创新设计创新思维

1,机械创新设计,主讲老师：李小兵石志新学时：32（周学时2）学分：2参考书：机械创新设计，高志、黄纯颖，高等教育出版社创新思维与设计，张铁等主编，国防工业出版社机械创新设计概论，胡家秀等编，机械工业出版社,2,第二章创新思维,主讲老师：李小兵学时：3,3,2.1思维及其类型,2.1.1思维的定义1.哲学角度：思维是物质的运动形式；2.心理学角度：思维是人脑对客观事物现实概括和间接的反映；3.思维科学角度：思维是发生人脑中的信息交换；4.综合看：思维指人脑对所接受和已储存的来自客观世界的信息进行有意识或无意识、直接的或间接的加工处理，从而产生新信息的过程。,4,1.思维的间接性和概括性思维的间接性：凭借其他信息的触发，借助已有的知识和信息，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。（例：2003年非典疫苗！）思维的概括性：略去不同类型事物的具体差异，抽取其共同本质或特征加以反映。（例：鱼的定义?鲸）2.思维的多层性高级和低级、简单和复杂、不同人有不同认识。例：苹果落地+牛顿引力！3.思维的自觉性和创造性“顿悟”思维自觉运行的结果、思维上质的飞跃。,2.1.2思维的特性,5,2.1.3思维的类型,1.思维对象起主要作用的思维：形象思维2.思维方式起主要作用的思维：抽象思维、发散思维与收敛思维、动态思维与有序思维；3.思维主体起主要作用的思维：直觉思维、创造性思维。,6,形象思维（右半脑）,形象思维又称为具体思维，是人脑对客观事物或现象的外在特点和具体形象地反映活动。思维形式表现为表象、联想和想象。表象：单个形体的形状、颜色、特征在大脑中的印记。联想：将不同表象联接起来。想象：将一系列的有关表象融合起来，构成一幅新表象的过程。,7,形象思维,右脑支配左半身神经和感觉；左脑支配右半身神经和感觉语言中枢在左脑，主要完成语言的、逻辑的、分析的、代数思考认识和行右脑则主要负责直观的、综合的、几何的、绘图的思考认识和行为，右脑是创新能力的源泉左脑具有根强的工具性质，它负责把右脑的形象思维转换成语言爱因斯但曾经说过：“我思考问题时，不是用语言进行思考，而是用活动的跳跃的形象进行思考。当这种思考完成以后，我要花很大力气把他们转换成语言。”“左脑人”将被电脑取而代之，在现实生活中，95%以上的人仅仅使用自己一半的大脑，即左脑。,8,抽象思维（左半脑）,抽象思维又称为逻辑思维，是凭借概念、判断、推理而进行的反映客观现实的思维活动。思维材料侧重于语言、思维推力、数字、符号等。概念：客观事物本质属性的反映，是一类具有共同特性的事物或现象的总称，它是单个存在的，如“犬”。判断：两个或几个概念的联系。推理：两个或几个判断的联系。,9,发散思维,发散思维又称为辐射思维、扩散思维、求异思维、开放思维等，是一种以一求多的思维形式，从单一信息输入产生多种信息输出。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，找出尽可能多的方案，并从中寻求最佳。例：当你瞧见墙壁上一个小小的黑点时，你能由此想起？例：法拉第从电产生磁的现象，探索磁产生电的问题，发明了发电机。,10,收敛思维,收敛思维又称为辐轴思维、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。思维过程：以某种研究对象为中心，将众多的思路和信息汇聚于这一中心，通过比较、筛选、组合、论证，得出现有条件下解决问题的最佳方案。