创新设计学研究生课件：2创新设计技术11.ppt

1、2 创新设计技术创新设计技术发明和革新是技术的源泉发明和革新是技术的源泉n技术创新是技术发展的灵魂技术创新是技术发展的灵魂n技术发明技术发明创造发明自然界原来没有的事物创造发明自然界原来没有的事物n技术革新技术革新对原有技术加以改造和提高对原有技术加以改造和提高21 设计与创新设计与创新n21 .1创造力的构成及培养n机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（ 含理论、方法、技术原理等）进行创新构思n设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。+=带摄像功能的手机带摄像功能的手机机械创新设计包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的可

2、靠性、经济性、适用性等技术性能；二是创造设计出能满足新的生产或生活需要的新机器、新产品。 集成电路的发明集成电路的发明n发明时间：发明时间：1958n地点：美国硅谷地点：美国硅谷n革新过程：集成电路革新过程：集成电路 大规模集成电路大规模集成电路 (1000个以上晶体管个以上晶体管) 超大规模集成电路超大规模集成电路(10万万100万个晶体管万个晶体管)n为了获得具有创新构思的思路及灵感，常常要用到下面一些体现创新意识的思维方法：n1）综合：任何先进产品都是先进技术成果、多学科技术、新技术与传统技术、自然科学与社会科学的综合，对这些先进技术的综合分析，有助于获得新的设计思路和创意。n2）还原：

3、研究已有产品和生产过程的特点，抓住关键技术，将最主要功能提炼出来，研究实现关键技术的手段或方法，得到最优结果。n如洗衣机的研制，就是提炼出洗衣机主要是“清洁”功能，其关键技术是如何模拟人手洗衣的过程，使洗涤剂和水流动与衣物产生摩擦，达到洗净的目的。创新是设计的灵魂创新是设计的灵魂创新就是通过引入新概念新思想新方法新技术等,或对已有产品的革新来创造具有相当社会价值的事物或形式.一般从外形、材料、结构、原理、工艺等方面来考虑n3）对应：采用相似、模拟比较、类比的方法来设计新产品。n如机械手是模拟人手取物的动作，梳子是人手梳头的仿形，类比两栖动物，设计出水陆坦克，联想蝙蝠探测目标方式，发明雷达等。n

4、4）移植：把一个对象的研究运用于另一个对象，它促进了学科的渗透交叉。n如将计算机，传感器的功能移植到机械产品中，就设计出新颖的机电一体化系列产品。n5）离散：将研究对象分离创造新产品。n如脱水机是双缸洗衣机分离出来的，音箱是从扬声器与收录机整体中分离的。n6）逆反：打破习惯，对已有理论技术怀疑，可引出奥妙的发明。n如虹吸就是打破“水往低处流”的固定看法而产生的。2.1.2 2.1.2 设计的原则设计的原则1 1、创新原则、创新原则 2 2、实用原则、实用原则 3 3、经济原则、经济原则 4 4、美观原则、美观原则 5 5、道德原则、道德原则 6 6、技术规范原则、技术规范原则7 7、可持续发展

5、原则、可持续发展原则1 1、创新原则、创新原则 创新就是通过引入新概念、创新就是通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等或对已有产新思想、新方法、新技术等或对已有产品的革新来创造具有相当社会价值的事物品的革新来创造具有相当社会价值的事物或形式。或形式。创新概念创新概念创新性原则创新性原则 创新是设计的核心，一般从外形、材料、结构、创新是设计的核心，一般从外形、材料、结构、原理、工艺等方面来考虑。原理、工艺等方面来考虑。2.实用原则实用原则“虽有乎千金之玉虽有乎千金之玉卮卮，至贵而无当，漏不，至贵而无当，漏不可盛水可盛水”这句话出自这句话出自2000多年前战国时期思想家韩非子之口。意多年前战国时

