1、第6章 创造性设计张成建,6.1 概 述创造性设计是多种思维形式综合协调、高效运转的过程，是创造性思维辩证发展的过程，是创造性技法逐渐形成和不断完善的过程，其设计结果应具有强烈的独创性、新颖性、开拓性。,创造性思维的特点,创造性思维的类型,创造性思维的过程,创造性设计的原理,创造性设计的技法,6.2 创造性设计思维的特点和类型 6.2.1 创造性思维的特点创造性思维是一个包括既有量变又有质变，从内容到形式又从形式到内容的多阶段的创见性的思维活动过程。创造性思维是多种思维方式的综合运用。创造性思维以其突破性、独创性与多向性等特点向传统的思维方式挑战，显示其创新的活力。,特点： 突破性 独创性 多
2、向性 连动性 突变性,1.突破性突破性思维敢于克服心理上的惯性，从思维定势的框框中解脱出来，提出新原理、创造新模式、贡献新方法。 记忆合金卫星天线 2.独创性独创性能使设计方案标新立异，独辟蹊径。,3.多向性 扩散思维： 某一现实事物为起点，诱发出多种奇思异想如功能扩散由玩具气球可扩展为高空气象测量物、高空交通工具、汽车防撞保护物、气垫包装、止血器、血管脂肪疏通器等多种功能的产品。 多向思维;对某一事物或问题从不同角度探索尽可能多的解法和思路,4. 连动性连动思维包括纵向、横向、逆向思维。 瓦特通过观察、研究水壶中的蒸汽，后来发明了蒸汽机。 5. 突变性直觉思维、灵感思维是在创造性思维中对问题
3、产生的一种突如其来的领悟或理解。在思维过程突然闪现出一种新设想、新观念，从而使问题得到解决。,6.2. 2 创造性思维的类型创造性思维是创造力的核心。创造活动是人们对未知世界的认识、发现和发明的活动过程。在这一过程中，感觉、知觉、记忆、想象等心理机制，都将发生一定的作用，但起主要作用的是思维和想象、推理，合起来简称创造性思维。创造性思维包括逻辑思维和非逻辑思维逻辑思维是严格遵循逻辑规则按部就班地进行思维的一种思考方式。逻辑思维包括纵向推理、横向推理和逆向推理等。非逻辑思维是同逻辑思维相对而言的另一类思维方式。非逻辑思维不严格遵循逻辑格式，表现为更具灵活性的自由思维，其基本功能在于启迪心智，扩展
4、思路。非逻辑思维的基本形式是联想、想象、直觉和灵感。,逻辑思维通过有意识有步骤的逻辑思考、推理，一步步使问题获得解决。逻辑思维的解决过程往往把问题进行分解和组合、分析和综合。 纵向推理 逻辑思维 横向推理逆向推理,纵向推理针对现象或问题进行纵深思考，探寻其原因和本质而得到新的启示。 横向推理根据某一现象联想到特点与其相似或相关的事物，进行“特征转移”而进入 新的领域。 逆向推理针对现象、问题或解法，分析其相反方面，从另一角度探寻新的途径。,非逻辑思维不严格遵循逻辑格式，表现为更具灵活性的自由思维直觉思维的基本形式是联想、想象、直觉和灵感。其基本功能在于启迪心智、扩展思路。想象式直觉思维直觉思维
5、 形象式直觉思维启示式直觉思维,创造性思维具体表现为以下几种类型：联想思维 发散思维 逆向思维 想象思维 灵感思维1.联想思维 联想思维是将已掌握的知识信息与思维对象联系起来，根据两者之间的相关性生成新的创造性构想的一种思维形式。 联想思维的主要表现为因果联想、相似联想、对比联想、推理联想等。鸟能飞翔而人的两手臂却无法代替翅膀实现飞翔的愿望。因为鸟翅的拱弧翼上空气流速快，翼下空气流速慢，翅膀上下压差产生了升力。根据这一原理人们改进了机翼，加大运动速度，成功地制造了现在的飞机。,2. 发散思维发散思维不受现有知识范围和传统观念的束缚，它采取开放活跃的方式，从不同的思考方向衍生新设想。发散思维可以
6、从广泛的方面发散，从不同的方向开拓。对此，我们可以把一些已经完成的设计，从内在联系假设，作出发散思维的模型。自行车的开发设计，以两轮自行车为中心进行发散和开拓，派生出不同款式，形成一个“设计圈”，把一种设计深化为一系列产品。3.逆向思维逆向思维是通过与原来的想法相对立或表面上看起来似乎不可能解决问题的办法，获取意想不到的结果的一种思维形式。,逆向思维的表现形式有：(1)反向选择 (2)破除常规 (3)转化矛盾矿山技术员多西发明的压缩式空调器，通过空气变为压缩气过程中的发热现象，分析其相反方面，从相反途径推想压缩空气变为常压气体应该吸热，能起致冷作用，由此，发明压缩式空调器。4.想象思维想象是建