收敛思维的常用方法有目标识别法、间接法、由表及里法、聚集法等。,11,动态思维有序思维,动态思维：一种运动的、不断调整的、不断优化的思维活动。思维过程：根据不断变化的环境、条件来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。动态思维由联想思维法、归缪思维法、类比思维法、可能性与选择性思维法等组成。算命先生算得“准”的实际上是应用动态思维比较到位的老江湖?骗子行骗，动态性思维是一种常见的思维方式?有序思维，是一种按一定规则和秩序进行有目的的思维方式，如奥斯本的校核表法、十二变通法、归纳法、逻辑演绎法、信息交合法、场场分析法等都是有序思维法的产物。,12,直觉思维,直觉思维是人基于有限的信息，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。例：听诊器的发明？（法国医生雷奈克1814年）,跷跷板与听诊器,13,创造性思维,最高层次的思维活动，建立在前述几类思维基础上特点：综合性、跳跃性、新颖性、自觉性、顿悟性等。,14,2.2创造性思维的形成与发展,2.2.1创造性思维的生理机制神经细胞（千亿个）神经网络（千万亿个）2.2.2影响创造性思维的因素1.先天赋予的能力（遗传的大脑生理结构）2.生活实践的影响（环境对大脑机能的影响）3.科学安排的思维训练,15,2.2.3创造性思维的形成过程,1.储存准备阶段：明确问题，收集资料信息，使问题和信息在脑细胞及神经网络中留下印记的过程。大脑的信息储存和积累是激发创造性思维的先决条件。2.潜心加工阶段：人脑对积累的信息进行融合综合，创造和再生新的信息，也称探索解决问题的潜伏期、孕育阶段。3.顿悟阶段：问题解决会一下子豁然开朗，也叫“直觉的跃进”、“思想上的光芒”。,16,2.3走出思维的误区（思维定势）,思维定势：“是过去的思维影响现在的思维”思维定势对常规思考有利，如举一反三、触类旁通等思维定势对创新思考不利，心理学家说过“只会使用锤子的人，总是把一切问题都看成是钉子”“黄鼠狼给鸡拜年不安好心！”,17,2.3走出思维的误区（思维定势）,2.3.1走出从众思维误区2.3.2走出权威思维误区2.3.3走出经验型思维误区2.3.4走出书本型思维误区2.3.5走出自我中心型思维误区2.3.6走出其他类型思维误区：警惕约拿情节、警惕麻木、警惕只寻求唯一标准答案、不要认为我不行、避免求稳情绪,18,2.3.1走出从众思维误区groupthink,从众思维的影响。我们人类是一种群居的动物，大家都彼此依赖，害怕离群索居的孤独感。另外，我们人类天生具有好奇心，对无论什么事情都会产生浓厚的兴趣。并且由此形成了从众心理和从众思维，人家怎么想我也怎么想，人家怎么做我也怎么做，标新立异，追求个性成了一种大逆不道的行为。,19,2.3.1走出从众思维误区groupthink,例1：街上行走+流鼻血+仰头向上+交通堵塞+警察干涉+究竟发生了什么事情？例2：四条直线！例：常说谣言重复1000次就是真理！例：爱迪生对“？”，被老师赶出学校；见到母鹅孵蛋，竟钻进鹅巢蹲在鹅蛋上，想孵出小鹅。”发明大王”,20,2.3.1走出从众思维误区groupthink,“一项新事业，在十个人当中，有一两个人赞成就可以开始了；有五个人赞成时，就已经迟了一步了；如果有七八个人赞成，那就太晚了。”“真理开始时往往掌握在少数人的手中！”众人皆醉我独醒！,21,2.3.2走出权威思维误区,权威性思维：不加思考地认为权威的言论、看法就是真理，一旦发现与权威违背的观点或理论，便想当然地认为必错无疑。