中国科学院院士、东北大学闻邦椿教授写在教师节前夕：人人都能挖掘和被利用的巨大潜能——科学方法论运用可取得的效果（上）

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　　一、引 言

　　本文首先举出如何利用唯物辩证法及全局形态的普适型的科学方法论的体系和规则，来挖掘人人能挖掘和被利用的巨大潜能。作者通过亲身实践，在人生奋斗的道路上，通过对总结出的科学方法论体系和规则的学习与运用，挖掘出了能被利用的巨大潜能。首先简要介绍以下10个方面的情况, 后面再分节作较详细介绍。

　　1．在作者从教的几十年中, 除了给数千名本科学生讲授各种课程外，还培养了一定数量的硕士和博士研究生，70岁以前作者培养的研究生有80名，而在70以后，培养了151名硕士和博士，这应该是一个有说服力的被挖掘出的巨大潜能的实例。

　　2．作者从教之后, 经过长期的科研实践，紧紧地结合社会生产的需要，尽最大努力开拓出了一个新的学术方向“振动利用工程”，在这一科研领域, 作者团队完成了8个方面的创新，获得了多项国际奖励和国家奖励，终于首先在国际创建了有重大应用价值的“振动利用工程”新学科, 使我们团队的潜能得到充分发挥。

　　3. 通过长期的教学和科研实践，我们团队在专业方向上进行不懈的努力，研究并总结出了基于系统工程的产品设计理论和方法，撰写了有关产品设计的10多部专著，编纂了1、2、6、7卷本行业经典《机械设计手册》，为我国几万家装备制造企业提供了参考, 为助力“中国制造2025”做出了贡献。

　　4．在作者近80岁时，开始撰写个人传记，在此过程中总结出了基于系统工程的、全局形态的、普适型的科学方法论的体系和规则，撰写了20多部科学方法论的著作，并将其推广到全社会，使社会上有更多人能实现正确及高效做事。最近提出了将科学方法论的教育融入思想政治理论课教育的理想方案，并予以具体实施。

　　5．从进入大学本科及研究生学习开始，直到走上教学岗位的四十多年的时间里，作者紧紧抓住了可以利用的一切机遇，确立了人生奋斗的理想和目标，努力做好教学和科研，并和生产紧密结合，进而取得了丰硕的教学和科研成果，为人生目标的实现创造了良好的条件，终于在1991年当选为中国科学院学部委员（院士）。

　　6．在人生奋斗的道路上，要想为国家和社会多做贡献, 首要的任务是要保持身体健康和生命的安全。作者坚持进行体育锻炼、注意疾病的预防和治疗，十分重视人身的安全，并总结出了一整套的预防和治疗疾病的有效方法，在20多年的时间里只患过一次感冒，保持了身体健康, 为国家和社会完成更多工作创造了条件。

　　7．书籍是人类社会的精神食粮，撰写书籍可为社会做出贡献。作者对个人特长进行了分析，认为已积累了丰富的经验和资料，有较强的思维能力和具备撰写更多书的能力和条件。为了对社会做出更大贡献，计划在目前已经完成80部书的基础上，在较短时间内完成100部书的撰写，争取成为在国内外理工科学者中写书最多的人。

　　8．广泛开展了各种技术讲座，据统计到目前为止，在社会上的讲座次数约数百次，听众总数约数十万人。在专业方向方面，主要介绍产品设计的理论和方法及振动的利用和控制方面的内容，介绍科技发展概况及展望，最近一个时期，重点介绍科学方法论的体系和规则, 以使社会上有更多人能向“智慧人”方向转化。

　　9．近10年来，作者在总结出的全局形态的、普适型的科学方法论体系和规则的基础上，对国外提出的专家系统进行了改进，将科学方法论的体系和规则作为专家系统知识库的共性知识，并在专家系统中增加了分析子系统和自处理子系统，将专家系统改造为更加完善的智能处理系统，显著提高了其应用效果。

