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1、第 五 章类 比 法上天入海的科学家上天入海的科学家著名的瑞士科学家阿著名的瑞士科学家阿皮卡尔皮卡尔是位研究大气平流层的专家，是位研究大气平流层的专家，他设计的平流层气球，飞到过他设计的平流层气球，飞到过15690米的米的高空高空。后来，它有把兴趣转到了后来，它有把兴趣转到了海洋海洋，研究起深潜器来了。研究起深潜器来了。 想到想到利用平流层气球的原理来改进利用平流层气球的原理来改进深潜器。深潜器。在此前，深潜器都是靠钢缆吊入水中的，一直无法突破在此前，深潜器都是靠钢缆吊入水中的，一直无法突破2000米米大关。大关。平流层气球由两部分组成：充满比空气轻的气体的气球和平流层气球由两部分组成：充满比
2、空气轻的气体的气球和吊在气球下面的载人舱。利用气球的浮力，使载人舱升上吊在气球下面的载人舱。利用气球的浮力，使载人舱升上高空。高空。如果在深潜器上加一只浮筒，不也像一只如果在深潜器上加一只浮筒，不也像一只“气球气球”一样可一样可以在海水中自行上浮了吗？皮卡尔和他的儿子小皮卡尔设以在海水中自行上浮了吗？皮卡尔和他的儿子小皮卡尔设计了一只由钢制潜水球和外形象船一样的浮筒组成的深潜计了一只由钢制潜水球和外形象船一样的浮筒组成的深潜器，在浮筒中充满比海水轻的汽油，为深潜器提供浮力；器，在浮筒中充满比海水轻的汽油，为深潜器提供浮力；同时，又在潜水球中放入铁砂作为压舱物，使深潜器沉入同时，又在潜水球中放入
3、铁砂作为压舱物，使深潜器沉入海底。如果深潜器要浮上来，只要将压舱的铁砂抛入海中，海底。如果深潜器要浮上来，只要将压舱的铁砂抛入海中，就可借助浮筒的浮力升至海上。再给深潜器配上动力，它就可借助浮筒的浮力升至海上。再给深潜器配上动力，它就可以在任何深度的海洋中自由行动，再也不需要拖上一就可以在任何深度的海洋中自由行动，再也不需要拖上一根钢缆了。根钢缆了。皮卡尔父子的这一设计获得了很大的成功。第一次试验，皮卡尔父子的这一设计获得了很大的成功。第一次试验，就下潜到就下潜到1380米深的海底，后来又下到米深的海底，后来又下到4042米深的海底。米深的海底。 1960年，美国利用年，美国利用他们设计的另一
4、艘深潜器他们设计的另一艘深潜器“的里雅斯特的里雅斯特号号”首次潜入世界大洋中最深的海沟首次潜入世界大洋中最深的海沟马利亚纳海沟，马利亚纳海沟，10916.8米，成为世界上潜得最深的深潜器。米，成为世界上潜得最深的深潜器。皮卡尔父子也因此获得了皮卡尔父子也因此获得了“上天入海的科学家上天入海的科学家”的美名。的美名。“蛟龙蛟龙”号完成号完成5000米级海试任务米级海试任务 第一节类比法概述第一节类比法概述一、类比法的概念一、类比法的概念 类比法就是通过对两个对象之间某些类比法就是通过对两个对象之间某些方面的相同或相似进行比较分析，从而推方面的相同或相似进行比较分析，从而推出这两个对象其它方面的相
5、同或相似的方出这两个对象其它方面的相同或相似的方法。法。类比法是人们通过对各种不同事物进行类比，将类比法是人们通过对各种不同事物进行类比，将会不断产生出新颖的创造性设想，获取更多的创会不断产生出新颖的创造性设想，获取更多的创造成果。造成果。可口可乐瓶子可口可乐瓶子 类比法的思维过程是应用类比联想思维进行类比法的思维过程是应用类比联想思维进行创造。创造。利用未知事物各种因素与已知事物各种因素，通利用未知事物各种因素与已知事物各种因素，通过过异质同化和同质异化异质同化和同质异化的两个基本创造过程，越的两个基本创造过程，越过他们表面上的无关，把过他们表面上的无关，把他们联系和组合起来他们联系和组合起