权威思维定势的产生：“教育权威”和“专业（专家）权威”。权威思维定势的两面性：一是在日常思维中具有积极意义，节省不必要的时间和精力；二是束缚了创新思维。,22,2.3.2走出权威思维误区,例1：“黄鼠狼给鸡拜年不安好心！”有科研记录：“生物学家曾对全国11个省市的5000只黄鼠狼进行解剖，从胃里剩的残骸鉴定，其中只有2只黄鼠狼吃了鸡。后来，又做了活黄鼠狼的食性试验：第一天晚上，在黄鼠狼的笼子里放进活鸡、带鱼，结果活鸡安然无恙，带鱼被吃掉了；第二天晚上，放进鸡、鸽、老鼠，结果老鼠被吃光了；第三天晚上，放送鸡、鸽，黄鼠狼将鸽子咬死；第四天晚上，只放进活鸡，黄鼠狼才拿鸡充饥。由此可见，它在极端缺食，无可奈何的情况下，才叼鸡吃。,23,2.3.2走出权威思维误区,如何摆脱权威思维定势？第一，是否是权威人士的本专业领域之内；第二，专家的地域性分析；第三，是否该领域的最新权威人士；第四，是否与权威人士的切身利益有关；第五，是否真正凭借自己在某专业领域的贡献而获得专家称号。,24,2.3.3走出经验型思维误区,生活世界中各种现象和事件进入头脑构成丰富的经验。经验型思维的作用：1.经验思维方法是获得经验知识的重要工具。2.经验思维方法具有一定的局限性，可能导致过分依赖乃至崇拜，形成固定的思维模式，从而减低人们创新思维能力。经验的狭隘性：表现在经验的时空狭隘性、主体狭隘性和经验之外的偶然性。,25,2.3.3走出经验型思维误区,例1：公安局长与两位吵架人的关系？公安局长+老头+茶馆+下棋小孩对公安局长说：“你爸爸和我爸爸吵架了”公安局长与两位吵架人的关系？,26,2.3.3走出经验型思维误区,例2：大象能够用鼻子卷起一吨重的圆木，小木桩能拴得住吗？如果能，又是什么拴住了大象？,27,2.3.3走出经验型思维误区,启示：我们经过岁月的打磨，许多人生中优秀的潜质被打压，渐渐埋进了我们的潜意识深处，很少有展现的机会，天长日久，连我们自己也忘记了生命中那些拥有过的宝贵特质，忘记了我们也曾经拥有过梦想、勇气、自信和力量。其实呢，只要把心打开，深深地好好看一看自己，我们就会发现我们，我们其实就是那头被习惯拴住了的大象。只要我们拥有要挣脱对自我束缚的愿望，我们就能找回力量。就能有一个不一样的开端。,28,2.3.4走出书本型思维误区,大学生、硕士、博士=知识增多=创新能力提高？知识=力量=创新能力？书本是一种系统化的知识，是人类经验的总结，但是知识不断的更新，所以要理论联系实践，灵活运用知识。例1：大腿骨是弯的还是直的？,29,2.3.4走出书本型思维误区,如何做到既不为所学困扰，又能够灵活地运用所学的知识？1.尝试跨出自己所学的专业，以外行人的身份分析和研究创新的对象；2.在学习过程中尝试在书本中寻找错误；3.在学习过程中能举一反三，找到书本之外的知识；4.勇于承认自己的无知，通过辩证的方法，从对立面揭示知识的局限性以及知识与现实的差距。,30,2.3.5走出自我中心型思维误区,自我中心型思维：每个人都有自己独特的经历、经验、个性和价值观，在思维活动中，会自觉或不自觉地按照自己的观念、站在自己的立场、用自己的目光去思考别人。弊端：容易造成人际之间沟通的困难，造成不能勇于承认自己的错误。如何走出自我中心型思维误区？1.勇于承认自己的错误、无知；2.善于倾听他人的批评，在对方的话语中去理解他人的感觉。,31,2.3.6走出其他类型思维误区警惕.,警惕约拿情节：美国心理学家马斯洛提出的心理概念，指人们心理所固有的内心冲突，既渴望成功，又害怕成功路上往往要遇到失败，害怕成功到来瞬间所带来的心理冲击，害怕取得成功所要付出的艰巨劳动。