第二章创新思维与创造原理

1第二章创新思维与创造原理2第一章

创新概论第二章创新思维与创造原理第三章原理方案的创新设计第四章机构的创新设计第五章机械结构的创新设计第六章反求工程及创新设计第七章TRIZ理论与创新设计第八章仿生原理与创新设计第九章机械创新设计实例第二章创新思维与创造原理

思维是人类有别于其他生物最本质的特征。创造性思维是人类从事创造性活动的基础，是产生一切创造原理和创造技法的源泉。

两类思维本能思维—人类经常性的、以经验为主的程序化的思考。创造性思维—没有常规可循，缺少可借鉴经验的、非程序化的思考。

思维的三要素认识主体(人脑)

认识对象(自然界)

认识工具(思维方式)3

思维模式

(1)由思维对象起主要作用的思维，如形象思维。(2)由思维方式起主要作用的思维，如定向思维、逆向思维、侧向思维、发散思维、收敛思维等。

(3)由思维主体起主要作用的思维，如直觉思维、灵感思维等。

常规思维的主要特点创造性思维的主要特点

常规性

单向性

单一性

逻辑性

独特性

多向发散性

非逻辑性

连动性

综合性

4第一节创新思维

创新思维是创造力的核心。

思维的类型一、逻辑性思维逻辑性思维是按已知概念、定义和某种规定，通过对思考对象进行比较、判断、归纳和总结来认识事物、推断事物的思维模式。其特点为有序性、递推性，是一种严密的思维方式。B

C?A

CA

BA

B是否逻辑思维的一般过程5

二、非逻辑性思维

非逻辑性思维是逻辑性思维以外的各类思维模式，包括形象思维、发散思维、逆向思维、侧向思维、联想思维、灵感思维等，其最大特点是思维的随意性和跳跃性，不受任何“秩序”的约束。

举例

如何能在不采用倾斜的方法将水杯中的水弄出来？吸管吸、强气流吹、将其结冰后取出、用吸水材料吸入后取出、煮沸蒸发、打破水杯、倒入水银将水排出、用口渴的动物将其喝干等。6

三、定向思维定向思维基本上属于逻辑性思维一类。其思维过程总是通过寻找合乎逻辑的、成熟的或常规的方法或途径，循序渐进地推断和认识事物。其特点为慎重、稳妥，但往往由于思路狭窄、保守而缺乏新意。另一方面，这种思维模式能使创造性活动沿最稳妥的方向发展，也是在创造性活动后期验证创新成果十分必要的思维方式。

举例门捷列夫采用定向思维方式，大胆提出“元素不应该无序”、“其序是由原子量大小确定的”创造性理论，总结出门捷列夫化学元素周期表。7

四、逆向思维

逆向思维是一种反逻辑和反常规的思维方式，具有视野开阔，没有束缚的特点和难以形容的创造性与技巧性。

举例野生动物世界、将冰“顶”破的破冰船。五、侧向思维侧向思维又称旁通思维，是一种类似逆向思维的思维方式，它将问题转换为另一个等价问题求解。

举例

为解决圆珠笔笔尖圆珠因磨损而漏油墨的问题，采用减少圆珠笔芯的储墨量的措施。

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六、形象思维

形象思维也称具象思维，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，表现为对事物表面特征的记印，对感知过的形象进行加工、改造，通过联想、想像，从而创造出新形象的过程。形象思维是每个人都具有的最一般的思维方式。

举例爱因斯坦对相对论的形象解释七、抽象思维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。抽象思维涉及语言、推理、定理、公式、数字、符号等不能感观的抽象事物，是一个建立概念、不断推理、反复判断的思维过程。

举例共轭曲线瞬时传动比恒定9“如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时，就会觉得只过了一分钟；而你若在一个火炉旁边坐着，即使只坐一分钟，也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。”

八、发散思维

发散思维又称辐射思维、扩散思维、求异思维、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的信息输出。其思维过程为：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。

