创新理论和方法简介

所谓“逆”可以是空间上的取“逆”，时间上的取“逆”，也可以是形 状、特征功能上的取“逆”，还可以是思路、方法上的“逆”。
逆向创新法亦称为反向探求法。 18世纪初，人门发现了通电导体可使磁针转动的磁效应．法拉弟运 用逆向思维反向探求，“能不能用磁产生电呢?”于是，法拉弟开始做 大量实验．终于在经过9年的探索之后于183真年获得成功——发现了电 磁感应现象．制造出了世界上笫一台感应发电机。 一般认为“精确”是数学的特点，对客观规律的数学描述不能模棱 两可，需要严格的精确性。但美国数学家查德却专门研究与精确性相反 的模糊性。创立了—门新的学科——模糊数学，在精确方法无能为力的 领域，模糊数学大显神通。 反向探求法一般有三个主要途径：功能反求性、结构性反求和因果 关系反求。
求异意思是说，如果研究对象出现的场合(正面场合)和不出现的场 合(反面场合)之间，只有一点不同，即在正面场合中有某个情况出现， 而在反面场合中这种情况不出现，则这个情况就是该现象的结果或原 因，或原因的不可缺少部分。例如，有人在以稻米为主食的印尼人中观 察到这种现象，经常食用精加工稻米的人易患脚气病，而经常吃粗加工 稻米的人却很少患脚气病。这说明脚气病患者与缺乏稻米皮中的某些物 质有关。
4．理性思维与非理性思维 理性思维一般指逻辑的、冷静的科学思考。 非理性思维一般指在直觉、欲望、本能控制下的有情绪参与的思维 活动。由于创造发明活动是在个体参与下进行的带有自发性的由感性到 理性的往复过程，所以它必定与人的各种个体素质，尤其与一些非智力 因素相关，如，情绪、人格、意志、动机等。在一定条件下非理性思维 还会起到关键性的作用。 弗洛依德曾讲过人的动物本能对于创造的作用，他指出“我们至今 所认识的，只是脑功能的一小部，就像冰山的一角。人脑的其它部分功 能，就像潜藏在海面下的庞大冰山，它就是潜意识。” 完整的创新思维方式应是理性的与非理性思维的统一。 创造思维除上述的几种形式，还有人提出正向思维与逆向思维、水 平思维与垂直思维等。 水平思维指思考的路线是多路平行发展的，它强调了思路的广阔 性，而垂直思维指思维路线是纵向深入的。
领域A已有技术成果 领域B已有技术成果
领域C 新技术成果
移植
输入
输出
图4.10 移植创新模式
在机械创新设计方面，应用移植创新原理取得成功的例子很多。 如人们在设计汽车发动机的化油器时，移植了香水喷雾器的原理； 组合机床移植了积木玩具的结构方式。 例如，将磁学原理移植到带传动中，人们发明了磁性带传动，大大 增加了带传动的传动能力。 再如，陶瓷发动机进行材料移植，以高温陶瓷材料代替金属材料制 成燃气涡轮的叶片、燃烧室等部件，或以陶瓷部件取代传统发动机中的 汽缸内衬，活塞帽．预燃室．增压器等。陶瓷发动机具有耐腐蚀．耐高 温性能，这样就可以采用廉价燃料，可以省去传统的水冷系统．减轻了 发动机的自重，因而大幅度地节省能耗．降低成本，增大了功效，是动 力机械和汽车工业的重大突破。 5.分离创新 分离创新原理是指把某创造对象分解或离散成多个要素，然后抓住 关键要素进行设计创新。 组合机床、组合夹具等均是分离创新原理的应用。 分离创新的基本途径一般有两条：结构分离、市场细分。 结构分离是指对已有产品结构进行分解并寻找创新的一种模式。 市场细分是按消费者的需求、动机及购买行为的多元性和差异性， 将整体市场划分为若干子市场，即将消费者分为若干类似的消费群。机 械创新设计的目的是为市场提供某种机械类商品，因此，也可以根据市 场细分理论进行创新思考。通常，以职业、年龄、性别、地域、环境、 经济条件等市场变量作为细分标准，然后按照形成差异的原则进行创新 设计。 例如，在机构传动中的普通V带传动，只能适用中心距不能调整的场 合。为了扩大V带传动的适应性，人们对其进行结构分离创新，发明了 接头V带传动。 再如，保险柜历来是单位收藏现金、机密文件等贵重物品的“办公 设备，家用保险柜的设计，体现了发明者对保险柜市场进行细分的思 路。 6.价值优化创新 二次世界大战以后．从美国开始关于价值分析(Value Analysis简称 VA)和价值工程(VaLue Engineering．简称VE)的研究。在设计、研制产 品(或采用某种技术方案)时，设计研制所需成本为C，取得的功能(即使 用价值)为F，则产品的价值V为：