警惕麻木：习以为常是人的思维本能，一方面规范了我们的行为和思维模式，让我们顺其自然，轻松生活；另一方面又局限了我们的思维。（例：煮熟的青蛙沸水or温水）,32,2.3.6走出其他类型思维误区警惕.,警惕只寻求唯一标准答案：寻求多种答案！不要认为我不行：自信！无限能力、无限的可能性就隐藏在你体内的140亿细胞中你是宇宙中最伟大的！避免求稳情绪：敢于冒险！,33,2.4创新思维的方法,创新思维：具有流畅性、灵活性、独创性、知觉性等包括发散性思维、质疑思维、逆向思维、直觉思维、灵感思维、横向思维等,34,2.4创新思维的方法,2.4.1发散性思维1.发散性思维的形式：指沿着不同的方向、不同的角度思考问题，从多方面寻找解决问题的答案的思维方式，包括多向思维和侧向思维；例1：爱迪生试制灯泡丝，使用了3000多种不同的材料，最后才找到碳化丝？多向思维：6根火柴组成4个等边三角形？4根火柴组成一个“田”字？侧向思维：牛顿发明地心引力定理（苹果落地）、阿基米德发明单摆定理（教堂灯摆动）、鲁班发明锯（草割破手指）,35,2.发散性思维的特点：流畅性、变通性和独特性；流畅性：在某一方面，举一反三，沿着一个方向发散出去；（例：石头的作用？）变通性：从一个方向跳到其他许多方向，形成立体性的思维；独特性：形成自己与众不同的、独特的见解，是发散思维的最高目标，是在流畅性和变通性基础上形成的最高层次。例：辨别区分100根封闭的弯管？(烟气),36,案例：奥运会盈亏统计！,1976年加拿大蒙特利尔奥运会：原计划28亿美元的主体育场竟耗资58亿美元之巨，组织费用也从原计划的6亿美元涨到实际的7.3亿美元。这使得蒙特利尔奥运会欠下了20亿美元的巨债，15天的奥运会使蒙特利尔负债长达20年，人称“蒙特利尔陷阱”。1980年莫斯科奥运会：耗资90多亿美元，究竟亏损多少，至今仍是一个谜。此后，办奥运赔钱令不少城市对申办奥运会“望而却步”，出现只有洛杉矶一个城市申办第23届奥运会。1984年洛杉矶奥运会：这是首次由民间私人主办的奥运会，并且改变了以往亏损的局面。原计划耗资5亿美元，据1984年12月19日洛杉矶奥运会组委会公告，本届盈利2.5亿美元。1988年汉城奥运会：组委会用于直接投资仅10亿美元，政府拨出20亿美元，全部成本为40亿美元。这届奥运会盈利3亿美元，开创了官办奥运会盈利纪录。,37,案例：奥运会盈亏统计！,1992年巴塞罗那奥运会：总投资为96亿美元，不过这些资金中的绝大部分都用于市政建设上，盈利500万。1996年亚特兰大奥运会：盈利1000万美元，此次极具商业性的奥运会耗资逾17亿美元。2000年悉尼奥运会：预算经费30亿美元，收入达到17.56亿美元。2004年雅典奥运会：总的支出将达到72亿美元，远远高出最初的预算56亿美元。更有专家悲观地预测，在奥运会结束后，雅典奥运的花费将达到125亿美元。,38,案例：奥运会盈亏统计！,2008年北京奥运会：申办时提出收入16.25亿美元，支出16.09亿美元，盈余1600万美元。？北京奥运会是花钱最多的一届，远超以往各届。据分析人士介绍，与奥运会及基础设施直接或间接相关的花费将近400亿美元，远超过雅典奥运会创下的150亿美元纪录。赞助商企业的盈利？以联想为例，我认为它是北京奥运会赞助商中的最大赢家。柳传志和杨元庆非常有远见，而在当时，他们成为国际奥委会TOP赞助商时，遭到很多的骂声，说他们打肿脸充胖子。