1、创造性思维与创新方法,1,处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人。 陶行知,想到就要做到，做到就要创造！,不要想我能够做什么，应该想我要干什么？,2,3,为什么中国公民没有得过诺贝尔科学奖？,困惑一,高智商并不等于高创造。,美国创造学家阿瑞提考察了从1900年以来获得诺贝尔奖的犹太人和犹太人后裔，发现他们获奖者的比例高得不同寻常。,英国学者林恩认为：东亚人拥有全世界最高的平均智商，平均值为105，而之后排位是欧洲人(100)。,是我们智商不够高，不够聪明吗？,3,中英青少年科学创造力发展趋势的比较 （胡卫平）,困惑二,4,为什么中国学生缺乏创造力？ 是我们学习的知识不够多，学习不够好吗
2、？ 我们学生学的知识很多，考试成绩很好。 欧美国家既认同中国学生的高智商，可是又对中国学生的生存和适应能力欠缺感到头疼。中国的学生知识丰富，善于考试，但却不善于想象、发挥和创造。 万米赛跑和百米赛跑,高知识并不等于高创造。,5,出口售价32美元,交专利费 18美元,成本 13美元,企业利润 1美元,什么是高创造呢？,6,1,800,000,000,中国制造（代工）,来自美国学者的调查显示，“每销售一台iPhone，富士康仅能分到0.5%的利润，iPad为2%，美国却能分到58.5%和30%的利润。”,中国创造？,7,李约瑟悖论:近代科学技术为什么未起源于中国？,困惑三,为什么古代中国人发明了指
3、南针、火药、造纸术和印刷术，工业革命却没有发端于中国？ 而哥伦布、麦哲伦正是依靠指南针发现了世界，用火药打开了中国的大门，用造纸术和印刷术传播了欧洲文明！ 李约瑟博士的话题虽然引起了全球的广泛探讨，却没有一个统一的标准答案。,造纸术,印刷术,指南针,火药,？,高经验不等于高创造！,8,Tuesday, October 9, 2018,钱学森认为:中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能按照培养科技发明创新人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是冒不出杰出人才。,钱老生前在各种场合不止一次提出的问题：为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？,“钱学森之问”？,需要中国大学培养创新
4、型人才。,思考？,9,什么是创新型人才？就是具有创新精神和创新能力的人才。 通常表现出灵活、开放、好奇的个性，具有精力充沛、坚持不懈、注意力集中、想像力丰富以及富于冒险精神等特征。 创造人才能够培养吗？ 怎样培养创新能力呢？ 从创造学视角谈,10,创造学的两条基本原理是：一、创造力是人人皆有的一种潜在的自然属性，即人人都有创造力，因此都具有开发的创造潜能。 在我国古代，孟子就有“人人皆尧舜”的说法，这可谓是“创造力人人皆有的”一种朴素思想。二、人们的创造力可以通过科学的教育和训练而不断被激发出来，转化为显性的创造能力，并不断得到提高。,1. 创造学的两条基本原理,11,2.什么是创造？,在辞海
5、中，“创造”一词被解释为“首创前所未有的事物”。 在现代汉语辞典里，创造被解释为：“想出新方法、建立新理论、做出新的成绩或东西。”这些，是有关创造的最一般的解释。 在学术界，人们对“创造”有83种表述。 概括地认为：创造就是首创或改进的形形色色的事物。 所谓创造，是指人们首创或改进某种思想、理论、方法、技术和产品的活动。,12,3. 什么是创新？,创新，顾名思义，创造新的事物。英语中Innovation(创新)这个词起源于拉丁语，它原意有三层含义：,广雅：“创，始也”；新，与旧相对。创新一词出现很早，如魏书有“革弊创新”，周书中有“创新改旧”。,第一，更新，就是对原有的东西进行替换； 第二，创
6、造新的东西，就是创造出原来没有的东西； 第三，改变，就是对原有的东西进行发展和改造。,13,从总体上来说，创造与创新的共同点是二者都具有新颖性这一本质特征，创新与创造还是可以通用、互用的。 但二者也有一定的差别。 其差别之一是，创造比较强调过程，创新比较强调结果。 例如，可以说“他创造了一种新方法，这种方法具有创新价值”。 差别之二是，创造强调自身的新颖性，不一定有比较对象，而创新则强调与原有事物相比较。 例如，“黑白电视机的问世体现为一种创造成果的诞生，彩色电视机的出现是对黑白电视机的创新。”,创造与创新两者之间关系,14,15,什么是创新（创意）？将所做的事情做得更好。怎样创新？1. 有兴
