2025年大學《系統(tǒng)科學與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學與工程中的創(chuàng)新方法研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題4分，共20分）1.系統(tǒng)思維2.創(chuàng)新思維3.頭腦風暴法4.形態(tài)分析法5.TRIZ理論二、簡答題（每小題8分，共40分）1.簡述系統(tǒng)科學的主要研究對象及其核心特征。2.簡述發(fā)散思維和收斂思維在創(chuàng)新過程中的作用及關系。3.簡述德爾菲法的原理及其在系統(tǒng)預測與評估中的應用優(yōu)勢。4.簡述系統(tǒng)動力學模型的基本構成要素及其在解決復雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)問題中的價值。5.簡述設計思維的核心階段及其在工程創(chuàng)新項目中的實踐意義。三、論述題（每小題15分，共45分）1.論述在系統(tǒng)分析與設計中，選擇和應用創(chuàng)新方法的重要性及一般原則。2.結合具體實例，論述TRIZ理論中的矛盾矩陣是如何幫助工程師解決技術發(fā)明難題的。3.談談你對“系統(tǒng)科學視角下的技術創(chuàng)新方法整合”的理解，并說明如何實現(xiàn)不同方法的有效融合。試卷答案一、名詞解釋（每小題4分，共20分）1.系統(tǒng)思維：指從整體上、關聯(lián)上、動態(tài)上、發(fā)展上考察和處理問題的思維方式。它強調事物內部各要素之間、事物與環(huán)境之間的相互聯(lián)系、相互作用和相互制約，注重整體優(yōu)化，追求系統(tǒng)目標的最優(yōu)實現(xiàn)。**解析思路：*考察對系統(tǒng)科學核心思維方法的基礎理解。答案需包含整體性、關聯(lián)性、動態(tài)性、發(fā)展性等關鍵特征，并點明其目標是追求整體優(yōu)化。2.創(chuàng)新思維：指產(chǎn)生新穎、獨特且有價值的想法、概念或解決方案的思維方式。它通常包含發(fā)散思維（產(chǎn)生多種可能性）和收斂思維（篩選、聚焦并深化）兩個過程，是創(chuàng)新的認知基礎。**解析思路：*考察對創(chuàng)新思維定義和基本構成的理解。答案需點明其新穎性、獨特性、價值性特征，并提及與發(fā)散思維、收斂思維的關系。3.頭腦風暴法：一種集體激發(fā)創(chuàng)意的方法，通過小型會議的形式，鼓勵參與者自由、公開地提出盡可能多的想法，不進行即時評價和批評，旨在創(chuàng)造一個寬松、自由的氛圍以促進創(chuàng)造性思維的激發(fā)。**解析思路：*考察對頭腦風暴法基本概念和操作原則的理解。答案需包含集體參與、自由發(fā)言、不評價、產(chǎn)生大量想法等核心要素。4.形態(tài)分析法：一種系統(tǒng)化的創(chuàng)新方法，通過分析研究對象所包含的各種基本參數(shù)，并針對每個參數(shù)列舉所有可能的形態(tài)（選項），然后通過形態(tài)學矩陣將這些參數(shù)組合，從而系統(tǒng)地產(chǎn)生所有可能的解決方案或系統(tǒng)變異。**解析思路：*考察對形態(tài)分析法原理和步驟的理解。答案需點明其通過參數(shù)分解、形態(tài)列舉、矩陣組合來系統(tǒng)生成方案的特點。5.TRIZ理論：理論解決發(fā)明問題（TheoryofInventiveProblemSolving），是一套源于前蘇聯(lián)、基于對大量專利進行分析總結而形成的系統(tǒng)性解決工程問題，特別是技術發(fā)明難題的理論體系。它包含矛盾矩陣、40個發(fā)明原理、物質-場分析等核心工具。**解析思路：*考察對TRIZ理論的基本認識。答案需包含其定義（解決發(fā)明問題）、來源（專利分析）、核心內容（矛盾矩陣、發(fā)明原理等）的關鍵信息。二、簡答題（每小題8分，共40分）1.簡述系統(tǒng)科學的主要研究對象及其核心特征。**答案：*系統(tǒng)科學的主要研究對象是系統(tǒng)，特別是復雜系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以是自然的（如生態(tài)系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)）、社會的（如經(jīng)濟系統(tǒng)、政治系統(tǒng)）或人工的（如計算機系統(tǒng)、組織管理系統(tǒng)）。其核心特征包括：整體性（系統(tǒng)是大于部分之和的整體）、關聯(lián)性（系統(tǒng)內各要素間以及系統(tǒng)與環(huán)境間存在相互作用和聯(lián)系）、結構性（系統(tǒng)具有特定的組織形式和結構）、動態(tài)性（系統(tǒng)隨時間變化而演化）、開放性（系統(tǒng)與外界環(huán)境有物質、能量、信息的交換）。