事实上，当时的背景是，联想原来的Legend商标被外企抢注了后，他们新推出的新商标Lenovo须花费3亿到4亿美元，才能完成新旧商标的转换，重新获得市场认可。但是，联想通过成为国际奥组委赞助商，只花费了不到1亿美元，就获得了比之前更大的市场认可。,39,奥运会如何盈利？,节流(1)体育场馆建设费用昂贵是否一定要建设新的体育场馆？(2)奥运村花费巨额是否一定要建新的奥运村？(3)游泳池建设费用有没公司愿意出资？开源(1)赞助商（预计北京奥运会TOP赞助商的门槛将达6500万至1亿美元，10个左右）(2)转播权出售，采取“只出价一次”的竞赛投标方法；（1984年洛杉矶奥运会2.25亿美元，2000年悉尼电视转播权7.05亿美元，2004年雅典7.93亿美元，2008年北京8.94亿美元。买下奥运会的人美国全国广播公司NBC体育台老板邓肯迪基埃伯索尔）(3)门票提前发售，获得一笔利息；(4)出售火炬传递接力权；（1984年每公里3千美元）(5)奥运会吉祥物标志作为专利商品出售；(6)还有吗？,40,3.如何加强发散性思维扩展思维的广度(1)扩大观察和思考的范围；灯的用途？(2)通过强制方式，采取某种不合常规的方法，强制自己转换思考方向；(3)发散性思维的种类：功能扩散：设想水的用途？结构扩散：列举“立方体”结构的东西？形态扩散：设想红光可以做什么？组合扩散：设想电视机可以和哪些东西组合在一起？方法扩散：射向“钻”的方法可以解决什么问题？因果扩散：设想随便扔出一块石头，可能发生的结果？关系扩散：说出电与人类的关系？,41,2.4.2质疑思维,1.质疑思维的客观基础质疑是人类思维的灵魂，首先要怀疑，才能提出问题，在提出问题基础上，才能够解决问题，才能够发现新的观念。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！既敢于肯定，更敢于否定！2.如何加强质疑思维要从质疑日常所见所闻、质疑所学知识等。当年哥伦布看出了“地心说”的问题，才有“日心说”的产生例：奥斯卡奖项！,42,2.4.2质疑思维,3、发现问题的价值例：1912年美国钢铁大王卡内基100万美元年薪聘请第一任总裁，“”7”例：20世纪20年代，美国福特公司一台巨型电机出了故障，修补好，请德国电机专家施坦敏茨“会诊”，他两天两夜待在电机旁，听听看看，还经常停下来计算，最后在电机顶部画了一条线，让修理工把电机打开，将画线的地方减少16圈，故障排除，最后要价1万美元。,43,2.4.3逆向思维反其道而行之！,1.过程逆向：将事物的作用过程进行颠倒，使人们对它的认识和态度发生改变。（例：挖隧道！擦皮鞋！）2.条件逆向：利用条件逆转（例：日本兵库县丹波村的致富之道）3.方式逆向：事物起作用的方式进行逆向。（例：钻井火箭！）4.作用逆向：积极消极、有利不利。（例：防影印纸！）5.结果逆向：因果关系逆向即为美国奥斯本提出的创造发明技法之母的校核表法（如见到大的东西时想想把它变小会怎样，见到长的东西把它变短会怎样等）例：温度计的发明！,44,2.4.4横向思维和纵向思维比较思维,1.纵向思维纵向思维：一种历史性的比较思维，从事物的过去、现在和将来的分析比较，发现事物不同时期的特点及前后联系，从而发现事物及其本质。事物发展过程：萌芽、成长、壮大、发展和衰亡。纵向思维的特点：历时性（事物的发展过程）同一性（同一事物，自身的稳定性和可比性）预测性（过去和现在预测将来）,45,2.4.4横向思维和纵向思维比较思维,2.横向思维横向思维：一种共时性的横断思维，研究同一事物在不同环境中的发展状况，通过同周围事物的相互关系和相互比较中，找出事物在不同环境中的异同。