7、趣；2. 提问题；3. 敢于否定别人的意见或答案。,我跟所有人一样,开始榜样是盖茨、李嘉诚，后来发现他们不是我的榜样，没法学习，太大太强。真正的榜样一定在你附近，你做小饭馆，榜样就是斜对面的小饭馆。（BY马云）,1创新能力（创造力）的含义 创造力是指每个正常人或群体在支持的环境下运用已知的信息，发现新问题，并对问题寻求答案，以及产生出某种新颖而独特、有社会价值或个人价值的物质或精神产品的能力。 也可以通俗地解释为发现和解决新问题、提出新设想、创造新事物的能力。,4、什么是创新能力？,17,我国学者根据创造力与智能的密切关系，提出了如右图所示创造力要素构成图。,隐性知识,创造力的构成,美国创造心
8、理学家格林提出创造力由10个要素构成。即知识、自学能力、好奇心、观察力、记忆力、客观性、怀疑态度、专心致志、恒心、毅力等。 我国学者提出一个创造力的表达公式：创造力=K创造性知识量2 式中K为一个常量，在式中亦可视为个体的潜在创造力；式中的创造性，主要包括创造者的创造性人格、创造性思维及其所掌握的创造原理和方法的总和。 该公式又可表示为：创造力=K(创造人格+创造性思维+批判性思维+创新方法)知识量2,怎样提高创造力？,爱迪生的创新能力：上学三个月，好奇心，自学能力，创造人格 爱迪生试验了1600多种耐热材料和6000种植物纤维，碳丝，45个小时 非智力因素起作用,19,5、什么是创造性思维？
9、,(1) 思维的概念 如果将“思维”两字分开来看，“思”字可以从字面上解释为“想”或“思考”，“维”字可以从字面上解释为“序”或“方向”。 据此，从字面上来解释，“思维”就是按一定顺序去想，或者是沿着一定方向去思考。,一个成功者和一个失败者之间的差别，并不在于知识和经验，而在于思维方式！ 美国哈佛大学校长陆登庭,20,(2)思维的种类,21,22,23,24,从广义上看，所谓创造性思维是创造者利用已掌握的知识和经验，从某些事物中寻找新关系、新答案，创造新成果的高级的、综合的、复杂的思维活动。 第一层涵义是创造性思维的基础是创造者已掌握的知识和经验； 第二层涵义是创造性思维的结果是创新，即需要从
10、某些事物中寻找新关系、新答案、创造出新成果； 第三层涵义是创造性思维是一种高级的、综合的、复杂的思维活动。,(3) 什么是创造性思维?目前学术界对此尚无统一论定。各方专家已从不同的角度，不同的理解对其有很多的提法和阐释。,24,24个人排成6列，要求每5个人为列，请问该怎么排列好呢?,请栽4棵树, 每棵都和其他3个距离相等,怎么栽? 在不占用现有道路、不影响通行的情况下，发明一种能够在地面上行走的交通工具。,给你6根火柴，怎样拼成4个三角形?,北京立体快速巴士获得交通类最佳发明,25,26,案例1 自动摘收番茄问题的解决,农业机械化20世初在发达国家就已经实现。然而，能自动摘收番茄的机器始终是
11、可望而不可及。主要是因为番茄的皮太柔嫩，任何机械都可能抓得过紧而将番茄夹碎。那么，怎样才能实现自动摘收番茄呢?解决这个问题有不同的思维方式。,26,案例 自动摘收番茄问题,第一种方式是致力于研究控制机器的抓力，使其既能抓住番茄又不会将番茄夹碎。但是始终未能成功。第二种方式则是采用了一种从问题的源头解决的办法。即研究如何才能培育出韧性十足、能够承受机器夹摘力的番茄，沿此思路人们成功研制出一种“硬皮番茄”。,28,案例2 圆珠笔漏油问题,圆珠笔是一种使用很方便的书写工具。它是1938年匈牙利人拉奥丁拜罗发明的，拜罗圆珠笔专利采用的是活塞式笔芯。 由于有油墨经常外漏的缺点，曾风行一时的“拜罗笔”在2
12、0世纪40年代几乎被消费者所抛弃。,29,案例 圆珠笔漏油问题的解决,第一种方式是从分析圆珠笔漏油的原因入手去寻找解决的办法。采用增加圆珠的耐磨性来解决，如用耐磨性能好的宝石和不锈钢材料制造圆珠。此方式的结果并不令人满意。 第二种方式是从控制油量方面寻找解决的办法。1950年，日本发明家中田藤三郎发现，圆珠笔一般写到2万个字就漏油，于是产生奇妙的构想，即控制圆珠笔的油量，使之写到15000字左右刚好写完，再换新的笔芯。,30,面对同一个问题，人们采取不同的思维方式，去寻求解决问题的方法。,两例中的前者是大多数人所习惯使用的思维方式； 即利用现有信息进行分析、综合、判断、推理而产生解决办法，即将
13、所需解决的问题与头脑中已储存的过去曾经用过的问题作比较，以寻找解决问题的办法，其本质是通过学习、记忆和记忆迁移的方式去思考问题。这种思维被称为再现性思维，也称为习惯性思维。 两例中的后者是在已有经验的基础上，寻找另外的途径，从某些事实中探求新思路、发现新关系、创造新方法以解决问题，这就是创新思维。,两个案例的比较,人们为什么会按习惯性思维解决问题？,这是一个坐标轴。 首先以坐标轴的零点为中心，画一个正方型。 如图所示：,游戏：图形游戏,31,然后，分别在第一、二、三象限距正方形中心1/2处，再画一个正方形。 如图红线所示：,32,将小正方形和坐标轴所围成的面积涂上阴影。（如图，红色部分） 下面
