第2章机械创新设计的思维基础第一节思维概述第二节思维的类型第三节创造性思维的形成与发展第四节思维方式与创新方法第一节思维概述思维——人脑对所接受和已存储的来自客观世界的信息进行有意识或无意识、直接或间接的加工,从而产生新信息的过程。思维有如下特性:一、思维的间接性和概括性思维的间接性指的是凭借其它信息的触发,借助于已有的知识和信息,去认识那些没有直接感知过的或根本不能感知的事物,以及预见和推知事物的发展过程。思维的概括性指的是它能够去除不同类型事物的具体差异,而抽取其共同的本质或特征加以反映。例:考古人员通过观察化石推测历史警察通过观察脚印等推测罪犯身体特征例:鲸不是鱼冰块,水蒸气都是水•思维有高级和低级,简单和复杂之分,也就是说,思维具有层次性。同一事物,不同人有不同看法。二、思维的多层性•《荷花淀》中景物描写:•“要问白洋淀有多少苇地,不知道,每年出多少苇子,也不知道。只晓得每年芦花飘飞苇叶黄的时候,全淀的芦苇收割,垛起垛来,在白洋淀周围的广场上,就成了一条苇子的长城”•理解的第一层:两个否定句“不知道”正是为了后文的“只晓得”,突出了苇地的宽广、芦苇的茂密,白洋淀的美丽富饶;•理解的第二层:祖国山河之美、国土之圣,岂容侵略者践踏、蹂躏;•理解的第三层:正因如此,水生踊跃参军,水生嫂全力支持就有了思想基础。•苹果——万有引力三、思维的自觉性和创造性思维的自觉性也称为灵感思维。其最大的特征是爆发性与瞬间性,只有善于捕捉这一短暂的灵感思维,才会发生量变到质变的创造成果。顿悟是思维自觉运行的结果,是思维过程中出现质量上的飞跃。爱迪生:“勤奋+灵感=天才”第二节思维的类型一、形象思维形象思维又称为具体思维或具体形象的思维。它是人脑对客观事物或现象的外部特点和具体形象的反映活动。表现形式表象(印象)联想(回忆)想象(新表象)二、抽象思维抽象思维又称为逻辑思维。它是凭借概念、判断、推理而进行的反映客观现实的思维活动。三、发散思维发散思维又称辐射思维、扩散思维、开放思维等。它是以少求多的思维形式,其特点是从给定的信息输入中产生出众多的信息输出。思维过程:以要解决的问题为中心,运用横向、纵向、逆向、分合、颠倒、质疑、对称等思维方法,考虑所有因素的后果,找出尽可能多的答案,并从许多答案中寻求最佳值,以便有效地解决问题。容器——(装酒、装油、盛蜡烛)滚压工具——(擀饺子皮、碾药片)装饰品——(作花瓶)乐器——(敲击成音)武器——(自卫)四、收敛思维收敛思维又称集中思维、求同思维等。是一种寻求某种正确答案的思维形式。它以某种研究对象为中心,将众多的思路和信息汇集于这一中心的思维过程。(1)请说出家中既发光又发热的东西。找出它们的共同点。(2)请写出海水与江水的共同之处,越多越好。(3)鸽子、蝴蝶、蜜蜂与苍蝇有什么相同之处?(4)铜、铁、铝、不锈钢等金属有什么共同的属性?参考答案(1)家里既发光又发热的东西是存在的,如白炽灯、日光灯、红外线取暖器等等,它们的共同点是:都用电。(2)都是水;都会蒸发;都可养鱼;都可造福人类。(3)会飞、吃东西……(4)传热、导电……五、动态思维动态思维是一种运动的、不断调整的、不断优化的思维活动。其特点是根据不断变化的环境、条件来不断改变自己的思维秩序、思维方向,对事物进行调整、控制,从而达到优化的思维目标。例如:在一家设备进口谈判中,原先我方与对方一直在补偿贸易的基础上进行谈判,但随着谈判的深入,各方面的情况逐步展开,对方突然提出因产品销售有困难,希望我方用现汇的方式进行支付,即由补偿贸易改为现汇贸易。这一要求的提出,必然打乱我方对原有谈判因素关系的分析和谈判目标的设想。面对这种情况,我们就应该迅速的调整思维,考虑有补偿贸易改为现汇贸易的可能性(有无外汇支付能力),对我方的利与弊,如果可能,应考虑我们在新的支付条件下应该考虑哪些因素(货币的币种,外汇的汇率等),各因素之间的关系和目标等。