第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理

1第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理2第一章

創(chuàng)新概論第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理第三章原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)第四章機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)第五章機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)第六章反求工程及創(chuàng)新設(shè)計(jì)第七章TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì)第八章仿生原理與創(chuàng)新設(shè)計(jì)第九章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例第二章創(chuàng)新思維與創(chuàng)造原理

思維是人類有別于其他生物最本質(zhì)的特征。創(chuàng)造性思維是人類從事創(chuàng)造性活動(dòng)的基礎(chǔ)，是產(chǎn)生一切創(chuàng)造原理和創(chuàng)造技法的源泉。

兩類思維本能思維—人類經(jīng)常性的、以經(jīng)驗(yàn)為主的程序化的思考。創(chuàng)造性思維—沒(méi)有常規(guī)可循，缺少可借鑒經(jīng)驗(yàn)的、非程序化的思考。

思維的三要素認(rèn)識(shí)主體(人腦)

認(rèn)識(shí)對(duì)象(自然界)

認(rèn)識(shí)工具(思維方式)3

思維模式

(1)由思維對(duì)象起主要作用的思維，如形象思維。(2)由思維方式起主要作用的思維，如定向思維、逆向思維、側(cè)向思維、發(fā)散思維、收斂思維等。

(3)由思維主體起主要作用的思維，如直覺思維、靈感思維等。

常規(guī)思維的主要特點(diǎn)創(chuàng)造性思維的主要特點(diǎn)

常規(guī)性

單向性

單一性

邏輯性

獨(dú)特性

多向發(fā)散性

非邏輯性

連動(dòng)性

綜合性

4第一節(jié)創(chuàng)新思維

創(chuàng)新思維是創(chuàng)造力的核心。

思維的類型一、邏輯性思維邏輯性思維是按已知概念、定義和某種規(guī)定，通過(guò)對(duì)思考對(duì)象進(jìn)行比較、判斷、歸納和總結(jié)來(lái)認(rèn)識(shí)事物、推斷事物的思維模式。其特點(diǎn)為有序性、遞推性，是一種嚴(yán)密的思維方式。B

C?A

CA

BA

B是否邏輯思維的一般過(guò)程5

二、非邏輯性思維

非邏輯性思維是邏輯性思維以外的各類思維模式，包括形象思維、發(fā)散思維、逆向思維、側(cè)向思維、聯(lián)想思維、靈感思維等，其最大特點(diǎn)是思維的隨意性和跳躍性，不受任何“秩序”的約束。

舉例

如何能在不采用傾斜的方法將水杯中的水弄出來(lái)？吸管吸、強(qiáng)氣流吹、將其結(jié)冰后取出、用吸水材料吸入后取出、煮沸蒸發(fā)、打破水杯、倒入水銀將水排出、用口渴的動(dòng)物將其喝干等。6

三、定向思維定向思維基本上屬于邏輯性思維一類。其思維過(guò)程總是通過(guò)尋找合乎邏輯的、成熟的或常規(guī)的方法或途徑，循序漸進(jìn)地推斷和認(rèn)識(shí)事物。其特點(diǎn)為慎重、穩(wěn)妥，但往往由于思路狹窄、保守而缺乏新意。另一方面，這種思維模式能使創(chuàng)造性活動(dòng)沿最穩(wěn)妥的方向發(fā)展，也是在創(chuàng)造性活動(dòng)后期驗(yàn)證創(chuàng)新成果十分必要的思維方式。

舉例門捷列夫采用定向思維方式，大膽提出“元素不應(yīng)該無(wú)序”、“其序是由原子量大小確定的”創(chuàng)造性理論，總結(jié)出門捷列夫化學(xué)元素周期表。7

四、逆向思維

逆向思維是一種反邏輯和反常規(guī)的思維方式，具有視野開闊，沒(méi)有束縛的特點(diǎn)和難以形容的創(chuàng)造性與技巧性。

舉例野生動(dòng)物世界、將冰“頂”破的破冰船。五、側(cè)向思維側(cè)向思維又稱旁通思維，是一種類似逆向思維的思維方式，它將問(wèn)題轉(zhuǎn)換為另一個(gè)等價(jià)問(wèn)題求解。

