第三章创造性思维与方法

第三章创造性思维与方法人类进步的历史实际上就是一部创造的历史，人类社会的竞争，归根结底，是创造能力的竞争。方案的构思是创造性最强的工作，能否善于采用各种有助于创新思维的方法，对于设计的成败是至关重要的。创造性方法是工程技术设计方法的重要组成部分，它贯穿于工程技术设计的全过程。它是提高产品设计水平，增强产品竞争能力的根本措施和手段。在国内外市场竞争剧烈的形势下，技术创新是企业保持旺盛生命力的根本保证。在改造老产品和开发新产品的过程中，要求设计者发挥创造性，提出新方案，探求新解法，开拓新局面。设计是一种创造性劳动，开发工程设计人员的创造力，对于提高产品设计的水平和质量，具有决定性意义。§3—1常规性设计与创新性设计设计是人类特有的能动性表现，也是人类区别于其他动物的基本特征之一。人类从事任何有目的的活动之前都要有所构思或谋划，这种构思或谋划活动便是广义的设计。工程设计是广义设计在工程技术领域中的特有表现，工程设计按其性质可分为常规性设计和创新性设计。常规性设计：以成熟结构为基础，运用常规方法而进行的产品设计。它在工业生产中大量存在，并且是一种经常性的工作。创新性设计：在设计中采用新的技术手段、技术原理和非常规的方法进行设计，以满足市场需求，提高竞争能力。一、提出创新性设计的原因1、国际经济竞争关键是看能否生产适销对路的新产品。国际上商品的平均寿命周期只有3年左右，这就要求设计师打破常规充分发挥自己的创造力。2、大量新产品的问世，进一步刺激了人们的需求，不仅增大了人们对商品的选择，同时也使需求层次不断提高。3、高新技术产品的生产特点是：小批量、多品种、多规格、生产工艺复杂、工作条件或环境特殊。因而这类产品的设计往往不能沿用传统产品设计的老一套方法，需要有针对性地进行创新性设计。进行设计工作，离不开绘图、计算，也需要各种设计手册的帮助。但多数人往往被绘图、计算等繁琐的工作所束缚，尤其是成千上万个机械零件的设计以及现代多种多样计算程序编制工作，使设计人员在一项项事务性工作中不能自拔，经常从事重复性、局限性的劳动，以致很少宏观地、发散地考虑整体、全局问题。因而就无法创造新的设计方法。二、工程设计的三个基本特性1.约束性设计是在多种因素的限制和约束下进行的，即(1)科学、技术、经济等发展状况和水平；(2)生产厂家提出的特定要求和条件；(3)环境、法律、社会心理、地域文化的制约。上述限制和约束构成了一组边界条件，形成了设计师进行谋划和构思的“设计空间”。设计师要想高水平地完成设计工作，就要善于协调各种关系、灵活取舍、精心构思，而这只有充分发挥设计师的创造力才能做到。2.多解性解决同一个技术问题的办法是多种多样的，要满足一定目的的设计方案通常也并不是唯一的。作为技术设计系统其分功能的组合、尺寸的确定、结构形式的设想等等都有很强的可选择性，因此，思维活动空间仍是很大的。3.相对性设计结论或结果都是相对准确的，而不是绝对完备的。设计者一般经常处于一种相对矛盾的问题情境之中。如既要降低成本、又要增加安全性、可靠性；既要满足近期需要、又要照顾长远发展；既要功能全、又要体积小等……。因此，设计者在对设计方案的选择和判定时只能做到在一定条件下的相对满意和最佳。这种相对性特征一方面要求设计者学会辩证思考，另一方面也给设计者提供了显示和发挥自己创造才能的机会。同样的设计要求，不同的人可以做出水平不同的设计结果。三、工程技术人员的创造力构成创造力是人的心理活动在最高水平上实现的综合能力。它既包括智力因素，也包括非智力因素。所涉及的智力因素主要有观察力、记忆力、想象力、思考力、表达力和自控能力等。这些能力相互联结、相互作用，构成智力的一般结构(如下图所示)。不同的人在智力和智力结构方面是不尽相同的，其差异主要反映为智力因素的品质上。观察力是有目的的感知事物的能力，它是一个人获得知识、信息的内在根据。记忆力是将知识、经验、信息储存于大脑中的基础。