创新思维与方法 第2版 实验与思考参考答案：附录.docx

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1、附录E部分实验参考答案第3章实验与思考：（2）请使用多屏幕法分析如何测量毒蛇的长度。我们把放在透明玻璃容器中的毒蛇作为当前系统。屏幕“过去”：毒蛇之前会爬行、吃东西、休息，利用毒蛇的这个特点，可以有如下想法:毒蛇在爬行的时候想办法对它进行测量。毒蛇在吃东西的时候，把它拉直对其进行测量。在毒蛇休息的时候，对其进行测量。在毒蛇是小蛇或者是蛇蛋的时候，根据统计规律对它的长度进行估计。屏幕“未来”：毒蛇以后还会爬行、吃东西、休息，并且还会冬眠，利用毒蛇的这个特点, 可以有如下想法：毒蛇在爬行的时候想办法对它进行测量。毒蛇在吃东西的时候，把它拉直对其进行测量。 在毒蛇休息的时候，对其进行测量。创造让毒蛇

2、能够冬眠的环境，在毒蛇冬眠的时候对其进行测量。屏幕“超系统”：超系统可以是玻璃容器甚至房间，因此可以利用玻璃容器、树枝、空气, 可以有以下想法：利用毒蛇喜欢缠绕树枝的特点，可以在玻璃容器中架上一些树枝，当毒蛇爬过树枝的 时候，对其进行测量。可以改变玻璃容器中空气的成分，让毒蛇在这个环境中丧失攻击性。玻璃容器带有一个小孔，只允许毒蛇平直爬出来，然后在孔外放一个带有刻度的狭长 玻璃管。可以在小孔外放上小动物，毒蛇看到了，就会自己从小孔爬到玻璃管中，也就测出了 毒蛇的长度。屏幕“子系统”：蛇的子系统包含：蛇皮、蛇头，可以有如下想法：测量蛇蜕掉的皮。 根据蛇头的大小，推算蛇的长度。通过上述分析，在图3

3、-20中填空完成。（3）请使用金鱼法，分析如何用空气赚钱。步骤1：将不现实的想法分为两个部分：现实部分：空气、钱、赚钱；不现实部分：出售空气。步骤2：解释为什么非现实部分是不可行的。答：空气为大家共有，它在我们的身边取之不尽。因此，它不能卖钱。步骤3：找出在哪些条件下想法的非现实部分可变为现实的。答：在下列条件下，空气可以卖钱：空气资源缺乏，即它的供应有限；它包含某些特殊成 分，或者具有某些特殊功能；它要通过特定手段来输送，而不能直接呼吸；周围的大气不适合 呼吸。步骤4：检查系统、超系统或子系统中的资源能否提供此类条件。答：在超系统中，存在许多这样的情境：空气供给不充足，例如在飞机中、在飞船中

4、、在 地下、在高山上、在水下；需要人工呼吸，例如在心脏病发作期间；需要空气中含有特殊成分, 例如深潜水中可使用基于氢的混合物;空气不适合呼吸，例如火灾期间空气中含有高浓度的一 氧化碳。步骤5：如果能，则可定义相关想法，即应怎样对情境加以改变，才能实现想法的看似不 可行的部分。将这一新想法与初始想法的可行部分，组合为可行的解决方案构想。答：在下列条件下，空气可以卖钱：在空气有限的场所出售空气（例如在水下或地下作业 时，在污染严重的大城市中）；出售有益健康的空气供呼吸使用（如海上或山区的空气）；出 售空气净化装置，或者可制备有益健康空气的装置；出售芳香化的空气。步骤6：如果我们无法通过可行途径来利

5、用现有资源为看起来不现实的部分提供实现条件, 则可将这一“看起来不现实的部分”再次分解为现实与非现实部分。然后，重复步骤1步骤5, 直到得出可行的解决方案构想。答：虽然在许多情境下空气确实可以卖钱，但它仍然不能“在正常条件下”出售，即在空 气充足且新鲜的地方出售（见图FJ）。图F-1金鱼法：用空气赚钱第5章实验与思考：问题1养兔子。(1)设计的最终目的是什么？答：兔子能够吃到新鲜的青草。(2)问题的最终理想解是什么？答：兔子永远自己能吃到青草。(3)达到最终理想解的障碍是什么？答：为防止兔子走得太远照看不到，农场主用笼子放养兔子，但放养兔子的笼子不能移动。(4)出现这种障碍的结果是什么？答：由

6、于笼子不能移动，兔子只能吃到笼子下面面积有限的草，短时间内，草就会被吃光。(5)不出现这种障碍的条件是什么？答：笼子下永远有青草。(6)创造这些条件时可用的资源是什么？答：兔子、笼子、草。解决方案：给笼子装上轮子，兔子自己推着笼子移动，去不断地获得青草。这个解决方案 完全符合IFR的4个特点。这里解决问题的资源是兔子本身会自动找青草吃。问题2直立的熨斗。(1)设计的最终目的是什么？答：衣服不会被熨斗烫坏。(2)最终理想解是什么？答：熨斗能自行保持站立状态。(3)达到IFR的障碍是什么？答：熨斗无法自行站立，需要靠人来摆放成站立状态。(4)出现这种障碍的结果是什么？答：如果人忘记把熨斗摆放成站立