舉例

為解決圓珠筆筆尖圓珠因磨損而漏油墨的問(wèn)題，采用減少圓珠筆芯的儲(chǔ)墨量的措施。

8

六、形象思維

形象思維也稱具象思維，是人腦對(duì)客觀事物或現(xiàn)象的外部特點(diǎn)和具體形象的反映活動(dòng)，表現(xiàn)為對(duì)事物表面特征的記印，對(duì)感知過(guò)的形象進(jìn)行加工、改造，通過(guò)聯(lián)想、想像，從而創(chuàng)造出新形象的過(guò)程。形象思維是每個(gè)人都具有的最一般的思維方式。

舉例愛因斯坦對(duì)相對(duì)論的形象解釋七、抽象思維抽象思維又稱為邏輯思維，是憑借概念、判斷、推理而進(jìn)行的反映客觀現(xiàn)實(shí)的思維活動(dòng)。抽象思維涉及語(yǔ)言、推理、定理、公式、數(shù)字、符號(hào)等不能感觀的抽象事物，是一個(gè)建立概念、不斷推理、反復(fù)判斷的思維過(guò)程。

舉例共軛曲線瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定9“如果你在一個(gè)漂亮的姑娘旁邊坐了兩個(gè)小時(shí)，就會(huì)覺得只過(guò)了一分鐘；而你若在一個(gè)火爐旁邊坐著，即使只坐一分鐘，也會(huì)感覺到已過(guò)了兩個(gè)小時(shí)。這就是相對(duì)論?！?/p>

八、發(fā)散思維

發(fā)散思維又稱輻射思維、擴(kuò)散思維、求異思維、開放思維等。它是以少求多的思維形式，其特點(diǎn)是從給定的信息輸入中產(chǎn)生出眾多的的信息輸出。其思維過(guò)程為：以要解決的問(wèn)題為中心，運(yùn)用橫向、縱向、逆向、分合、顛倒、質(zhì)疑、對(duì)稱等思維方法，考慮所有因素的后果，找出盡可能多的答案，并從許多答案中尋求最佳值。

舉例拉鏈為代替鞋帶而發(fā)明，后用在錢包和衣物上，進(jìn)而用在需重復(fù)多次動(dòng)手術(shù)的病人的創(chuàng)口上；氣溫變化與空調(diào)器銷售

10九、收斂思維

收斂思維又稱集中思維、求同思維等，是一種尋求某種確定答案的思維形式。它以某種研究對(duì)象為中心，將眾多的思路和信息匯集于這一中心，通過(guò)比較、篩選、組合、論證、得出現(xiàn)存條件下解決問(wèn)題的最佳方案。其著眼點(diǎn)是從現(xiàn)有信息產(chǎn)生直接的、獨(dú)有的、為已有信息和習(xí)俗所接受的最好結(jié)果。發(fā)散思維與收斂思維是矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一現(xiàn)象，二者的有效結(jié)合，才能組成創(chuàng)造活動(dòng)的一個(gè)循環(huán)。11十、動(dòng)態(tài)思維

動(dòng)態(tài)思維是一種運(yùn)動(dòng)的、不斷調(diào)整的、不斷優(yōu)化的思維活動(dòng)，其特點(diǎn)是根據(jù)不斷變化的環(huán)境、條件來(lái)不斷改變自己的思維秩序、思維方向，對(duì)事物進(jìn)行調(diào)整、控制，從而達(dá)到優(yōu)化的思維目標(biāo)，是我們?cè)谌粘９ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中經(jīng)常應(yīng)用的思維方式。十一、有序思維是一種按一定規(guī)則進(jìn)行的有目的的思維方式，它是許多創(chuàng)造方法的基礎(chǔ)。常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常用到有序思維。如齒輪設(shè)計(jì)過(guò)程，按載荷大小計(jì)算齒輪的模數(shù)后，再將其標(biāo)準(zhǔn)化，按傳動(dòng)比選擇齒數(shù)，進(jìn)行幾何尺寸計(jì)算，強(qiáng)度校核等過(guò)程，都是典型的有序思維過(guò)程。12十二、直接思維

