创新思维与机械创新设计.ppt
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1、创新思维与机械创新设计创新思维与机械创新设计刘继光 教授2011.05第一讲第一讲 创造性思维与技法创造性思维与技法 思考几个问题思考几个问题n n胶带用起来很不方便,你有什么好办法?胶带用起来很不方便,你有什么好办法?n n房间中央悬挂着一段铅丝,给你一个錾子和榔头,你能錾房间中央悬挂着一段铅丝,给你一个錾子和榔头,你能錾下来一小段铅丝吗?下来一小段铅丝吗?n n圆珠笔使用一段时间就出现漏墨,污染纸张,有什么好办圆珠笔使用一段时间就出现漏墨,污染纸张,有什么好办法解决这个问题?法解决这个问题?n n下雨天走路,鞋底上的水容易甩上来打湿裤子下雨天走路,鞋底上的水容易甩上来打湿裤子,有什么好有什
2、么好办法让水不甩上来?办法让水不甩上来?n n高速公路中间的隔离绿化带,有什么既安全又不影响汽车高速公路中间的隔离绿化带,有什么既安全又不影响汽车行驶的好办法对绿化带进行修枝?行驶的好办法对绿化带进行修枝?n n生活垃圾成为世界各国的难题,你有什么好办法处理它?生活垃圾成为世界各国的难题,你有什么好办法处理它?n n塑料废弃物造成的白色污染危害我们的生存环境,有什么塑料废弃物造成的白色污染危害我们的生存环境,有什么好办法能让它迅速降解?好办法能让它迅速降解?n n淡水资源日益匮乏,你有什么好办法很容易让海水淡化淡水资源日益匮乏,你有什么好办法很容易让海水淡化?内容提要内容提要n n什么是创新n
3、 n创新的重要意义n n创新成果n n创新人才n n创造性思维与技法n n创造性思维训练一、什么是创新一、什么是创新n n一般说来,创新就是创造,创新就是首创前所未有的事物和理论。n n创新就是有目的地根据已知去发现未知的活动,即发现新的规律、新的物质、建立新的理论,发明新的技术与方法,设计并制造出新的产品的总称。二、创新的重要意义二、创新的重要意义n n创新是人类文明进步的原动力;n n创新是技术和经济发展的源泉;n n创新更是一个国家国民经济可持续发展的基石;n n“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力”。“一个没有创新能力的民族,难于屹立于世界民族之林”。n n创造发明和创
4、新人才问题早已引起世界各国的高度重视。三、创新成果三、创新成果n n创新过程:创新过程:就是创造者解决问题的过程,即创造就是创造者解决问题的过程,即创造者应用知识、使知识活化的过程,也就是创造者者应用知识、使知识活化的过程,也就是创造者艰苦劳动的过程。艰苦劳动的过程。n n创新成果:创新成果:即创新活动的结果。创新成果取决于即创新活动的结果。创新成果取决于创造者的创新动机和创新才能,以下面公式表示:创造者的创新动机和创新才能,以下面公式表示:创新成果创新成果创新成果创新成果=创新动机创新动机创新动机创新动机 创新才能创新才能创新才能创新才能n n创新动机:创新动机:创新动机:创新动机:有了强烈
5、的创新动机,才能产生强大有了强烈的创新动机,才能产生强大的创新动力、持之以恒的创新积极性和主动性、的创新动力、持之以恒的创新积极性和主动性、才能具有高度责任感和坚持不懈的牺牲精神。才能具有高度责任感和坚持不懈的牺牲精神。n n才能才能才能才能=智能:智能:智能:智能:是具有知识和对知识活化与应用水平是具有知识和对知识活化与应用水平的高低。智能包括智力和能力。的高低。智能包括智力和能力。智力智力对客观事物的认识能力。智力与学历关系密切。能力能力就是人(们)能胜任某项任务的本领。个人能力与个人经历关系密切,经历事物能产生经验,经验多了能力就强了,本领就大了。创新能力创新能力创造者产生平常人所难以预
6、见的新的想法和新的事物的 能力。影响创新能力的因素如下式:创新能力=K创造性要素(人格+思维+方法)知识量式中,K影响创新能力发挥的环境因素。创造性因素之间的关系如下:知识(信息)为创新提供原料 创新活动 创新成果 能力(特别是思维能力)为创新提供手段 创新环境 创造者非智力要素、个性 促进创新思维+创新动力 创新技法四、创新人才四、创新人才n n创新人才就是具有创新才能的一种综合型人才。即有理想、知识面广、实践能力强、体格健全、思维灵活、(人格)素质优秀的人。也可以说是德、智、体全面发展,能灵活应用理论知识和实践经验去解决问题,取得创新成果,达到创新目的的人。虽然各种类型创新人才的才能结构是