6、期思想家韩非子之口。意思是说，一个酒杯价值千金，但若是它漏了不能盛酒，思是说，一个酒杯价值千金，但若是它漏了不能盛酒，也就失去了基本的功能，就没有了使用价值。所以，对也就失去了基本的功能，就没有了使用价值。所以，对于产品设计来说，必须考虑到它的实用性。于产品设计来说，必须考虑到它的实用性。经济原则经济原则木桶木桶 塑料水桶塑料水桶好的产品设计不仅能满足人的物质要求，而且也能让人从产品外观上得到美的体验，享受精神上的愉悦。美观原则美观原则4设计的一般原则道德原则道德原则56.技术规范原则技术规范原则n问题：问题：n（1）为什么具有全球漫游的手机可以在全球一）为什么具有全球漫游的手机可以在全球一百

7、多个国家间实现漫游通话百多个国家间实现漫游通话?（2）各种手机电池、充电器是否采用统一技术）各种手机电池、充电器是否采用统一技术标准标准?可以通用吗可以通用吗?带来什么后果带来什么后果?日常生活用的螺栓日常生活用的螺栓7可持续发展原则n技术产品是与生态、环境、资源等等技术产品是与生态、环境、资源等等紧密相连的。紧密相连的。-生态角度生态角度n设计既要满足当代发展的需求，又要设计既要满足当代发展的需求，又要考虑未来发展的需要。考虑未来发展的需要。2.2 创新思维创新思维 221 创新思维创新思维n创新思维n综合运用了多种思维方法和逻辑模式，在社会实践需要所制约的目标的指导下，在一定心理结构的影响

8、下，对储存的和外来的信息，经过鉴别、筛选、重新联结和组合，从而产生新知识，构成新理论和新发现。n创新思维n包括逻辑的和非逻辑的，有意识的和无意识的。如类比、灵感、直觉、想象。 1创新过程n 1） 寻找选题-发现问题，缩小范围，锁定目标；n 2） 构想创意-运用各种方法获得新产品的构思与创意；n 3） 论证实践-对新产品进行理论论证并付诸应用。 2创新思维的领域n创新思维不同于以往人们狭隘理解的“发明创造”，它贯穿于人类生活的各个方面，主要有以下五个领域：n 1）实物实物-某种具有实用价值的新物品；n 2）制度制度-某种新的组织方式和行为方式；n 3）对策对策-某种解决特定问题的新策略；n 4）

9、理论理论-某种具有解释力和指导性的新的理论构想；n 5）心态心态-某种内心情绪、态度和观念的转变。 3创新的对象n1）世界上所有事物（包括自然事物、社会事物和他人的思维）都有可能成为人们创新的对象，因此每时每刻，我们都面临着无穷多的思维对象。n2）每一个具体的创新对象，其属性都是无穷多的，就像世界上没有两片完全相同的树叶一样，这使得每一个对象都有别于其他任何对象。n3）每一个具体的创新对象，总是在时间的长河中不断改变，三十年河东到河西，没有人能够两次踏进同一条河流。222 突破思维定势突破思维定势n思维定势（习惯性思维）n是由人们先前的活动而造成的倾向性思维，n在环境不变的条件下，思维定势使人

10、们能够应用已掌握的方法迅速解决问题，n但在环境发生变化时，它则会妨碍人们采用新的方法进行创造性的工作；n思维定势是一种按常规处理问题的思维方式。它可以省去许多摸索、试探的步骤，缩短思考时间，提高效率。n在日常生活中，思维定势可以帮助我们解决每天碰到的大多数问题。n但是思维定势不利于创新思考，不利于创造。思维惯性和思维定势合起来我们就称为思维障碍。n思维：是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力。n思维惯性：这次这样解决了一个问题，下次遇到类似的问题或表面看起来相同的问题，不由自主地还是沿着上次思考的方向或次序去解决。n思维定势：思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理定势。过去的思维影响当前

11、的思维，形成了固定的思维模式。骑自行车?思考题思考题n自行车能比汽车跑的快吗n自行车能在水中骑，天上飞吗n有边讨论问题边行走的多人骑自行车n半轮自行车能骑吗？n方轮自行车能骑吗？n不要链条传动自行车n两人能并排骑一辆自行车吗n有仿骑马奔腾效果的自行车n躺骑自行车的利弊n思维定势有思维定势有n直线型思维n只需用一就是一，二就是二，或A=B，B=C，则A=C，这样的思维方式就是直线性。 n养成了直线型思维习惯，就不善于从侧面、反面或迂回地去思考问题，不免会陷入思维的误区。n权威型思维n对权威的尊敬甚至崇拜，不敢逾越权威半步，不敢怀疑权威的理论和观点。n从众型思维n从众心理，就是不敢带头，不冒尖，一

