第2章-创新思维与技法

机械创新设计BUCTPage1第二章创新思维与技法第一节创新思维创新思维：在思考过程中，采用能直接或间接起到某种开拓、突破作用的一种思维思维的方式分：形象、抽象、发散、收敛等；又分逻辑思维、非逻辑思维等等机械创新设计BUCTPage2一、创新思维的特点1.开放性2.求异性3.突发性4.逻辑与非逻辑思维有机结合的产物实例：找出“0，1，2，4，3，7，8，1”的规律瓮中捉鱼机械创新设计BUCTPage3比较内容逻辑思维非逻辑思维思考的根据与结果有必然联系没有必然的联系思考程序与步骤确定不确定思考公式可以总结难以总结思考规则必须遵守不用必须遵守思考的正确性步步正确不要求步步正确思考方式线型体型或面型思考者的动机、意志、兴趣、感情等因素没有影响有影响机械创新设计BUCTPage4创新思维运用非逻辑思维摸索、试探、开阔思路，提出设想；运用逻辑思维对设想进行加工、整理、筛选，以确定最佳方案运用非逻辑思维侧重于思考的流畅性、灵活性、独创性；运用逻辑思维侧重于思考的准确性、严密性、条理性非逻辑思维使人养成热情、开朗、乐观、勇于开拓的性格作风；逻辑思维使人养成严谨、冷静、慎重、富于条理的性格作风机械创新设计BUCTPage5。二、创新思维的过程准备阶段：发现问题→分析问题→搜集问题→形成课题。酝酿阶段：明确创新目标→继续收集资料→从事试验或研究→尝试各种想法的可行性。（若问题复杂，可能要经历多次失败的探求；当阻力很大时，则中断思维，但潜意识仍在大脑深层活动，等待时机)顿悟阶段：是突破阶段。创造主题在特定情境下得到特定的启发，被唤醒（该阶段的作用机制比较复杂，一般认为是与长期酝酿所积蓄的思维能量有关，这种能量会冲破思维定势和障碍，使思维获得开放性、求异性、非显而易见性）验证阶段：创造性思维不仅注重形式上标新立异，内容上也要求精确可靠机械创新设计BUCTPage6三、创新思维的方式利用事物形象创新思维激发灵感创新思维多方向多角度创新思维机械创新设计BUCTPage7利用事物形象创新思维联想思维指思路由此及彼的连接相似联想：事物之间在时间、空间、功能、形态等方面相似相关联想：事物之间存在着某种连锁关系对比联想：事物之间在形状、结构、性质、作用等某个方面存在着的互不相同，或彼此相反的情况强制联想：将无关事物联系起来—强制思维发散机械创新设计BUCTPage8联想实例建筑上的爆破——人体器官结石的破碎（相似）火灾——烟雾传感器（相关）过滤器：钻孔——管的集合（对比）盾构施工法——硬壳昆虫钻洞（相似）机械创新设计BUCTPage9利用事物形象创新思维想象思维塑造未曾感触过的事物形象“想象比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括世界上的一切，推动着进步，并且是知识的进化的源泉。严格的说，想象力是科学研究中的实在因素”爱因斯坦机械创新设计BUCTPage10创造想象：对某些事物形象已有特定认识，再按照创见对其进行整个或者部分的抽取，并根据某种需要将其重新构造成有自身结构、性质、功能与特征的新事物。充填想象：在仅认识了事物的某些组成部分或某些发展环节基础上，通过想象，对该事物的其他组成部分或发展环节加以填充补实，从而构成一个完整的事物形象预示想象：根据已有的知识、经验和形象积累，在头脑中构成一定设想或愿望，虽然还不存在，以后却有可能产生(幻想)导引想象：通过在头脑中具体细致的想象和体验自己完成某一复杂艰巨任务正进行顽强努力，以及成功情景与喜悦心情，从而高度协调发挥自身潜在的智力与体力，以促进任务的顺利完成。（意念）机械创新设计BUCTPage11想象实例新人力能源设计畅想（创造想象）考古学，刑侦学，医学，建筑学等（充填想象）前苏联火箭专家康斯坦丁说，关于火箭的最初想法是读了凡尔纳的《从大炮到月球》后而产生的（预示想象）战胜病魔，运动员取得成绩，鬼怪的影响等（导引想象）机械创新设计BUCTPage12中国的复合机器(充填想象)想象训练•把削下的完整的苹果皮平铺到桌面上，成什么形状？