直接思維是創(chuàng)造性思維的主要表現(xiàn)形式。它是一種非邏輯抽象思維，是人基于有限的信息，調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)積累，擺脫慣常的思維規(guī)律，對(duì)新事物、新現(xiàn)象、新問(wèn)題進(jìn)行的一種直接、迅速、敏銳的洞察和跳躍式的判斷。它在確定研究方向、選擇研究課題、識(shí)別線索、預(yù)見事物發(fā)展過(guò)程、提出假設(shè)、尋找解決問(wèn)題的有效途徑、決定行動(dòng)方案等方面有著重要的作用。在人類創(chuàng)造性活動(dòng)中，直接思維扮演了極為重要的角色。13十三、創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維是一種最高層次的思維活動(dòng)，它是建立在前述各類思維基礎(chǔ)上的人腦機(jī)能在外界信息激勵(lì)下，自覺綜合主觀和客觀信息產(chǎn)生的新客觀實(shí)體，如創(chuàng)作文藝新作品、工藝技術(shù)領(lǐng)域的新成果、自然規(guī)律與科學(xué)理論的新發(fā)現(xiàn)等思維活動(dòng)和思維過(guò)程。創(chuàng)造性思維的特點(diǎn)是：綜合性、跳躍性、新穎性、潛意識(shí)中的自覺性和頓悟性。14十四、質(zhì)疑思維

質(zhì)疑是人類思維的精髓，善于質(zhì)疑就是凡事問(wèn)個(gè)為什么，用懷疑和批判的眼光看待一切事物，即敢于否定。對(duì)每一種事物都提出疑問(wèn)，是許多新事物新觀念產(chǎn)生的開端，也是創(chuàng)新思維的最基本方式之一。創(chuàng)新思維是以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題為起點(diǎn)的，系統(tǒng)地提出一個(gè)問(wèn)題，往往比解決問(wèn)題重要得多，因?yàn)榻鉀Q這個(gè)問(wèn)題或許只需要數(shù)學(xué)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)技巧。

舉例“地心說(shuō)”與“日心說(shuō)”、牛頓力學(xué)與相對(duì)論。15

十五、靈感思維靈感思維是一種特殊的思維現(xiàn)象，是一個(gè)人長(zhǎng)時(shí)間思考某個(gè)問(wèn)題得不到答案，中斷了對(duì)它的思考以后，卻又會(huì)在某個(gè)場(chǎng)合突然產(chǎn)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解答的頓悟。靈感包含多種因素、多種功能、多側(cè)面的本質(zhì)屬性和多演化的表現(xiàn)形態(tài)。靈感也是人腦對(duì)信息加工的產(chǎn)物，是認(rèn)識(shí)的一種突變和飛躍。它具有如下一些特性：(1)突發(fā)性靈感的產(chǎn)生往往具有不期而至，突如其來(lái)的特點(diǎn)。(2)興奮性靈感的出現(xiàn)是意識(shí)活動(dòng)的爆發(fā)式的質(zhì)變、飛躍，是令人豁然開朗，是思想火花的瞬間出現(xiàn)，是神經(jīng)活動(dòng)突然進(jìn)入的一種高度興奮的狀態(tài)。16(3)不受控制性靈感的出現(xiàn)時(shí)間和場(chǎng)合不可能預(yù)先準(zhǔn)確地做出規(guī)定和安排。(4)瞬時(shí)性靈感是潛思維將其思維成果突然在瞬間輸送給顯思維，靈感的來(lái)去是無(wú)影無(wú)蹤的，它出現(xiàn)在人腦中只有很短的時(shí)間，它經(jīng)常只是使你稍有所悟，當(dāng)你沒(méi)有清晰地反應(yīng)過(guò)來(lái)的時(shí)候它便已經(jīng)離開你了。(5)粗糙性靈感提供的思維成果并不都是完整成熟的、精確清晰的。(6)不可重現(xiàn)性即使遇到了相同的情景，也難以再現(xiàn)各個(gè)細(xì)節(jié)都完全相同的同一個(gè)靈感，而不是說(shuō)靈感的同一內(nèi)容不可能在不同的情景下再次或多次出現(xiàn)。17

