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机械创新与实践第一讲主讲：施小明第一章引言一创造漫话一）什么是创造创造活动的特征创造的主体性创造的新颖性创造的价值性二）什么是创新第一章引言二创新与社会发展一）创新是社会发展的原动力二）创新是技术进步的必由之路技术引进自主技术开发第一章引言三创新人才的培养一）新世纪教育的特点二）创新能力的培养培养创新意识提高创造力加强创造实践三）创新者的素质才智因素是创新的基础非才智因素是创新的必要条件智力的本质：——观察力——记忆力——想象力——思维力第二章现代制造业发展的趋势一21世纪制造业发展的总趋势柔性化：是工艺装备与工艺线路能适应于生产各种产品的需要。灵捷化：是生产力推向市场准备时间为最短，使工厂灵活转向。智能化：柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。信息化：制造业将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进组织方式的全新制造业。第二章现代制造业发展的趋势二适应制造业发展的工程教育与实训趋势应用为本，注重实践创新之上，变化是永恒的主题以人为本，强调综合素质的培养信息化技术发展和应用第三章大学生创新能力培养体系与机制研究一大学生创新能力培养的意义培养大学生创新能力是社会发展的要求是人才培养和建设的需要是高校蓬勃发展的需要是高校决定了培养创新人才的地位和职能第三章大学生创新能力培养体系与机制研究二、大学生创新能力培养体系和机制的指导思想注重个性发展指导思想大学生成才指导思想全面推进大学生创新指导思想实践性指导思想进步性指导思想第三章大学生创新能力培养体系与机制研究三、大学生创新能力培养体系与途径改变传统思维方式，创新大学生人才评价与激励体系实现教学“中心”地位的转移建立和完善大学生科技活动体系、营造创新氛围加强实践能力的培养nm科技创新能力=ΣAi*ΣBj*Ωi=1j=1Ai:个人专业技术水平Bj:个人创新意识Ω:单位创新机制、体制影响因子第四章创造性思维一思维及思维的类型一）思维的定义与特性思维的间接性和概括性思维的多层性思维的自觉性与创造性二）思维的类型形象思维、抽象思维发散思维与收敛思维动态思维与有序思维直觉思维与创造性思维第四章创造性思维二创造性思维的形成与发展一）创造性思维的生理机制二）创造性思维的形成过程酝酿准备阶段潜心加工阶段顿悟阶段（案例:释迦牟尼立地成佛；迪卡尔坐标与蜘蛛网）三）创造性思维的培养与激发克服思维定势的影响问题意识团队意识与合作精神灵感、闪念的记录第五章创造原理一、原极思维创造原理凡新事物的产生，必定有一个原始的起点，或者说是本原，也必定有一个从无到有，从小到大，从简单到复杂，从低级到高级的发展过程。霍金的“大爆炸理论（假说）”认为，在远古。宇宙只是一个点，在此之前，没有时间，也没有空间，所有的一切都集中在一个点上，大爆炸发生瞬间，时间得以开始，日月星辰构成成的空间财灿烂于世，这就是宇宙的原极，宇宙的始端。从事物的本源出发所进行思维创新，就是原极思维创新。“解铃还须系铃人”讲的就是从源头解决问题的道理第五章创造原理一、原极思维创造原理一）挖掘深化创造原理洗衣机的更新换代：原始洗衣机：单筒转轮→双筒洗衣机→套筒全自动、滚筒全自动洗衣机→个性化迷你型洗衣机第五章创造原理一、原极思维创造原理一）挖掘深化创造原理汽车发动机的演变及燃气的变化汽油和柴油天然气氢气水燃料液态空气混合动力第五章创造原理一、原极思维创造原理二）继承借鉴创造原理继承创造原理继承近于模仿，但并不是简单的原无重显。