　　10、由于健康状况良好，在作者70岁以后的近20年时间里，可以充分地发挥余热，在人才培养、科学研究及获得的奖励、所撰写的著作和论文, 大约是70岁以前的2-3倍，这一结果在一般情况下是很难完成的, 但事实说明, 已经完成了, 进而为国家、社会科学技术和经济的发展做出了力所能及的贡献。

　　前面简单介绍了这些已被挖掘的及可以被利用的潜能的案例，假如社会上有更多人，都能通过学习和运用科学方法论的体系和规则，人人都可挖掘出巨大潜能，人人都能为国家和社会做出更大的贡献, 人类社会快速发展的奇迹将会被创造出来！

　　下面逐项详细介绍已被挖掘的巨大潜能的实例。

　　二、案例1: 精心培养人才 建设科技强国

　　高等学校的根本任务是培养人。为了培育高级科技人才，必须付出辛勤的劳动。

　　作者培养的学生已遍布全国各地，不少学生已在祖国建设中取得了显著成绩，有的已成为国内知名的教授、研究员、博士研究生导师、高级工程师和技术专家，他们在科研、教学等方面取得了显著成绩，并已在国内外科学技术界崭露头角。

　　在教学方面, 从本科生和研究生的培养到教学内容的更新与教学体制的改革等方面,开展了大量的创新性的工作, 卓越地完成了教学任务。

　　1.有关本科生的培养

　　从1955年开始, 我就指导本科生的毕业设计, 带领学生到工厂进行毕业实习,了解企业对产品研究和开发及产品的设计的情况, 进而根据企业需要确定毕业设计题目,较好地完成毕业设计的任务, 还曾多次带领学生到现场进行设计, 解决企业生产中遇到的实际问题, 如到北京铁矿研究设计大长度振动输送机，到沈阳第一砂轮厂研究设计自同步概率筛，去沈阳矿山机器厂设计振动离心机等，使学生们学习、掌握和运用产品设计的理论和方法搞好产品设计, 这对培养他们的产品设计能力发挥了积极的作用。作者曾经指导了20多届本科生的毕业设计, 有数百名学生经受了产品设计的锻炼，大大增强了他们的实际工作能力。

　　作者曾为本科生讲授了10多门课程，如选矿机械、选煤机械、矿山机械动力学、机械振动学、振动机械的设计理论与方法、振动利用工程、工程非线性振动、旋转机械动力学、机电系统的振动利用与控制、产品的综合设计理论与方法、产品的系统化设计等，参加听课的学生达数千人。这为他们掌握先进的科学技术及培育各方面的能力进而为做好日后的工作奠定了良好的基础。

　　2.有关研究生的培养

　　除培养本科生外, 从1978年开始培养硕士和博士研究生。到目前为止, 已培养出硕士、博士、博士后247人。这些研究生在攻读学位期间参与了大量的科学研究，为完成国家的科学研究任务做出了重要贡献。同时，也培养了他们的科学研究能力，为他们顺利走上工作岗位，进而为国家经济建设及发展科学技术创造了良好的条件。这些毕业的硕士和博士已有数十名晋升为教授，有30多人被评为博士研究生导师，有20多名在美国、加拿大、日本、澳大利亚、德国、英国等从事相关的工作，他们为这些国家的科学技术和经济发展做出了贡献。在这里还特别提出, 所培养的200多名研究生中,有130多名研究生是作者70岁以后培养的。

　　3.重视教学内容更新

　　我十分重视教学内容的更新。

　　1）将研究中取得的成果逐步地创建成新课程，如《振动机械的理论及应用》和《振动利用工程》等。

　　2）将科学研究取得的成果编入教材中，来提高教材中解决实际问题内容的比重，如编写的《机械振动学》和《机械振动的理论和应用》的教材, 都编入了振动利用和控制方面的实际内容。

