《创新思维训练》课件-普通版技法六-极限思考-STC算子与最终理想解-0206.pptx

1、普通高等教育应用型人才培养在线开放课程新形态一体化规划普通高等教育应用型人才培养在线开放课程新形态一体化规划教材教材 普通普通高等教育创新创业人才培养系列教材高等教育创新创业人才培养系列教材技法要诀掌驭掌：掌握思维要领 驭：熟悉工具操作梦想拍卖 了解极限思考的方法，理解STC算子及最终理想解的含义及作用。知识目标技能目标体验目标 掌握STC算子和最终理想解的使用方法与技巧。感受极限思考对时空的极致变化所迸发的想象力和碰撞出的创造力。1.在我们的生活中，哪些东西没有了，但功能还在？哪些东西变得越来越大？哪些越来越小？2.我们心中最理想的手机应该是什么样子的？极限思考是克服思维惯性的有效方法，它把

2、研究的对象或过程通过假设推到理想的极限情况，最大值、最小值等，使因果关系变得明显，从而把某个问题情境中比较隐蔽的临界现象（或“各种可能性”）便会凸现出来。极限思考法是一种极端的终极的思考，就是思考你所思考的领域所能够想的，能够做的，能够达到的极限。极限思维法揭示了变量与常量、无限与有限的对立统一关系，是唯物辩证法的对立统一规律在数学领域中的应用。借助极限思想，人们可以从有限认识无限，从“不变”认识“变”，从直线形认识曲线形，从量变认识质变，从近似认识精确。极限思维在科学发现的过程中，特别在重大的前提性理论的建构中有着极其生要的作用。含含 义义 理想化理想化理想化是极限思考的一个特例，是科学研究

3、中创造性思维的基本方法之一。理想化一般的操作程序为：首先要对经验事实进行抽象，形成一个理想客体，然后通过思维的想象，在观念中模拟其实验过程，把客体的现实运动过程过程简化和升华为一种理想化状态，使其更接近理想指标的要求。理想化方法最为关键的部分是思想实验，或称理想实验。理想化方法的另一个关键部分是如何设立理想模型。含含 义义算子算子名称名称含含 义义S S尺度度量或描述事物某种与任务相关的属性的参数，如几何尺寸、程度、数量、速度、温度、强度、亮度、精度及变化的方向等。一般情况下，包含可能改变任何参数的“尺寸”进行想象实验，以考察其在极限情况下（“0”或“”）可能发生的状况或发现通常情况下发现不了

4、的改变。T T时间事物达到或维持某种状态，或产生某种结果的时间。一般可以考虑是物体完成有用功能所需要的时间、有害功能持续的时间、动作之间的时间差等。通过想象实验考察其在达到极限值（“0”或“”）事物可能发生的状况或发现通常情况下发现不了的改变。C C成本事物达到或维持某种状态，或产生某种结果的付出、费用、代价、耗费等。一般可以理解为不仅包括物体本身的成本，也包括物体完成主要功能所需各项辅助操作的成本以及浪费的成本。通过想象实验来考察事物在极限成本（“0”或“”）情况下的可能结果。克服障碍克服障碍发现偏差发现矛盾产生想法作作 用用人们往往习惯于从固有的经验出发去看待貌似熟悉的事物。STC算子可以

5、帮助我们打破原有的思想束缚，将客观的对象由“习惯”变为“非习惯”，由“熟悉”变为“不熟悉”，从而发现那些因思维惯性而主观忽略的信息、细节或过程，重新认识研究对象。作作 用用克服障碍发现偏差发现偏差发现矛盾产生想法帮助我们在尺度（Size）、时间（Time）、成本（Cost）三个重要维度进行极限思考，在“极度放大”的尺度下发现难以发现的细节，在“极度缩小”的尺度下呈现“全貌”；在“极度拉长”的时间中看清环节，在“极度压缩”的时间中看清过程；在“极度提高”的成本下考察充分的结果，在“极度削减”的成本下评估产生的影响，从而达到对事物全面的认识，迅速发现最初认识的偏差。作作 用用克服障碍发现偏差发现矛

6、盾发现矛盾产生想法帮助我们在尺度、时间、成本的极端变化状态下，使原本模糊的问题迅速变得清晰，原本隐藏的矛盾暴露无遗，从而快速发现和定位问题根源之所在。作作 用用克服障碍发现偏差发现矛盾产生想法产生想法可以帮助我们在不同维度的极限思考中快速将思维发散到极端方向，淋漓尽致地发挥想象力，从而大大地拓展思路，产生各种奇妙的想法。步步 骤骤 应用STC算子的要点是：在最大范围内来改变每一个参数，只有问题失去物理学意义才是参数变化的临界值。通常按照下列步骤进行分析：明确系统明确系统 明确算子 极限分析结论与评价尝试用更抽象的概念来描述系统，而不拘泥于眼前具象的概念。明确系统后，可根据需要进一步描述问题或任

