创新设计学全册配套最完整精品课件2.ppt

1、创新设计学全册配套最完整创新设计学全册配套最完整 精品课件精品课件2 华中科技大学 杨家军 华中科技大学 杨家军 机械创新设计技术机械创新设计技术 华中科技大学 杨家军 教学目的 培养具有创新精神与实践能力的人才 习比学重要、习比学重要、 做比说可靠做比说可靠 华中科技大学 杨家军 教学方式教学方式： 多媒体教学与典型案例多媒体教学与典型案例(视频视频)剖析剖析 重点为：重点为： 案例剖析教学案例剖析教学 思维能力训练思维能力训练 研究性学习研究性学习 为撰写论文打基础为撰写论文打基础 华中科技大学 杨家军 考试方式考试方式 方式：方式： 最后一次课最后一次课 ，开卷考试，开卷考试 考试题型

2、基本概念 问答 （突破思维定势，结合自己工作） 看图分析与改进（书上思考训练题） 命题方案设计 华中科技大学 杨家军 授课主要内容授课主要内容： 第第1章章 绪论绪论 1.1 机械工程科学发展趋势 1.2 技术创新 第第2章章 创新设计技术创新设计技术 2.1 设计与创新 2.2 创新思维 2.3创造技法 第第3 章章 仿生学与创新设计仿生学与创新设计 3.1仿生学与设计创新 3.2 仿生机械 3.3 仿生机械手 3.4 仿步态机构的设计 华中科技大学 杨家军 授课主要内容授课主要内容： 第第4章章 机械系统运动方案创新设计机械系统运动方案创新设计 4.1 功能原理设计 4.2 机构设计 4.

3、3 机械系统运动方案的评价 第第5章章 机械创新设计实例及分析机械创新设计实例及分析 5.1 研究性学习 5.2 生活中的发明 5.3 机器人 5.4 农业机械 55创新思维与技法训练 华中科技大学 杨家军 思考题 机械的定义与设计原则 机械的应用领域与发展趋势 机械在产品中的作用与自动化 的关系 社会需要何种机械人才 华中科技大学 杨家军 教材 机械创新设计技术 杨家军主编 科学出版社 2008 机械创新设计技术 华中科技大学 杨家军 2021-9-1华中科技大学 杨家军11 1.绪论 1.1 机械工程科学发展趋势 我有创造力吗？经常有人会问自己 创造与 “天才”划等号，这种认识导致的 直接

4、后果是抑制了自己创造力的激发和施展 。 创造力人人都有，并不神秘 木梳-和尚 1.1 .1 发明改变世界 2021-9-1华中科技大学 杨家军13 创造力起源于好奇心，在嬉戏玩耍的游戏 中，在日常的活动中，常常蕴藏着创造的 火花。 打破创造神秘感，在头脑中确立这样的观 念，即：“人人是创造之人”。 2021-9-1华中科技大学 杨家军14 发明的动力源于人类生存发展的需要 2021-9-1华中科技大学 杨家军15 发明是人类的经验与向自然学习的成果 2021-9-1华中科技大学 杨家军16 发明是人类智慧和创造力的结晶 蔡伦（？蔡伦（？121） 中国东汉发明家中国东汉发明家 达达芬奇发明滑轮、

5、透视图、圆规芬奇发明滑轮、透视图、圆规 万户发明火箭椅企图奔月万户发明火箭椅企图奔月 蔡伦发明造纸术蔡伦发明造纸术 万户（公元万户（公元14世纪）世纪） 中国明代军中工匠中国明代军中工匠 Leonardo da Vinci （1452 1519） 意大利画家意大利画家 2021-9-1华中科技大学 杨家军17 1 1、你知道我国古代有哪四大发明？、你知道我国古代有哪四大发明？ 2 2、关于其他、关于其他古代古代发明你最想知道些什么？发明你最想知道些什么？ 造纸术造纸术 印刷术印刷术 指南针指南针 火药火药 2021-9-1华中科技大学 杨家军18 中国机械发展 中国古代在机械方面有许多发明创造

6、，在 动力的利用和机械结构的设计上都有自己 的特色。许多专用机械的设计和应用，如 指南车、地动仪和被中香炉等，均有独到 之处。 石斧石斧 2021-9-1华中科技大学 杨家军19 冶金技术和机械加工的发展冶金技术和机械加工的发展 中国古代金属冶铸技术发明时间较早，且技术精湛。 中国在大约4050万年前，就已出现加工粗糙的刮削器 、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。45万年前出现 磨制技， 许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并 有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。新石器时代晚 期，人们已能用石范和泥范铸造简陋的工具和武器。 铜箭镞铜箭镞 2021-9-1华中科技大学 杨家军20 春秋时期出现弩，

