创造性设计方法.pptx
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1、第四章创造性设计方法第四章创造性设计方法2实现创新的捷径实现创新的捷径希望打破希望打破“常规常规”的的人人实现实现实现实现创新创新创新创新有效的有效的创新方法创新方法相关的相关的技术知识技术知识创新理论和规律创新理论和规律3有效的有效的 创新方法创新方法希望打破希望打破“常规常规”的人的人广博的广博的技术知识技术知识实现实现实现实现创新创新创新创新!创新三要素创新三要素4创造性活动包括科学研究、技术发明、技术革创造性活动包括科学研究、技术发明、技术革新和文艺创作等多种类型新和文艺创作等多种类型在我国开展创造性设计方法尤其必要在我国开展创造性设计方法尤其必要).当前我国经济发展的当前我国经济发展
2、的突出问题突出问题,主要表现,主要表现在在大量低技术、低附加值的产品严重供过于求大量低技术、低附加值的产品严重供过于求,而许多高技术、高附加值的产品有效供给不足,而许多高技术、高附加值的产品有效供给不足,不得不大量进口不得不大量进口2003年瑞士洛桑国际管理开发学院的年瑞士洛桑国际管理开发学院的国际竞国际竞争力年度报告争力年度报告:中国人发明专利授权量仅是日中国人发明专利授权量仅是日本的本的3.03%,韩国的,韩国的11.11%(19982000年的平均值年的平均值)52).关键技术的自给率低关键技术的自给率低关键技术大部分来自进口,关键技术大部分来自进口,其中工程机械高其中工程机械高技术产品
3、技术产品80%以上以上;数控机床数控机床70%;石石油化工装备油化工装备76%;集成电路芯片制造设备集成电路芯片制造设备80%;光钎制造装备光钎制造装备100%;通讯、半导通讯、半导体、生物、医药和计算机行业体、生物、医药和计算机行业60%90%;DVD产量占全球产量占全球70%以上,但没有掌握以上,但没有掌握核心专利技术;彩电、核心专利技术;彩电、手机和微机的手机和微机的CPU都是掌握在别人手里都是掌握在别人手里6出口一台出口一台DVD出口售价出口售价32美元美元交专利费交专利费18美元美元成本成本13美元美元企业利润企业利润1美元美元73).高科技出口额增长主要来自高科技出口额增长主要来自
4、跨国公司和中外合资企业跨国公司和中外合资企业n2003年年外商独资外商独资企业出口金额企业出口金额为为683亿亿美元,占高技术产品出口美元,占高技术产品出口总额总额62%;n中外合资中外合资企业出口金额企业出口金额为为236亿美元,亿美元,占占高技术产品出口总额高技术产品出口总额21%;n外商独资企业和中外合资企业出口金额外商独资企业和中外合资企业出口金额共共占我国高技术出口总额的占我国高技术出口总额的83%82007年中国科协学术建设发布会上,中国科协副主席、中国科年中国科协学术建设发布会上,中国科协副主席、中国科学院常务副院长白春礼院士表示,近两年来,尽管我国学科发学院常务副院长白春礼院士
5、表示,近两年来,尽管我国学科发展取得一些重大突破和重要进展,但是从整体来看,我国的科展取得一些重大突破和重要进展,但是从整体来看,我国的科学技术水平与发达国家仍然存在较大差距,自主创新的环境依学技术水平与发达国家仍然存在较大差距,自主创新的环境依然不尽如人意,自主创新的能力依然较弱,特别是在然不尽如人意,自主创新的能力依然较弱,特别是在四大领域四大领域与发达国家存在很大差距。与发达国家存在很大差距。地质学方面地质学方面:目前的研究工作存在着目前的研究工作存在着“三多三少三多三少”现象,即:现象,即:证明西方学者提出的假说和理论的研究多,提出我国自己的证明西方学者提出的假说和理论的研究多,提出我