7、立在知觉的基础上，通过对记忆表象进行加工改造以创造新形象的过程。想象思维借助于想象，把经验和概念化作联想丰富、构思新颖的设想。阿基米德从洗澡时浴缸中水的溢出产生灵感而推出浮力定律。,5.灵感思维灵感思维 (直觉思维)是在解决问题时抓住瞬时、一闪念的直觉思维，对问题有突如其来的顿悟或理解，从而使问题得到解法。灵感思维是由人们的潜意识思维与显意识思维多次叠加而形成的，是人们进行长期创造性思维活动达到的一个突破阶段，很多创造性成果都是通过灵感思维而最后完成的。灵感思维的出现建立在头脑思维活动的大前提之下，创作目标明确；灵感思维不是凭空爆发出来的，它依赖于长期的生活经验、修养以及长时间的思索。灵感出现
8、之前已经有大量的设计素材、信息深藏在潜意识当中，这些材料可能是杂乱无章或是朦朦胧胧的，然而在思维过程中，大脑某神经系统突然得到沟通，某些信息突然在想像中产生了相互的联系，思维活动突然进入到一种异常活跃和顺利的状态之中，产生了飞跃和升华，灵感就出现了。灵感需要充分地准备、准确地把握和及时地扑捉。灵感思维的结论并不总是可靠的，但它可以给人以深刻启迪。,6.2.3 创造性思维一般过程,第一阶段（准备期）：主要指发现问题，收集有关资料，参考别人或前人的知识、经验并从中得到一定的启示，提出具有创造性研究价值的问题等；,第二阶段（酝酿期）：这一阶段主要是冥思苦想，对问题进行各种试探性的求解，该阶段将经历反
9、复失败及尝试；第三阶段（明朗期）：是指在上一阶段酝酿成熟的基础上豁然开朗，产生了灵感或顿悟，这是创造性思维的突变阶段；第四阶段（验证期）：即对灵感或顿悟得到的新想法进行检验和证明。,创造性思维基本过程,创造性设计原理是人们以创造性思维为基础，长期从事的创造实践活动的理性归纳，也是进行创造性设计实践的理论指导。创造性思维由发散思维、联想思维、形象思维、直觉思维、逻辑思维和辨证思维等六个要素组成。这六个要素并非互不相关、彼此孤立地拼凑在一起，也不是平行并列地、不分主次地结合在一起，而是按照一定的分工，彼此互相配合，每个要素发挥各自不同的作用。聚合创新原理 移植创新原理 变性创新原理还原创新原理 逆
10、向创新原理 群体创新原理,6-3 创造性设计原理,6.3.1 聚合创新原理,1.组合创新原理同类组合创新、异类组合创新、主体附加创新、重组组合创新同类组合创新原理将两个或两个以上的同一事物进行组合，通过量的变化，来弥补单一事物功能或性能的不足，或使性能发生新的变化，这是同类组合法具有创造功能的基本原理。异类组合创新原理将两种或两种以上不同种类的事物珠联璧合，同样可以获得新创造，它体现了综合就是创造的原理。综合就是把研究对象的各个部分、各个方面和各种要素联系起来加以考虑，从而在整体上实现协调并创新。 如多功能台灯,主体附加创新原理以某一事物为主体，再添加另一附属事物进行组合，可以获得新的创造成果
11、。这种组合，主体与添加体在功能与结构上是主次分明的，它要求整体在功能与性能上均能超越主体原有的功能与性能，即以添促变，以添求新。如磁化杯、带启吊装置的卡车重组组合创新原理有目的地改变事物内部结构要素的次序并按照新的方式重新组合，以促使事物的功能或性能发生变革是重组组合法的运用。,2.综合创新原理多学科技术的综合创新综合运用多种学科和领域的技术及成果来创造出新的产品形成新的技术。用胃镜诊断人体胃部疾病的技术，应该是摄影技术、通讯技术、计算机技术、微细加工技术、人体解剖、疾病诊断多项技术的综合。 跨学科技术的综合创新在综合运用多种学科和领域的技术及成果的基础上，特别注意综合跨学科的的技术及成果来创