6、来，求得富有新意的创造性构思。求得富有新意的创造性构思。 二、类比法原理二、类比法原理1、异质同化：、异质同化： 是把陌生的事物看成熟悉的事物，用熟悉的是把陌生的事物看成熟悉的事物，用熟悉的观点和角度认识陌生事物，认为陌生的事物具有观点和角度认识陌生事物，认为陌生的事物具有与熟悉事物同样的性质、功能、构造、用途等，与熟悉事物同样的性质、功能、构造、用途等，从而达到把陌生事物熟悉化，把陌生问题转为熟从而达到把陌生事物熟悉化，把陌生问题转为熟悉问题，得到关于新事物的创造构思。悉问题，得到关于新事物的创造构思。 2、同质异化：、同质异化：就是要用陌生的眼光看待熟悉的事物，达到就是要用陌生的眼光看待熟
7、悉的事物，达到利用与已往的观点和角度完全不同的观点和角度利用与已往的观点和角度完全不同的观点和角度来观察已知的事物，找出已知事物的新性质、新来观察已知的事物，找出已知事物的新性质、新用途、新功能、新结构、新结合等用途、新功能、新结构、新结合等 。异质同化与同质异化同时应用异质同化与同质异化同时应用带刺的铁丝网的发明、充气轮胎带刺的铁丝网的发明、充气轮胎类比以比较为基础，关键是发现和找出原型。要类比以比较为基础，关键是发现和找出原型。要有想象力有想象力内华达州内华达州“想象想象”案案三、类比的四大类型三、类比的四大类型美国麻省理工学院的美国麻省理工学院的W.J戈登把创造过程的类比戈登把创造过程的
8、类比分成四种类型：分成四种类型：直接类比；直接类比； 拟人类比；拟人类比； 象征类比；象征类比； 幻想类比。幻想类比。 1、直接类比、直接类比是针对研究对象，从自然界或已有的成果中是针对研究对象，从自然界或已有的成果中寻找与之相类似的事物、技巧、知识和原理等作寻找与之相类似的事物、技巧、知识和原理等作比较，从中得到启发，进行联想提出解决问题的比较，从中得到启发，进行联想提出解决问题的思想、方法、原理等，完成创造。思想、方法、原理等，完成创造。 知识、经验越丰富，创造水平越高；知识、经验越丰富，创造水平越高； 类比对象与研究对象的本质特征愈接近，则成功类比对象与研究对象的本质特征愈接近，则成功率
9、愈大率愈大 。 典型方式典型方式: A) 功能模拟功能模拟 “叩诊法叩诊法” B)仿生仿生 雷达、鱼眼镜头、锯子、响尾蛇导弹、雷达、鱼眼镜头、锯子、响尾蛇导弹、，“响尾蛇响尾蛇”AIM9是世界上第一种红外是世界上第一种红外制导空对空导弹。红外装置可以引导导弹制导空对空导弹。红外装置可以引导导弹追踪热的目标，如同响尾蛇能感知附近动追踪热的目标，如同响尾蛇能感知附近动物的体温而准确捕获猎物一样。物的体温而准确捕获猎物一样。 “机器骡子机器骡子”美国波士顿动力学会和美国防美国波士顿动力学会和美国防御高级研究计划署御高级研究计划署 目前世界上最先进的四足机器目前世界上最先进的四足机器人之一人之一 .
10、载重载重40多公斤多公斤 ,行进速度要求行进速度要求每小时能够达到每小时能够达到80公里公里机器骡子机器骡子2、拟人类比、拟人类比又称感情移入、角色扮演。在创造发明活动中，又称感情移入、角色扮演。在创造发明活动中，发明者把自己设想为创造对象的某个因素，并由发明者把自己设想为创造对象的某个因素，并由此出发，设身处地作想象。此出发，设身处地作想象。 机械设计中，机械设计中，“拟人类比拟人类比”就是让机械模仿人的就是让机械模仿人的动作，实现特定的功能。动作，实现特定的功能。 如：机械手就是模仿人的手臂如：机械手就是模仿人的手臂 ； 土建中使用的挖土机就是模拟人体手臂的动作来土建中使用的挖土机就是模拟
11、人体手臂的动作来进行设计进行设计 。 3、象征类比、象征类比是借助具体的事物形象和象征符号来比喻某是借助具体的事物形象和象征符号来比喻某种抽象的概念或思想感情的类比。种抽象的概念或思想感情的类比。 象征类比是直觉感知的，针对需要解决的问题，象征类比是直觉感知的，针对需要解决的问题，用某种概括、抽象的形象、符号或句子来表达和用某种概括、抽象的形象、符号或句子来表达和反映问题的本质，使问题关键显现并简化；反映问题的本质，使问题关键显现并简化； 寻找具有与象征形象或符号相类似的事物作为类寻找具有与象征形象或符号相类似的事物作为类比物，进行类比联想，提出解决问题的方案。比物，进行类比联想，提出解决问题