如果我们仍然抱着补偿贸易条件对各因素和关系的分析不放,不研究新的问题,在谈判过程中势必会吃亏。动态思维的模式为:收集新资料——制定新方案——实施——反馈——调整新方案不要一根筋六、有序思维有序思维是一种按一定规则和秩序进行的有目的的思维方式,它是许多创造方法的基础。十二变通法、归纳法、逻辑演绎法、信息交合法、场-场分析法“十二变通法”即指人们在观察、认识一个事物时,可以考虑是否可以(1)加一加;(2)减一减;(3)扩一扩;(4)缩一缩;(5)变一变;(6)改一改;(7)联一联;(8)学一学;(9)代一代;(10)搬一搬;(11)反一反;(12)定一定等等,以便引出新观念、新想法,获得创造性的成果。1)加一加:在进行某种创造活动过程中,可以考虑在这件事物上还可以添加什么?把这件事物加长、加高、加厚、加宽一点行不行?或者将原物品在形状上、尺寸上、功能上有所“异样”、“更新”,以求实现创新的可能。例如,伽利略发明的望远镜就是“加一加”的典型例子。欧洲有一个磨镜片的工人,有一次,他偶然把一块凸透镜片与一块凹透镜片加在一起,他透过这两片镜片向远处一看,惊讶地发现远处的景物可以移到眼前来。这个发现,后来给科学家伽利略知道了,他对这个无意之中“加一加”而形成的事物进行了研究,终于发明了望远镜。2)减一减:在原来的事物上还可以减去点什么?如将原来的物品减少一点,缩短一点,降低一点,变窄一点,减薄一点,减轻一点等,这个事物能够变成什么新事物,它的功能、用途会发生什么变化?在操作过程中,减少时间、次数可以吗?这样做又有什么效果?例如,隐形眼镜就是将镜片减薄、减小,并减去了镜架而发明的。3)扩一扩现有物品在功能、结构等方面还可以扩展吗?放大一点,扩大一点,会使物品发生哪些变化?这件物品除了大家熟知的用途外,还可以扩展出哪些用途?例如,大家知道吹风机是吹头发的。但在日本,有人想利用吹风机去烘潮湿的被褥,扩展了它的用途。后来在此基础上发明了一种被褥烘干机。如把一般望远镜扩成又长又大的天文望远镜。它的能见度是人肉眼的4万倍,放大率达3000倍。用这种望远镜看星空,38万公里远的月亮,就好像在128公里的近处一样。4)缩一缩将原有物品的体积缩小一点,长度缩短一点会怎样,可否据此开发出新的物品。我国的微雕艺术是世界领先的,其实质也是“缩一缩”。它缩小的程度是惊人的,能在头发丝上刻出伟人的头像、名人诗句等,成为一件件价值连城的珍品。生活中的袖珍词典、微型录音机、照相机、浓缩味精、浓缩洗衣剂(粉)等都是“缩一缩”的结果。5)变一变它是指改变原有物品的形状、尺寸、颜色、滋味、音响等,从而形成新的物品。它也可以从内部结构上,如成分、部件、材料、排列顺序、长度、密度、浓度和高度等方面去变化;还可以从使用对象、场合、时间、方式、用途、方便性和广泛性等方面变化;也可以从制造工艺、质量和数量,对事物的习惯性看法、处理办法及思维方式等方面去变化。例如,企业经营要创新就离不开一个“变”字,如果冷饮食品厂不注重产品的花样翻新,就无法开发出形状、颜色、味道各不相同的新产品,也就无法使企业发展壮大,如果企业不拘现状而不断开发新产品,那么企业就会充满生机和活力。6)改一改“改一改”技巧带有被动型,它常常是事物缺点已暴露出来或人们已发现该事物的缺点后,才为人们所利用的发明技巧,即通过消除某种缺点的方式进行创造。因此,“变一变”对于思维灵活、善于创新的人较适合;“改一改”技巧对于初学者或较保守、不善于发现问题的人更适合,因为这一方法使人更容易发现问题和寻找创造对象。“改一改”技巧的应用范围很广,如拨盘式电话机改为琴键式电话机,手动抽水马桶改为自动感应式抽水马桶等。7)联一联某一事物和哪些因素有联系呢?利用它们之间的联系,通过联一联看可否能产生新的功能,开发新的产品?例如,用手机可以发短信,一直以来都是通过按键输入的,将其与手写信息联系起来,通过联一联开发出了可以手写输入的手机,方便的手机用户。8)代一代它是指用其他的事物或方法来代替现有的事物,从而进行创新的一种思路。