　　3）在产品设计理论和方法方面，不仅仅在教学过程中增加了一些新内容，还在具体设计实践中运用了提出的新的设计理论和方法。

　　通过科研促进教学内容不断更新，是一种十分有效的办法，并可获取良好的教学效果。

　　4.在教学过程中, 坚持产学研的紧密结合

　　在教学过程中，我坚持教学、科研和生产相结合，并直接应用于教学体制改革过程中。

　　1）坚持了产学研的密切结合。在毕业设计中所确定的设计题目多数是企业需要解决的实际问题，从而取得了良好的效果。

　　2）在实验课的教学中，有的试验方案和设备来源于科学研究的成果。例如，目前实验室中教学演示的振动利用设备就是通过科学研究而获得的：双质体共振筛的试验模型一直用来指导本科生的教学试验，这使学生们能更直接建立起一阶固有振动和二阶固有振动的概念，有利于学生对《机械振动学》这门课内容的学习、理解和掌握。

　　3）在课程教学中，不少内容来自科学研究，将教学中总结出的理论成果应用于生产实践之中，使教学、科研和生产得到密切结合。

　　采用上述教学方法不仅获得了科学技术知识, 同时也很好地培育了他们的工作能力。

　　三、案例2: 实现八大创新 创建新兴学科

　　我对“振动利用工程”的研究已达到了国际领先水平，这一成就的取得与我刻苦钻研、坚持创新密不可分。

　　1955年大学毕业后，当时东北工学院来了一位苏联专家，给我创造了良好机遇。我牢牢把握良机，全身心投入机械振动的学习和研究之中，将如何利用振动为人类造福作为主攻方向。在此后的40多年的研究工作中，我首先提出了振动利用工程的新概念，构建了振动利用工程新学科的理论框架，为振动利用工程学科的若干分支提供了设计与计算的理论和方法，解决了工程中诸多难题和国家急需解决的一些重大科学技术问题，获得了多项国家级奖励。

　　在这一新学科的研究中，我实现8个方面的创新：

　　1.研究了新原理。提出了概率等厚筛分的新原理，将概率筛分原理和等厚筛分原理结合在一起，创造出了一种集概率筛分和等厚筛分原理优点的概率等厚筛分新原理；还利用振动同步传动原理实现对物料进行破碎的新工艺。

　　2.发明了新机构。研究出10余种新机构，如激振器偏转式自同步非共振新机构、惯性共振式双质体近共振新机构、双激振器振动破碎机的新机构、不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构、平衡加隔振振动输送的新机构。

　　3.建立了新模型。提出了10多个非线性动力学新模型，例如惯性力项为非线性的动力学模型、不对称软式分段线性动力学模型、硬软复合式分段线性动力学模型、分段慢变的非线性的动力学模型、双参数慢变的非线性动力学模型等。

　　4.发展了新理论。研究并提出了多种理论，如物料运动的非线性动力学理论和单质体或多质体系统的硬式、软式、复合形式的非线性动力学理论等，弹性元件为非线性的各类非线性振动系统、带滞回阻尼力的非线性系统、具有冲击和摩擦的非线性振动系统的理论等。

　　5.研发了新技术。如大长度振动输送机常常会出现弹性弯曲振动，为预防出现弹性弯曲振动，研究出一种可以减轻或消除弯曲振动新技术；在自同步振动机上实现振动同步传动和在大型振动筛上采用控制方法实现同向回转控制同步的新技术等。

　　6.提出了新方法。提出了以功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计、可视优化设计及特殊性能优化设计为核心内容的“1+3+X”的综合设计方法，同时提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法。

　　7. 研制了新机器。研究成功如惯性共振概率新筛机、激振器偏转式大型冷矿振动筛、平衡加隔振的大长度振动输送机、自同步振动放矿机、双激振器自同步振动破碎机、750吨振动沉拔桩机、新型振动压路机、近共振工作的自同步振动离心脱水机等10余种新机器。

