科创指南00：学习路线与推荐书籍

作者:周晟 厦门六中 现高二学生

本文共2859字，预计阅读时间6分钟

概述：科创是什么？

科创的全称是科技创新，在教育部白名单赛事中有多项与科技创新相关的比赛，其中全国青少年科技创新大赛¹是由中国科协、自然科学基金委、共青团中央、全国妇联共同主办的一项全国性的青少年科技竞赛活动，该比赛是科创类比赛中较为权威的一项赛事，并且对于有志向参赛的学生，推荐阅读青少年科技创新大赛参赛手册²，这本手册详细介绍了选题、研究以及现场答辩的方法。
科技创新创新大赛包含数学、物理与天文学、化学、生命科学、计算机科学与信息技术、工程学、环境科学、行为和社会科学等学科。若对上述学科有一定兴趣就可以尝试参赛。除科技创新大赛外，还有宋庆龄少年儿童发明奖等相关比赛（详见白名单赛事³）。

概念界定：创新是什么

在TRIZ(теории решения изобретательских задач，中文翻译为“发明家式的解决任务理论”)中，创新是这么被定义的：

从技术角度来说，一项创新通常表明完全或部分地克服了一个技术矛盾。克服技术系统中存在的矛盾，一直是创新的主要特征之一。

而技术矛盾与物理矛盾是这么被定义的：

物理矛盾是指系统中的某个参数的冲突特性，例如大小、长短、高低等等…譬如，我们对于私家车的“体积”(参数)，希望它“大”(特性)，让乘客坐得舒适，又希望它“小”(特性)，可以容易停车。“大”“小”两个特性是矛盾的。
技术矛盾则是指系统中的某个参数改善时，另一个参数变差了。譬如我们希望私家车的“动力”更好，但“油耗”会变差。“动力”和“油耗”两个参数彼此矛盾，即为技术矛盾。

以上定义适用于发明，亦也适用与其他领域。由上定义不难看出，创新所做的事情并不如想象中来的复杂。

在TRIZ中，创新问题通用求解算法是发明问题求解算法(ARIZ)。ARIZ相比传统的试错法（如头脑风暴），能够解决创新级别更高的问题。使用TRIZ理论解决技术矛盾的例子可见附录⁴。

项目研究流程：科创是在做什么？

在科技创新大赛的初赛部分中，我们需要提交一个科创项目的研究论文与相关资料。科创项目的研究流程见下图：

图1.一个科创项目的完整研究流程

限于篇幅原因，本文不对项目开展的具体流程做出阐述（有意愿进一步了解者可向本校老师咨询，或与笔者咨询。具体步骤可以查阅手册²）。项目的开展围绕“调查研究->规划思路->开展研究->结论分析”四步，笔者认为现有的科技活动在调查研究这一部分，所做的工作仍然不足。因此虽然有的项目研究充分，但因为开题环节出现问题导致查新不通过，进而影响后续的复赛资格。

学习路线

对于有意愿研究理工类或社科类课题的学生，笔者推荐先向本校老师咨询，下述的学习路线是基于笔者经验的，不一定适用于所有人。

完成一个完整的科创项目需要大量的技能，例如文献查询，数据分析以及论文写作。笔者推荐先阅读相关的资料（阅读资料存放于共享盘中，或可向笔者索要）；等积累到对科创有基本了解的水平后，再开始按流程复现一些已有的科创项目，学习自己研究课题所需的预备知识；最后再开始完整的科创项目。值得注意的是，开展一个完整的科创项目是有严格的研究流程的，如“开题->思路->研究->结论”，其中后一步的质量取决于前一步的工作，因此在开展课题研究的流程中，应做好对应的开题以及预备知识的积累工作。

在开展科技活动的过程中，容易出现学的内容过于深入，以至于需要向前补充预备知识的情况。这种学习流程的非线性性与高中的应试学习完全不同。并且学习如何研究课题的最佳方法就是阅读前人的文献，复现已经存在的项目，在实践中积累与学习。

笔者认为，开展科技活动完全无须依赖课外机构的辅导，不论是技能的学习还是项目的指导，都完全可以利用互联网资源以及学校资源开展学习与活动。至于所谓的“只教原型设计，完全摈弃研究实践”，“宣称培养创新人才，渲染竞争压力”的课外机构，更是没有任何存在的必要。真正的创新人才不是上所谓课外辅导班，靠砸钱砸出来的。