举例拉链为代替鞋带而发明，后用在钱包和衣物上，进而用在需重复多次动手术的病人的创口上；气温变化与空调器销售

10九、收敛思维

收敛思维又称集中思维、求同思维等，是一种寻求某种确定答案的思维形式。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，通过比较、筛选、组合、论证、得出现存条件下解决问题的最佳方案。其着眼点是从现有信息产生直接的、独有的、为已有信息和习俗所接受的最好结果。发散思维与收敛思维是矛盾的对立与统一现象，二者的有效结合，才能组成创造活动的一个循环。11十、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，是我们在日常工作和学习中经常应用的思维方式。十一、有序思维是一种按一定规则进行的有目的的思维方式，它是许多创造方法的基础。常规机械设计过程中，经常用到有序思维。如齿轮设计过程，按载荷大小计算齿轮的模数后，再将其标准化，按传动比选择齿数，进行几何尺寸计算，强度校核等过程，都是典型的有序思维过程。12十二、直接思维

直接思维是创造性思维的主要表现形式。它是一种非逻辑抽象思维，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。它在确定研究方向、选择研究课题、识别线索、预见事物发展过程、提出假设、寻找解决问题的有效途径、决定行动方案等方面有着重要的作用。在人类创造性活动中，直接思维扮演了极为重要的角色。13十三、创造性思维创造性思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在前述各类思维基础上的人脑机能在外界信息激励下，自觉综合主观和客观信息产生的新客观实体，如创作文艺新作品、工艺技术领域的新成果、自然规律与科学理论的新发现等思维活动和思维过程。创造性思维的特点是：综合性、跳跃性、新颖性、潜意识中的自觉性和顿悟性。14十四、质疑思维

质疑是人类思维的精髓，善于质疑就是凡事问个为什么，用怀疑和批判的眼光看待一切事物，即敢于否定。对每一种事物都提出疑问，是许多新事物新观念产生的开端，也是创新思维的最基本方式之一。创新思维是以发现问题为起点的，系统地提出一个问题，往往比解决问题重要得多，因为解决这个问题或许只需要数学计算或实验技巧。

举例“地心说”与“日心说”、牛顿力学与相对论。15

十五、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。灵感包含多种因素、多种功能、多侧面的本质属性和多演化的表现形态。灵感也是人脑对信息加工的产物，是认识的一种突变和飞跃。它具有如下一些特性：(1)突发性灵感的产生往往具有不期而至，突如其来的特点。(2)兴奋性灵感的出现是意识活动的爆发式的质变、飞跃，是令人豁然开朗，是思想火花的瞬间出现，是神经活动突然进入的一种高度兴奋的状态。16(3)不受控制性灵感的出现时间和场合不可能预先准确地做出规定和安排。(4)瞬时性灵感是潜思维将其思维成果突然在瞬间输送给显思维，灵感的来去是无影无踪的，它出现在人脑中只有很短的时间，它经常只是使你稍有所悟，当你没有清晰地反应过来的时候它便已经离开你了。(5)粗糙性灵感提供的思维成果并不都是完整成熟的、精确清晰的。(6)不可重现性即使遇到了相同的情景，也难以再现各个细节都完全相同的同一个灵感，而不是说灵感的同一内容不可能在不同的情景下再次或多次出现。17

创造性思维的形成与发展一、创造性思维的形成过程1.酝酿准备阶段“酝酿准备”是明确问题，收集相关信息与资料，使问题与信息在头脑及神经网络中留下印记的过程。大脑的信息存储和积累是激发创造性思维的前提条件。存储信息量越大，激发出来的创造性思维活动也越多。在此阶段，创造者已明确了自己要解决的问题。在收集信息的过程中，力图使问题更概括化和系统化，形成自己的认识，弄清问题的本质，抓住问题疑难的关键所在，同时尝试和寻求解决问题的方案。182.潜心加工阶段在占有一定数量的与问题相关的信息之后，创造主题就进入了尝试解决问题的创造过程。人脑的特殊神经网络结构使其能进行高级的抽象思维和创造性思维活动。在围绕问题进行积极思索时，人脑对神经网络中的受体不断地进行能量积累，为产生新的信息积极运作。潜意识的参与是这一阶段思维的主要特点。潜心加工阶段还是使创造目标进一步具体化和完善的过程。创造准备阶段确定下来的某些分目标可能被修正或被改换，有时可能会发现更有意义的创造目标，从而使创造性思维向更为新颖和有意义的目标行进。193.顿悟阶段顿悟是指人脑有意无意地突然出现某些新形象、新思想、新创意，使一些长期悬而未决的问题一念之下得以解决的现象。进入此阶段，创造主体突然间被特定的情景下的某一特定启发唤醒，创造性的新意识蓦然出现，多日的困扰一朝排解，问题得以顺利解决。顿悟是创造性思维的重要阶段，客观上它有赖于在大量信息积累基础上的长期思索和重要信息点启示，主观上是由于创造主体在一阶段时间里没有对目标进行专注思索，从而使无意识思维处于积极活动状态。这时思维的范围扩大，多神经元间的联系范围扩散，多种信息相互联系并相互影响，从而为顿悟的产生创造了条件。