12、切都随大流的心理状态。n书本型思维n由于对书本知识的过分相信而不能突破和创新的思维方式，就叫做书本型思维障碍。n自我中心型思维n有些人特别固执，思考问题时以自我为中心的心理状态。n其他类型的思维n1.自卑型思维障碍n就是非常地不自信，由于过去的失败或成绩较差，受到过别人的轻视，产生了自卑心理。n2.麻木型思维障碍n表现是不敏感，思维不活跃3.3.偏执型思维障碍偏执型思维障碍n他们大多颇为自信，但有的是钻牛角尖，明知这条道路走不通，菲要往前闯，直到碰得头破血流才罢休，不知道及时转弯子。n思考题n一个人用600元买了一匹马，以700元卖了出去，又用800元买了回来，以900元卖了出去，请问他赚了多

13、少钱？n有三个学生到一家小旅店住宿，他们准备住1个晚上，每人交了10元钱，老板见是学生说少收5元吧，退回5元。服务员拿着这5元心想：5元分给3人不好分，于是自己收起2元，退给每个学生1元，事后服务员自己心中不解：每个学生交9元共27元，自己拿了2元总计29元，可学生给了30元，那1元到哪儿去了？请大家帮他想一想。n(200元；交 27元）n突破思维定势是指：在思考有待创新的问题时，要有意识地抛开头脑中思考类似问题所形成的思维程序和模式敢于开发新思路。n我们在进行创造活动时，要有意识地抛开以往思考这些问题时的习惯（思维程序和模式），警惕和排除它对寻求新的设想所可能产生的束缚作用。扩展思维视角扩展

14、思维视角n思维视角的概念思维视角的概念n人的思维活动不仅有方向，有次序，还有起点。在起点上，就有切入的角度。实际上，对于思维视角对于创新非常重要创新活动来说，这个起点和切入的角度非常重要。我们把思维开始时的切入角度，就叫做思维视角。n思维视角对于创新的重要性n1.事物本身都有不同的侧面，从不同的角度去考察，就能更加全面地接近事物的本质。n2.世界上的各种事物都不是孤立存在的，它们与周围的其他事物有着千丝万缕的联系，观察研究某一未显露本质的事物，可以从与它有联系的另一事物中找到切入点。扩展思维视角n应该尽量多地增加头脑中的思维视角，如构思穿鞋的自行车与汽车，学会从多种角度观察同一个问题。n扩展思

15、维应遵循肯定否定存疑的原则，思维的肯定视角就是，当头脑思考一种具体的事物或者观念的时候，首先设定它是正确的、好的、有价值的，然后沿着这种视角，寻找这种事物或观念的优点和价值。否定视角n思维中的“否定视角”正相反，否定也可以理解为“反向”，就是从反面和对立面来思考一个事物；并在这种视角的支配下寻找这个事物或者观念的错误、危害之类的负面价值。n如图示多用工具，一时也许难以判定其用途的优越性，此时不应该急于“肯定”或者“否定”，不妨放下问题，过一段时间再进行判定，这就是“存疑视角”。多用工具n( (一一) )改变万事顺着想的思路改变万事顺着想的思路n大多数人对于问题的思考，都是按照常情、常理、常规去

16、想的，或者按照事物发生的时间、空间顺序去想，这就是所谓的“万事顺着想”。n在许多情况下，顺着想就只能是一种常规的思维方式，要想进行创新思维，就得有意识地改变万事顺着想的思路。n1、变顺着想为倒着想n2、从事物的对立面出发去想n3、思考者改变自己的位置扩展思维视角的方法扩展思维视角的方法n( (二二) )转换问题获得新视角转换问题获得新视角n1把复杂问题转化为简单问题n2把自己生疏的问题转换成熟悉的问题n3把不能办到的事情转化为可以办到的事情n( (三三) )把直接变为间接把直接变为间接n1先退后进军事上是很重要的一种策略n2迂回前进退一步是为了前进n3先做铺垫，创造条件先设置一个新的问 题，作