推荐书籍

除了笔者收集的一些文档资料，笔者认为，开展科技活动的学生可以阅读以下的书籍，这些书籍对于科技活动与应试学习都有非常大的帮助（有的书籍由于受众较小，故暂无详细说明。后续会再继续补充推荐书籍）：

通识类

1.学会提问（第12版）

作者: [美] Neil Browne / [美] Stuart Keeley / [美国] 尼尔·布朗
译者: 许蔚翰 / 吴礼敬
出版社: 机械工业出版社

这本书是批判性思维教程中的经典，阅读这本书可以增进我们论述的能力，识别论述中的谬误，从而改进论文的写作。其引言如下：

如果你所在城市的地铁因为安全因素升级了安检程序，你会积极配合还是消极抵触？如果你喜欢的一位明星或KOL热情地向你推荐一款产品，你会立即下单还是深思熟虑?如果你的老板要求和鼓励你"996"甚至"007"，你会配合还是拒绝？…
我们生活在嘈杂、喧嚣和不确定的世界里，每时每刻都被泛滥的信息所包围，大到世界经济发展的趋势，小到个人生活的决策，面对别人和媒体兜售的观点，如果你缺乏独立思考和判断，就只能全盘接受–他们热衷于让你相信这是"事实"，但所说的话往往真假参半。你明明觉得有什么不对劲，可一时又很难找到突破口反驳。
即使专家说得再动听，也不一定靠谱，我们有必要依靠自己的大脑，不草率、不盲从，不为感性和无事实根据的传闻所左右。本书将帮助我们有意识地学习和运用批判性思维，提出批判性问题，对问题深思熟虑，尽力理解那些价值观和我们背道而驰的人的分析推理方式，克服偏见对判断的影响，这样才有可能得出更为正确、理性的结论。
当你能够坦然面对立场和你完全相左的意见，理性判断而不会党同伐异时，当你面对提问和质疑，有能力组织更多确凿的证据支持自己的观点，而不只把声高当有理，或认为别人是没事找茬，有意和自己过不去时，当你能够在对话和辩论中拨开迷雾，识别出对方的逻辑谬误和情感操纵时，世界在你眼中将变得更加有趣、开阔和坚定。

2.创新算法 TRIZ、系统创新和技术创造力

作者: 根里奇·斯拉维奇·阿奇舒勒
译者: 谭增波 / 茹海燕
出版社: 华中科技大学出版社

这本书是笔者入门TRIZ的启蒙书。在这本书中，作者以通俗易懂的笔调引出TRIZ与ARIZ，详细的介绍了创新的方法。TRIZ不仅适用于工程领域的创新，还适用与社会科学等其他领域的创新，因此笔者尤为推荐这本书。该书的引言如下：

一部被前苏联雪藏50年的技术创新专著，一部被翻译成多种语言的TRIZ经典之作。
根里奇·阿奇舒勒的《创新算法》是发明性问题解决理论（TRIZ）发展史上的一个里程碑，是历经20多年研究和分析的结晶。书中，阿奇舒勒详细地描述了ARIZ这个TRIZ解决问题的算法，通过ARIZ可以实现最高级别的发明创造。本书具有深刻的思想见解和令人信服的案例，许多人认为是阿奇舒勒的一部不朽巨著，是任何创造性和技术性变革的必备手册。
这本书是一位杰出的思想家、科学家和作家站在思想的高峰看到的壮丽景象。

理工类

1.爱上Arduino(第3版)

作者: Massimo Banzi / Michael Shiloh
译者: 程晨
出版社: 人民邮电出版社

这本书是入门单片机的经典，除了这本《爱上Arduino(第3版)》，还有梁森山的《爱上micro:bit》值得一读。如果你是理工方面的小白，那么笔者更加推荐后一本书。

数学与数学应用类

1.数学建模（原书第5版）

作者: [美] Frank R. Giordano / [美] William P.Fox / [美] Steven B.Horton
译者: 叶其孝 / 姜启源
出版社: 机械工业出版社

这本书是数学建模入门的绝佳书籍，除微分方程部分其他部分零基础也可以上手。

附录

使用TRIZ解决技术矛盾

以下例子由Deepseek生成：

举一个贴近高中生生活的经典例子：做作业时想用手机查资料，但又怕自己分心玩手机。
这是一个很典型的技术矛盾，我们可以用 TRIZ（发明问题解决理论）中的“矛盾矩阵” 来分析。