14、，请将第一项限中非阴影部分的面积用一条直线分为两个部分。 要求：被分割出来的图形面积相等，形状相同。（时间5秒）,33,正确答案如图所示 OK，现在将第二项限中非阴影部分的面积用两条直线分为三个部分。要求：被分割出来的图形面积相等，形状相同。 （时间10秒）,34,正确答案如图所示 OK，现在将第三项限中非阴影部分的面积分为四个部分。 要求：被分割出来的图形面积相等，形状相同。 （时间1分钟）,35,正确答案如图所示 OK，现在将第四项限中非阴影部分的面积分为七个部分。 要求：被分割出来的图形面积相等，形状相同。 （时间3分钟）,36,正确答案如图所示,37,明明很简单的问题，为什么变得难解决
15、了？,我们为什么会把简单的事情复杂化？,人的思维定势有多可怕？,请思考：,38,39,“思”就是思考，“维”就是方向或次序，也可以理解为沿着一定方向、按照一定次序的思考。 客观事物是复杂的，而人的大脑思维有一个特点，就是一旦沿着一定方向、按照一定次序思考，久而久之，就形成了一种惯性。 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。叫“思维惯性”。 多次以这种惯性思维来对待客观事物，就形成了非常固定的思维模式，我们就叫做“思维定势”。 思维惯性和思维定势合起来，称为“思维障碍”。 显然，思维障碍阻碍了我们创造性地解决问题，对于创新是非常不利的。我们要进行创新
16、思维，首先必须突破思维障碍。,6、什么是思维障碍？,常见思维障碍,习惯性思维障碍 直线型思维障碍 权威型思维障碍 从众型思维障碍 书本型思维障碍 经验型思维障碍 自我中心型思维障碍 自卑型思维障碍 麻木型思维障碍 偏执型思维障碍,40,思维障碍阻碍了我们创造性地解决问题，对于创新是非常不利的。我们要进行创新思维，首先必须突破思维障碍。,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。 转换思维视角、突破思维障碍。,问题,7、怎样培养创造性思维？,（1）转换思维视角、突破思维
17、障碍。,41,一位缺衣少食、无依无靠的妇女，无意救了一个妖怪，妖怪要报答她，让她提三个心愿，但是有一个条件：无论提什么要求，她的仇人将得到她所要的东西的一倍。让我吓的半死。 常规视角：什么好处只对这位妇女有利，而对仇人不利 转换视角：什么坏处对这位妇女不利，对仇人更不利。 人们观察问题的角度就是视角。,转换思维视角案例,要了一笔钱 要了一栋房子； 要什么？还报了仇,42,（2）培养发散思维,发散思维能力的强弱决定了创新思维能力的强弱。具有流畅性、变通性和独特性三大特点。 例如，在回答“红砖头有什么用” A说可以造房子、造围墙、造猪圈、造羊圈、造狗窝、造鸡窝、造兔窝、造鸭窝、铺路、造台阶等， 而
18、B说可以造房子、铺路、练气功、练举重、做涂料、写字、做武器、下象棋、防台风和放在汽车轮下防滑等。 比较而言，B所涉及的类别较多，A只局限于做建筑材料，故B的发散思维变通性比A强。 若有人说“红砖头可以当作多米诺骨牌，作为比赛用具”而与众不同，可以认为该人发散思维独特性较强。,相对收敛思维,43,（3）开发逆向思维,司马光砸缸,愚公移山,给寺庙推销梳子,相对正向思维,44,电影非诚勿扰二,离经叛道举办离婚典礼,人生告别会笑中带泪,45,发电机的诞生：电能生磁电动机；磁能生电发电机 洗衣机的脱水缸的软转轴是软的。 脱水缸颤抖、噪音加粗转轴、加硬转轴弃硬换软高速旋转时，却非常平稳，脱水效果很好。 电
19、解化学的诞生 1800年，意大利物理学家伏特发明了伏特电池，第一次将化学能转换成电能。 英国化学家戴维想，电能是否也可以“反过来”转化为化学能呢? 他做了电解化学的实验而获得成功。他通过电解各种物质，他一人竟发现了7种元素。,逆向思维案例,46,有一家公司新搬入一幢摩天大楼，不久就遇到了一个难题。由于当初楼内安装的电梯过少，员工上下班时经常要等很长时间，为此怨声不断。公司老总于是把各部门负责人召集到一起，请大家出谋划策解决电梯不足的问题。经过一番讨论，大家提出了4种解决方案：第一种：提高电梯上下速度；或者在上下班高峰时段，让电梯只在人多的楼层停。第二种：各部门上下班时间错开，减少电梯同时使用几
20、率。第三种：装一部新电梯。第四种：在所有的电梯门口装上镜子。如果是你，会想到哪种方案？这几种方案有什么不同？,先来看下面一个案例：,（4）培养横向思维,47,？,相对纵向思维,如果你想出的是第一、第二或第三种，那么你的思维方式是属于垂直型或传统型的，属于纵向思维。 如果你提出的是第四种，那么你的思维方式是水平型的，属于横向思维。 纵向思维是一种常规的思考方式，是一种逻辑思维。它是直上直下地思考，解决问题严密但过于狭隘。 横向思维是指接收和利用其他事物的功能,特征和性质的启发而产生新思想的思维方式，是一种提高创造力的系统性的手段。它能抛开思维定势，打开一片新的思维空间。,48,形象思维是指以具体