12、的方案。 玫瑰花喻爱情玫瑰花喻爱情 绿色喻春天绿色喻春天 书籍喻知识书籍喻知识 钢铁喻坚强钢铁喻坚强 上海金茂大厦象征含意上海金茂大厦象征含意:其外形像竹笋其外形像竹笋象征着节节攀升；象征着节节攀升； 像宝塔像宝塔富有民族气息；富有民族气息； 像一枝笔像一枝笔在兰天描绘着未来。在兰天描绘着未来。 整座大厦的设计数据与中国人喜整座大厦的设计数据与中国人喜欢的欢的“8 ”字相连字相连总高总高88 层，层，中间是中间是8 角形混凝土核心、周边角形混凝土核心、周边是是8 根巨型钢柱、塔式建筑的向根巨型钢柱、塔式建筑的向上收缩点均位于与上收缩点均位于与8 有关的楼层有关的楼层上上 ，以，以“8” 象征着
13、兴旺发象征着兴旺发达！达！4、幻想类比幻想类比幻想类比实际上是一种直接类比，只是幻想幻想类比实际上是一种直接类比，只是幻想类比是在童话、神话、传说、民间故事、幻想小类比是在童话、神话、传说、民间故事、幻想小说等领域寻找类比物说等领域寻找类比物 。 第二节典型技法第二节典型技法综摄法综摄法一、概念一、概念类比法英文名称类比法英文名称Synectics，可译为综摄法、类比，可译为综摄法、类比法、提喻法等。法、提喻法等。 美国麻省理工学院的美国麻省理工学院的W.J戈登教授于戈登教授于1952年提出年提出的创新技法。的创新技法。 综摄法是指以外部事物或已有的发明成果为媒介，综摄法是指以外部事物或已有的
14、发明成果为媒介，并将它们分成若干要素，对其中的元素进行讨论并将它们分成若干要素，对其中的元素进行讨论研究，综合利用激发出来的灵感，来发明新事物研究，综合利用激发出来的灵感，来发明新事物或解决问题的方法。或解决问题的方法。戈登戈登发现，当人们看到一件外部事物时，往往会得到启发现，当人们看到一件外部事物时，往往会得到启发思考的暗示，即类比思考，而这种思考的方法和意识发思考的暗示，即类比思考，而这种思考的方法和意识没有多大联系，反而是与日常生活中的各种事物有紧密没有多大联系，反而是与日常生活中的各种事物有紧密关系。关系。事实证明，我们的不少发明创造、不少文学作品都是由事实证明，我们的不少发明创造、不
15、少文学作品都是由日常生活的事物启发的灵感。日常生活的事物启发的灵感。戈登戈登由此想到，可以利用由此想到，可以利用外物来启发思考、激发灵感解决问题，这一方法便被为外物来启发思考、激发灵感解决问题，这一方法便被为综摄法。综摄法。 适用于集体创造适用于集体创造综摄法的基本原理：综摄法的基本原理：（1）变陌生为熟悉）变陌生为熟悉（2）变熟悉为陌生）变熟悉为陌生二、实施程序二、实施程序1 1 确定小组成员：主持人、问题相关专家、若确定小组成员：主持人、问题相关专家、若干各学科专家。干各学科专家。2 2主持人提出问题。主持人提出问题。3 3问题相关专家分析问题。问题相关专家分析问题。4 4净化问题：专家对
16、多种方案评价，缩小设想的净化问题：专家对多种方案评价，缩小设想的范围。范围。5 5理解问题：明确目标。理解问题：明确目标。 6 6类比灵活运用。类比灵活运用。7 7 适应目标。适应目标。 8.8.方案的确定和改进。方案的确定和改进。1968 1968 苏军苏军第三节基本类比技法第三节基本类比技法一、原型启发法一、原型启发法原型启发就是通过与假设的事物具有相似性的东原型启发就是通过与假设的事物具有相似性的东西，来启发人们解决新问题的途径。西，来启发人们解决新问题的途径。能够起到启发作用的事物叫做原型。能够起到启发作用的事物叫做原型。原型可来源于生活、生产和实验。如鱼的体型是原型可来源于生活、生产
17、和实验。如鱼的体型是创造船体的原型。创造船体的原型。原型启发能否实现取决于头脑中是否存在原型，原型启发能否实现取决于头脑中是否存在原型，原型又与头脑中的表象储备有关，增加原型主要原型又与头脑中的表象储备有关，增加原型主要有以下三种途径：有以下三种途径：1、注意观察生活中的各种现象，并争取用学到的、注意观察生活中的各种现象，并争取用学到的知识予以初步解释；知识予以初步解释；2、通过课外书、电视、科教电影的观看来得到；、通过课外书、电视、科教电影的观看来得到；3、要重视实验。、要重视实验。 二、移植法二、移植法1、移植法的概念、移植法的概念移植法是将某一个领域中的原理、方法、结构、移植法是将某一个