举例笛卡尔坐标系的发明。

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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。人的知识来源于教育和社会实践。虽然人的知识深度、广度不同，但人人都有知识，只是创新的必要条件，可开拓思维的视野，扩展联想的范围。专门知识是创新的充分条件。专门知识与想象力相结合，是通向成功的桥梁。潜创造思维的培养就是知识的逐渐积累过程。知识越多，潜创造思维活动越活跃。学习的过程就是潜创造思维的培养过程。212.创新涌动力的培养存在于人类自身的潜创造力只有在一定条件下才能释放出能量。这种条件可能来源于社会因素或自我因素。社会因素包括工作环境中的外部或内部压力；自我因素主要是强烈的事业心。二者的有机结合，构成了创新的涌动力。塑造良好的工作环境和培养强烈的事业心是出现创新涌动力的最好保证。22第二节创造原理

创造原理是指导人们开展创新实践活动的重要理论基础，也是指导人们创造新技法的基本理论基础。

一、组合原理

举例

组合机床、组合音响、望远镜、显微镜、金刚石、石墨、“阿波罗”登月计划

1.同类组合两个或两个以上相同或相似事物的组合。

举例双旋翼直升机、多翼多发动机飞机、双体船、双人自行车、捆绑式火箭等。23同轴双浆反向直升机24多功能扳手2526多功能手杖27方便图钉钉拔器28西北工业大学的多功能变支点自支撑可组装式撬杠292.异类组合两个或两个以上不同类事物的组合。

举例带日历的电话、带游戏机的手机、汽车、航天飞机等。30汽车修理方便滑板31323.附加组合在原有事物中补充加入新内容的组合。

举例

现代汽车由逐步附加雨刮器、转弯灯、后视镜、收音机、电视机、空调、电话、GPS接收机等发展而来。带馅面条机33头上灯3435摩托车防雨挡风镜36武汉理工大学的多功能救援担架374.重组组合将一个事物在不同层次上分解后，将分解结果按新方式重新聚合的组合。

举例将螺旋浆放在机尾，稳定翼放在机首的组合。

5.

综合组合在对研究对象进行分析的基础上，有选择地进行重组。

举例

爱因斯坦的广义相对论、解析几何、生物化学、生物力学等。组合型的创新成果占全部创新成果的比例越来越大，由组合原理产生出来的组合型的创造技法已成为当今创新活动的主要技术方法。38

二、还原原理研究已有事物的创造起点，并追根溯源深入到它的创造原点，或从原点上解决问题，或从创造原点出发另辟新路，用新思想、新技术重新创造该事物。

举例洗衣机的最初设计、全干式潜水泵的发明、冷冻锚的发明等。三、逆反原理从事物构成要素中对立的另一面去分析，将思考问题的思路反转过来，有意识地按相反的视角去观察事物，用完全颠倒的顺序和方法来处理问题。举例自动扶梯、留声机、排风扇、抽油烟机、无土栽培、不用针头的注射器、不粘锅、人造器官、不用胶卷的相机、导电塑料等。39

四、变性原理对事物非对称属性如形状、尺寸、结构、材料等进行变化。

举例无声铁轨、拆除废旧建筑的定向爆破、以倾斜口作射线方向刻制刻度的容器、疏漏管外部带若干小沟槽的漏斗等。铁轨接缝形状的变化容量指示刻度的变化40

五、移植原理把已知对象中概