7、状态，熨斗长时间与衣服接触，衣服被烫坏。(5)不出现这种障碍的条件是什么？答：有一个支撑力将熨斗从平行状态支起。(6)创造无障碍条件的可用资源是什么？答：熨斗的自重、形状。解决方案：我们可以大脑中思考有什么东西可以自行保持站立状态，小孩子也马上能够想 到一种最常见的玩具：不倒翁。那么不倒翁是如何实现这种神奇的状态的？是不是相同的原理 可以应用在熨斗的设计上呢？把熨斗的尾部一设计成圆柱面或者球面，让重心移到尾部，因此熨斗像不倒翁一样，平时 保持自动站立的姿态。使用时轻轻按倒即可；不使用时，只要你一松手，熨斗就自动站立起来, 脱离与衣服的接触。这样，你可以放心地去做别的事情了。这里解决问题所使用的

8、是一分钱不用花的资源：重力。第7章实验与思考：(2)案例分析：亚历山大的灯塔。分析：亚历山大的灯塔。建造者把自己的名字藏在一层厚厚的灰泥下面，随着时间的推移, 这层灰泥会自然地破碎剥落(第34个发明原理：嵌套。其核心是：时间、材料和空间方法)。(3)案例分析：莫泊桑和埃菲尔铁塔。分析：莫泊桑和埃菲尔铁塔：你可以藏在物体里面，这样你就看不到整个物体了。(第34 条发明原理：嵌套，其核心是：结构和空间上的矛盾解决方法)。第11章实验与思考：（7）应用技术矛盾和矛盾矩阵解决飞机发动机整流罩改进问题。你选取的技术问题是：如何改进波音737飞机发动机的整流罩，而不降低飞机的安全性。步骤1：确定技术系统的

9、所有组成元素：飞机发动机发动机整流罩起落架跑道步骤2：问题描述：在改进波音737设计中为加大发动机功率，需要加大发动机整流罩的截面积尺寸，整流罩 与地面的距离将会缩小，而影响飞机起降的安全性。要考虑改进发动机的整流罩，而不降低飞 机的安全性。步骤3：定义技术矛盾，定义需要改善的参数和被恶化的参数。改善的参数：运动物体的面积被恶化的参数：运动物体的长度（尺寸）步骤4：解决技术矛盾。在矛盾矩阵的交叉点单元格中，得到的发明原理序号是：在矛盾矩阵表的横坐标上找出恶化参数”运动物体的长度”，纵坐标上找出改善参数“运 动物体的面积”，在其相交的单元格中，得到了可能的发明原理集是14, 15, 18,41

10、o通过查阅，得到对应的发明原理及其指导原则是：原理（14 ）：曲率增加（曲面化）指导原则1：通过将二维或三维空间中的直线变为曲线、直线运动变为圆周运动，来增加 曲率。指导原则2：采用滚筒、辐、球、螺旋结构。指导原则3：利用离心力，用回转运动代替直线运动。原理（15 ）：动态特性指导原则1：调整对象或对象所处于的环境，使对象在各动作、各阶段的性能达到最佳状7 til。指导原则2：将对象分割为多个部分，使其各部分可以改变相对位置。指导原则3：使不动的对象可动或可自动适应。原理（18 ）：机械振动原理指导原则1：使对象发生机械振动。指导原则2：如果对象已经处于振动状态，则提高振动的频率（直至超声振动

11、）。指导原则3：利用共振频率。指导原则4：用压电振动代替机械振动。指导原则5：将超声波振动与电磁场振动合并使用。原理（4 ）:增加不对称性指导原则1：将对象（的形状或组织形式）由对称的变为不对称的。指导原则2：如果对象已经是不对称的了，就增加其不对称程度。步骤5：结论：你所获得的创新问题解决方案是：考虑将飞机发动机整流罩的纵向尺寸保持不变，而横向尺寸加大，即让整流罩变成上下不 对称的“鱼嘴”形状，这样，飞机发动机整流罩的进风面积加大了，而其底部与地面的距离仍 然可以保持一个安全的距离，因此飞机的安全性并不会受到影响。解决方案：应用发明原理4,将飞机发动机整流罩改为不对称形状。事实上，最终波音737飞机发动机整流罩改进设计的解决方案就是采用了 “鱼嘴”形状（见 图F-2）,既解决了发动机面积的增大，又解决了整流罩与地面距离太近的问题。图F-2改进了引擎整流罩后的波音737飞机第14章实验与思考：（4）钉子都是圆柱形的吗？利用几何效应表（附录C）：探寻钉子可能的变化“原理”。发现表中第9条“降低可控 性”中的建议：“用多角物体替换圆的物体”；发现表中第10条“增加物质的寿命和可靠性” 的建议：”改变接触表面并选择特殊形状”。得到的解决方法是：用三角边的钉子可以比普通的钉子更好地固定在木头里。