的广度，灵活性反映了思维的适应性，独特性反映了思维的新颖与独 特。
与发散思维相反，集中思维(亦称收敛思维)是指在解决问题的过程 中，尽量运用已有的知识和经验，并把众多的信息和解题的可能性引导 到条理化的逻辑序列中去，按逻辑思考方式进行加工，而得到一个正确 的解所采用的思维方式。集中思维的特点是从已知的前提条件(如方 案、设想、思路及知识、经验等)出发，寻找解决问题的最佳答案，或 找出唯一的解。集中思维虽然不会产生新观念，但它在整个创造过程中 是不可少舶，例如分析、评价过程中必须采用集中思维。在任何创造活 动中，都要经过从发散思维到集中思维和从集中思维到发散思维的多次 循环，直至问题解决终止。
在创新思维中经常同时运用求同与求异。 2．发散思维与集中思维 发散思维也称扩散思维、辐射思维；它是指在创造过程中，人们的 思维不能总按一条线索发展，而应从已知信息出发，能向四面八方扩 展，由一种输入得到多种输出。这种思维方式是多维度的、立体的和开
放的。 发散性思维具有流畅性、灵活性和独特性。其中流畅性反映了思维
本小节将主要讲述创造思维的几种典型思维方式。 1．求同思维与求异思维 在创新思维中，同时包含着求同与求异的思维形式。所谓求同，指 异中求同；求异，指同中求异。
求同就是要我们从不同的东西中找出共同的东西。用矛盾论的思 想讲就是一种寻求普遍性的行为。求异思维可理解为对同一问题从多种 角度去进行概括或对不同的事物寻找它们之间的差异。
时间安排
周一：上午学习创新理论、选队长、写心 得；
下午专利文献查阅。 周二：上午英文翻译（引言）；
下午书面集智活动。 周三：上午头脑风暴；
下午创新方案撰写、调查。 周四：上午完善创新方案、写专利文献；
下午写专利文献。 周五：上午写专利文献；
下午提交报告、答辩。 需要准备写入实训报告的文档 1）书面集智卡片1张（ 每人不同，用第一轮 的书面集智卡片） ，每人一份书面集智法活动的 时间、地点、活动过程及结果的书面报告。 （全 队相同，注明召集人、策划人、执笔人及答辩手 ） 2）每人一份头脑风暴法活动的时间、地点、 活动过程及结果的书面报告。 （全队相同，注明 召集人、策划人、执笔人及答辩手 ） 3）市场调查及应用前景报告（2位调查员书 写，注明各部分执笔人） 4）产品概述：包括功能说明，技术参数，主 要组成，产品创新点。（主创人、副创人书写，
注明主创人、副创人及各部分执笔人）
5）每人一份专利文献 （注明各部分执笔人
及原创绘图人）
4.5创新理论和方法简介
4.5.1创新思维
创新思维是一种复杂的思维活动，它由多种多样的思维形式组成， 如求同思维、求异思维、逻辑思维、发散思维、集中思维、灵感思维、 直觉思维与类比思维等。在各种思维形式中必然包含各种基本的心理活 动，例如，观察、感知、认知、回想、推理、判断、联想、想象等。因 为各种基本的心理活动都是一种个体行为并受个性的各种心理特征所左 右，如动机、情绪、意志等。
创新思维是多种思维形式有机结合的统一体，所以，在我们进行创 新思维时，总有多种对立的思维形式并存。如求同与求异、正向与逆 向、集中与发散等，这也是创造性思维的辩证性。其间各种思维方式各 自构成一组组的对立面，相互区别、否定、对立，同时又相互补充、依 存、统一，它们之间的运动推动着创新思维的矛盾运动。
图4.9综合创新模式
综合不是将对象各个构成要素的简单相加，而是按其内在联系合理 组合起来，使综合后的整体作用导致创造性的新发现。
综合已有的不同科学原理可以创造出新的原理。例如，牛顿综合开 普勒的天体运行定理和伽利略运动定律，创建了经典力学体系。
综合已有的事实材料可以发现新现律，例如，门捷列夫综合已知元 素的原子属性与原子量、原子价的关系的事实和特点，发现了元素周期 律。