18、领域中的原理、方法、结构、材料、用途等移植到另一事物中，从而创造出新材料、用途等移植到另一事物中，从而创造出新产品的创新方法。产品的创新方法。有一位著名发明家说过：有一位著名发明家说过：“移植发明是科学研究移植发明是科学研究最有效、最简单的方法，也是应用研究最多的方最有效、最简单的方法，也是应用研究最多的方法之一。法之一。”有位学生提出面包是怎么样做的。老师就告诉他有位学生提出面包是怎么样做的。老师就告诉他面包是由面粉加发酵加工而成，烤面包时，由于面包是由面粉加发酵加工而成，烤面包时，由于面包内部产生大量气体，使面包体积膨胀，变得面包内部产生大量气体，使面包体积膨胀，变得松软可口。这引起学生的
19、好奇与思考，马上又有松软可口。这引起学生的好奇与思考，马上又有位学生提出：位学生提出：“我们能不能把这种面包发泡技术我们能不能把这种面包发泡技术进行系列研究开发新产品，以求创新呢？进行系列研究开发新产品，以求创新呢？”于是，于是，大家查阅各种资料，讨论出许多移植法：大家查阅各种资料，讨论出许多移植法：1）、移植到食品加工）、移植到食品加工发泡面、发泡饼发泡面、发泡饼2）、移植到喂牲口）、移植到喂牲口发酵发泡饲料。发酵发泡饲料。3）、移植到包装、运输、保温、隔声等领域）、移植到包装、运输、保温、隔声等领域发泡塑料。发泡塑料。4）、移植到采光材料）、移植到采光材料发泡玻璃、采光柔和，发泡玻璃、采光
20、柔和，又不透明质轻。又不透明质轻。5）、移植到金属）、移植到金属发泡金属、质轻而坚韧。发泡金属、质轻而坚韧。6）、移植到隔热品）、移植到隔热品发泡橡胶。发泡橡胶。7）、移植到超轻型纱布代用品）、移植到超轻型纱布代用品发泡树脂。发泡树脂。8）、移植到工业产品）、移植到工业产品发泡水泥。发泡水泥。2、移植法的种类、移植法的种类原理移植原理移植结构移植结构移植方法移植方法移植材料移植材料移植三、仿生法三、仿生法根据生物界生物的外型和内在原理创造出新事物。根据生物界生物的外型和内在原理创造出新事物。简易的滑翔机便是根据鸟的外型仿制出来的。简易的滑翔机便是根据鸟的外型仿制出来的。自动真空吸尘器自动真空吸
21、尘器20世纪经典设计世纪经典设计类比了史前三叶虫外形类比了史前三叶虫外形 伊莱克斯伊莱克斯“三叶虫三叶虫”吸尘器是世界上吸尘器是世界上第一款自动真空吸尘器。它采用无电第一款自动真空吸尘器。它采用无电线装置，利用超音波声纳系统来控制线装置，利用超音波声纳系统来控制吸尘器在地面的运行方向，它会自动吸尘器在地面的运行方向，它会自动避开室内的各种障碍物，会自动寻找避开室内的各种障碍物，会自动寻找清扫路线，用户只要在门口、靠近楼清扫路线，用户只要在门口、靠近楼梯处或其他开放空间贴上特殊的磁铁梯处或其他开放空间贴上特殊的磁铁条，就可以防止吸尘器进入这些空间。条，就可以防止吸尘器进入这些空间。此外，此外，“
22、三叶虫三叶虫”吸尘器还会自动前吸尘器还会自动前往充电坞充电，充完电后还会沿着原往充电坞充电，充完电后还会沿着原来的路线，继续完成未结束的清扫工来的路线，继续完成未结束的清扫工作。作。训练训练1.利用同质异化的方法提出自行车的新用途；利用同质异化的方法提出自行车的新用途； 2.提出异质同化的方法提出一种无线台灯的设想；提出异质同化的方法提出一种无线台灯的设想； 3.应用类比法提出窗帘自动开关装置的设想；应用类比法提出窗帘自动开关装置的设想； 4.应用直接类比法设计一种能显示温度变化情况应用直接类比法设计一种能显示温度变化情况的温度计；的温度计； 5.提出自行车的新式锁具。提出自行车的新式锁具。 6.用什么简便的办法称出空气的质量？用什么简便的办法称出空气的质量？ 7.你从可恶的苍蝇身上能创造出什么吗你从可恶的苍蝇身上能创造出什么吗?