創(chuàng)造性思維的形成與發(fā)展一、創(chuàng)造性思維的形成過(guò)程1.醞釀準(zhǔn)備階段“醞釀準(zhǔn)備”是明確問(wèn)題，收集相關(guān)信息與資料，使問(wèn)題與信息在頭腦及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中留下印記的過(guò)程。大腦的信息存儲(chǔ)和積累是激發(fā)創(chuàng)造性思維的前提條件。存儲(chǔ)信息量越大，激發(fā)出來(lái)的創(chuàng)造性思維活動(dòng)也越多。在此階段，創(chuàng)造者已明確了自己要解決的問(wèn)題。在收集信息的過(guò)程中，力圖使問(wèn)題更概括化和系統(tǒng)化，形成自己的認(rèn)識(shí)，弄清問(wèn)題的本質(zhì)，抓住問(wèn)題疑難的關(guān)鍵所在，同時(shí)嘗試和尋求解決問(wèn)題的方案。182.潛心加工階段在占有一定數(shù)量的與問(wèn)題相關(guān)的信息之后，創(chuàng)造主題就進(jìn)入了嘗試解決問(wèn)題的創(chuàng)造過(guò)程。人腦的特殊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其能進(jìn)行高級(jí)的抽象思維和創(chuàng)造性思維活動(dòng)。在圍繞問(wèn)題進(jìn)行積極思索時(shí)，人腦對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的受體不斷地進(jìn)行能量積累，為產(chǎn)生新的信息積極運(yùn)作。潛意識(shí)的參與是這一階段思維的主要特點(diǎn)。潛心加工階段還是使創(chuàng)造目標(biāo)進(jìn)一步具體化和完善的過(guò)程。創(chuàng)造準(zhǔn)備階段確定下來(lái)的某些分目標(biāo)可能被修正或被改換，有時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更有意義的創(chuàng)造目標(biāo)，從而使創(chuàng)造性思維向更為新穎和有意義的目標(biāo)行進(jìn)。193.頓悟階段頓悟是指人腦有意無(wú)意地突然出現(xiàn)某些新形象、新思想、新創(chuàng)意，使一些長(zhǎng)期懸而未決的問(wèn)題一念之下得以解決的現(xiàn)象。進(jìn)入此階段，創(chuàng)造主體突然間被特定的情景下的某一特定啟發(fā)喚醒，創(chuàng)造性的新意識(shí)驀然出現(xiàn)，多日的困擾一朝排解，問(wèn)題得以順利解決。頓悟是創(chuàng)造性思維的重要階段，客觀上它有賴于在大量信息積累基礎(chǔ)上的長(zhǎng)期思索和重要信息點(diǎn)啟示，主觀上是由于創(chuàng)造主體在一階段時(shí)間里沒(méi)有對(duì)目標(biāo)進(jìn)行專注思索，從而使無(wú)意識(shí)思維處于積極活動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)思維的范圍擴(kuò)大，多神經(jīng)元間的聯(lián)系范圍擴(kuò)散，多種信息相互聯(lián)系并相互影響，從而為頓悟的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

舉例笛卡爾坐標(biāo)系的發(fā)明。

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二、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)與發(fā)展1.潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)潛創(chuàng)造思維的基礎(chǔ)是知識(shí)。人的知識(shí)來(lái)源于教育和社會(huì)實(shí)踐。雖然人的知識(shí)深度、廣度不同，但人人都有知識(shí)，只是創(chuàng)新的必要條件，可開拓思維的視野，擴(kuò)展聯(lián)想的范圍。專門知識(shí)是創(chuàng)新的充分條件。專門知識(shí)與想象力相結(jié)合，是通向成功的橋梁。潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)就是知識(shí)的逐漸積累過(guò)程。知識(shí)越多，潛創(chuàng)造思維活動(dòng)越活躍。學(xué)習(xí)的過(guò)程就是潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)過(guò)程。212.創(chuàng)新涌動(dòng)力的培養(yǎng)存在于人類自身的潛創(chuàng)造力只有在一定條件下才能釋放出能量。這種條件可能來(lái)源于社會(huì)因素或自我因素。社會(huì)因素包括工作環(huán)境中的外部或內(nèi)部壓力；自我因素主要是強(qiáng)烈的事業(yè)心。二者的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了創(chuàng)新的涌動(dòng)力。塑造良好的工作環(huán)境和培養(yǎng)強(qiáng)烈的事業(yè)心是出現(xiàn)創(chuàng)新涌動(dòng)力的最好保證。22第二節(jié)創(chuàng)造原理