17、为铺垫，为解决问题创造条件。逐步接近法训练逐步接近法训练 n逻辑的思考就是有步骤地思考。n所有逻辑思维活动的基础都是连续思考，这个过程包括选取蕴含在难题之中的重要事实、结论及关系，并把它们整理成便于利用和推导的形式。类比类比n例如要发明开罐头的刀具，那么把“开”字做一些想法的引子。“开罐头可以放一个自动构件在罐头中，同时自动开启”。开就是原来关着，现在把它打开，如夹子，夹子是可逆的，贝壳闭合得很好”等等。n通过摆弄“开”这个动词，从原有的开罐头刀具的观点中超脱出来，想出一大堆关于“开”的联想，然后再去想开罐头刀具的问题，这样才能产生新颖的、丰富的想法和主意。n创新能力直接来源于创新意识，但也不

18、是有了创新意识就一定能够创新。n创新机会来源于各种竞争产生的不平静的环境中，意外的机遇，工作任务的需要，工作中碰到问题，新知识的产生等等都可能成为创新的来源。只要我们用心，都有创新机会。 2.3 创造技法n 创造技法就是创造学家根据创造思维发展规律总结出的创造发明的一些原理、技巧和方法。n在创造实践中总结出的这些创造技法还可以在其他创造过程中加以借鉴使用n创造技法能提高人们的创造力和创造成果的实现率。 n我国劳动人民在几千年前就注意从自己的创造活动中总结出许多为世人所瞩目的创造工艺和创造技法。n古代的创造技法与现代创造学上的创造技法又有一定的区别。n古代人往往是从人们的具体创造过程中直观地总结

19、出创造的过程和手段，如：“漂絮法”、“水浮法”、“造活字印书法”等等，这只限于总结以往的经验，是创造活动的物质过程和手段；n而现代创造学在总结创造技法上，注重的不是创造活动中的具体的创造过程和创造手段，它注重的是创造主体的思维方法的开发和培养。 n古代的创造方法只是对具体某项工艺的指导，如“灌钢冶炼法”也只是对后人的冶炼技术的指导，而后人采用“灌钢冶炼法”进行冶炼。都不能称之为创造；n而现代创造学上的创造技法，并不是具体对某一个事物或某项技术的指导，对各个事物或产品的创造活动中，都可以采用该方法。n如果把创造创新活动比喻成过河的话，那么方法和技法就是过河如果把创造创新活动比喻成过河的话，那么方

20、法和技法就是过河的桥或船。的桥或船。n方法和技巧可以说比内容和事实更重要。方法和技巧可以说比内容和事实更重要。创新技法重要性创新技法重要性n 法国著名的生理学家贝尔纳曾说过：“良好方法能使我们更好地发挥天赋的才能，而笨拙的方法则可能阻碍才能的发挥”。n黑格尔说：“方法是任何事物所不能抗拒的、最高的、无限的力量”。笛卡儿认为：最有用的知识是关于方法的知识。 n定义n创新技法是从创造技法中套用过来的。是创造学家根据创造性思维发展规律和大量成功的创造与创新的实例总结出来的一些原理、技巧和方法。n作用 n它的应用既可直接产生创造、创新成果，同时也可启发人的创新思维。可以提高人们的创造力、创新能力和创造

21、、创新成果的实现率。n自本世纪初开始发明创造技法研究以来，国内外已有多种方法问世，n但是其中最常用的只有10多种，如智力激励法、列举法、设问法、检核表法、联想法、组合法、形态分析法、信息交合论法、等价变换法和物场分析法等。n此外，缺点逆用法、废物利用法、反相法、相反相成法、归纳法等应用也较广泛。n对于一个科技工作者，充分发挥创造性思维，掌握和熟练地运用创造技法是很重要的。它不仅能使人们提高工作效率，而且能使工作开拓前进，不断创新。231移植法n发明者把某一技术领域中的技术手段和方法，移植应用到另一技术领域，从而搞出新发明，这就叫做移植法。移植法常与类比思维相结合。技术手段移植；技术原理移植；技