7、控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装 置。到汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高 的水平。汉弩有一石至十石等八种规格，这些规格的形成 表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工 、锻工、磨工等的名字。 弩弩 2021-9-1华中科技大学 杨家军21 东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系 。有大量棘轮，也有人字齿轮。特别是在天 文仪器方面已有比较精密的齿轮系。张衡利 用漏壶的等时性制成水运浑象，以漏水为动 力通过齿轮系使浑象每天等速旋转一周。公 元132年张衡创制了世界上第一台地震仪，即 候风地动仪。 2021-9-1华中科技大学 杨家军22 浑天仪 浑天仪是浑仪和浑象的总称。

8、浑仪是测量天体球面坐标的一 种仪器，而浑象是古代用来演 示天象的仪表。它们是我国东 汉天文学家张衡所制的。 浑仪模仿肉眼所见的天球形状 ，把仪器制成多个同心圆环， 整体看犹如一个圆球，然后通 过可绕中心旋转的窥管观测天 体。 2021-9-1华中科技大学 杨家军23 候风地动仪 候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器。中 国东汉时期天文学家张衡于汉顺帝阳嘉元年（ 132）制成，候风地动仪用精铜制成，直径2.7米 ，其外形像一个大型酒樽。 2021-9-1华中科技大学 杨家军24 地动仪里面有精巧的结构，主要为中间的都柱（相当于一种 倒立型的震摆）和它周围的八道（装置在摆的周围的8组机械 装置）

9、。在樽的外面相应地设置8条口含小铜珠的龙，每个龙 头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地震，都柱 因受到震动而失去平衡，这样就会触动八道中的一道，使相 应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震 发生的时间和方向。据史料记载，候风地动仪曾成功地记录 了138年发生在甘肃的一次强烈地震，从而证明了它的准确性 和可靠性。 2021-9-1华中科技大学 杨家军25 毕升发明在胶泥片上刻字，一字一印， 用火烧硬后，成为活字。 排版前，先在置有铁框的铁板上敷一层 和有纸灰的松脂蜡，活字依次序排在上 面，加热后，蜡稍熔化，再以平板压平 字面，泥字即固着在铁板上，可以像雕 版一样印刷。 20

10、21-9-1华中科技大学 杨家军26 指南针是中国古人最早发 明的，是中国古代四大发 明之一。指南针的发展经 历了漫长的历史阶段，在 不同阶段有不同的形式和 名称。它最早的名称叫做 司南。 2021-9-1华中科技大学 杨家军27 指南车是我国古代伟大的发明之一指南车是我国古代伟大的发明之一，也是世界上 最早的控制论机械之一。 用英国著名科学史专家李约瑟的话说，中国古代中国古代 的指南车的指南车“可以说是人类历史上迈向控制论机器可以说是人类历史上迈向控制论机器 的第一步的第一步”，是人类，是人类“第一架体内稳定机第一架体内稳定机”。 2021-9-1华中科技大学 杨家军28 是中国古代能自报行

11、车里数 的车辆。它是利用汉代鼓车 改装而成。车中装有传动齿 轮和凸轮杠杆等机械，车行 一里，车上木人受凸轮的牵 动，由绳索拉起木人右臂击 鼓。据考证，记里鼓车是东 汉以后出现的，仅用作帝王 出行时的仪仗。 记里鼓车记里鼓车 2021-9-1华中科技大学 杨家军29 发明是对于知识的应用和自然规律的驾驭 现代汽轮机的发明和改进基于叶轮流体力学知识现代汽轮机的发明和改进基于叶轮流体力学知识 合金钢的发明与进步基于冶金学、金相结构学的知识合金钢的发明与进步基于冶金学、金相结构学的知识 冰箱的发明与进步基于对工质相变热和热功循环的知识冰箱的发明与进步基于对工质相变热和热功循环的知识 X光机的发明基于对