**解析思路：*考察對系統(tǒng)科學基本概念的理解。答案需明確研究對象是“系統(tǒng)”，特別是“復雜系統(tǒng)”，并準確列出系統(tǒng)的核心特征（整體性、關聯(lián)性、結構性、動態(tài)性、開放性）。2.簡述發(fā)散思維和收斂思維在創(chuàng)新過程中的作用及關系。**答案：*發(fā)散思維是指從一個點出發(fā)，向多個方向擴散，產(chǎn)生大量、多樣、新穎想法的思維過程，它在創(chuàng)新初期起核心作用，用于產(chǎn)生創(chuàng)意和可能性。收斂思維是指從眾多想法中，通過比較、篩選、評估，逐步聚焦，最終得出一個或少數(shù)幾個較優(yōu)方案的過程，它在創(chuàng)新中后期起關鍵作用，用于集中資源和深化方案。發(fā)散思維和收斂思維是創(chuàng)新思維的兩個不可或缺的環(huán)節(jié)，相互依存、交替使用。沒有發(fā)散思維產(chǎn)生的足夠選項，收斂思維就無從下手；沒有收斂思維的篩選和決策，發(fā)散思維產(chǎn)生的想法可能無法有效轉化為實際成果。**解析思路：*考察對創(chuàng)新思維基本類型的理解。答案需分別解釋發(fā)散思維和收斂思維的定義、作用階段，并重點闡述兩者在創(chuàng)新過程中的關系（交替使用、相互依存）。3.簡述德爾菲法的原理及其在系統(tǒng)預測與評估中的應用優(yōu)勢。**答案：*德爾菲法的原理是匿名性、反饋性和統(tǒng)計性。專家獨立發(fā)表意見，通過多輪匿名問卷調查，組織者收集并反饋匯總信息，專家再根據(jù)反饋修正自己的判斷，逐步使意見趨于一致或收斂。其應用優(yōu)勢在于：能夠匯集眾多專家的知識和經(jīng)驗，克服信息孤島和群體思維偏差；匿名性使得專家可以暢所欲言，不受權威或人際關系影響；多輪反饋和統(tǒng)計處理有助于提高預測或評估結果的準確性和客觀性，尤其適用于缺乏歷史數(shù)據(jù)或涉及復雜社會、技術因素的領域。**解析思路：*考察對德爾菲法原理和優(yōu)勢的理解。答案需清晰解釋其核心機制（匿名、反饋、統(tǒng)計），并說明這些機制帶來的主要優(yōu)勢（匯集知識、克服偏差、提高準確性等），并聯(lián)系其在“系統(tǒng)預測與評估”中的應用背景。4.簡述系統(tǒng)動力學模型的基本構成要素及其在解決復雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)問題中的價值。**答案：*系統(tǒng)動力學模型的基本構成要素包括：變量（狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量、常量）、因果關系回路（描述變量間的相互影響）、反饋環(huán)（正反饋和負反饋）、信息傳遞、時間延遲。其價值在于：能夠模擬復雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)內部各要素間的相互作用和反饋關系，揭示系統(tǒng)行為模式（如振蕩、延遲、閾值效應）；有助于理解系統(tǒng)的動態(tài)特性，解釋過去的行為，預測未來的趨勢；支持政策模擬，評估不同政策方案可能產(chǎn)生的長期影響，為決策提供依據(jù)。**解析思路：*考察對系統(tǒng)動力學模型要素和價值的理解。答案需列出核心要素（變量類型、回路、信息、延遲），并闡述其在模擬復雜系統(tǒng)、揭示動態(tài)行為、支持政策模擬等方面的主要價值。5.簡述設計思維的核心階段及其在工程創(chuàng)新項目中的實踐意義。**答案：*設計思維通常包括共情（Empathize）、定義（Define）、構思（Ideate）、原型（Prototype）、測試（Test）五個核心階段。共情階段深入理解用戶需求和場景；定義階段明確問題陳述；構思階段產(chǎn)生廣泛的解決方案想法；原型階段快速制作低成本、可測試的模型；測試階段收集用戶反饋，迭代優(yōu)化方案。其在工程創(chuàng)新項目中的實踐意義在于：強調以用戶為中心，確保創(chuàng)新方案貼近實際需求；通過快速原型和測試，降低創(chuàng)新風險和成本，提高方案成功率；鼓勵跨學科團隊合作，激發(fā)創(chuàng)造力；形成一套結構化但靈活的創(chuàng)新流程，適用于從產(chǎn)品到服務的各類工程創(chuàng)新。**解析思路：*考察對設計思維流程的理解。答案需準確列出五個核心階段，并簡要說明每個階段的主要任務。同時，要闡述其在工程創(chuàng)新項目中的實踐意義，突出其用戶中心、風險控制、團隊協(xié)作、流程指導等方面的價值。三、論述題（每小題15分，共45分）1.