综合运用发散思维与集中思维，常常会发现毫不相关的事物间的维 非逻辑思维的形式通常包括直觉、灵感、联想与想象。 所谓直觉思维是指人们不经分析，便能迅速对问题做出合理的判 断、分析或指出其解答的一种突变式思维。 灵感思维是指新思想的突然闪现，它强调了观念的突发性、瞬耐性 及新颖性。 联想是形象思维的一种，所谓联想思维，就是人们通过一件事物的触 发，而将思路迁移到其它事物上的思维。这种思维强调了思路的迁移。 想象是人脑在原有感性形象的基础上创造出新形象的心理过程，它 也是形象思维的一种。想象的作用是使人们能“感”到现实不存在的事 物的各种特征。想象包括再造性想象与创造性想象，创造性想象是不依 据现成的描述而独立地创造出新形象的心理过程，也是根据预定目的， 通过词汇对已有的各种表象进行选择、加工和改组而产生可以作为创造 活动的“蓝图”的过程。在创造新技术、新产品、新作品之前，人在头 脑中必先构成这种新事物的形象，这就是创造性想象。创造性想象与创 造思维紧密相联，是人类从事创造活动所必不可少的。新颖，独特是创 造性想象的本质特征。 逻辑思维指符合形式逻辑要求的思维，它的主要方法包括抽象与概 括、归纳与演绎、比较与分类、分析与综合，判断、推理、类比等。逻 辑思维也是一种按照逻辑规律建立概念和命题之间推理关系的形式化思 维。 在创造过程中非逻辑思维与逻辑思维起着同样重要的作用，没有非
3.还原创新
还原法即回到根本、回到事物的起点的方法。 简单地说就是暂时放下所研究的问题，回到驱使人们创新的基本出 发点。 打火机的发明也应用了还原创新原理。它突破现有火柴的框框．把 最本质的功能——发火功能抽提出来．把摩擦发火改变为气体或液体作 燃料的打火机。 无扇叶电风扇的设计是基于电风扇的创造原点是使空气快速流动。 人们设计出用压电陶瓷夹持一金属板，通电后金属板振荡．导致空气加 速流动的新型电扇。与传统的旋转叶片式电风扇相比，无扇叶电风扇具 有体积小、重量轻、耗电少．噪声低等优点。 还原换元是还原创造的基本模式。 所谓换元，是通过置换或代替有关技术元素进行创造。换元是数学 中常用的方法，例如直角坐标和极坐标的互相置换和还原．换元积分法 等． 例如，探测高能粒子运动轨迹的“气泡室”原理就是英国物理学家 格拉塞尔运用还原换元原理而发明的。一次，格拉塞尔在喝啤酒时，看 到几粒碎小鸡骨在掉入啤酒杯时随着碎骨粒的沉落周围不断冒出气泡， 气泡显示出了碎骨粒下降过程的轨迹，他猛然想到自己一直在研究的课 题——怎样探测高能粒子飞行轨迹。他想，能不能利用气泡来分析高能 粒子的飞行轨迹？于是他急忙赶回实验室，经过不断实验，发现当带电 粒子穿过液态氢时，所经路线同样出现一串串气泡?换元实验成功了， 这种方法清晰地呈观出粒子飞行的轨迹，格拉塞尔因此荣获诺贝尔物理 学奖。 4.移植创新 吸收、借用其他学科领域的技术成果来开发新产品就是移植创新。 其基本模式如图所示。
4.5.2创新基本原理
创新基本原理是人们在长期的创造活动中的实践总结和理论归纳， 也是指导人们开展创新实践的基本法则。
1.综合创新 综合是指将研究对象的各个方面、各个部分和各种因素联系起来加 以考虑，从整体上把握事物的本质和规律。 综合创新，是运用综合法则的创新功能去寻求新的创造。其基本模 式如图4.9所示。
综合不同的学科能创造出新学科。例如：信息科学、生物科学、材 料科学、能源科学等都属于综合性学科。
机械创新设计实践中，随处可发现综合创新的实例． 例如，由摩擦带传动技木与链传动技木综合而成的同步带传动，具 有传动功率大、传动准确等优点。再如，普通的X光机和计算机都无法 对人脑内部的疾病作出诊断．豪斯菲德尔将二者综台，没计出CT扫描 仪,人们利用这种新设备解决了大量的诊断难题。 综合创新一般有两个主要途径：非切割式综合与切割式综合。 切割，是指人们为了实现某一意图，将一个事物加以切开、分割或 截取。非切割式综合即直接将两种或两种以上的事物保持各自完整时的 综合创新模式；切割式综合即截取两种或两种以上事物的某些要素再将 其有机组合成新事物的综合创新模式。 双万向联轴器就是将两个单万向联轴器进行非切割式综合，使其传 动性能大大改善。而集火箭技术、宇航技术和飞机技术于一体的“航天 飞机”的问世，则是切割式综合创新的一个典范。 2.逆向创新 逆向创新原理是将思考问题的思路反转过来?从构成要素中对立的另 一面来思考，以寻找解决问题的新途径、新方法。
逻辑思维只能进行再造，而没有逻辑思维就无法提出与表述问题、无法 分析、归纳、综合，更无法进行评价。逻辑思维是思维的基础，非逻辑 思维所得到的“创造的火花”必须靠逻辑思维进行加工，它被修改、补 充完善后形成的符合逻辑的概念才能够被世人所承认、接受。在整个创 造思维过程中，非逻辑思维与逻辑思维应交叉使用，并不能忽视与排斥 其中任意一个。