12、光机的发明基于对X射线穿透性和成像性的认识射线穿透性和成像性的认识 核磁共振仪的发明基于对生物氢原子磁场极化现象的认知核磁共振仪的发明基于对生物氢原子磁场极化现象的认知 2021-9-1华中科技大学 杨家军30 被中香炉AVI 被中香炉是一个铜制的容器，里头放入火炭 ，置于被中，就成了中国古代用于冬天取暖 、薰香的“被中香炉”，奇处就在这铜制容 器上：不论香炉在被子里怎么翻滚，香炉四 周的环形支架都能保证香炉呈水平放置，丝 毫不用担心火炭会倾覆。 这就是现在航空、航海中广泛应用的万向支 架，使现代航船上的指南针、飞机上的导航 仪，在颠簸中能保持平衡，现代平衡环靠的 就是中国古人取暖“被中香炉”

13、的原理。 2021-9-1华中科技大学 杨家军31 发明是对于人类生产方式和生活方式的创新 电机的发明和电力系统的形成及电话、电报、无线电的发明将人类社电机的发明和电力系统的形成及电话、电报、无线电的发明将人类社 会推进到电气化时代计算机、集成电路、互联网的发明标志着人类进会推进到电气化时代计算机、集成电路、互联网的发明标志着人类进 入了信息化时代入了信息化时代 2021-9-1华中科技大学 杨家军32 发明改善了人的生命和生活质量 F洗衣机、缝纫机解放了家务劳动，提高了生活质量，促进了男女平等洗衣机、缝纫机解放了家务劳动，提高了生活质量，促进了男女平等 2021-9-1华中科技大学 杨家军3

14、3 军事技术的信息化、网络化是新军事变革的核心和时代特征军事技术的信息化、网络化是新军事变革的核心和时代特征 火药、枪炮的发明使人类进入了热兵器时代火药、枪炮的发明使人类进入了热兵器时代 坦克、自行火炮的发明标志着进入了装甲时代坦克、自行火炮的发明标志着进入了装甲时代 卫星侦察、卫星侦察、GIS、GPS、飞机、无人机的发明标志着制空天时代、飞机、无人机的发明标志着制空天时代 发明变革了军事样式发明变革了军事样式 2021-9-1华中科技大学 杨家军34 发明将创造无线信息网络时代发明将创造无线信息网络时代 智能、宽带、无线技术，语音、文字辨识、合成、翻译智能、宽带、无线技术，语音、文字辨识、合

15、成、翻译 技术，多核、超低功耗芯片技术技术，多核、超低功耗芯片技术 柔性、节能、薄膜显示技术柔性、节能、薄膜显示技术 安全、可靠、开放、智能软件技术安全、可靠、开放、智能软件技术 环保、廉价太阳能电池技术等发明和普及环保、廉价太阳能电池技术等发明和普及 以及多样化信息网络应用技术的发明和应用以及多样化信息网络应用技术的发明和应用 华中科技大学 杨家军 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军 第一次产业革命：第一次产业革命：1733-1878 1）又称为：蒸汽革命。）又称为：蒸汽革命。 2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。 3）英国的制造业孕育和实

16、现了瓦特的发明）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明 4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论 的诞生。的诞生。 制造业是产业革命的主力军（制造业是产业革命的主力军（2 2） 第二次产业革命：第二次产业革命：1879-1945 1）又称为：电气革命。）又称为：电气革命。 2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、 电机（西门子）等电气化产品。电机（西门子）等电气化产品。 3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克 斯韦电动力学斯韦电动力学 理论的诞生。理论的诞生。 4）麦克斯

17、韦电动力学理论推动了）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、世纪初开始的无线电、 微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙 微波探测等技术的发展。微波探测等技术的发展。 5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路， 导致了量子场论的创立。导致了量子场论的创立。 制造业是产业革命的主力军（制造业是产业革命的主力军（3 3） 第三次产业革命：第三次产业革命：1945-1972 1）又称为：电子（原子）革命。）又称为：电子（原子）革命。 2）产业革命的标志：原子弹（）产业革命的标

18、志：原子弹（1945） 、 电子计算机（电子计算机（1946）、晶体管）、晶体管 （1948）、集成电路、微电子技术）、集成电路、微电子技术 等。等。 3）微电子制造技术开创了全新的信息）微电子制造技术开创了全新的信息 时代。时代。 制造业是产业革命的主力军（制造业是产业革命的主力军（4 4） 第四次产业革命：第四次产业革命：1973- 1）又称为：高新技术产业革命。）又称为：高新技术产业革命。 2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产 品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮 列车、新一代飞