想象力和思考力是对知识、信息进行加工、变换的能力，它们是创造性活动的两大支柱，其中思考力居于整个智力结构的中心，对其它智力因素起着支配和统帅作用。流畅、灵活、独立的思考力，以及丰富、奇特的想象力是促使创造性成果出现的基本条件。表达力是对头脑中已经产生的新知识、新信息的输出能力。自控能力是指创造者按照一定的目的和要求，对意识、心理、行为进行自约束、自组织、自协调、自控制的能力。所谓非智力因素主要表现为理想信念、兴趣和爱好、意志、性格等。智力因素是创造力的基础性因素，而非智力因素则是创造力的导向、催化和动力因素，同时也是促进创造力由潜变显的制约因素。长期以来，人们往往只强调创造的精神因素与智力因素，甚至突出一些非智力因素(如：灵感、直觉等)，很少关心科学方法论对创造的巨大作用，以致至今尚无关于创造学的系统著作。机械设计方面近百年来，出现杰出的创造性人才不多，在各国科学院中地位甚微，不能不认为与此有直接的关联。四、工程技术人员的创造力开发创造力人人都有，但发挥创造才能各有不同。工程技术人员是企业技术创新的主力，这些人的创造力水平高低和发挥的如何，直接影响技术产品的设计质量，关系到企业的技术进步和经济效益。因此应特别注意工程技术人员的创造力的开发。首先要破除对发明创造的神秘感，增强自信心，认识到创造是一种人人可为的活动，积极投身于创造活动的实践，是不断提高自己创造力的重要措施；其次要树立创新意识，经常保持创造冲动。要认识到创新是一种有目的、有意识的活动，根本不想创新的人，永远不可能有创新成果出现。第三要加强创造性思维的训练，掌握必要的创造技法。这是使人人都有的潜在的创造能力得以发挥出来的重要条件，也是造成不同的人创造能力有很大差异的重要原因。§3—2创造性思维创造性的机理，既不是直觉，更不是灵感，这些只是表象，本质的理论基础是突变论。突变论的基本要义可概括为：(1)突变论是对辩证法量变、质变规律的丰富与具体化；(2)一切事物的发展都是依据“原有事物趋近极限→突变→继续增长”的模式。如人类发展到地球居住的极限，则人造卫星殖民地将代替地球继续增长；(3)突变分为渐变性与瞬变性两类，创造性也同样具有这两种类型，如低温粉碎技术即运用了瞬变性原理；(4)任何内行与外行都有突变创造的机遇，关键在于必须要有发散性思维，能够多元、广角、横向交叉各种学科知识；(5)掌握各种现代科学方法论将能使人们更自觉地进行突变创造。创造性思维可以概略定义为：反映事物本质属性和内在、外在有机联系，具有新颖的广义模式的一种可以物化的思想心理活动。这是人类智慧最集中表现的思维活动。创造性思维是创造力的核心。深刻认识和理解创造性思维的实质、类型和特点，不仅有助于掌握现有的创造技法，而且能够推动和促进人们对新的创造方法的开拓。创造性思维具有五个特点：(1)独立性。即与众人：前人有所不同，独具卓识。从因素分析学说的角度研究，思维独立性中又有几种“因子”：①“怀疑因子”，即敢于对人们“司空见惯”或认为“完美无缺”的事物提出怀疑；②“抗压性因子”，即力破陈规，锐意进取，勇于向旧的传统和习惯挑战；③“自变性因子”，即能够自动否定自己、打破“自我框框”。(2)连续性。即“由此思彼”的思维能力。它常以三种形式表现出来：①“纵向连动”，即发现一种现象后，立即纵深一步，探究其产生的原因；②“逆向连动”，即看到一种现象后，立即想到它的反面；③“横向连动”，即发现一种现象后，联想到特点与之相似、相关的事物。(3)多向性。就是善于从不同的角度想问题。这种思维的产生并获得成功，主要依赖于：①“发散机智”，即在一个问题面前，尽量提出多种设想、多种答案，以扩大选择余地；②“换元机智”，即灵活地变换影响事物质和量的诸多因素中的某一个，从而产生新的思路；③“转向机智”，即思维在一个方向受阻时，便马上转向另一个方向；④“创优机智”，即用心寻找最优答案。创造性活动中成功的几率与提供选择方案的多少是成正比的。多向性体现在扩散思维和多向思维的形式。(4)跨越性。