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)新設計第四章機構的創(chuàng)新設計第五章機械結構的創(chuàng)新設計第六章反求工程及創(chuàng)新設計第七章TRIZ理論與創(chuàng)新設計第八章仿生原理與創(chuàng)新設計第九章機械創(chuàng)新設計實例第二章創(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)造性活動的基礎，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)驗為主的程序化的思考。創(chuàng)造性思維—沒有常規(guī)可循，缺少可借鑒經(jīng)驗的、非程序化的思考。

思維的三要素認識主體(人腦)

認識對象(自然界)

認識工具(思維方式)3

思維模式

(1)由思維對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)思維的主要特點創(chuàng)造性思維的主要特點

常規(guī)性

單向性

單一性

邏輯性

獨特性

多向發(fā)散性

非邏輯性

連動性

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，通過對思考對象進行比較、判斷、歸納和總結來認識事物、推斷事物的思維模式。其特點為有序性、遞推性，是一種嚴密的思維方式。B

C?A

CA

BA

B是否邏輯思維的一般過程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、側向思維、聯(lián)想思維、靈感思維等，其最大特點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？吸管吸、強氣流吹、將其結冰后取出、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。其思維過程總是通過尋找合乎邏輯的、成熟的或常規(guī)的方法或途徑，循序漸進地推斷和認識事物。其特點為慎重、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)造性活動沿最穩(wěn)妥的方向發(fā)展，也是在創(chuàng)造性活動后期驗證創(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“元素不應該無序”、“其序是由原子量大小確定的”創(chuàng)造性理論，總結出門捷列夫化學元素周期表。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，沒有束縛的特點和難以形容的創(chuàng)造性與技巧性。

舉例野生動物世界、將冰“頂”破的破冰船。五、側向思維側向思維又稱旁通思維，是一種類似逆向思維的思維方式，它將問題轉換為另一個等價問題求解。

舉例

為解決圓珠筆筆尖圓珠因磨損而漏油墨的問題，采用減少圓珠筆芯的儲墨量的措施。

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六、形象思維

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

舉例愛因斯坦對相對論的形象解釋七、抽象思維抽象思維又稱為邏輯思維，是憑借概念、判斷、推理而進行的反映客觀現(xiàn)實的思維活動。抽象思維涉及語言、推理、定理、公式、數(shù)字、符號等不能感觀的抽象事物，是一個建立概念、不斷推理、反復判斷的思維過程。

舉例共軛曲線瞬時傳動比恒定9“如果你在一個漂亮的姑娘旁邊坐了兩個小時，就會覺得只過了一分鐘；而你若在一個火爐旁邊坐著，即使只坐一分鐘，也會感覺到已過了兩個小時。這就是相對論?！?/p>

八、發(fā)散思維

發(fā)散思維又稱輻射思維、擴散思維、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。其思維過程為：以要解決的問題為中心，運用橫向、縱向、逆向、分合、顛倒、質(zhì)疑、對稱等思維方法，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，進而用在需重復多次動手術的病人的創(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。它以某種研究對象為中心，將眾多的思路和信息匯集于這一中心，通過比較、篩選、組合、論證、得出現(xiàn)存條件下解決問題的最佳方案。其著眼點是從現(xiàn)有信息產(chǎn)生直接的、獨有的、為已有信息和習俗所接受的最好結果。發(fā)散思維與收斂思維是矛盾的對立與統(tǒng)一現(xiàn)象，二者的有效結合，才能組成創(chuàng)造活動的一個循環(huán)。11十、動態(tài)思維

動態(tài)思維是一種運動的、不斷調(diào)整的、不斷優(yōu)化的思維活動，其特點是根據(jù)不斷變化的環(huán)境、條件來不斷改變自己的思維秩序、思維方向，對事物進行調(diào)整、控制，從而達到優(yōu)化的思維目標，是我們在日常工作和學習中經(jīng)常應用的思維方式。十一、有序思維是一種按一定規(guī)則進行的有目的的思維方式，它是許多創(chuàng)造方法的基礎。常規(guī)機械設計過程中，經(jīng)常用到有序思維。如齒輪設計過程，按載荷大小計算齒輪的模數(shù)后，再將其標準化，按傳動比選擇齒數(shù)，進行幾何尺寸計算，強度校核等過程，都是典型的有序思維過程。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)動已有的知識積累，擺脫慣常的思維規(guī)律，對新事物、新現(xiàn)象、新問題進行的一種直接、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、識別線索、預見事物發(fā)展過程、提出假設、尋找解決問題的有效途徑、決定行動方案等方面有著重要的作用。在人類創(chuàng)造性活動中，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，它是建立在前述各類思維基礎上的人腦機能在外界信息激勵下，自覺綜合主觀和客觀信息產(chǎn)生的新客觀實體，如創(chuàng)作文藝新作品、工藝技術領域的新成果、自然規(guī)律與科學理論的新發(fā)現(xiàn)等思維活動和思維過程。創(chuàng)造性思維的特點是：綜合性、跳躍性、新穎性、潛意識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)疑就是凡事問個為什么，用懷疑和批判的眼光看待一切事物，即敢于否定。對每一種事物都提出疑問，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)問題為起點的，系統(tǒng)地提出一個問題，往往比解決問題重要得多，因為解決這個問題或許只需要數(shù)學計算或?qū)嶒灱记伞?/p>