21、的形象或图像为思维内容的思维形态，它是人的一种本能思维，每个人从一出生就会以形象思维方式考虑问题。 形象思维包括想象思维、联想思维、直觉思维、灵感思维。 随着思维的成熟和后天的教育，人们的思维方式才逐渐由形象思维（具体）向抽象思维过渡，并最终由抽象思维取代形象思维的主要地位。 但是并不是说形象思维不重要，科学家研究表明，抽象思维到一定程度，尤其是在极度抽象的高、精、尖领域，形象思维的作用更是不可替代的。 可惜的是我们的教育只注重抽象思维的培养而忽视了形象思维的训练，导致我们学生形象思维很差。,（5）唤醒形象思维,49,案例 冰雪融化之后是什么？案例 胰岛素的发现 1923年的诺贝尔医学奖颁给了
22、加拿大医生班丁，原因是他和助手一起发现了能控制糖尿病的胰岛素。他的这个发现源于他的一个想象。 他在研究中发现糖尿病患者的胰腺暗点比正常人要小的多，于是他就想，这会不会是患者体内糖分成倍增长形成糖尿病的原因呢?,50,乔布斯的创造性思维,奥巴马说：“乔布斯是美国最伟大的创新者之一，思考敢于不同，大胆得足以相信自己可以改变世界，而且聪明得可以做到这一点。” 看看乔布斯的人生轨迹，就不难发现一个奇异的现象，个人计算机不是他发明的，MP3播放器不是他发明的，平板电脑不是他发明的，智能手机也不是他发明的，而在这些领域被人们追捧的却是苹果的Mac、iPod、iPad、iPhone。 iPhone现象揭示了
23、乔布斯的创新思维非凡的想象力，是科学、艺术的完美结合，发明了如何将互联网、手机、电影、音乐融为一“机”，发现了如何使这样的机器与人保持须臾不分。,51,52,如果在你的家乡投资建一座核电厂，你会支持还是反对？ 如果学校出于对安全考虑要对每一位学生进行安全检查，你会高兴还是愤怒？ 无数专家都说股市要跌、房价要涨，或者激烈地唱着反调，你相信谁？质疑谁？结论是唯一的吗？ 所有这些问题背后，你自己的观点是什么？你的理由是什么？有确凿的证据来证实吗？,（6）培养批判性思维,53,在一个被泛滥信息包围的时代，假如你想成为一个拥有能力说出：我认为真相是 ,报纸上说,亲友们说,网络上说,专家们说,电视上说,5
24、4,每天都有人试图改变你的认识与信念,主动形成 自己观点,被动接受 别人观点,55,什么是批判性思维 “批判的”（critical）源于希腊文kriticos（提问、理解某物的意义和有能力分析，即“辨明或判断的能力”），该词暗示“基于标准的有辨识能力的判断”。 批判性思维（critical thinking），意味着利用恰当的评估标准确定某物的真实价值，以明确形成有充分根据的判断。,56,你得改变思维方式,57,创新方法定义,创新方法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。,良好的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
25、发挥。,最有用的知识是关于方法的知识。,贝尔纳,笛卡儿,8、什么是创新方法？,对于马车我们有很多东西可以研究，比如研究马的育种、饲养、驯服等等；又如研究轱辘、研究车体结构等等。局限在牵引式思维的思路下，成果再好也不能超出马跑的速度。跳出传统的牵引式思维方式，通过不断创新就有了蒸汽机、火车、飞机、轮船、宇宙飞船等的发明。,案例：交通工具的发明,传统的牵引式思维创新方式,驱动式的思维创新方式,58,中国很早就发现了勾三股四弦五，“商高定律” 但是中国人没有总结出来a2+b2=c2这样一个定理（毕达哥拉斯定律）中国很早就发明了火药，但是中国没有制造出现代武器，八国联军拿着我们的发明创造敲开了中国大门
26、；中国很早就发明了指南针，但是中国没有成为海洋大国。,中国是文明古国，曾经为世界科学技术的发展起到了重要的推动作用。 但是，如果用创新方法的思想进行反思，就会发现一些问题。,为什么？,59,我国近代教育家蔡元培在评价当时中国的科技状况时说： “中国没有科学的原因在于没有科学的方法”。,60,第一阶段：尝试法如神农氏尝百草，日中70毒 第二阶段：试错法如爱迪生在发明灯泡的过程中，曾试用了上千种材料，经历过无数次失败。 第三阶段：头脑风暴法它是通过学科交叉，解决创新问题，是多学科方法的集成。,创新方法的三个阶段,我们还停留在尝试法和试错法阶段，还没有上升到一定高度。,61,62,自主创新，方法先行
27、。 创新方法的突破是科技发展和社会进步的重要基础和保证，这已为世界科技史所证明。 据统计，从1901年诺贝尔奖设立以来，大约有60%70%的奖项是因科学观念和思路、方法与手段的创新而取得的。 在实践创新方法上，中国人是领先的。 有充分证据表明，数千年前萃智的萌芽已经产生，我们的祖先早已在生产和生活中大量应用创新思维和方法来解决实际问题，做出了无数在世界领先的发明创造，无意中实践了阿奇舒勒在数千年后才提出的创新原理和法则。 在总结创新方法上，中国人是落后的。 尽管我们的祖先无数次地实践了创新的方法，但遗憾的是，一直没有中国人把创新的方法明确而系统地总结出来。直到20世纪40年代，这个任务历史性地