7、务，以及限制条件等。步步 骤骤明确现有系统的尺度、时间、成本方面的特性，确定相应算子。应用STC算子的要点是：在最大范围内来改变每一个参数，只有问题失去物理学意义才是参数变化的临界值。通常按照下列步骤进行分析：明确系统 明确明确算子算子 极限分析结论与评价步步 骤骤可以尝试把尺度、时间与成本中的两个要素固定住，把剩下的第三个要素极端化，就更容易获得有创意的答案。应用STC算子的要点是：在最大范围内来改变每一个参数，只有问题失去物理学意义才是参数变化的临界值。通常按照下列步骤进行分析：明确系统 明确算子 极限分析极限分析结论与评价步步 骤骤分析步骤三中所获得想法或结果。如有必要，修正现有系统，重

8、复步骤二、步骤三，以求进一步分析问题，获得更多、更深入的想法或结果。应用STC算子的要点是：在最大范围内来改变每一个参数，只有问题失去物理学意义才是参数变化的临界值。通常按照下列步骤进行分析：明确系统 明确算子 极限分析结论与评价结论与评价注意事项注意事项在使用STC算子时，初学者容易出现以下错误：在步骤一中，对问题的定义和界定不清楚导致在后续的步骤中与研究对象不统一，同时不应该改变初始问题的目标。在步骤二中，对研究对象的三个特性，尺度、时间、成本的定义不清楚，造成后续分析问题时没有找到解决问题的方向。不能在没有完成所有想象试验时，担心系统变得复杂而提前中止。STC算子使用的成效取决于主观想象

9、力、问题特点等情况，需要充分拓展思维，改变原有思维的束缚，大胆地展开想象，不能受到现有环境的限制。不能在试验的过程中尝试猜测问题最终的答案。STC算子一般不会直接获取解决技术问题的方案，但它可以让我们获得某些独特的想法和方向，为下一步应用其他方法寻找解决方案做准备。案案 例例 这是一个来自于TRIZ的经典教学案例：声音在空气中的传播速度大约340米每秒。如果在狗的尾巴上系上一个平底锅，则狗以何种速度奔跑，它才能听不到锅与地面的撞击声？步骤一：步骤一：明确系统明确系统 我们首先必须抛开现实的限制因素：现实生活中，狗的奔跑速度当然达不到超音速。但在这里必须假定狗可以跑的无限快，可以比第四宇宙速度还

10、快。所以可以视为“可以以任意速度移动的物体”。整个“系统”就是“后端可通过移动发声的系统”。如果进一步描述问题，则是：系统以何种速度移动，其后端在移动中发出的声音传递不到前端？案案 例例步骤二：明确算子步骤二：明确算子 S S算子：算子：最直接的度量尺度是：速度。T T算子：算子：实际上这个问题中的时间变量是从平底锅发出 声音到狗耳朵听到该声音所用的时间，狗跑得快这个时间就长，跑得慢这个时间就短。显然，T算子应该是从平底锅发出声音到狗听到该声音所用的时间。所以时间算子确定为：声音从声源传播到移动物体所用的时间。C C算子：算子：为狗的体能消耗，即：物体移动的能量损耗。这是一个来自于TRIZ的经

11、典教学案例：声音在空气中的传播速度大约340米每秒。如果在狗的尾巴上系上一个平底锅，则狗以何种速度奔跑，它才能听不到锅与地面的撞击声？案案 例例步骤三：极限分析步骤三：极限分析算子极值实际取值分析可能结果S移动速度等于或大于声音传播速度此时系统后端产生的声音向前传递到的位置始终保持这个固定距离或逐渐拉开距离声音永远传递不到系统前端0移动速度接近或等于0系统移动速度越慢，其后端产生的声音传递到前端的耗时越小。由于声音必须移动才能产生，因此当系统移动速度为0时，无声音速度为0时无声音被传播T声音传递到系统前端的时间无限长假设不考虑声音的衰减，可以一直传播。则无限长的时间意味着“追着”移动物体传递的

12、声音永远保持着与物体的距离甚至逐渐被拉开系统移动速度必须等于或大于声音传播速度0声音传递到系统前端所用时间接近或等于0不考虑负向运动，系统不产生位移时声音传播用时最短。但此时不产生声音。无位移，无声音C系统移动的单位时间能量损耗和总能耗可以无限大能量可以保障系统以足够快的速度移动足够长的距离（或时间）能量可以保障让声音“追不上”0系统移动的能量损耗为0此时系统没有移动，不产生声音无移动，无声音 这是一个来自于TRIZ的经典教学案例：声音在空气中的传播速度大约340米每秒。如果在狗的尾巴上系上一个平底锅，则狗以何种速度奔跑，它才能听不到锅与地面的撞击声？案案 例例步骤四：结论与评价步骤四：结论与

