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1、,哈尔滨工程大学机电学院葛杨,Harbin Engineering University,设计方法学,第三讲 创造性设计,Harbin Engineering University,创造性设计,创造性设计创造性思维方法 逻辑、类比、矛盾创造性思维习题，寻求体验让学生考虑学校生活中某一产品、某一方面的做法，强调树立创新意识,第 1 节 概 述,1.创造性定义2. 创造性成果具有社会价值 3.创造性过程的特殊性,1. 常规性思维与创造性思维 1）常规思维 主要特点： (1) 常规性 (2) 单向性 (3) 单一性 (4) 逻辑性 2）创造性思维 主要特点： (1) 独特性 (2) 多向发散性 (3
2、) 连动性 (4) 非逻辑性 (5) 综合性,第 2 节 创造性思维分析,2. 发散性思维与收敛性思维 1）发散性思维 特征：（1） 流畅性 （2） 变通性 （3） 独特性 思维方式 ： （1）多向思维：发散思维的重要方式，要求尽可能多的方面来考虑问题。 例1： 例2： （2）逆向思维：一种从相反方向考虑问题的思维方式 例1： 例2： 例3： （3）侧向思维 ：跳出本领域，与其它学科交叉，而从其它领域得到启发。 例1： 例2：,2）收敛性思维（定向思维、集中思维） 把发散思维引向目标，运用推理等方法获得最佳结果。（引导程序） 来自各方面的知识都指向同一问题，通过相关知识和不同方案的分析、比较、
3、综合推理，从中找出答案。 3） 关系 发散性思维与收敛性思维是思维活动中对立统一的两种具体形式，对设计人员来讲“一发而不可收”，“钻牛角尖”都是有害的。适当掌握发散与收敛的尺度。考虑该做什么？怎么做？评价各种构思，对比与目标的接近程度。,第 3 节 创造性技法,1. 创造性设计的三个思维模式 1）逻辑型创新构思 2）类比型创新构思 3）矛盾型创新构思2. 逻辑型创新构思 系统地进行自觉思考、按照形式逻辑，由此及彼，连动思维。 1）逻辑思维 （1）纵向连动思维：由表及里，引向深入。 （2）横向思维：联系相似或相关事务，向相关领域移植。 例： （3）逆向思维：从相反方向另辟蹊径。 例1： 例2：
4、例3：,2）逻辑思维要搞清楚的问题 （1）事物的显性质和常规功能 （2）概念的隶属关系 （3）事物的潜性质和非常规功能3）逻辑型创新构思的工作程序 （1）工作程序 明确任务要求，即功能要求，约束条件。（设计的出发点） 抽象化，从一般科学技术原理上寻求更广泛有创新价值的解 （普遍性） 从一般原理转向寻求结构解答（个体性-特殊性） 这一过程简述：功能要求-科技原理-结构 （2）两个层次的问题 举例1： 举例2：,4）组合创新法 1）组合方式 （1）主体附和 例： （2）异类组合 例： （3）同物组合 例： （4）重组组合 例： （5）分解 例： 2）相似变换 （1）放大 （2）缩小 3）置换 （1
5、）形态变换 例： （2）材料变换 例：,（3）逆反变换：运动关系的变换 例1：车床-立式、卧式 例2： 工作台带工件转动-刀具转动 例3：振荡式压路机通常依靠自身重量和机身的振荡增强碾压效果，图a所示的方案中机身沿垂直方向振荡，振荡对驾驶员的影响较大。图b所示方案将机身的振荡改在水平方向，既减小了震荡对驾驶员的影响，又增强了碾压效果。,3. 类比型创新构思 系统地进行自觉思考、按照形式逻辑，由此及彼，连动思维。 1）事物的相似关系 2）类比型创新思维的过程 （1）明确设计任务的各项要求（特殊性） （2）联系各种“类比模型”（个体性） （3）探索类比模型的科技原理（普遍性） （4）构思初步方案
