau để quảng cáo cho sản phẩm của mình. Ví dụ : bột giặt Tide thƣờng kết hợp cùng với hãng nƣớc xả Downy bằng cách in hình sản phẩm của bạn lên mẫu sản phẩm của mình. - Trong tin học, một máy tính có thể cho phép chạy nhiều hệ điều hành khác nhau, mộ - Giải một bài lập trình trong đó có add thƣ viện, add các class cần thiết hỗ trợ cho bài làm. Hay có thể gọi các bài toán con có trong thƣ viện 6. Nguyên tắc vạn năng a. Giới thiệu Tƣởng chừng nó mâu thuẫn với nguyên tắc kết hợp, nguyên tắc vạn năng thực chất bổ sung và là một trƣờng hợp riêng của nguyên tắc kết hợp - Đặc điểm của nguyên tắc vạn năng là một đối tƣợng có thể thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó, không cần sự tham gia của các đối tƣợng khác - Nguyên tắc vạn năng thƣờng hay dùng với 20. Nguyên tắc liên tục có ích GVHD : TSKH Hoàng Kiếm Phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học Page 11 - Nguyên tắc vạn năng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, chế tạo, dự báo …, vì nó phản ánh khuynh hƣớng phát triển, tăng số chức năng mà đối tƣợng có thể thực hiện đƣợc. b. Ứng dụng - Trong cuộc sống có khá nhiều ứng dụng quy tắc vạn năng. Ví dụ một ch