我们机械设计能力来源于机械原理和实践；也得益于生活中的体会桥梁设计A、跨梁式：南京长江大桥（继承古代拱型桥）B、牵引式：杨浦大桥（继承了山区峡谷河川上的铁索桥）C、混合式：杭州湾大桥第五章创造原理一、原极思维创造原理二）继承借鉴创造原理借鉴创造原理踩着巨人的肩膀前进电子计算机的过去现在和未来：1.第一代计算机(1946年～1957年)：主要元器件是电子管2.第二代计算机(1958年～1964年)：用晶体管代替了电子管3.第三代计算机(1965年～1970年)：以中、小规模集成电路取代了晶体管4.第四代计算机(1971年至今)：采用大规模集成电路和超大规模集成电路5.第五代计算机：智能计算机第五章创造原理一、原极思维创造原理三）增减、扩缩创造原理加法：如复式眼镜（近视+老花）、多功能打火机、手机（功能多样化）、计算机软件的功能集成。减法：汽车轻量化、中天藤三郎的圆珠笔改造、随身听放大：大屏幕彩电、建筑、连锁店微缩：电子产品微型化、纳米技术的应用第五章创造原理二、对极思维创造原理所谓对极思维创新，是指以某一原有事物为原极观察点，进而像雷达一样多角度、深层次、全方位和大视野地在四维空间中进行辐射与扫描，以探求与之具有对极关系的相似、相对、相异的新事物的创造性思维进行创新活动。一）相似法创造原理结构形态相似法“盾构施工法”源于甲壳虫钢筋水泥机构源于树根功能行为相似法驱蚊仪防鲨灵第五章创造原理二、对极思维创造原理二）相对创造原理对应点创新法对应点是指同一系统中某部分与另一部分，或者一个系统与另一系统，在位置、性质、等级、作用或数量上相当。臭氧层空洞的成因对立面创新法对立面泛指处于矛盾统一体中的相互依存、相互对立的两个方面，从对立面着手寻求解决问题或创新的方法即为对立面创新法。吹尘器到吸尘器第五章创造原理二、对极思维创造原理三）相异创造原理独特新颖法太空信息高速公路固定电话到移动电话，光纤到卫星传送霉豆腐雪花呢面料多样选择法多数性选择，淘汰法，比较法，圆桌会议集智法第五章创造原理二、对极思维创造原理三）合极思维创造原理合极就是有对立面的两极或对立两极中的一些子极所组成的新集。组合法创造原理切割式组合法、非切割式组合法联合法创造原理海陆空联合作战；机械、电子联合完成数控机床设计“化合”法创造原理第六章机械创新设计方法一群体集智法群体集智法是针对某一特定的问题，运用群体智慧进行创新思维，从而解决问题的创新技法。群体集智法主要有三种形式：会议形式、书面形式和函询形式。会议形式的群体集智法又称智力激励法，是美国创造学家奥斯本发明的，通常也称作奥斯本法，技术开发部门在工程设计中，经常运用智力激励法解决工程技术问题。下面扼要介绍这种技法。第六章机械创新设计方法一群体集智法一）智力激励法的原则自由思考原则延迟评判原则以量求质原则综合改善原则二）智力激励法的运用程序智力激励会的准备热身活动明确问题自由畅谈加工整理第六章机械创新设计方法一群体集智法三）书面集智法与函询集智法书面集智法是会议集智法改进形式，在运用奥斯本法的过程中，人们发现会上表现力和控制力强的人会影响他人提出有价值的设想，因此提出了运用书面形式表达思想的改进型技法。书面集智法最常用的是“635法”模式，即每次会议6个人，每人在卡片上写3个设想，每轮限定时间5分钟。函询集智法又称德尔非法，其基本原理是借助信息反馈，反复征求专家书面意见来获得创意。视情况需要，这种函询可进行数轮，以期得到更多有价值的设想。第六章机械创新设计方法二系统分析法一）设问探求法有无其他用途?能否借用?能否改变?能否扩大?能否缩小?能否代用?能否重新调整?能否颠倒过来?能否组合?第六章机械创新设计方法二系统分析法二）缺点列举法用户意见法对比分析法设会列举法缺点分析和鉴别三）希望点列举法社会需要分析希望的鉴别希望点列举的形式第六章机械创新设计方法三联想法联想是由于现实生活中的某些人或事物的触发而想到与之相关的人或事物的心理活动或思维方式。