舉例“地心說”與“日心說”、牛頓力學與相對論。15

十五、靈感思維靈感思維是一種特殊的思維現(xiàn)象，是一個人長時間思考某個問題得不到答案，中斷了對它的思考以后，卻又會在某個場合突然產(chǎn)生對這個問題的解答的頓悟。靈感包含多種因素、多種功能、多側面的本質(zhì)屬性和多演化的表現(xiàn)形態(tài)。靈感也是人腦對信息加工的產(chǎn)物，是認識的一種突變和飛躍。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，突如其來的特點。(2)興奮性靈感的出現(xiàn)是意識活動的爆發(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)活動突然進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)時間和場合不可能預先準確地做出規(guī)定和安排。(4)瞬時性靈感是潛思維將其思維成果突然在瞬間輸送給顯思維，靈感的來去是無影無蹤的，它出現(xiàn)在人腦中只有很短的時間，它經(jīng)常只是使你稍有所悟，當你沒有清晰地反應過來的時候它便已經(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)各個細節(jié)都完全相同的同一個靈感，而不是說靈感的同一內(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)造性思維的形成過程1.醞釀準備階段“醞釀準備”是明確問題，收集相關信息與資料，使問題與信息在頭腦及神經(jīng)網(wǎng)絡中留下印記的過程。大腦的信息存儲和積累是激發(fā)創(chuàng)造性思維的前提條件。存儲信息量越大，激發(fā)出來的創(chuàng)造性思維活動也越多。在此階段，創(chuàng)造者已明確了自己要解決的問題。在收集信息的過程中，力圖使問題更概括化和系統(tǒng)化，形成自己的認識，弄清問題的本質(zhì)，抓住問題疑難的關鍵所在，同時嘗試和尋求解決問題的方案。182.潛心加工階段在占有一定數(shù)量的與問題相關的信息之后，創(chuàng)造主題就進入了嘗試解決問題的創(chuàng)造過程。人腦的特殊神經(jīng)網(wǎng)絡結構使其能進行高級的抽象思維和創(chuàng)造性思維活動。在圍繞問題進行積極思索時，人腦對神經(jīng)網(wǎng)絡中的受體不斷地進行能量積累，為產(chǎn)生新的信息積極運作。潛意識的參與是這一階段思維的主要特點。潛心加工階段還是使創(chuàng)造目標進一步具體化和完善的過程。創(chuàng)造準備階段確定下來的某些分目標可能被修正或被改換，有時可能會發(fā)現(xiàn)更有意義的創(chuàng)造目標，從而使創(chuàng)造性思維向更為新穎和有意義的目標行進。193.頓悟階段頓悟是指人腦有意無意地突然出現(xiàn)某些新形象、新思想、新創(chuàng)意，使一些長期懸而未決的問題一念之下得以解決的現(xiàn)象。進入此階段，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)造性的新意識驀然出現(xiàn)，多日的困擾一朝排解，問題得以順利解決。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上的長期思索和重要信息點啟示，主觀上是由于創(chuàng)造主體在一階段時間里沒有對目標進行專注思索，從而使無意識思維處于積極活動狀態(tài)。這時思維的范圍擴大，多神經(jīng)元間的聯(lián)系范圍擴散，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)造思維的基礎是知識。人的知識來源于教育和社會實踐。雖然人的知識深度、廣度不同，但人人都有知識，只是創(chuàng)新的必要條件，可開拓思維的視野，擴展聯(lián)想的范圍。專門知識是創(chuàng)新的充分條件。專門知識與想象力相結合，是通向成功的橋梁。潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)就是知識的逐漸積累過程。知識越多，潛創(chuàng)造思維活動越活躍。學習的過程就是潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)過程。212.創(chuàng)新涌動力的培養(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。這種條件可能來源于社會因素或自我因素。社會因素包括工作環(huán)境中的外部或內(nèi)部壓力；自我因素主要是強烈的事業(yè)心。二者的有機結合，構成了創(chuàng)新的涌動力。塑造良好的工作環(huán)境和培養(yǎng)強烈的事業(yè)心是出現(xiàn)創(chuàng)新涌動力的最好保證。22第二節(jié)創(chuàng)造原理

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

一、組合原理

舉例

組合機床、組合音響、望遠鏡、顯微鏡、金剛石、石墨、“阿波羅”登月計劃

1.同類組合兩個或兩個以上相同或相似事物的組合。

舉例雙旋翼直升機、多翼多發(fā)動機飛機、雙體船、雙人自行車、捆綁式火箭等。23同軸雙漿反向直升機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)大學的多功能變支點自支撐可組裝式撬杠292.異類組合兩個或兩個以上不同類事物的組合。

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

舉例

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

舉例將螺旋漿放在機尾，穩(wěn)定翼放在機首的組合。

5.

綜合組合在對研究對象進行分析的基礎上，有選擇地進行重組。

舉例

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

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

舉例洗衣機的最初設計、全干式潛水泵的發(fā)明、冷凍錨的發(fā)明等。三、逆反原理從事物構成要素中對立的另一面去分析，將思考問題的思路反轉過來，有意識地按相反的視角去觀察事物，用完全顛倒的順序和方法來處理問題。舉例自動扶梯、留聲機、排風扇、抽油煙機、無土栽培、不用針頭的注射器、不粘鍋、人造器官、不用膠卷的相機、導電塑料等。39

四、變性原理對事物非對稱屬性如形狀、尺寸、結構、材料等進行變化。

舉例無聲鐵軌、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、移植原理把已知對象中概