28、落到了前苏联发明家阿奇舒勒的肩上。,63,64,我们要掌握创新方法。目前创新方法虽然多达数百种。传统创新方法可以分为五大类：智力激励型创新方法设问型创新方法列举型创新方法组分型创新方法类比型创新方法创新新方法：TRIZ理论,65,倘若你有一个苹果，我也有一个苹果，而我们彼此交换这些苹果，那么，你和我仍然只有一个苹果。但是，倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我扪彼此交流这种思想，那么我们每个人将各有两种思想。 (英)肖伯纳,66,（1）头脑风暴法,头脑风暴法，由美国创造学家亚历克斯奥斯本于1939年首次提出，最早是精神病理学上的用语，是指精神病患者的一种胡思乱想的思维状态，在创造学中转化为无限
29、制的自由联想和讨论，其目的在于产生新观念或激发创造性设想。 奥斯本认为人类在长期解决问题的过程中总企图走捷径（思维定势），遇到问题时习惯于本能地过早进行判断。 但这种判断的依据又是什么呢？ 它经常是依据以前经验而形成的定势，所以判断的结果总是指向原先行为相同的思路和方式，这样我们就无法突破定势，无法创造性地解决问题。因此，在创造发明过程中，我们要控制这种批判。,67,头脑风暴法中有两个基本原则： 延迟判断 数量产生质量还必须遵循4条基本规则 （1）不做任何有关缺点的评价 （2）欢迎各种离奇的假想（不掉面包屑的烤箱） （3）追求设想的数量 （4）鼓励巧妙地利用并改善他人的设想“三个臭皮匠，赛个诸
30、葛亮”,68,69,案例,第一，自由思考。 第二，延迟评判。第三，以量求质。 第四，结合改善（互相启发）。 按照这种会议规则，大家七嘴八舌地议论开来。 有人提出设计一种专用的电线清雪机；有人想到用电热来化解冰雪； 也有人建议用振荡技术来清除积雪； 还有人提出能否带上几把大扫帚，乘坐直升机去扫电线上的积雪。对于这种“坐飞机扫雪”的设想，大家心里尽管觉得滑稽可笑，但在会上也无人提出批评。,有一年，美国北方格外严寒，大雪纷飞，电线上积满冰雪，大跨度的电线常被积雪压断，严重影响通信。过去，许多人试图解决这一问题，但都未能如愿以偿。 后来，电信公司经理召开了座谈会，参加会议的是不同专业的技术人员，要求他
31、们必须遵守以下原则：,70,相反，有一工程师在百思不得其解时，听到用飞机扫雪的想法后，大脑突然受到冲击，一种简单可行且高效率的清雪方法冒了出来。 他想，每当大雪过后，出动直升机沿积雪严重的电线飞行，依靠高速旋转的螺旋桨即可将电线上的积雪迅速扇落。他马上提出“用直升机扇雪”的新设想，顿时又引起其他与会者的联想，有关用飞机除雪的主意一下子又多了七八条。不到一小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。,发明千千万，起点是一问；智者问得巧，愚者问得笨。陶行知创新源于实践，始于问题。“问题”正是创造的源泉和起点，是激发思想火花的导火线。 要发明首先要学会设问，善于设问。实践证明能发现问题与提出问题
32、就等于取得了成功的一半。 设问法中最为典型的技法是奥斯本检核表法，较常用的引申技法有5W1H法、和田十二法、系统提问法。,（2）设问型创新方法,71,案例：新型保温瓶的检核表,72,列举法是在美国内布拉斯加大学教授克劳福特创造的属性列举法基础上形成的，是具体运用发散性思维来克服思维定势的一种创造技法。 该技法人为地按某种规律列举出创造对象的要素分别加以分析研究，以探求创造的落脚点和方案。 列举法的要点是将研究对象的特点、缺点、希望点罗列出来，提出改进措施，形成有独创性的设想。 按照所列举对象的不同，列举法可以分为属性列举法、缺点列举法、希望点列举法、成对列举法和综合列举法。,（3）列举型创新方
33、法,73,洗衣机不能洗地瓜,猫眼不能移动,不干胶贴、雪花呢、吸墨纸、王致和臭豆腐、塑料薄膜管道,海尔地瓜洗瓜机,活动猫眼的发明,案例：缺点列举法流程图,海尔能洗地瓜和土豆的洗衣机,荷兰航空在华采购20吨地沟油提炼航空燃油,74,类比法是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同的一种思维形式和逻辑方法。 类比推理的基本模式为：A对象中有a,b,c,d, B对象中有a,b, c, 那么，B对象中可能有d。 李四光推断松辽平原有石油 我国著名的地质学家李四光在对我国地质结构的长期考察的基础上，发现东北松辽平原的地质构造与中亚细亚的地质构造很相似。 中亚细亚有大量的石