联想思维由此及彼，由表及里，形象生动，奥妙无穷，是科技创造活动中最常见的一种思维活动，发明创造离不开联想思维。联想是对输人人头脑中的各种信息进行加工、转换、联接、输出的思维活动。联想并不是不着边际的胡思乱想。一方面，足够的知识与经验积累是联想思维运行的基础，另一方面，培养积极的创造想象力及习惯是联想思维纵横驰骋的保证。第六章机械创新设计方法三联想法一）相似联想相似思维是从某一思维对象想到与它具有某些相似特征的另一思维对象的思维方式。这种相似既可以是形态上的，也可以是功能、时间与空间意义上的。尤其是把表面差别很大，但意义相似的事物联想起来，更有助于建设性创造思维的形成。富兰克林与雷电现象静电避雷针绳梯式柔性执行元件第六章机械创新设计方法三联想法二）接近联想接近联想是从某一思维对象想到与之相接近的思维对象上去的联想思维。这种接近可以是时间与空间上的，也可以是功能、用途或者是结构和形态上的。火车气动制动装置的发明磁悬浮列车第六章机械创新设计方法三联想法三）对比联想客观事物间广泛存在着对比关系，远近、上下、宽窄、凹凸、冷热、软硬……，由对比引起联想，对于发散思维，启迪创意，具有特别的意义。旋转式真空泵真空泵被广泛应用于化工和食品工业中，以获得相对真空环境。第六章机械创新设计方法三联想法四）强制联想强制联想是将完全无关或关系相当偏远的多个事物或想法牵强附会地联系起来，进行非逻辑型的联想，以此达到创造目的的创新技法。强制联想实际上是使思维强制发散的思维方式，它有利于克服思维定势，因此往往能产生许多非常奇妙的，出人意料的创意。第六章机械创新设计方法四类比法比较分析两个事物之问的某些相同或相似之处，从中找出解决问题的方法，称为类比法。按照比较对象的情况，类比法可分为：一）拟人类比以人为比较对象，将人作为创造对象的一个因素，从人与人的关系中，设身处地地考虑问题，在创造物的时候，充分考虑人的情感，将创造对象拟人，把非生命对象生命化，体验问题，引起共鸣，是拟人类比创新技法的特点。第六章机械创新设计方法四类比法二）直接类比在创新设计时，将创造对象与相类似的事物或现象作比较，称为直接类比。直接类比的特点是简单快速，可以避免盲目思考。类比对象的本质特性越接近，则成功创新的可能性就越高。新型阶梯面运行装置的设计第六章机械创新设计方法四类比法三）象征类比象征类比是借助事物形象和象征符号来比喻某种抽象的概念或思维感情。象征类比依靠直觉感知，并使问题关键显现、简化。文学创作与建筑创意中经常运用这种创造技法。四）因果类比两事物有某些共同属性，根据一事物的因果关系推知另一事物的因果关系的思维方法，称为因果类比法。第六章机械创新设计方法五仿生法师法自然，特别是自然界的生物，以此获得创造灵感，甚至直接仿照生物原型进行创造发明，这就是仿生法。仿生法是相似创造原理的具体应用。仿生法具有启发、诱导、拓宽创造思路的显著功效。仿生法不是简单地再现自然现象，而是将模仿与现代科技有机结合起来，设计出具有新功能的仿生系统，这种仿生创造思维的产物是对自然的超越。爬杆机器人爬杆机器人原理机构简图机器人爬行动作原理第六章机械创新设计方法六组合创新法在发明创新活动中，按照所采用的技术来源可分为两类：一类是采用全新的技术原理，属突破型发明；另一类是采用已有的技术并进行重新组合，属组合再生型发明。从人类发明史看，初期以突破型为主，随后，这类发明的数量呈减少趋势。特别在19世纪50年代以后，在发明总量中，突破型发明的比重在大大下降，而组合型发明的比重急剧增加。在组合中求发展，在组合中实现创新，这已经成为现代技术创新活动的一种趋势。第六章机械创新设计方法六组合创新法功能组合坦克的发明材料组合同类组合异类组合