12、新。 先进技术及成果与传统技术的综合创新X射线的照相装置与电子计算机组合到一起，创新出“CT扫描仪”,6.3.2 移植创新原理移植创新是借用或参照某一领域的原理、方法、结构、功能及成果，引进渗透到其它领域，用以变革或创造新的事物。移植创新分为：原理移植、成果移植、功能移植、方法（技术）移植、材料移植、结构移植,移植创新原理与聚合创新原理有点相似。它的一个特点是以模仿为主。,6.3.3 变性创新原理变性创新原理主要强调事物的横向、侧向的属性变化。对它本身的一些属性进行改变。如颜色、气味、结构、材料等等。便携式自行车的开发设计，用铝合金取代钢材可减轻重量方便携带，也有在结构作改变，设计出折叠式方便
13、搬运，材料或结构改变而其功能没变。,6.3.4 还原创新原理还原即恢复原状或回到原点，还原创新原理就是重新回到创造的原点进行思考和设计的创新思路。还原创新原理通过回到原点来分析不同的起点和不同方法或思路寻求新的更好的路径、寻求新的更好的结果的创新。洗衣机的不断创新是还原创新原理的一个例子，基本功能要求是去除衣物的污垢。为了代替人的手搓、脚踩、刷子刷、棒锤打、流水冲等方式洗衣动作，在搅拌式洗衣机和波轮式洗衣机基础上，超声波洗衣机、利用微型计算机与多种传感器控制的全自动洗衣机等相继出现，其创新的原点就是去除衣物的污垢。,6.3.5 逆向创新原理逆向创新原理是指人们为达到一定的目的，将通常思考问题的
14、思路反转过来，从中引导发明创新的方法。它包括原理逆向，功能逆向，尺寸逆向，缺点逆向和废物利用等多种方式。史丰收一反数学笔算从右往左，由低位向高位进行的传统，发明速算法，将读、写、看、算都从左至右统一了起来。,6.3.6 群体创新原理群体创新也可称为集体创新，其原理是集思广益，激励群体成员的思维,通过群体成员相互启发、相互激荡的连锁反映，汇集、整合集体智慧来进行创新。美国的完成登月计划，动用了万科技人员、万家公司和所大学。在设计的初始阶段该方法作用很大。,6.4.1 智力激励型创造性技法 1.智暴法智暴法又叫群体创新法，实质为集思广益。人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好的发挥。
15、,6-4 创造性设计技法,2.书面集智法书面集智法则是利用邮政信函的方式进行的集体书面激智法。,智力激励法提倡参与者自由放开、毫无顾虑，严禁批评，便于引导自由奔放地思考和发言，主意越奇特越好，愈多愈好；引导参与者改进和综合他人的见解，以求互相启发、补充和完善见解，或发展为新的见解。,6.4.2 逻辑推理型创造性技法1. 类比创造法类比法就是将两种事物加以比较，并进行逻辑推理，即从比较中找出两事物之间的相似点或不同点，以在同中求异，实现创造。类比法又可分为直接类比法、拟人类比法、因果类比法、对称类比法、象征类比法和综合类比法等多种形式。,日本发明家田雄常吉在研制新型锅炉时，将锅炉中水和蒸汽的循环
16、系统与人体血液系统进行类比。即参照人体动脉和静脉的不同功能以及人体心脏瓣膜阻止血液倒流的作用，进行了拟人类比，发明了高效锅炉，使其效率提高了10%。,2. 联想类推创造法通过由此及彼的联想和异中求同，同中求异的类比，发挥横向推理思维，寻求各种创新解法。联想是由一个事物想到另一事物的心理过程。例如：贝尔发明电话，开始没有成功，以后从吉他的声音中想到了共鸣原理，改进了装置，才使电话发明成功。又如布拉特从看到蜘蛛织网联想到可以从上到下造桥，从而发明了吊桥，突破了传统的造桥模式。,3. 反向探求创造法将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法，因此反向探求法亦称逆向思维法。例如电视