6、国自己的假说和理论少;单一学科封闭式研究多,真正意义上的多学假说和理论少;单一学科封闭式研究多,真正意义上的多学科交叉与综合集成研究少;模仿性研究多,独创性的成果少。科交叉与综合集成研究少;模仿性研究多,独创性的成果少。4).四大领域与发达国家存在很大四大领域与发达国家存在很大差距差距9机械工程领域机械工程领域:我国的高端数控装备和大型重载装备的独我国的高端数控装备和大型重载装备的独立制造能力不足,中档及以上数控系统市场基本上被国外品立制造能力不足,中档及以上数控系统市场基本上被国外品牌垄断。我国的精密化制造技术与国外相比仍然存在阶段性牌垄断。我国的精密化制造技术与国外相比仍然存在阶段性差距,
7、精密成形和精密、超精密加工技术水平整体落后于发差距,精密成形和精密、超精密加工技术水平整体落后于发达工业国家。达工业国家。冶金工程技术冶金工程技术:部分创新成果达到了国际先进或领先水平,部分创新成果达到了国际先进或领先水平,但与国际先进水平仍有很大差距但与国际先进水平仍有很大差距 航空产品、航空技术和航空科研能力航空产品、航空技术和航空科研能力:与发达国家相比差距仍与发达国家相比差距仍较大。即使是新获国家科学技术进步特等奖的歼较大。即使是新获国家科学技术进步特等奖的歼10战斗机,与战斗机,与美国的美国的F22、F35相比,在技术水平上也相差一代。我国相比,在技术水平上也相差一代。我国利用空间进
8、行的研究工作尚处在试验阶段,与世界先进水平有利用空间进行的研究工作尚处在试验阶段,与世界先进水平有很大差距。很大差距。104.1 概述概述4.1.1 创新是可以实现的创新是可以实现的1.创造性是人所普遍具有的潜能创造性是人所普遍具有的潜能人文主义心理学家马斯洛指出它人文主义心理学家马斯洛指出它“极可能是一极可能是一种每一个人都有的遗传素质。它是一种共同的种每一个人都有的遗传素质。它是一种共同的和普遍的东西。在所有健康儿童中肯定都会发和普遍的东西。在所有健康儿童中肯定都会发现它的存在现它的存在”112.脑科学理论脑科学理论n凡是健康的人,就具凡是健康的人,就具 有创造创新能力有创造创新能力n每个
9、人都有潜在的创新能力每个人都有潜在的创新能力 n创新能力是可以激发的创新能力是可以激发的n创新能力可通过培训提高的创新能力可通过培训提高的123.人脑的创造创新能力人脑的创造创新能力n大脑是人的智慧之府,是人的创造创新之源大脑是人的智慧之府,是人的创造创新之源n人脑类似由人脑类似由100140亿台微型计算机亿台微型计算机所组成的庞所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统大的电子计算机信息网络处理系统n一个正常人的大脑可储存一个正常人的大脑可储存1000万亿信息单位,万亿信息单位,相相当于一般电子计算机储量的当于一般电子计算机储量的100万倍万倍,如果全部用,如果全部用来储备知识,人脑的来储备知
10、识,人脑的记忆容量相当于记忆容量相当于5亿本书籍亿本书籍的的知识总量知识总量n人脑的功能非常强大,俄罗斯学者伊人脑的功能非常强大,俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫尹尔菲莫夫研究指出:人的大脑可以研究指出:人的大脑可以同时学习同时学习40种语言,默种语言,默记一套大英百科全书记一套大英百科全书所容纳的全部内容,还可以有所容纳的全部内容,还可以有余力去余力去完成十门大学课程的教研活动完成十门大学课程的教研活动134.1.2 创造力定义创造力定义心理学界较为一致的看法是把心理学界较为一致的看法是把创造力定义为:创造力定义为:根据一定的目的和任务,运用一切根据一定的目的和任务,运用一切已知信息已知信息,开展,