•尽可能多的写出与右图相象的东西•假如世界上没有老鼠将会怎样？机械创新设计BUCTPage13形象思维能力的培养1.要有较丰富的经验、知识、形象积累。深入学习各种知识，善于观察，总结2.要自觉的锻炼思维联想能力。常做一些提高联想能力的锻炼，例如在两个事物之间进行联想，按时间顺序或空间顺序进行联想训练等等3.要自觉的锻炼思维想象能力。常选择一些问题展开想象，常在头脑中对一些问题进行分解或组合，常欣赏艺术作品，并对结局展开几种可能的想象等机械创新设计BUCTPage14在实践活动中因思想高度集中而突然表现出来的一种精神现象。灵感具有突发性、瞬间性、情感性（伴随激情）自发灵感对问题进行较长时间思考的执着的探索过程中，需随时留心或警觉，所思考问题的答案或启示，有可能在某一时刻在头脑中突然闪现例：袖珍电视机激发灵感创新思维机械创新设计BUCTPage15诱发灵感思维者根据自身生理、爱好、习惯等诸方面的特点，采取某种方式或选择某种场合（例如散步，沐浴听音乐或演奏等）有意识地促使所思考问题的某种答案或启示在头脑中出现西方有所谓三B思考法，即bed（床），bath（沐浴），bus(公共汽车)，激发灵感创新思维例：德国有机化学家凯库勒发现苯分子结构机械创新设计BUCTPage16触发灵感思维者在对问题已进行较长时间思考的执着探索过程中，需随时留心和警觉，在接触某些相关或不相关的事物时，有可能引发所思考问题的某种答案或启示在头脑中突然闪现例：笛卡尔坐标激发灵感创新思维机械创新设计BUCTPage17逼发灵感情急能生智，在紧急情况下，要镇静思考，谋求对策，解决某种问题的答案或启示，有可能在头脑中突然闪现。被西方誉为创造学之父的美国人奥斯本曾说过：“舒适的生活常使我们创造力贫乏，而苦难的磨练却能使之丰富。…在感情紧张状态下，构想的涌出多数比平时快。……当一个人面临危机之时，想象力就会发挥最高的效用。”例：曹丕令曹植吟“七步诗”激发灵感创新思维机械创新设计BUCTPage18灵感思维能力的培养1.要有创新思维的课题2.要有必须的经验与知识3.要有对问题进行较长时间的思考4.要有解决问题的强烈愿望5.要在一定时间的紧张思考之后转如身心放松状态6.要有及时抓住灵感的精神准备和及时记录下来的物质准备机械创新设计BUCTPage19发散思维从某一思维点出发，运用已有的知识、经验，通过各种思维手段，沿着各种不同方向去思考，重组信息，获得信息。然后把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑中去，以便最终得出结论多方向多角度创新思维机械创新设计BUCTPage20发散思维训练1.材料展开以某个物品作为材料，设想它的多种用途。例如：回形针2.功能展开以某个事物的功能为展开点，设想实现该功能的其他可能性。例如：照明3.结构展开以某事物的结构为展开点，设想利用该结构的各种性能4.形态展开以事物形态（形状、颜色、味道等）为展开点，设想利用某种形态的各种可能性。例如：红色5.方法展开以解决问题的某种方法为展开点，设想利用该方法的各种可能性。例如：吹气球6.因果展开以某个事物发展的结果为展开点，设想各种原因或者反之。例如：玻璃杯破碎的原因机械创新设计BUCTPage21发散思维训练•尽可能多的写出纸的用途•看到墙壁上一个小小的黑点，你想象到什么？•尽可能多的画出包含结构的东西•尽可能多的写出造成玻璃杯破碎的原因•尽可能多的写出太阳与自然界的哪些事物有关系？机械创新设计BUCTPage22横向思维是相对纵向思维而言，纵向思维是利用逻辑推理直上直下思考，而横向思维是当纵向思维受阻时大脑急转弯，即换个角度想。这样可以让人排除优势想法，避开经验、常识、逻辑等，它能帮助思维者借鉴表面看来与问题无关的信息，从侧面迂回或横向寻觅去解决问题多方向多角度创新思维例：圆珠笔问题，笔尖磨损导致漏油纵向：解决笔尖磨损横向：水减少，保持与笔尖同期结束机械创新设计BUCTPage23逆向思维是相对正向思维而言，正向思维是一种“合情合理”的思维方式，而逆向思经常有悖情理，在突破传统思路的过程中力求标新立异。