6、3）从原理和功能方面进行类比 例： 4）类比推理 形式逻辑的推理形式：演绎推理、归纳推理和类比推理。 类比推理：是指由某些食物具有某种特质，而推论类似的事物可能具有 同样的特质。即：,（1）形式类比：根据形式上的相似进行类比 例：物理学家欧姆将电与热从流动特征考虑进行直接类比，把电势比作温度，把电流总量比作一定的热量，终了首先提出了著名的欧姆定律。 （2）因果类比：根据一事物的因果关系推出另一事物的因果关系的思维方法，称为因果类比法。 例：某药品公司通过研究发现，牛黄生成的机理是因为混进胆囊内的异物刺激胆囊分泌物增多，日积月累形成胆结石。他们联想到河蚌育珠的过程，由此作因果类比，在牛的胆囊内植
7、入异物，果然形成胆结石牛黄。 （3）结构类比 例：从锯齿状草叶到锯子。 例：苍蝇和蜻蜓是复眼结构，即在每一个小六角形的单眼中，都有一小块可单独成像的角膜。在复眼前边，即使只放一个目标，但通过一块块小角膜，看到的却是许多个相同的影像。人们仿照这种结构，把许多光学小透镜排列组合起来，制成复眼透镜照相机，一次就可拍出许多张相同的影像。 例：加入发泡剂的合成树脂，其中充满微小孔洞，具有省料、轻巧、隔热、隔音等良好性能。运用因果类比，联想到在水泥中加入发泡剂，结果发明了一种具有同样优良性能的新型建筑材料汽泡混凝土。 （4）作业：设计一种连续分离非金属颗粒与非磁性金属颗粒（如：铜、银）的装置？,4）类比创
8、新技法 （1）触发词法：回忆一系列相近的动词，从而触发头脑。 例： （2）移情法：把设计者包括在设计项目之中，进入角色，从亲身体验中，悟 出前所未有的思想。 （3）仿生法：对生物的运动、结构、原理等进行模仿创新，只是近似的。 例：3. 矛盾型创新构思 1）矛盾问题 2）矛盾型创新思维的导向程序 （1）揭示矛盾 （2）查明物理矛盾 （3）探索理想事物 （4）解决矛盾：采取介开、置换、利用中介等措施寻找变换条件，解决这些冲突，整个思路的核心是分析矛盾，寻找转化条件。,3）解决矛盾的方法 （1）分开 在空间上分开 在时间上分开 利用过渡状态 （2）置换 事物置换 数量置换 性质置换 （3）利用中介4
9、. 解决矛盾方法举例 （1）分开 例1：预应力钢丝，加热到700以下，性能下降-加辅助钢棒，利用过渡状态。 例2：研究高温、高压下，腐蚀性液体对合金块表面的作用。 常规：腐蚀性液体充满容器-容器材料需要更昂贵的金属来制造。 第一步：矛盾分析：矛盾冲突在（合金块-液体、液体-合金块） 第二步：明显的物理矛盾：接触-腐蚀 第三步：理想体系：液体对合金块，对容器不存在腐蚀 第四步：实验液体要不断作用于试块，故不可分开，该矛盾只能想办法将冲突在空间上分开。,第五步：方案选择：把合金块制成“杯子”形状内盛腐蚀液体，容器与杯子就不接触了。 例3：回水弯-从时间上分开 （2）置换 物元变换是物元分析的重要组
10、成部分。三个基本元素：事物M、事物特征C、关于事物特征的量值X，记作：R=（M，C，X），对给定物元的某些要素进行变换，称为物元变换。例： 曹冲称象：物元大象可描述成（大象、重量、X斤） 物元称 可描述成（小称、重量、0-x斤） 初看起来小称称大象无法解决矛盾，先把物元大象置换成石头，则： 物元石头可描述成（石头、重量、X斤） 同理 物元小称可描述成（船、标量、Y斤） （3）利用中介 例：工程中，碳素能迅速而准确地发现冷冻机组中密封不严的方法，这些不严处有液体（氟利昂或液氨、润滑油）不断渗出。,本章结束，请大家考虑以下问题：1、如何有效地创新，不走弯路？2、创造一种在码头上汽艇的抽水方法（下雨时，船舱内的积水）？3、如何考虑隐身衣？4、多种但并武器打直升机？5、从齿轮箱中测量温度、振动、应力信号外传的方式？6、爬楼梯轮椅结构？,本章小节,