11、开展能能动的思维活动动的思维活动,产生出某种,产生出某种新颖的、独特的新颖的、独特的、具有社、具有社会价值或个人价值的会价值或个人价值的产品产品的智力品质的智力品质产品是指以某种形式存在的思维成果。它既可以是一种产品是指以某种形式存在的思维成果。它既可以是一种新概念、新设想、新理论,也可以是一项新技术、新工新概念、新设想、新理论,也可以是一项新技术、新工艺、新产品艺、新产品心理学家马斯洛认为:创造力作为一种潜在的可心理学家马斯洛认为:创造力作为一种潜在的可能,在现实的人身上能,在现实的人身上“它确实会丧失,或被掩盖,它确实会丧失,或被掩盖,或被歪曲,或被抑制,或受到任何可能的阻碍或被歪曲,或被
12、抑制,或受到任何可能的阻碍”14美国心理学家美国心理学家史登堡(史登堡(Sternberg)的理论)的理论:个体创造个体创造力与多种因素有关,即智力、知识、思维形态、个性、力与多种因素有关,即智力、知识、思维形态、个性、动机、环境等。动机、环境等。知识、思维模式和创造力的关系:知识、思维模式和创造力的关系:知识是重要的,关键是和创造性思维相结合知识是重要的,关键是和创造性思维相结合4.1.3创造学的研究领域、对象及发展史创造学的研究领域、对象及发展史爱因斯坦爱因斯坦:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界的一切,推动着进步,并且是知识而
13、想象力概括着世界的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉进化的源泉”创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法,探索创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法,探索其过程、特点和机理,并开发人类创造力的学科其过程、特点和机理,并开发人类创造力的学科15创造哲学创造哲学心理学心理学神经生理学神经生理学脑科学脑科学认知科学认知科学行为科学行为科学自然科学自然科学社会科学社会科学 政治政治 经济经济 军事军事 科学研究科学研究 工程技术工程技术 文学艺术文学艺术 社会发展社会发展 创造过程创造过程 创造人才创造人才 创造原理创造原理 创造环境创造环境 创造技法创造技法 创造教育创造教育研究研究领域领域研
14、究研究对象对象应用应用领域领域1.创造学的研究领域、对象及应用创造学的研究领域、对象及应用162.国外创造创新学的发展史国外创造创新学的发展史 序序 时时 代代人人 物物贡贡 献献1古希腊古希腊 亚里斯多德亚里斯多德 将知识分为理论科学、实践科学和创造科学三大将知识分为理论科学、实践科学和创造科学三大类类218世纪世纪康德康德创造是人们创造性想象以及直觉、灵感等思维方创造是人们创造性想象以及直觉、灵感等思维方式的综合过程式的综合过程31870高尔顿高尔顿发表发表“遗传与天才遗传与天才”一书,第一次用典型案例的一书,第一次用典型案例的方法研究创造方法研究创造41891C伦布罗卓伦布罗卓 发表发表
15、“天才人物天才人物”,提出天才的成长受到社会文,提出天才的成长受到社会文化环境的影响的重要理论,但他力图找出天才和化环境的影响的重要理论,但他力图找出天才和精神病因素的关系引起广泛的争论精神病因素的关系引起广泛的争论51911熊比德熊比德发表发表“经济与发展理论经济与发展理论”,第一次推出,第一次推出“创新创新”概念概念61926袄勒斯袄勒斯提出创造过程四阶段:准备、酝酿、明朗、验证提出创造过程四阶段:准备、酝酿、明朗、验证71931RP克劳斯克劳斯福福创造技法创造技法“特性列举法特性列举法”首先在美国纳布拉首先在美国纳布拉斯大学开设创造性思维课程斯大学开设创造性思维课程81937AR斯蒂文斯