　　8. 创建了新学科。由于取得了前面的这些成果，再加上我国许多企业同学校之间建立了良好的产、学、研的协作关系，处理好知识产权与技术垄断之间的关系，从而使我国对“振动利用工程”新学科的研究达到国际领先水平。

　　在这一方面撰写并出版了中英文著作和论文集10余种。

　　我作为从事机械产品设计的教学和科研工作的专家，其研究方向之一是振动学和机械工程学相结合的一门新学科“振动利用工程”，另一方面，还从事有害振动控制方面的研究工作。振动正是力学研究的一个分支，我在网上博得“力学教育家”的美名，这是与我在振动领域取得丰硕的创新研究成果密不可分的。

　　(1) 创建了“振动利用工程”新学科，奠定了该学科的理论基础，并将研究成果广泛应用于工程中，取得重大的经济效益和社会效益。在这一领域曾撰写了10多部专著(见图1)，使我国对这一学科的研究达到国际领先水平。

　　(2) 对同步理论进行了深入研究，将振动同步扩展为控制同步、复合同步、广义同步，还提出了振动同步传动的新概念，发展了振动同步传动的理论及其应用，并撰写出版了中英文专著。这方面的研究在国际上也处于领先地位。

　　(3) 对故障旋转机械的非线性动力学问题进行了深入的研究，阐明了故障发生和发展的慢变和突变过程及其特点，对其理论进行了分析研究，提出了分段慢变和双参数慢变的理论，还最先提出了灰色诊断的理论，并提出用两次启动进行动平衡的理论和技术，撰写了两部专著。

　　图1 撰写的有关振动利用与控制方面的著作

　　(4) 将非线性振动理论应用于工程实际，应用于有用振动的利用和有害振动的控制，写出了国际上第一本内容丰富的《工程非线性振动》专门著作。

　　此外，在教材的编写工作中，主编了大学本科生的振动教材《机械振动学》及研究生的机械振动教材《机械振动理论与应用》，在国内产生了重要的影响。

　　在振动利用和控制领域，共写出14部中英文专著，其中有两种著作荣获全国优秀科技图书奖，还分别获得了两个著名出版社的“著名作者奖”和“最具影响力的作者奖”。

　　四、案例3: 编纂行业经典 助力中国制造

　　我在本专业的主攻方向，即在机械设计及理论的研究中倾注了大量的精力和心血，在产品设计理论和方法方面取得了8个方面的创新成果。

　　1.对国内外70多种设计理论和方法进行分类。100多年来，为了提高产品的设计质量，国内外的科学技术工作者提出了70多种设计理论和方法，但一直没有人对这么多的方法进行分类，2003年在“机械工程学报”创刊50周年时我所发表的论文中将设计理论和方法分为7大类。

　　2.提出了和谐设计的新概念并阐明其内涵。和谐设计是在绿色设计的基础上发展起来的，绿色设计讲的是人和自然之间的关系。将绿色设计扩展为和谐设计是时代发展的需要，要将环境保护扩展到社会领域。

　　3.扩展了动态优化设计的内涵。传统的动态优化设计法是以线性动力学理论为基础的动态优化设计。过去撰写的动态优化设计有关书籍一般所研究的是如何消除振动，而我将动态优化设计扩展到如何更好地利用振动，在国际上创建了“振动利用工程”新学科，扩展了动态优化设计的内涵。

　　4.提出了深层次动态设计的概念并阐明了其含义。对于那些工作在非线性动力学条件下的机械，若采用线性动力学理论来处理设计问题，不仅会有较大的误差，甚至会发生质的错误，因此，设计时应该考虑其时变特性、强非线性特性、不确定性、高维与强耦合特性、多参数或多变量的特性等。

　　5.提出了以动态优化、智能化和可视化为核心内容的三化设计法或三优设计法。对于机器功能已经确定的设备，如航空发动机、汽轮机等，对这些机器只要对其性能进行优化设计即可，为此提出了针对3方面性能优化的三化设计法，即针对结构性能、使用性能、制造性能进行优化设计即可。