例如,曹冲称象可以说是“代一代”典型事例。又如,用各种快餐盒代替传统的饭盒,用复合材料代替木材、钢铁等。9)搬一搬将原事物或原设想、技术移至别处,使之产生新的事物、新的设想和新的技术。(移植)(英)爱德华·琴纳:发现挤奶女工手上长了脓包后,便不再得天花这一免疫规律后,变把这种发现移植到临床医学,发明了牛痘接种预防天花法,并获得了成功。把宇宙飞船上的再循环水系统移植到农业技术领域,从而发明了一种既简便又经济的地面污水净化系统。红外辐射:探测、遥感、诊断、治疗、夜视、测距、军事设施伪装、响尾蛇导弹……原理技术移植方法工艺移植它是将某一领域的研制方法及产品的制造工艺应用于其它领域的研制工作或产品的制造。现代管理方法:心理学企业管理案例分析:发泡方法的移植。思考:发泡方法还可以移植到哪些方面呢?功能结构移植它是将某产品的功能或结构移用到待发明的产品上,从而产生新的设计、新的发明。案例分析:机床的滑动导轨滚动导轨。液压远距离传动技术纳米机器人技术应用于医学疾病治疗活性污泥处理法——污水处理技术10)反一反“反一反”就是将某一事物的形态、性质、功能及其正反、里外、横竖、上下、左右、前后等加以颠倒,从而产生新的事物。11)定一定“定一定”是指对某些发明或产品定出新的标准、型号、顺序,或者为改进某种东西,为提高学习和工作效率及防止可能发生的不良后果做出的一些新规定,从而进行创新的一种思路。12)学一学学习模仿别的物品的原理、形状、结构、颜色、性能、规格、动作、方法等,以求创新。七、直接思维基于有限的信息,调动已有的知识积累,摆脱惯常的思维规律,对新事物、新现象、新问题进行的一种直接、迅速、敏锐的洞察和跳跃式的判断。八、创造性思维创造性思维是一种最高层次的思维活动。其特点是:综合性、跳跃性、新颖性、潜意识中的自觉性和顿悟性。九、质疑思维用怀疑和批判的眼光看待一切事物,既敢于否定。提出疑问,是许多新事物新观念产生的开端,质疑是人类思维的精髓,也是创新思维的最基本方式之一。当年哥伦布看出了“地心说”的问题,才有“日心说”的产生爱因斯坦找出了牛顿力学的局限性才诱发了“相对论”的思考提出问题和发现问题比解决问题更重要!凡是多问几个为什么!要从质疑日常所见所闻、质疑所学知识等。十、灵感思维灵感思维是一种特殊的思维现象,是一个人长时间思考某个问题得不到答案,中断了对它的思考以后,却又会在某个场合突然产生对这个问题的解答的顿悟。灵感有如下的种类:(1)自发灵感(灵光乍现)(2)诱发灵感(3)触发灵感(4)逼发灵感(情急能生智)七步诗第三节创造性思维的形成与发展一、创造性思维的形成过程创造性思维的形成大致可分为三个阶段:1、酝酿准备阶段2、潜心加工阶段3、顿悟阶段2020/2/233五、创新思维的基本过程准备期酝酿期明朗期验证期1926年英国心理学家G.Wallas提出创新思维的四阶段结构模式2020/2/2341、准备期发现问题,提出创造性课题,并搜集与课题有关的知识材料,对材料进行整理加工。2020/2/2352、酝酿期在第一阶段搜集材料、加工整理的基础上,对问题作试探性解决,提出各种试探方案。2020/2/2363、明朗期经过第二阶段的试探,提出新的认识成果,产生新的观念、新的思想。这是创新思维最关键的阶段。正是在这一阶段,思维主体得以摆脱旧经验、旧观念的束缚,新思想脱颖而出,从而产生质的飞跃。2020/2/2374、验证期这阶段主要任务是对第三阶段得到的初具轮廓的新思想进行验证和证明。二、创造性思维的培养与发展1、潜创造思维的培养潜创造思维的基础是知识,人的知识来源与教育和社会实践。由于受教育的程度和社会实践经验的不同,人的文化知识、实践经验知识存在很大差异,即人的知识深度、广度不同,但人人都有知识,只是知识结构不同。也就说,人人都有潜创造力。2、创新涌动力的培养来源于社会因素或自我因素的影响,潜创造力转换为涌动力。社会因素包括工作