从思维进程来说，它表现为常常省略思维步骤，加大思维的“前进跨度”；从思维条件的角度讲，它表现为能跨越事物“可现度”的限制，迅速完成“虚体”与“实体”之间的转化，加大思维的“转换跨度”。(5)综合性。要成功地进行综合思维，又必须具备三种能力：①“智慧杂交能力”，即善于选取前人智慧宝库中的精华，通过巧妙结合，形成新的成果；②“思维统摄能力”，即把大量概念、事实和观察材料综合在一起，加以概括整理，形成科学概念和系统；③“辩证分析能力”，它是一种综合性思维能力，即对占有的材料进行深入分析，把握它们的个性特点，然后从这些特点中概括出事物的规律。一、形象思维与抽象思维形象思维是理性认识，不是感性认识。它所使用的“材料”或思维“细胞”通常不是抽象的概念，而是形象化的“意象”。如在设计一个零件或一台机器时，设计者在头脑中浮现出该零件或机器的形状、颜色等外部特征，以及在头脑中将想象中的零件或机器进行分解、组装等思维活动。运用形象思维可以激发人们的想象力和联想、类比能力。如行星轧压法的创新就是由形象思维激发联想而获得成功的。以往金属轧制成板材，是将金属原料送到两轧辊之间，靠两轧辊的转动和原料板的送进而完成的。这种方法对于延展性能良好的钢材适用。但对于较脆的金属材料在轧制中将会产生裂纹。为了解决这一技术难题，日本某特种钢一位技术人员绞尽了脑汁不得其解。一天，他无意中被妻子在面板上擀荞麦面的姿势和方法所吸引，于是想到了轧制钢板的一种新方法——行星轧制法，原理如下图所示。其上部是一固定板(相当于擀面板)，在原料板的下部分布若干条工作轧辊(相当于擀面杖)，它们安装在传动轧辊上。实现了行星轧制的方法。抽象思维是以抽象的概念和推论为形式的思维方式。概念是反映事物或现象的属性或本质的思维形式。掌握概念是进行抽象思维，从事科学创新活动的最基本的手段。如17世纪初伽利略(Galileo)运用抽象思维先于牛顿(S.I.Newton)发现了物体运动的惯性规律。伽利略进行了有名的斜面小球实验(下图)。实验表明小球下落高度与上升高度的差值取决于小球的圆度和它同斜面的摩擦力。小球滚上斜面走过的距离和斜面的坡度有关，斜面坡度越小，小球滚上的距离越长。伽利略运用抽象思维设想：(1)如果小球做成绝对的圆；(2)小球下落之后不是滚上一个斜面，而是一个绝对水平的平面；(3)小球同平面没有任何摩擦力，也不受其它阻力的影响。得出的结论是：小球将一直运动下去。由此，伽利略发现了物体运动的惯性定律。伽利略的设想作为实验条件是难以做到的，但运用头脑的抽象思维却很容易做到。形象思维和抽象思维作为人类理性思维认识中的两种思维形式，它们都是以感性认识为基础，都可以认识事物的本质，而且在大多数情况下，二者是常常相互渗透，交互作用的。二、发散思维与集中思维发散思维是指思维者根据问题提供的信息，不依常规，而是沿着不同方向和角度，从多方向寻求问题的各种可能答案的一种思维方法。见下图(a)。例如要解决渡河问题，可以有多种方法：造桥、坐船、使用飞行器、建空中索道、开凿河底隧道等等。集中思维是在大量设想或方案的基础上，引出一两个正确答案或引出一种大家认为最好的答案的思维方法。见上图(b)。集中思维和发散思维作为两种不同的思维方式，在一个完整的创造活动中是相互补充，相辅相成的。发散思维能力越强，提出的可能方案越多样化，才能为集中思维在进行判断时提供较为广阔的回旋余地，也才能真正体现集中思维的意义。但反过来，如果只是毫无限制的散发而无集中思维，散发也就失去了意义。三、直达思维与旁通思维直达思维是始终不离开问题的情境和要求而进行思考问题的方式。旁通思维是通过对问题情境和条件的分析、辨识，将问题转换成另一等价问题，或以某一问题为中介间接地去解决问题的思考问题的方式。旁通思维又称侧向思维。直达思维的优点是直接面对问题情境，可以快速达到目标。它对于解决较为简单的问题特别有效，当这种努力遇到障碍或证明无效之后，才改用旁通思维。如司马光砸缸救人，在人小力薄的情况下他无法将人从水中拉出(人离开水)，而采用砸缸放水(水离开人)的办法，这是旁通思