　　图2 撰写及主编的产品设计方面的著作及手册

　　6. 研究并提出了基于系统工程的产品综合设计法。基于系统工程的综合设计有以下4个阶段：调研阶段(3I调研)、设计规划阶段(7D规划)、系统化设计实施阶段(1+3+X系统化设计：包括功能设计和性能设计)和设计质量检验评估阶段(5A检验)等。在目前的产品设计中假如不综合运用科技工作者提出的各种设计方法，要想达到良好的设计质量是不可能的。

　　7.阐明了顶层设计的概念和内涵。7D规划包括设计目标(DO)、设计思想或设计理念(DI)、设计环境(DE)、设计过程(DP)、设计内容(DC)、设计方法(DM)和设计质量检验(DA)，即称为7D规划，也称为顶层设计，为此，我专门撰写了顶层设计的专著。

　　8. 提出了科学发展观作指导的系统化设计的概念及其设计理论和方法。它涵盖了4个理想的设计阶段：调研和选题、对任务剖析和规划、科学实施、质量的检验和评估；科学实施阶段，即用1+3+X的综合设计法中的5优设计：功能、结构性能、使用性能、制造性能、特殊性能的优化设计。

　　我在这一领域撰写和出版的著作和手册共10余种。为助力中国制造2025，我还组织该领域的全国科技力量编撰了大型设计工具书《机械设计手册》系列。包括：(1) 2010年出版的《机械设计手册》（第5版、6卷本）；(2) 2012年出版的《现代机械设计师手册》（上、下册）；(3) 2015年出版的《现代机械设计实用手册》(1卷本)；(4) 2015年出版的《机械设计手册》(第5版、单行本共22个分册)；(5) 2017年出版的《机械设计手册》(第6版，7卷本)。总计5套手册，共16卷。其中《机械设计手册》(第5版)曾于2013年获中国机械工业科学技术一等奖，2014年获中国政府出版奖的提名奖。上述这些创造性成果的取得使作者在机械设计与理论领域确立了领地位，独树一帜，影响颇大。

　　五、案例4: 总结科学方法 争过智慧人生

　　我并不是从事哲学研究的学者，但在治学过程中一贯强调文理渗透，尤其注重科学方法论的总结和应用。在创新思维、创新原理和方法的指导下，总结出了逻辑缜密、涉及面广、实用性强、完全新颖的科学方法论体系和规则，还撰写了22部科学方法论的著作，为各类人群掌握和运用好科学方法论的体系和规则做出积极贡献。

　　我在短短几年内写出的这些科学方法论著作，旨在将科学方法论推广到全社会，让更多人能掌握和运用科学方法论的体系和规则，最大限度地挖掘他们的潜能，提高从事工作的成功概率和效益，进而为我国科学技术和经济的发展做出更大贡献。

　　作者总结出的科学方法论体系和规则的特点是，该体系和规则是基于这样一种新的思想；任何人做事首先应该考虑的是：为什么，即Why？；内涵是什么，即What？；如何做，即How？这就是做事的3大核心要素，假如离开这三要素去谈成功和高效，这无异于空谈；接着，就应该考虑影响正确及高效做事的主观、客观及动态因素，使其发挥积极作用；再者，所有工作都应该在科学哲学思想指导下来完成，这就是方法论科学的和完整的的体系。