运用逆向思维时，首先要明确问题求解的传统思路，再以此为参照，尝试着从影响事物发展的诸要素方面（如原理、结构、性能、方位、时序等）进行思维反转或悖逆，以寻求的创见多方向多角度创新思维机械创新设计BUCTPage24例：普通动物园与野生动物园例：快速成型制造去除材料—材料堆积机械创新设计BUCTPage25第二节创新技法创新技法是人们对创造理论及规律融会贯通并加以具体化运用的结果；创新技法具有可操作性，技巧性和探索性等特点机械创新设计BUCTPage261.观察法创造性观察是一种有目的、有计划、有步骤的感知活动，观是指用敏锐眼光去看，察是指用科学思维去想机械创新设计BUCTPage27♦观察者——应具备科学知识、实践经验、观察技法有人：视而不见，见而不疑有人：独具慧眼，见微知著X射线——伦琴（1901诺贝尔化学奖）♦观察对象——物体：结构、形态、位置、颜色等；事件：发生、发展、运动过程、结果等；现象：起源、发生、结果，联系、变化等♦观察工具——应有利于扩大观察范围，获得可靠、准确地观察结果蝴蝶飞行原理——借助于高速摄影机观察三要素机械创新设计BUCTPage28♦重复观察——对相似或重复出现的现象或事物进行反复观察，以捕捉或解释这些重复现象中隐藏或被掩盖，而没有被发现的某种规律。♦动态观察——创造条件使观察对象处于变动状态(改变空间、时序、条件等)，再对不同状态下的对象进行观察，以获取在静态条件下无法知道的情况。观察基本方式例：竺可桢的气象观察例：超导金属（条件-273℃）──磁悬浮技术太空育种：植物种子放在太空站培育机械创新设计BUCTPage29♦转移目标——观察发现以外可离开既定目标，转移目标♦迂回观察——当正面观察受阻时，可采用迂回方式，从两翼或外围入手进行观察才有所发现。事物都有不同的侧面，从不同角度观察不同侧面，会得出不同认识例：海王星的发现★迂回观察是指观察者观察角度与手段的变化★动态观察是指置观察对象处于变化状态机械创新设计BUCTPage30水面高度水面高度•当从上到下倒水时，哪个容器盛水量随水面高度的变化规律为图所示曲线观察训练机械创新设计BUCTPage312.类比法把两类事务进行比较，从比较中找到相似点或不同点，并进行逻辑推理，在同中求异或异中求同中实现创新每当理智缺乏可靠的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进——[德]康德机械创新设计BUCTPage32（1）相似类比——一般指形态上、功能上、空间上、时间上的相似（2）拟人类比——与各种生命体的结构与功能进行类比、模拟，而设计出各类机器人，爬行器等（3）因果类比——由某一事物的因果关系推出另一类事务的因果关系基本方式机械创新设计BUCTPage33实例轧钢机原理图行星轧辊原理图相似类比拟人类比蚕——人造纤维鲨鱼皮——游泳衣因果类比人工牛黄——河蚌育珠蠕动泵机械创新设计BUCTPage343.移植法借用某一领域的成果，引用、渗透到其他领域，用以变革和创新机械创新设计BUCTPage35（1）原理的移植——将某种科学技术原理向新的领域类推或外延（2）方法的移植——指操作手段与技术的移植（3）结构的移植——指结构形式或结构特征（4）材料的移植——新材料的推广（5）综合移植----综合运用原理、结构、材料等方面的移植基本方式机械创新设计BUCTPage36实例原理的移植结构的移植拉链——医疗缝合推力轴承——滚动导轨三角螺纹——带轮V方法的移植金属电镀——塑料电镀材料的移植陶瓷发动机玻璃桥梁磁悬浮轴承机械创新设计BUCTPage37实例原理的移植并联机床–借鉴机器人原理优点：高刚度（每根杆只受拉力和压力，无弯曲载荷）柔性强运动部件质量小，适用于高速切削每条伸缩杆采用滚珠丝杠驱动或直线电机驱动六杆并联机床机械创新设计BUCTPage38德国index机床公司的V100型立式车削中心：机械创新设计BUCTPage39移植法