22、术功能移植 n例如，将电吹风技术手段移植成冷暖式空调帽，空调帽主要有外帽和半球斗形的中空能盛水冷冻的内帽组成，外帽内顶端中间部位固定有电扇。外帽与内帽之间（或内帽内）留有通风管道。当打开电扇开关，冷风通过通风管吹向人体各个部位。冬季内帽内可置入充电试电热器取暖御寒。把运用已有的空调技术移植应用到普通的帽子中，调节人体的温度，突破了传统的给人体取暖和给人体降温的方式，根据此原理还可移植程被褥烘干机。232头脑风暴法n头脑风暴法是一种从心理上激励群体创新活动的最通用的方法，形容创造性思维自由奔放、打破常规，创新设想如暴风骤雨般地激烈涌现。为了排除由于害怕批评而产生的心理障碍，头脑风暴法采用了延迟评

23、判原则。建议把产生设想与对其评价过程在时间上分开进行，要由不同的人参加这两种过程。 头脑风暴法会议的原则n 1）自由畅想原则 n 2）严禁评判原则 n3）谋求数量原则 n 4）借题发挥原则 3头脑风暴法的实施步骤n 1）准备阶段 n 2）热身活动 n 3）明确问题 n 4）自由畅谈 n5）会后收集设想 n 6）如问题未能解决，可重复上述过程 n 7）评判组会议 砸核桃 n在头脑风暴法会议进程中，可得到多个砸核桃的产品方案。 233 默写式头脑风暴法默写式头脑风暴法n默写式头脑风暴法（又称“635”法），与头脑风暴法原则上相同，其不同点是把设想记在卡上。头脑风暴法虽规定严禁评判，自由奔放地提出设

24、想，但有的人对于当众说出见解犹豫不决，有的人不善于口述，有的人见别人己发表与自己的设想相同的意见就不发言了。而“635”法可弥补这种缺点。n具体做法如下：n 每次会议有6人参加，坐成一圈，要求每人5分钟内在各自的卡片上写出3个设想（故名“635”法），然后由左向右传递给相邻的人。每个人接到卡片后，在第二个5分钟再写3个设想，然后再传递出去。如此传递6次，半小时即可进行完毕，可产生108个设想。234 KJ法法nKJ法是根据多年的野外考察中总结出一套科学发现的方法，即把乍看上去根本不想收集的大量事实如实地捕捉下来，通过对这些事实进行有机的组合和归纳，发现问题的全貌，建立假说或创立新学说。n把这套

25、方法与头脑风暴法相结合，发展成包括提出设想和整理设想两种功能的方法。这就是KJ法。nKJ法的主要特点是在比较分类的基础上由综合求创新。在对卡片进行综合整理时，既可由个人进行，也可以集体讨论。新型剪草机n 剪草机的功能可抽象为“切断”或“分离”，可选“切断”或“分离”为议题。但是如果定为“切断”，则使人自然想到需要使用刃具，对打开思路不利，于是就选定“分离”为议题。2310 联想法联想法n联想发明法是依据人的心理联想而发明的一种创造方法。那么，联想是什么呢？心理学认为，联想就是由一事物想到另一事物的心理现象。n这种心理现象不仅在人的心理活动中占据重要地位，而且在回忆、推理、创造的过程中也起着十分

26、重要的作用。n许多新的创造都来自于人们的联想。注射青霉素n例如注射青霉素前先要进行过敏试验，目前常用的是皮下试验，这样除了病人有痛感和试验时间长外，还会出现假阳性、假阴性，造成误诊。n经研究发现，在青霉素的结构中有带负电荷的酸根。这时就想到用电导原理，将青霉素透入皮肤内。提高了试验的敏感度，只要5分钟就可得到试验结果。2311组合法组合法n组合创新是很重要的创新方法，把人们认为不能组合在一起的东西组合到一起也是创新。发明有两条路，第一条是全新的发现，第二条是把已知其原理的事实进行组合。n 组合是任意的，各种各样的事物要素都可以进行组合。n例如，不同的功能或目的可以进行组合；不同的组织或系统可以进行组合；不同的机构或结构可以进行组合；不同的物品可以进行组合；不同的材料可以进行组合；不同的技术或原理可以进行组合。n不同的方法或步骤可以进行组合；不同的颜色、形状、声音或味道可以进行组合；不同的状态可以进行组合；不同领域不同性能的东西也可以进行组合；n两种事物可以进行组合。多种事物也可以进行组合。n可以是简单的联合、结合或混合，也可以是综合或化合等。结束