0.1.1 1. 问题描述（技术矛盾）

• 你想改善的参数（Improving Feature）：
  • 信息获取的便捷性与质量。 你想用手机快速查到准确的资料、看教学视频，帮助理解难题，提高学习效率。
• 随之恶化的参数（Worsening Feature）：
  • 专注力/自律性。 手机上的社交媒体、游戏、短视频等应用会不断诱惑你，导致你查着查着就开始玩，浪费时间，降低学习效率。

核心矛盾： 同一个工具（手机），既是我们学习的“好帮手”（改善参数），又是专注力的“破坏王”（恶化参数）。

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0.1.2 2. 运用TRIZ矛盾矩阵寻找创新原理

在TRIZ中，上述矛盾可以对应到39个通用工程参数：

• 改善的参数：#28 测量精度（这里可引申为获取信息的准确性和效率）。
• 恶化的参数：#33 操作便利性（这里可引申为设备过于“便利”以至于容易引发不当操作/分心）。

查阅矛盾矩阵，这对矛盾推荐的核心创新原理包括：

• 原理1：分割
• 原理10：预先作用
• 原理24：中介物
• 原理35：参数变化

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0.1.3 3. 应用这些原理，提出贴近生活的解决方案

让我们把这些“工程原理”转化成高中生能理解和实施的方案：

0.1.3.1 方案A：应用【原理1：分割】

• 想法： 把手机的“学习功能”和“娱乐功能”在时间或空间上分开。
• 具体做法：
  1. 物理分割： 学习时，把手机放在客厅或另一个房间，需要查资料时再走过去用。增加一点获取成本，减少随手就拿起来玩的冲动。
  2. 时间分割： 使用“番茄工作法”。设定25分钟为一个学习番茄钟，在此期间绝对不用手机。25分钟后休息5分钟，这5分钟可以集中处理手机信息或娱乐。
  3. 软件分割： 在手机上创建两个不同的用户账户或使用“专注模式”（如iOS的“专注模式”、安卓的“数字健康”），在学习时段自动屏蔽所有娱乐App的通知和入口。

0.1.3.2 方案B：应用【原理10：预先作用】 & 【原理24：中介物】

• 想法： 在开始学习前，提前做好准备；或者引入一个中间工具。
• 具体做法：
  1. 预先准备资料： 在开始写作业前，花10分钟，把所有可能要用到的资料（公式、概念、例题）一次性在手机或电脑上查好，截屏或记在笔记本上。然后彻底关闭电子设备，只凭纸质资料完成作业。
  2. 使用中介物： 不用手机，改用专门的学习设备。比如：
     • 用家里的电脑查资料（电脑的娱乐诱惑相对可控）。
     • 使用旧手机或平板，里面只安装学习类App（如作业帮、小猿搜题、Khan Academy），卸载所有游戏和社交软件。
     • 最传统的“中介物”——去图书馆或自习室，那里的环境和周围的人会自然形成约束。

0.1.3.3 方案C：应用【原理35：参数变化】

• 想法： 改变手机或你自身状态的某个“参数”。
• 具体做法：
  1. 改变手机状态： 学习时，将手机调至飞行模式或勿扰模式，仅保留Wi-Fi（用于查资料）。没有“叮咚”的提示音，诱惑就少了一大半。
  2. 改变自身状态： 与同学组成“线上自习室”（腾讯会议等），互相打开摄像头监督学习。利用同伴压力（Peer Pressure）来维持专注，需要查资料时可以公开说一声，增加行为的“可见性”和“责任感”。

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0.1.4 4. 总结

你看，通过分析这个“查资料 vs 怕分心”的矛盾，我们运用TRIZ的思路，没有简单地“不用手机”或“全靠自律”，而是衍生出了一系列具体、可操作的聪明办法：

• 分割时间/空间（番茄钟、把手机放远）
• 预先准备（提前查好资料）
• 引入中介（用电脑、去图书馆）
• 改变参数（开飞行模式、找学习伙伴）

这个思考过程本身，就是一种创造性地解决问题的训练。它不仅能解决做作业的问题，未来你遇到任何“想要A好处，却不想要随之而来的B坏处”的矛盾时，都可以尝试用类似的思路去寻找两全其美的“创新解”。

参考内容