17、机为什么不能用反画面，衣服为什么不能两面穿，齿轮为什么不能是活动齿，化学能为什么不能变成电能，声音既是振动那么振动为什么不能复现原声呢?所有这些反问，相继发明了反画面电视、能两面穿的衣服、电池、活齿传动、留声机等。,6.4. 3 检核提示型创造性技法检核提示型创造性技法是有针对性地、系统地提出问题，在回答问题过程中，便可能产生各种解决问题的设想，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。这是一类引导纵向推理和扩展思维的方法。检核提示型创造法：奥斯本提问法、阿诺尔特提问法、动词提示检核表法,1. 奥斯本提问法,通过一连串从不同角度的发问，可启发思维，得出新的设计方案。例如干电池通常用于手电筒，信号灯
18、等，这是把电能变成光能。若把电能变成机械能，干电池可用于刮胡子刀，微型吸尘器等。若把电能变成声能，干电池又可用于收音机、蜂鸣器等。若把电能变成热能，干电池又可用于打火机、驱蚊器等。又例如由卫星探空转而探地，使之成为探测地质构造和开发地下资源的手段。,2. 阿诺尔特提问法此法用检验表提出问题，其主要内容包括：增加功能 提高性能 降低成本 提高销售能力如果以保温瓶开发为创造目标，运用该检核表法，可用如下思考：利用保温瓶的热气对人体进行理疗，开发保健理疗瓶；借用电热壶原理开发电热式保温瓶；缩小体积，开发新型保温杯；用不锈钢薄瓶胆代替传统的玻璃瓶胆，开发不锈钢胆保温瓶；增大瓶口尺寸，开发保温饭盒；将保
19、温瓶与花瓶、空气负离子发生器组合成一体，开发多功能保温瓶。,3. 动词提示检核表法,动词提示检核表的常用检核项目有： 加一加，减一减，扩一扩，缩一缩，变一变， 改一改，联一联，代一代，搬一搬，反一反， 定一定，用一用。,例如，以电风扇为基本信息，运用上法提出新产品设想。 加，如加个电脑，带电脑的电风扇； 减，如减去吊杆，吸顶式电风扇； 扩，如扩大送风角度，全方位电风扇； 缩，缩小尺寸，微型电风扇； 变，改变结构形状，球式电风扇； 改，改进使人着凉的不足，保健电风扇； 联，与催眠联系，催眠电风扇； 代，用其他材料代替，木叶片的电风扇； 搬，搬到电视机上，电视机用电风扇； 反，冬天用电风扇，热风扇
20、； 加，冬夏两用电风扇，冬天热风，夏天凉风； 用，用新技术，太阳能电风扇、遥控电风扇。,6.4.4 列举分析型创造性技法1. 缺点列举法,世界上的任何事物不可能十全十美，总存在这样或那样的缺点，如果有意识地列举分析现有事物的缺点，并提出改进设想，便可进行创造发明。,2. 希望点列举法希望是人类需要心理的反映，它总是代表人们某种新的企盼。希望点的背后便是新问题和新矛盾，列举希望点就是发现和揭示有待创造的方向或目标，只要能想出满足希望要求的新点子、新创意、新方案，就意味着创造。,希望点列举法,创造者从社会需要或个人愿望出发，通过列举希望来形成创造目标，进而付诸实施创造成果。人们希望像鸟儿一样在蓝天
21、飞翔，就发明了热气球和飞机；人们希望在给别人打电话时不仅可闻其声，且能见其面而开发出了可视听电话。人们希望居室四季如春，就发明了空调设备；人们希望看到千里外的盛况，就发明了电视；人们希望计算神速，就发明了电脑；绿色食品 生态冰箱 聪明玻璃窗户 能发电的背包,3. 信息列举法当今世界，科学技术突飞猛进，新的信息层出不穷，信息已经成为人类创造的重要资源。通过列举信息，可以全面地认识某一创造领域或“创造链”的发展态势，进而找到新的创造课题，做出新的创造成果。1934年，卡尔森在美国马洛利公司当专利律师时，感到复写文件需要花费大量而繁重的劳动，从而想发明一种新的复制文件的方法。在以后几年里，他利用业余
22、时间去纽约国立图书馆查找专利文献，列举有关复制文件的方法，大多采用化学效应原理解决问题。他注意到光电效应原理及这一技术清单中的专利空白，便将光的特性与静电学原理结合起来试验研究，发明了静电复印技术。美国哈依德公司引进这一技术后，终于在1950年研制成功了第一台静电复印机。,6.4. 5 观察发现型创造性技法1.目标转移法观察是人们获取经验事实的重要方法，是一种有目的、有意识的感知过程。如果既定的观察目标能够达到，固然可喜；但若在观察过程中发现了意外的与计划目标不一致的异常现象，也是一种提出问题的机会和有可能做出创造的机遇。便应主动转移目标，考虑见异思迁，力求发现新的问题。对纺织印染业产生了巨大