34、油蕴藏， 于是，他推断松辽平原也可能蕴藏大量石油，经过勘探，发现了大庆油田。,（4）类比型创新方法,75,案例 蚂蚁寻食与新电脑计算法,76,遗传算法,PSO算法,77,组合法是一种以综合分析为基础，并按照一定的原理或规则对现有的事物或系统进行有效的综合，从而获得新事物、新系统的创新方法。 中国古代的“龙”就是以蛇为主体，结合兽脚、马头、鹿角、鱼鳞等其他特征的超现实想象。人面狮身的斯芬克斯和传说中的美人鱼都是人类组合思维的杰作。 组合法典型技法：形态分析法。引申技法：信息交合法、焦点法、主体附加法、分解法。,（5）组分型创新方法,78,79,80,案例 神奇的CT,组合法中的经典方法是形态分析
35、法，是美籍瑞士科学家茨维基于1942年提出的。 第二次世界大战期间，美国情报部门探听到德国正在研制一种新型巡航导弹，但费尽心机也难以获得有关技术情报。然而，火箭专家兹维基博士却在自己的研究室里，轻而易举地搜索出法西斯德国正在研制并严加保密的乃是带脉冲发动机的巡航导弹。,81,在研制过程中，茨维基在当时可能的技术水平上，分析了火箭的各主要组成要素及其可能具有的各种形态。,茨维基利用排列组合的原理，在1周之内就提交了 4*4*3*3*2*2=576种火箭设计方案，其中就包括了德国保密的F-l型巡航导弹和F-2型火箭。在经过先发散后收敛的创造过程中，美国很快获得了同样的先进方案，在军备竞赛中赶上了德
36、国。,82,古埃及修金字塔怎样让地基保持水平？,思考？,现在家庭装修怎样让厨房墙面上两块瓷砖高度相等？,83,这两个问题包含了同样的原理：“一碗水端平”。,效应知识库是TRIZ理论最朴素的思想。,这种说法是基于地球对液体的引力效应，是一种基于知识的方法。,建设塔基的时候，在四周挖沟罐水，利用水平面在同一平面上来确保塔基的水平。,装修房间时，用一直U形管注入水，U形管两头的水平面一致，使不同的瓷砖在同一高度。,84,（6）TRIZ创新方法,“TRIZ”一词是俄文“发明问题解决理论”的首字母缩写，英文名称为Theory of Inventive Problem Solving（TIPS）。 自从1
37、946年以来，以G.S.Altschuller（根里奇阿奇舒勒）为首的专家，经过对250万份专利文献的研究发现，一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循，可对大量好的专利进行分析并将其解决问题的模式抽取出来，为人们进行学习并获得创新发明的能力提供参考。 经多年搜集、分析、比较和归纳，这一研究建立了一整套体系化的、实用的发明问题解决方法，这就是所谓的TRIZ法理论。 世界级创新方法，20世纪最伟大的发明之一。,85,TRIZ法的体系结构如图所示。,86,87, 专利的等级划分,根据专利的科技贡献和应用范围，专利或发明创新分为5个等级,灯丝：偶然发现,半导体,非职务发明：可户外使用的燃气灶,职务
38、发明：新的药品,核聚变、核裂变,88,技术系统的进化模式是TRIZ法理论的基础； 该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律，理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，得到其发展前景的正确判断，从而增强人们解决问题的能力。 任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的产品进化规律，掌握了这些进化规律，人们就能能动地进行产品的创新设计开发并能预测产品的未来趋势。 就像伴随着人类历史发展的计算技术一样，先是算盘的发明、推广和广泛运用，达到珠算技术的成熟。但随着计算机的出现，由于技术有了革命性进展，算盘技术也就走向衰老和灭亡。（录像机 显像管）, 技术系统的进化
39、模式,89,技术系统进化的八个模式 模式一 技术系统的生命周期 模式二 增加理想化水平 模式三 系统不均衡发展导致矛盾出现 模式四 增加动态性和可控性 模式五 技术集成以增加系统功能 模式六 系统元件的匹配与不匹配 模式七 系统由宏观向微观进化 模式八 提高自动化程度和智能化程度,90,理想化目标：人的重心高过横梁的量越小越好。 采用理想化法则5：改变操作原理 发明了跨越式、剪式、滚式、俯卧式和背越式等不同的跳高姿势，人的重心逐渐靠近横杆，获得的高度是不一样的，如图所示：,案例 跳高运动的理想化,没有新的方法跳得更高，应考虑其他理想化法则（室外世界纪录2.45米、古巴的索托马约尔）,91,物质