7、不完全相同 的,但他们都具有较强的观察能力、记忆能力、思维 能力、想象能力和完成能力,因为:观察能力是才能结构的“眼睛”;记忆能力是才能结构的“存储器”;思维能力是才能结构的“中枢”;想象能力是才能结构的“翅膀”;完成能力是才能转化为物质力量的“转换器”。其中,思维能力和想象能力更是创新才能结构的 “灵魂”。五、创造性思维与方法五、创造性思维与方法n n创造性思维:创造性思维:创造性思维:创造性思维:就是平常人不常用的、灵活的思考就是平常人不常用的、灵活的思考问题的方式方法。问题的方式方法。n n创造性思维的外在表现:创造性思维的外在表现:创造性思维的外在表现:创造性思维的外在表现:外在表现形
8、式为灵活、外在表现形式为灵活、多变、思路开阔。多变、思路开阔。n n创造性思维的特点创造性思维的特点创造性思维的特点创造性思维的特点:独创性、联动推理性、多向:独创性、联动推理性、多向性、跨越性、综合性。性、跨越性、综合性。n n创新方法:创新方法:创新方法:创新方法:就是创新的技巧与方法。并在创造性就是创新的技巧与方法。并在创造性构思过程中促进思维富有变化、提高思维灵活性构思过程中促进思维富有变化、提高思维灵活性的技巧与方法。创新方法与创造性思维密不可分。的技巧与方法。创新方法与创造性思维密不可分。n n常用创造性思维与方法:常用创造性思维与方法:常用创造性思维与方法:常用创造性思维与方法:
9、1、思维的基本类型:、思维的基本类型:形象思维形象思维 是借助于形象化客体,通过选择、分析、综合,由 形象和图画来显示事物的形态。是靠经验解决问题的思维方式。逻辑思维逻辑思维 是借助抽象概念,进行分析、综合、演绎、推理和 判断来揭示事物本质的思维活动。是靠概念和推理解决问题的一 种思维方式。灵感思维灵感思维 是人类对问题长期苦苦思索之后,借助直觉启示而 对问题得到突如其来的顿悟或理解。灵感思维是创新思维中最重要的形式之一。而形象思维和逻辑 思维在创新过程中也是经常应用的。例如,高歌在研究发动机燃烧时,发现气体喘流紊乱是燃烧不 稳定的原因。怎样才能稳定呢?他想到在西北地区劳动时观察到沙 漠里气流
10、吹过沙丘很稳定,因此他将燃烧器表面改为沙丘表面果然 克服了紊乱状态,由此发明了“沙丘驻涡火焰稳定器”。又如,前苏联车工邱吉柯夫一天正在高速车削时突然停电,工件与刀具牢牢粘在一起。邱吉柯夫对这一现象深入分析,是因工件与刀具剧烈摩擦生热使金属表面熔化而粘结,由此受到启发发明了“摩擦焊接法”。再如,法国魏格纳卧病在床休息,望着墙壁上的世界地图发呆,他发现两条奇特的曲线南美巴西东海岸突出部分曲线与非洲哈麦隆西海岸凹进部分曲线非常相似(如图),这一直观感觉使他产生一个突如其来的顿悟莫非这两块土地过去是一块大陆?后来经过地质考证,创立了“大陆板块漂移学说”。世界地图世界地图 2 2、理论思维、理论思维、理
11、论思维、理论思维n n遵循或应用科学技术原理进行萌发式发明创造的创新思维遵循或应用科学技术原理进行萌发式发明创造的创新思维形式。即把科学技术原理直接物化的思维形式。形式。即把科学技术原理直接物化的思维形式。例如,法拉第用他的电磁感应原理发明并制成了世界例如,法拉第用他的电磁感应原理发明并制成了世界上发电机。上发电机。又如,大型球面的圆筒刀具对心铣削加工法的发明。又如,大型球面的圆筒刀具对心铣削加工法的发明。3 3、逆向思维、逆向思维、逆向思维、逆向思维 案例:案例:18201820年,法拉第在作电生磁的实验时,提出了磁年,法拉第在作电生磁的实验时,提出了磁 能否产生电的设想。正是这样一个逆向思
12、维,敲响了通向能否产生电的设想。正是这样一个逆向思维,敲响了通向“电磁转换量电磁转换量 论论”重大发现的大门,导致了发电机的产生,为人类通往光明和电气化重大发现的大门,导致了发电机的产生,为人类通往光明和电气化 时代时代 奠定了基础。奠定了基础。n n逆向思维逆向思维是针对现象、问题或结论,采用与通常思考问题相是针对现象、问题或结论,采用与通常思考问题相 反的思路,进行反向推断的思维方式。反的思路,进行反向推断的思维方式。n n逆向思维虽然超常,但不反常;虽然奇特,但不荒唐。有些逆向思维虽然超常,但不反常;虽然奇特,但不荒唐。有些 创新如果按前人的方法和经验进行重复试验时,往往不容易创新如果按