創(chuàng)造原理是指導(dǎo)人們開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的重要理論基礎(chǔ)，也是指導(dǎo)人們創(chuàng)造新技法的基本理論基礎(chǔ)。

一、組合原理

舉例

組合機(jī)床、組合音響、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、金剛石、石墨、“阿波羅”登月計(jì)劃

1.同類組合兩個(gè)或兩個(gè)以上相同或相似事物的組合。

舉例雙旋翼直升機(jī)、多翼多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)、雙體船、雙人自行車、捆綁式火箭等。23同軸雙漿反向直升機(jī)24多功能扳手2526多功能手杖27方便圖釘釘拔器28西北工業(yè)大學(xué)的多功能變支點(diǎn)自支撐可組裝式撬杠292.異類組合兩個(gè)或兩個(gè)以上不同類事物的組合。

舉例帶日歷的電話、帶游戲機(jī)的手機(jī)、汽車、航天飛機(jī)等。30汽車修理方便滑板31323.附加組合在原有事物中補(bǔ)充加入新內(nèi)容的組合。

舉例

現(xiàn)代汽車由逐步附加雨刮器、轉(zhuǎn)彎燈、后視鏡、收音機(jī)、電視機(jī)、空調(diào)、電話、GPS接收機(jī)等發(fā)展而來(lái)。帶餡面條機(jī)33頭上燈3435摩托車防雨擋風(fēng)鏡36武漢理工大學(xué)的多功能救援擔(dān)架374.重組組合將一個(gè)事物在不同層次上分解后，將分解結(jié)果按新方式重新聚合的組合。

舉例將螺旋漿放在機(jī)尾，穩(wěn)定翼放在機(jī)首的組合。

5.

綜合組合在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，有選擇地進(jìn)行重組。

舉例

愛因斯坦的廣義相對(duì)論、解析幾何、生物化學(xué)、生物力學(xué)等。組合型的創(chuàng)新成果占全部創(chuàng)新成果的比例越來(lái)越大，由組合原理產(chǎn)生出來(lái)的組合型的創(chuàng)造技法已成為當(dāng)今創(chuàng)新活動(dòng)的主要技術(shù)方法。38

二、還原原理研究已有事物的創(chuàng)造起點(diǎn)，并追根溯源深入到它的創(chuàng)造原點(diǎn)，或從原點(diǎn)上解決問(wèn)題，或從創(chuàng)造原點(diǎn)出發(fā)另辟新路，用新思想、新技術(shù)重新創(chuàng)造該事物。

舉例洗衣機(jī)的最初設(shè)計(jì)、全干式潛水泵的發(fā)明、冷凍錨的發(fā)明等。三、逆反原理從事物構(gòu)成要素中對(duì)立的另一面去分析，將思考問(wèn)題的思路反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，有意識(shí)地按相反的視角去觀察事物，用完全顛倒的順序和方法來(lái)處理問(wèn)題。舉例自動(dòng)扶梯、留聲機(jī)、排風(fēng)扇、抽油煙機(jī)、無(wú)土栽培、不用針頭的注射器、不粘鍋、人造器官、不用膠卷的相機(jī)、導(dǎo)電塑料等。39

四、變性原理對(duì)事物非對(duì)稱屬性如形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)、材料等進(jìn)行變化。

舉例無(wú)聲鐵軌、拆除廢舊建筑的定向爆破、以傾斜口作射線方向刻制刻度的容器、疏漏管外部帶若干小溝槽的漏斗等。鐵軌接縫形狀的變化容量指示刻度的變化40

五、移植原理把已知對(duì)象中概