論述在系統(tǒng)分析與設計中，選擇和應用創(chuàng)新方法的重要性及一般原則。**答案：*選擇和應用創(chuàng)新方法在系統(tǒng)分析與設計中至關重要。首先，面對日益復雜的系統(tǒng)問題，創(chuàng)新方法提供了系統(tǒng)性的思維框架和實用的工具集，有助于突破傳統(tǒng)思維定勢，發(fā)現(xiàn)問題的根本原因，提出更具創(chuàng)造性和有效性的解決方案。其次，創(chuàng)新方法是提升系統(tǒng)性能、優(yōu)化系統(tǒng)功能、增強系統(tǒng)適應性、推動技術進步的關鍵手段。再次，有效運用創(chuàng)新方法能夠提高系統(tǒng)分析設計的效率和質量，降低開發(fā)風險，創(chuàng)造出更具競爭力的系統(tǒng)。選擇和應用創(chuàng)新方法的一般原則包括：目標導向原則（針對具體問題和目標選擇方法）、系統(tǒng)性原則（考慮方法的適用范圍和與其他方法的配合）、適宜性原則（根據(jù)問題的性質、復雜度和可用資源選擇合適的方法）、實踐性原則（注重方法的可操作性和實際效果）、迭代性原則（根據(jù)實踐反饋調整方法應用）。選擇合適的方法并靈活運用，能夠顯著提升系統(tǒng)分析與設計的水平和效果。**解析思路：*考察對創(chuàng)新方法價值的深刻理解和應用原則的掌握。答案需從必要性（解決復雜問題、提升性能、推動進步、提高效率）和一般原則（目標、系統(tǒng)、適宜、實踐、迭代）兩方面展開論述，論證充分，邏輯清晰。2.結合具體實例，論述TRIZ理論中的矛盾矩陣是如何幫助工程師解決技術發(fā)明難題的。**答案：*TRIZ理論中的矛盾矩陣是解決技術發(fā)明難題的重要工具，它通過系統(tǒng)化地處理技術系統(tǒng)中的“矛盾”來啟發(fā)創(chuàng)新解決方案。技術矛盾是指在一個系統(tǒng)中，為了提高某個性能指標（如提高速度），必須犧牲另一個性能指標（如增加重量）。矛盾矩陣將常見的技術矛盾（特定性能提升與另一性能惡化之間的關系）及其對應的“40個發(fā)明原理”進行關聯(lián)，形成查找表。工程師在遇到技術矛盾時，只需確定需要改進的指標和被犧牲的指標，查表即可找到推薦的發(fā)明原理。例如，某工程師希望提高汽車發(fā)動機的功率（改進參數(shù)），但導致油耗增加（惡化參數(shù)），這構成了一個技術矛盾。通過查TRIZ矛盾矩陣，該工程師可能找到原理31（多孔材料）、原理35（參數(shù)變化）等推薦原理。工程師再根據(jù)這些原理，結合具體技術情境，構思和驗證具體的創(chuàng)新解決方案（如采用多孔燃燒室設計、優(yōu)化燃燒過程等）。矛盾矩陣的價值在于，它將無序的發(fā)明原理與特定的技術矛盾結構化地聯(lián)系起來，為工程師提供了系統(tǒng)性的創(chuàng)新思路，大大縮短了尋找解決方案的時間，提高了創(chuàng)新效率。**解析思路：*考察對TRIZ矛盾矩陣原理和應用的理解。答案需首先解釋什么是技術矛盾及矛盾矩陣的作用機制（關聯(lián)矛盾與發(fā)明原理）。然后，必須結合一個具體的技術實例（如汽車發(fā)動機功率與油耗問題），詳細說明如何應用矛盾矩陣（確定矛盾、查表、找到原理）來啟發(fā)解決方案，并簡要說明如何將原理應用于實踐，體現(xiàn)其價值。3.談談你對“系統(tǒng)科學視角下的技術創(chuàng)新方法整合”的理解，并說明如何實現(xiàn)不同方法的有效融合。**答案：*“系統(tǒng)科學視角下的技術創(chuàng)新方法整合”是指將源于系統(tǒng)科學思想的各種創(chuàng)新方法（如系統(tǒng)思維、系統(tǒng)動力學、設計思維、TRIZ等）以及其他相關創(chuàng)新方法（如頭腦風暴、形態(tài)分析等）視為一個有機整體，根據(jù)技術創(chuàng)新活動的不同階段和具體需求，進行選擇、組合與協(xié)同應用，以發(fā)揮綜合優(yōu)勢，提升技術創(chuàng)新能力和效果的過程。其理解在于：認識到單一創(chuàng)新方法往往有其局限性，而復雜的技術創(chuàng)新問題需要多維度、多角度的思考工具；系統(tǒng)科學強調的整體性、關聯(lián)性、動態(tài)性等思想，為整合不同方法提供了理論基礎；整合的目標是構建一個更全面、更靈活、更能適應復雜創(chuàng)新環(huán)境的方法體系。實現(xiàn)不同方法有效融合的關鍵在于：建立統(tǒng)一的目標導向，確保所有方法服務于共同的技術創(chuàng)新目標；明確各方法的適用階段和功能定位，例如，用系統(tǒng)思維指導整體框架，用設計思維進行用戶需求和創(chuàng)新概念設計，用TRIZ解決核心技術難題，用系統(tǒng)動力學模擬評估系統(tǒng)級影響；加強方法間的邏輯連接與信息