40、场模型是TRIZ法重要分析工具，是用来分析与现存技术有关的模型类问题（Modeling Problems）。 所有技术系统的作用是实现某种功能，所有的系统都可分解为由两个物质(S1,S2)和一个场(F)三个基本元件组成。 如图所示，其中物质S1是系统动作的接受者,场F通过物质S2作用于物质S1并改变S1。, 物质-场模型,杯子,手,力场,功能：手拿杯子,92,Altshuller等提出了76种标准解，并分为如下五类： （1）不改变或仅少量改变已有系统：13种标准解； （2）改变已有系统：23种标准解； （3）系统传递：6种标准解； （4）检查与测量：17种标准解； （5）简化与改善策略：17种
41、标准解。 根据每一种基本功能的“物质场”模型来寻找相适应的标准解。,第一类标准解：不改变或仅少量改变系统 （1）假如只有S1，应增加S2及场F，以完善系统3要素，并使其有效。 （2）假如系统不能改变，但可接受永久的或临时的添加物，可以在S1或S2内部添加来实现。 （3）假如系统不能改变，但用永久的或临时的外部添加物来改变S1或S2 是可以接受的，则加之。 （4）假定系统不能改变，但可用环境资源作为内部或外部添加物，是可接受的，则加之。 （5）假定系统不能改变，但可以改变系统以外的环境，则改变之。 （6）微小量的精确控制是困难的，可以通过增加一个附加物，并在之后除去来控制微小量。 ,所谓物理矛盾
42、是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。, 物理矛盾及其解决原理,物理矛盾一般来说有两种表现： 一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中有用性能的降低； 二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中有害性能的增强。 飞机的机翼大小，起飞大，飞行小 手机大小，携带小，显示屏和键盘大,问题：一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜，怎样种？,93,常见的物理矛盾,解决物理矛盾就是要满足双方相反的要求。,94,物理矛盾的解决方法,1.空间分离 将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是
43、可能的。 测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度。 又如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各行其道，实现空间的分离。,95,2.时间分离 将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。 将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求。 又如为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。,96,3.条件分离 将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。 当系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时，条件分离是可能的。 高台跳水 要求：水硬（防
44、止运动员撞击池底）水软（防止运动员受伤） 条件分离：采用物理参数改变水的密度，向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度，使水变得柔软一些，防受伤,97,4.整体与部分分离 将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。 当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，整体与部分分离是可能的。 固定电话 矛盾：人打电话不能离开，又需要离开 电线与主机连在一起。机械系统的替代，电磁场 子母机,98,这是古时候的一个神话故事。 有一次土地爷外出，临行前嘱咐他的儿子替他在土地庙“当值”，并且一定要把前来祈祷者的话记下来。他走后，前前后后来了四个祈祷者 一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航； 一位果农祈祷别刮风，避
45、免把快成熟的果子给刮下来； 一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节； 一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路。 这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话都原封不动地记了下来。,案例 土地爷的哲学,99,很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话： 刮风莫到果树园， 刮风河边好行船； 白天天晴好走路， 夜晚下雨润良田。 如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。 其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句话说