23、影响的人工合成染料苯胺紫，是英国化学家柏琴发明的，他在原计划从煤焦油中提取治疗疟疾的特效药奎宁的研究中，意外地发现一种附着力很强的粘液，然后经过研制得到的。,2. 变换视角法观察事物，总要选择一个适当的视角，在不同的视角下，看到的可能是不同的事物形象。如正视圆锥体得到三角形投影，俯视时则为圆形投影。在创造活动中，如果有意识地突破传统的观察习惯，改用过去不曾用过的角度去观察与思考，或许能发现“新大陆”。变换视角法常有下列三种方式： 改变观察位置：通过改变观察者的立足点来实现； 改变逻辑视角：通过改变对事物特性的认识来实现； 寻求新观感：在变换视角的同时，还要变换思维方式，将创造性观察与创造性思考
24、紧密地结合在一起。,3. 迂回发现法在观察活动中，如果正面观察受阻或直接观察有障碍时，不妨采用迂回包抄的观察法进行。迂回发现法也有三种方式：一是避直就曲，它通过先观察与研究对象相关的事物，而后了解研究对象本身；二是避实求虚，它从事物的功能、性能、效果等出发，去认识事物的实际形态；三是综合迂回，即虚实结合、曲直结合、人眼观察与仪器观察结合而发现真理。如汽车防盗锁的设计，有通过锁住方向盘防盗的，也有通过锁住启动操纵装置防盗的，而有一种是锁住刹车（顶住刹车）防盗的，锁安装在刹车底部，位置峡小，小偷要破坏锁劫车非常不易，这是避实求虚的思路。,6.4.6 组合思考型创造性技法把现有技术或产品通过功能、原
25、理、结构等方面的组合变化形成新产品。主体附加、同类组合、异类组合、重组组合。台灯、水杯的组合创新有人运用主体添加法发明出磁化杯，即在普通杯底添加固定磁块， 又在杯盖上添加可动磁块，当旋动杯盖时，变化的磁场对饮水进行磁化 处理，磁化水有利于人体内各循环系统的障碍物溶解和排出，可促进人 体新陈代谢，发挥保健功能。还有带温度计的奶瓶、多用童车、带秤的菜篮、带启吊装置的卡 车、含微量元素的食品等，都反映出主体添加产生的创造成果。,组合工具 组合螺丝刀,6.4. 7 其它常用创造技法随着科学技术的不断进步，社会需求的不断变化，创新构思将不断出新，创造性技法将不断增多。设计人员在工作实践中，通过运用创造性
26、思维和创造性技法，必将在技术领域中有更多的创新发明。以上是几种创造性技法的简单介绍，创造性技法在面临的问题前面，通过不同的思维，不同的思路，不同的角度，不同的方法来设法解决，这便形成产生了不同创造性技法，因此，还有一些其他的常用创造性技法或创造性技法的提法。,6.4.8 创造性技法的应用实例,例6-1洗衣机的开发人工洗衣通过手搓、脚踩、刷子刷、棒锤打、流水冲等方式去除衣物的污垢。为了代替人的洗衣动作，可在洗衣机滚筒内放置衣物和卵石，滚筒回转时卵石反复挤压衣物，达到去污的目的。这是类比法引出的方案。搅拌式洗衣机和波轮式洗衣机属机械式洗衣机。真空洗衣机用真空泵将洗衣机缸内抽成真空状态。衣物和水在缸
27、内转动时，表面产生气泡，当气泡破裂时产生爆破力将衣物上的污垢微粒弹开并抛向水面。超声波洗衣机使衣物上的污垢在超声波作用下分解而离开衣物。电磁洗衣机利用高频振荡使污垢与衣服分离。 此外还有利用微型计算机与多种传感器控制的全自动洗衣机。从洗衣机的开发可以看出，产品变型潜力很大，设计人员应灵活运用创造性技法，应用新技术，开发出更多新产品。,例6-2 工件传送机构的设计传送工件需设计运输带或机构，运输带和机构需要动力驱动，这样传送机构的设计较复杂。在设计新机构时，可灵活地运用机构学、物理学、数学的原理，创造新的机构。如图6-4的工件传送机构利用工件自重，不需外加动力。它的工作速度(杆4的摆动周期)可由工件的重力对支点的力矩和摆杆系统对支点的惯性矩确定。,图6-4 用工作重力的自动传动机构 1一上送料板；2-工件；3-工件；4-摆杆； 5一配重：6一支点；7一下送料板,谢谢！,