16、蒂文森森在美国通用电气公司率先开设在美国通用电气公司率先开设“创造工程创造工程”课程,课程,对职工进行创造学培训对职工进行创造学培训17国外创造创新学的发展史(续)国外创造创新学的发展史(续)、序序年代年代人物人物贡贡 献献91938奥斯本奥斯本发明了发明了“智力激励法智力激励法”,1941年发表名著年发表名著“思考和思考和方法方法”提出提出“每日一创每日一创”、“一日一构思一日一构思”101942兹威基兹威基发明了发明了“形态分析法形态分析法”111944康顿康顿发明了发明了“综摄法综摄法”121946阿列舒列尔阿列舒列尔提出解决发明问题的理论(提出解决发明问题的理论(TRIZ超级发明术)超
17、级发明术)131950吉尔福吉尔福发表了发表了“论创造力论创造力”的演讲,引起极大震动的演讲,引起极大震动141954李约滋李约滋提出创造家和发明家可以根据一定的方法训练出来,提出创造家和发明家可以根据一定的方法训练出来,1954年,美国成立年,美国成立“创造性教育基金会(创造性教育基金会(CEF),在),在美国推动创造性教育。美国推动创造性教育。151956日本日本大学开设创造能力培训课程,各地先后成立大学开设创造能力培训课程,各地先后成立“创造研创造研究会究会”、“创造工作研究所创造工作研究所”、“创造学会创造学会”“星期星期日发明学校日发明学校”每年每年4月月18日定为发明节日定为发明节
18、161982福田纠夫相福田纠夫相“开发日本人的创造力是日本通向开发日本人的创造力是日本通向21世纪的支柱世纪的支柱”创创造变成各级政府、企业决策依据。造变成各级政府、企业决策依据。183.国内创造创新学的发展史国内创造创新学的发展史先秦时期先秦时期:老子、孔子、孟子及商鞅等人都从治学、老子、孔子、孟子及商鞅等人都从治学、治身、治政等方面论述过创造治身、治政等方面论述过创造自自1610年以后的长达年以后的长达400年的历史时期内,在世界科年的历史时期内,在世界科技史上的重大发明似乎已与中国人无缘。至今尚未发现技史上的重大发明似乎已与中国人无缘。至今尚未发现自先秦后有关论述创造的著作自先秦后有关论
19、述创造的著作。1983年成立年成立“中国创造学研究会筹委会中国创造学研究会筹委会”并于并于1994年正式成立,标志着创造学在我国进入独立研究发展阶年正式成立,标志着创造学在我国进入独立研究发展阶段段直至改革开放后,创造学逐步传入中国,直至改革开放后,创造学逐步传入中国,1980年年许立言教授首先把国外有关创造学著作引入中国许立言教授首先把国外有关创造学著作引入中国16世纪前世纪前:中国是个中国是个发明大国发明大国,世界史上的,世界史上的100项项重大发明的重大发明的前前27项项,其中,其中有有18项是属于中国人的发项是属于中国人的发明明194.2 创造性思维方法创造性思维方法创造性思维方法创造
20、性思维方法逻辑思维逻辑思维直觉思维直觉思维直觉思维直觉思维:一种一种在下意识状态下在下意识状态下,对事物内在复杂,对事物内在复杂关系突发式的关系突发式的领悟领悟过程,具有过程,具有创造灵感忽然降临创造灵感忽然降临的的色彩。色彩。逻辑逻辑(推理型推理型)思维思维:人们根据所提出的创造目标,进人们根据所提出的创造目标,进行行逻辑推理逻辑推理,把,把目标展开、分解和综合目标展开、分解和综合,寻求各层分,寻求各层分目标的解,然后找出最终整体解,用目标的解,然后找出最终整体解,用主动的可按部就主动的可按部就班的工作方式班的工作方式向目标逼近。向目标逼近。20技术性的创新设计中,常用的有如下几种思维形式:
21、技术性的创新设计中,常用的有如下几种思维形式:a.分析与综合思维分析与综合思维 面对所提出的创造对象、任务或设想,首先需要进行分析。在面对所提出的创造对象、任务或设想,首先需要进行分析。在求得各子问题的解之后,必须通过建立联结,构成总体,即综求得各子问题的解之后,必须通过建立联结,构成总体,即综合,实现最终需要的总体功能合,实现最终需要的总体功能(b)收敛与发散式思维)收敛与发散式思维先确定一个先确定一个原始解原始解,它可以是一个完全满足所提要求的理想系,它可以是一个完全满足所提要求的理想系统,然后以它统,然后以它为目标为目标,寻求凡是想得出或可能的,通向这个目,寻求凡是想得出或可能的,通向这
22、个目标的标的途径途径。由于条条思维途径都指向一个收敛目标,所以这种。由于条条思维途径都指向一个收敛目标,所以这种创造思维称为收敛式思维创造思维称为收敛式思维。21以一个原始解为出发点,去寻找更多更好的解。这种创造以一个原始解为出发点,去寻找更多更好的解。这种创造思维称为发散式思维,思维称为发散式思维,(c)对应与联想式思维)对应与联想式思维科技史上很多发明创造都是对应联想的产物。鸟飞机,鱼科技史上很多发明创造都是对应联想的产物。鸟飞机,鱼潜艇。潜艇。(d)离散与组合式思维)离散与组合式思维很多事物将其分解意味着创新。也有很多事物,彼此组合意味很多事物将其分解意味着创新。也有很多事物,彼此组合意
23、味着创新。着创新。实例实例:眼镜片与镜架分离,设计出隐形眼镜;眼镜片与镜架分离,设计出隐形眼镜;电话听筒与主机分离,成为子母式电话机。电话听筒与主机分离,成为子母式电话机。电视与电话组合,成为可视电话。电视与电话组合,成为可视电话。22(e)换元与移植式思维)换元与移植式思维客观事物都有内在的运动规律,有很多规律表现的因素不同,客观事物都有内在的运动规律,有很多规律表现的因素不同,但规律相同,但规律相同,三大数学物理方程三大数学物理方程(弦振动方程、热传导方程、泊松方程)(弦振动方程、热传导方程、泊松方程)并没有针对并没有针对特定的物理量,但却在特定的物理量,但却在振动、振动、热传导、热传导、
24、液体动力学液体动力学不同领域得到不同领域得到应用。方程中的应用。方程中的x、y、z可以用不同的物理元代入,解决不同的可以用不同的物理元代入,解决不同的问题问题这种思维方法转移到创造学中,成为换元法则这种思维方法转移到创造学中,成为换元法则 实例:气动刹车装置的发明:实例:气动刹车装置的发明:从挖隧道时,驱动风钻的压缩空气使用橡胶管输送得到的启发从挖隧道时,驱动风钻的压缩空气使用橡胶管输送得到的启发4.3 创造技法创造技法、科学中难能可贵的创造才华,由于方法科学中难能可贵的创造才华,由于方法拙劣可能削弱,甚至被扼杀;而良好的拙劣可能削弱,甚至被扼杀;而良好的方法则会增长、促进这种才华方法则会增长
25、、促进这种才华。24十二种主要创造技法十二种主要创造技法、创造创造技法技法TRIZ法法智暴法智暴法635法法陈列法陈列法哥顿法哥顿法提问提问追溯法追溯法 反向探求反向探求和向前推演法和向前推演法 联想联想类推法类推法组合法组合法 功能分解法功能分解法同中求异同中求异与异中求同与异中求同 25 智暴法是一种让智力像山洪一样爆发的方法。这种方法以开小智暴法是一种让智力像山洪一样爆发的方法。这种方法以开小组会的方式进行,它的基本思想是组织一些来自不同领域但思组会的方式进行,它的基本思想是组织一些来自不同领域但思想活跃的人,人数不宜过多,以想活跃的人,人数不宜过多,以510人为宜。人们的关系要人为宜。
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