13、评价 从上表的分析可知：1.系统移动速度等于或大于音速，声音传不到系统前端；2.系统不移动或速度为0（位移为0）时不产生声音。即：狗的奔跑速度为0，或奔跑速度等于、大于音速时，狗听不到平底锅撞击地面声音，结合现实情况，狗不可能达到超音速。结论：狗的奔跑速度为0（停止或原地跑）时，听不到平底锅的撞击声。评价评价：问题已获解决（无需重新明确算子和极限分析）。这是一个来自于TRIZ的经典教学案例：声音在空气中的传播速度大约340米每秒。如果在狗的尾巴上系上一个平底锅，则狗以何种速度奔跑，它才能听不到锅与地面的撞击声？含含 义义 事物（系统）处于理想状态的解称为理想化的最终结果，即最终理想解。在解决问

14、题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想思考法来定义问题的理想化最终结果，明确理想方案所在的方向、位置和组成，以限定在解决问题过程中沿此目的前进，并获得理想化最终结果，从而避免了传统创新方法中就事论事、缺乏综合性目的的弊病。最终理想解的作用是：指明通往解决方案之路；使问题尖锐化，不走折衷之路。含含 义义1.保持了原系统的有点2.消除了原系统的不足3.没有使系统变得更复杂4.没有引入新的缺陷应应 用用应用最终理想解来寻找问题答案，一般有以下步骤：设计的最终目的是什么？理想解是什么？实现理想解的障碍是什么？出现障碍的结果是什么？消除障碍的条件是什么？案案 例例某农场主有一大片农场，放养大量的兔子

15、。兔子需要吃到新鲜的青草，农场主不希望兔子走得太远而照看不到。现在的难题是，农场主不愿意也不可能花费大量的资源割草运回来喂兔子。这难题如何解决？1.设计的最终目的是什么？不用人，兔子就能够吃到新鲜的草2.理想解是什么？兔子总能自己吃到新鲜的草 3.达到理想解的障碍是什么？兔子在笼子里，笼子又不能移动，草长得慢。4.这些障碍产生的原因是什么？兔子乱跑，笼子与草地摩擦大和没有移动的能量，草生长需要过程。5.不出现这种障碍的条件是什么？兔子不在笼子里，笼子能移动到新的地方并具备移动的能量，草长得快。应用五个步骤训练训练一一 社会调查社会调查 训练目的训练目的 理解极限思考，灵活选取S、T、C算子。内

16、容步骤内容步骤 应用STC算子的方法策划一次暑假社会调查或考查活动。讨论结果填入下表。训练方法训练方法 1.S算子可以是地域范围，如：大到全省、全国、全世界，小到社区、公园、景点等。也可以是群体范围、行业等；2.T算子可以是调查（考查）需要的时间，最大值是整个假期，最小值可能是一天、一个上午；3.C算子可以是调查（考查）的费用。步骤一明确任务题 目 主要内容 步骤二明确算子S算子 T算子 C算子 步骤三极限分析算子极值实际取值分 析可能结果S 0 T 0 C 0 步骤四结论评价结 论 评 价 训练训练一一 描述最终理想解描述最终理想解 训练目的训练目的 体验理想化思考方式，确定解决问题的方向。

17、内容步骤内容步骤 1.图书。书籍是指装订成册的图书和文字，在狭义上的理解是带有文字和图像的纸张的集合。但图书规格大小薄厚不一，而且较重，不便于携带。图书需要在较强光线下才能阅读，普通书籍中的图片是平面的、静止的，文字只能阅读，不能发声那么，你认为理想的书籍应该是什么样子的呢？请用TRIZ最终理想解的要求进行描述。2.割草机在割草时，发出噪音，消耗能源，产生空气污染。高速飞出的草有时候会伤害到操作者，现需要改进现有的割草机，解决噪音等问题。想象一下2500年时我们的文明。星际旅行已经十分普遍，人们可以到想去的任何星球和邻近星系旅行。地球政府决定派遣一支由科学家和工程师组成的特殊考察队去拜访已知的技术最先进的文明。星球探索车上的工作人员还接到了一项密码任务：在某个地方存在一个“理想”文明，星球探索车上的工作人员要找到它，并且，如果可能的话，收集相关信息。这次考察的结果对地球的未来至关重要。地球政府必须决定我们的文明要朝什么方向发展。超级文明超级文明