横向思维的特点：同时性（同一时间）横断性（相互关系）开放性（相互比较）,46,3.如何加强横向思维横向思维和纵向思维的统一，先横向思维的方式找出合适的方案方法，然后再采用纵向思维的方式进行深入思考。例：要求挖一口水井，如果费了很大的力气，挖了很深但仍不见水，你会怎么办？例：美国加利福尼亚州的生物学家将机枪和播种机联系起来，发明了机枪播种方法。弹丸壳是可溶解的胶囊，含有一定成分的肥料、杀虫剂，内装有优良的种子解决了地面人工机具播种慢、空中播种只能在泥土表面的难题。,2.4.4横向思维和纵向思维比较思维,47,2.4.5灵感思维顿悟！,1.灵感思维的客观基础及特点灵感：心理学的角度：显思维+潜思维=灵感，苏联学者提出过“优势灶理论”生理学的角度：大脑皮层+优势中心区+外围皮层=灵感灵感思维的特点：（1）突发性：不期而至，突如其来（2）兴奋性：思想的火花（3）不受控制性：不可能预先准确地规定和安排（4）瞬时性：灵光闪现（5）粗糙性：非完整、成熟、精确、清晰（6）不可重复性：,48,2.灵感思维的几种方式,（1）自发灵感：长时间思考+突然闪现例1：农用收割机的发明！（理发）美国一位制造农业机械的厂商着手研究收割机，一天在理发店理发时，放松舒适地躺在理发椅上，漫步经心地听着音乐，突然脑海里闪现了一个新鲜的念头。例2：蒸汽机的发明！（洗衣机）瓦特开始在该项目辛苦工作了2年，毫无进展。在一个晴朗的休息日午后，漫不经心散步，越过洗衣机房，不知不觉来到牧场附近，一些思想涌进脑海：由于蒸汽具有弹性，会自动冲进真空部位，若能在汽缸和正在抽空的部位之间建立某种联系，蒸汽就会冲入真空。,49,2.灵感思维的几种方式,2）诱发灵感：采用某种方式或选择某种场合+有意思促使思考卧床思考人一生待在床上时间最长，睡前和醒来时灵感！散步活动身体，有益于大脑供氧，有助于诱发灵感！听音乐有利于身心放松，促进右脑活动，有助灵感产生！阅读书籍报刊长时间紧张思考，暂停下翻看一下书报！法国化学家别涅迪克20世纪初一次实验中，不小心将烧杯掉在地上，烧杯摔裂但没有碎。一天在翻看报纸时，看到一条消息：一辆公共汽车由于装到电线杆，车上玻璃被撞得粉粹，导致很多人员受伤想到那只摔不碎的烧杯，经细心研究，发明了硝酸纤维素的作用，制造出汽车上用的安全玻璃。,50,2.灵感思维的几种方式,其它方式：因人而异。如物理学家诺贝尔奖获得者杨振宁在早上刷牙的时候最容易诱发灵感！约翰逊工作是身边喜欢有一只猫，还与橘子皮和茶叶。毛泽东喜欢的灵感方式？,51,2.灵感思维的几种方式,（3）触发灵感：长时间思考+接触到某些相关或无关的事物或感官刺激如同人交谈触发灵感，因为每个人的年龄、身份、文化程度、知识结构、理解能力等各不相同，思考问题的方式、特点和思路也互有差异，相互交谈中，不同的思路、思考方式和特点相互融汇、交叉、碰撞或冲突，就能打破和改变原有的思路，产生突然启发，产生触发灵感。例：日本一位发明家防止打滑的篮球运动鞋（吃鱿鱼+鱿鱼触足的吸盘+平底运动鞋改为凹底）,52,2.灵感思维的几种方式,（4）逼发灵感：紧张情况下+冷静思考或情急中产生启示（灾难发生时12%-20%保持头脑清晰、75%茫然失措或精神麻木、10%-25%行为慌乱）例：美国青年亨特发明安全别针！（求婚+10天赚到1000美元）,53,3.如何把握灵感（1）要有需要进行创新思考的课题（2）要有必需的相关经验和知识（3）要对问题做长时间的思考并思考受阻（4）要具有强烈的解决问题的愿望（5）在一定时间的思考之后主动调节身心（6）