　　从科学方法论的体系中归纳出以下的四方面的内容和12+1对规则。

　　做事的核心3要素：

　　1. 目的和要求。正确及高效做事要有明确目的，要有良好质量、较低成本、较短时间等。

　　2．任务和态度。有了明确的目标，就要通过切实的内容予以实现，任务是实现目标的基础。

　　3. 步骤和方法。采用合理的步骤和运用先进的科学的方法可以使所做的事有效地完成。

　　做事的4项主观潜能：

　　4.思想和品德。要确立正确的指导思想、良好的品德、正确的学风和作风及良好的生活习惯。

　　5.知识和能力。做任何事情要有所需的基本知识和技术，还要具备各方面的能力。

　　6.健康和生命。做任何工作都要有健康的身体，还要重视安全，只有生命健康的存在，才能完成任务。

　　7.毅力和战术。要有坚韧的毅力，要有百折不挠的奋斗精神，同时还要采取合理的战略战术。

　　做事的3个外部因素：

　　8.机遇和挑战。做事要重视机遇，没有合适的时机，很难取得成功，要紧抓机遇，接受机遇的挑战。

　　9.环境和协调。对各种环境既要加以保护，还要充分利用环境。

　　10.条件和利用。工作的外部条件十分重要，相关的人、财、物等都应该加以有效的利用。

　　做事的2个动态因素：

　　11.学习和运用。工作过程中要不断地学习新知识、新技术，并将所学知识和技术应用到实际工作中。

　　12.检查总结和提高。要经常进行检查，及时发现问题和解决问题，要定期总结经验和教训。

　　做事的1个重要因素：

　　所有工作都要在科学哲学思想指导下完成，即要“以人为本”、要重视全面性和系统性、实践性和科学性、继承性和创新性、协调性和稳定性、可持续性和长期性，要做好“创新、协调、绿色、开放、共享”。

　　以上所提出的科学方法论的体系和规则是作者对自己几十年的教学和科研工作实践的总结和归纳，独具特色，自成一家，具有高度的完整性与科学性。

　　图3 撰写了20多部全局形态的应用型科学方法论的著作

　　图4 作者撰写的科学方法论的著作

　　六、案例5: 紧抓各种机遇，实现人生目标

　　机遇是为有准备的人提供的，所谓有准备是要靠自己的努力创造。

　　我在大学学习期间，抓住了几个主要机遇：

　　机遇1：20世纪50年代，我国的学位制度尚未建立，研究生是由学校及导师根据学生的学习情况选定的。由于作者在大学学习时，学习成绩属中上等，但对俄语的学习花费了较大的精力，学习成绩名列前茅，这也许是我被选拔为研究生的主要因素之一。研究生的学习对于一个人今后发展会产生十分重要的作用的。

　　机遇2：研究生阶段的学习成绩和钻研精神对一个人的发展会产生重要的作用，在此期间，科学研究能力的培养至关重要，在研究生学习和研究期间，作者写出了多篇重要论文，还发现并指出了苏联教材中一个重要错误，当时在苏联导师及同班同学们中产生了不小的影响。

　　在研究生学习期间，苏联专家教导他的研究生，“要有理想和目标，不仅要为国家的科学事业努力钻研，好的研究生还应该把院士作为自己的奋斗目标”。我牢记导师的教导，始终坚持为国家的科学事业发展作为自己的奋斗目标，还下定决心要成为中国的院士！

　　机遇3：作者参加工作后，能密切联系生产实际，并针对生产及科研中的问题开展深入的研究，解决了生产中诸多问题，并针对问题写出了许多重要的学术论文，开拓了新的学术方向，写出多部专著，并获得了多项国家级及省部级奖励。

　　机遇4：积极参加国内外学术交流，参与国际学术交流的组织，与国内外学者建立了广泛的联系。参与发起成立我国振动工程学会，开展广泛的学术交流，并担任学会领导，为发展我国的振动工程事业做出了贡献。

　　机遇5：当中国科学院恢复增选学部委员(院士)时，作者能积极准备材料，由于提供资料丰富，学术成果突出，得到许多老学部委员(院士)的认可，有的学部委员(院士)还主动提出要推荐我作为院士候选人，1991年第一次申报，就被批准为改革开放后的中国科学院学部委员(院士)。

　　这是与我所从事的科研和教学工作所取得的成绩，以及重视和创造机遇有着不可分割的联系。

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