46、的是雨的“时间分离”。,空间分离,时间分离,100,空间分离案例,折弯枪,一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜？,101,技术矛盾表现为： 在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能； 一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱； 有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。, 技术矛盾及其解决原理,102,TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。 在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。 TRIZ法研
47、究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。 这两表是解决技术矛盾的关键。,39个通用工程参数与40个发明原理,103,1.运动物体的重量 2.静止物体的重量 3.运动物体的长度 4.静止物体的长度 5.运动物体的面积 6.静止物体的面积 7.运动物体的体积 8.静止物体的体积 9.速度 10.力 11.应力或压力 12.形状 13.结构稳定性,27.可靠性 28.测试精度 29.制造精度 30.物体外部有害因素作用的敏感性 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可维修性 35.适应性及多用性 36.装置的复杂性 37.监控与测试
48、的困难程度 38.自动化程度 39.生产率,14.强度 15.运动物体作用时间 16.静止物体作用时间 17.温度 18.光照度 19.运动物体的能耗 20.静止物体的能耗 21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失 26.物质或事物的数量,39个通用工程参数,104,40个发明原理,105,矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的3939正方矩阵。 该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。 矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表
49、示该元素的列数。,106,矛盾矩阵的构造,106,由于技术矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示； 若ij时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”或“空格”表示； 若ij时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。,107,右图是一种开口扳手的示意图。图中扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母或螺钉。由于螺母或螺钉的受力集中到两条棱边，容易产生变形，而使螺母或螺钉拧紧或松开困难。 为了解决这一问题，就必须减少扳
50、手开口与螺母侧面之间的间隙，甚至达到零间隙。 这就要求提高螺母和扳手开口的尺寸精度，给螺母和扳手的制造带来困难。,案例 TRIZ开口扳手改进设计,108,首先从39个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数： 质量提高的参数：物体产生的有害因素（No.31）变小，即不会压坏棱边。 带来负面影响的参数：可制造性（No.32）变差，即要求扳手与螺母侧边无间隙。 由矛盾矩阵确定可用发明创新原理 M31-32=4,17,34,26,即：No.4 不对称No.17 维数变化No.34 抛弃和修复No.26 复制 对No.17及No.4两条发明创新原理的分析表明，扳手工作面的一些点要与螺母/螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触，就可解决该矛盾。,