13、前人的方法和经验进行重复试验时,往往不容易 取得成功,而用逆向思维常常能出奇制胜,做出突破性的发取得成功,而用逆向思维常常能出奇制胜,做出突破性的发 明创造。明创造。4 4、发散与收敛思维、发散与收敛思维、发散与收敛思维、发散与收敛思维 案例:案例:案例:案例:食品厂需要大量核桃破壳,你有什么好办法?食品厂需要大量核桃破壳,你有什么好办法?n n发散思维发散思维发散思维发散思维(又叫扩散思维、辐射思维或求异思维),就是(又叫扩散思维、辐射思维或求异思维),就是以某一思考对象为中心,创造者(们)以某一思考对象为中心,创造者(们)充分利用已有的知充分利用已有的知识和经验,通过类比、联想等,使思维沿
14、着不同方向、多识和经验,通过类比、联想等,使思维沿着不同方向、多角度、多层次地扩散思考,产生大量设想的一种思维方式。角度、多层次地扩散思考,产生大量设想的一种思维方式。对解决那些多答案的问题很用于。对解决那些多答案的问题很用于。n n 收敛思维收敛思维收敛思维收敛思维(又叫集中思维、定向思维或求同思维)就是利(又叫集中思维、定向思维或求同思维)就是利用已有许多解决问题的答案,针对每一思考对象,经过分用已有许多解决问题的答案,针对每一思考对象,经过分析、评价、寻找解决问题的最佳答案的思维方式。析、评价、寻找解决问题的最佳答案的思维方式。采用采用A.F.A.F.奥斯本的奥斯本的“头脑风爆法头脑风爆
15、法”进行多人集体发散,进行多人集体发散,以激励群体产生思维共振的创新活动是最通用的创新方法以激励群体产生思维共振的创新活动是最通用的创新方法之一。之一。5 5、分离与合并思维、分离与合并思维、分离与合并思维、分离与合并思维 例:解决四棱台凹坑模辊的加工。例:解决四棱台凹坑模辊的加工。n n分、合思维分、合思维是将思考对象的有关部分从思是将思考对象的有关部分从思 想上将它们分离想上将它们分离或合并。或合并。马克思的唯物辩证法、曹冲称象、中西医结合、机电一马克思的唯物辩证法、曹冲称象、中西医结合、机电一体化等都是分、合思维创新的事物。体化等都是分、合思维创新的事物。分离思维可以分离思维可以“化腐朽
16、为神奇化腐朽为神奇”,合并思维可以由交叉,合并思维可以由交叉组合而创新。组合而创新。组合创新法:组合创新法:组合创新法:组合创新法:通过功能、原理、结构等方面组合通过功能、原理、结构等方面组合通过功能、原理、结构等方面组合通过功能、原理、结构等方面组合变化,获得解决问题的新颖设计和独特功能的方法。变化,获得解决问题的新颖设计和独特功能的方法。变化,获得解决问题的新颖设计和独特功能的方法。变化,获得解决问题的新颖设计和独特功能的方法。阿波罗宇宙飞船技术,其中没有一项是新的突阿波罗宇宙飞船技术,其中没有一项是新的突 破,都是现存技术。问题的关键在于组合成为新破,都是现存技术。问题的关键在于组合成为
17、新的系统后,实现精确无误的系统管理,成为当代的系统后,实现精确无误的系统管理,成为当代最大型的发明创造结晶。最大型的发明创造结晶。数控机床是电子计算机和机械技术的组合。数控机床是电子计算机和机械技术的组合。摩擦焊接是由摩擦生热同焊接方法组合而成。摩擦焊接是由摩擦生热同焊接方法组合而成。组合创新法基于合并思维,是常用的重要创新组合创新法基于合并思维,是常用的重要创新方法,方法,“组合组合”代表着技术发展的趋势。组合可代表着技术发展的趋势。组合可以是任意的,各种各样的事物要素都可以进行组以是任意的,各种各样的事物要素都可以进行组合。合。这里的组合可以是联合、混合或结合,也可以是这里的组合可以是联合
18、、混合或结合,也可以是综合或化合。但是,组合后必须产生新的效果。综合或化合。但是,组合后必须产生新的效果。6 6、联想思维、联想思维、联想思维、联想思维 案例:案例:案例:案例:1.1.鲁班发明锯子的故事。鲁班发明锯子的故事。鲁班发明锯子的故事。鲁班发明锯子的故事。2.2.矿井中作业矿井中作业矿井中作业矿井中作业通道通道通道通道需要通风,不用的通道必须堵需要通风,不用的通道必须堵需要通风,不用的通道必须堵需要通风,不用的通道必须堵风,你有什么好办法堵风?风,你有什么好办法堵风?风,你有什么好办法堵风?风,你有什么好办法堵风?联想思维联想思维由某一事物联想另一事物而产生认识的思维由某一事物联想另
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