19、机、机器人、生物工程产品、新一列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一 代药物、绿色食品、转基因产品等等。代药物、绿色食品、转基因产品等等。 3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注 入、外延、溅射、化学沉积（入、外延、溅射、化学沉积（CVD）、光刻、表面）、光刻、表面 贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把 高新技术产业革命推向顶峰。高新技术产业革命推向顶峰。 2021-9-1华中科技大学 杨家军40 2121世纪科学技术发展总趋势世纪科学技术发展总趋势(1)(1) 一、中心科学技术的

20、转移一、中心科学技术的转移 1.1.信息科学技术信息科学技术 目前是发展高峰期，预计其中心科学技术目前是发展高峰期，预计其中心科学技术 的地位还可持续四十年。的地位还可持续四十年。 2.2.生命科学技术生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计现在已开始注重其发展与应用，预计2121世世 纪纪3030年代开始逐步转变为中心科学技术。年代开始逐步转变为中心科学技术。 3.3.认知科学技术认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计智能化趋势现已显露，预计2121世纪世纪7070年代年代 开始将成为科学技术发展的中心。开始将成为科学技术发展的中心。 2021-9-1华中科技大学 杨家军41 高技术及

21、其产业的领域高技术及其产业的领域 (1)(1)信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术）信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术） (2)(2)生物科学技术（包括生命科学技术）生物科学技术（包括生命科学技术） (3)(3)新能源科学技术（包括核能科学技术）新能源科学技术（包括核能科学技术） (4)(4)新材料科学技术（包括纳米科学技术）新材料科学技术（包括纳米科学技术） (5)(5)环境科学技术（包括地球科学技术）环境科学技术（包括地球科学技术） (6)(6)航空航天科学技术（包括军事科学技术）航空航天科学技术（包括军事科学技术） (7)(7)海洋科学技术（包括地球科学技术）海洋科学技术（包括

22、地球科学技术） (8)(8)先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术）先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术） (9)(9)管理科学技术（包括软科学技术）管理科学技术（包括软科学技术） (10)(10)认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术） 2021-9-1华中科技大学 杨家军42 21世纪改变人类的科学与技术世纪改变人类的科学与技术 科学科学 技术技术 物质科学物质科学 信息技术信息技术 生命科学生命科学 生物技术生物技术 纳米技术纳米技术 能源技术能源技术 2021-9-1华中科技大学 杨家军43 许多高技术我国尚未掌握，许多重大装备 我国不

23、能自主制造，缺乏自主创新能力 是制造大国，不是制造强国是制造大国，不是制造强国 发电设备、机床、汽车、电子制造等产品产量居发电设备、机床、汽车、电子制造等产品产量居 世界前列，却没有一家装备制造企业能跻身世界世界前列，却没有一家装备制造企业能跻身世界 500500强强 关键装备大多依赖进口关键装备大多依赖进口 光电子制造设备光电子制造设备 ICIC制造装备制造装备 高档数控机床高档数控机床 2021-9-1华中科技大学 杨家军44 发 展 趋 势 “数”是发展的核心 “精”是发展的关键 “极”是发展的焦点 “自”是发展的条件 “网”是发展的道路 “集”是发展的方法 “智”是发展的前景 “绿”是

24、发展的必然 1.2技术创技术创 新新 2021-9-1华中科技大学 杨家军46 121 技术创新是推动生产力发展的关键因素技术创新是推动生产力发展的关键因素 人类在在合成化工、能源与环保、材料与先 进制造、航空航天、微电子与光电子、自动 控制、计算机与通讯网络、科学仪器与生物 医学工程、纳米技术与微机电系统等技术领 域获得了前所未有的创新成就， 高新技术创新层出不穷，成为推动生产力发 展和人类社会进步的决定性因素，极大地改 变了人类的生产与生活方式； 2021-9-1华中科技大学 杨家军47 技术创新技术创新 促进了工业化与城市化的进程，缩小了三大差别， 影响了人类社会的组织结构，人类的思维模

25、式和观 念； 技术创新技术创新 为人类认识世界与改造世界提供了新的工具、方法 与手段，使人类社会发生了巨大的变化与进步。 2021-9-1华中科技大学 杨家军48 1现代技术的创新拓展了人类的脑力现代技术的创新拓展了人类的脑力 人类的体力和脑力一般是通过创造和使用工具发挥作用 的，生产工具进步的标志一般由制作工具的材料、结构 、动力以及动力传递与控制这四个因素所决定。 2021-9-1华中科技大学 杨家军49 什么是技术创新 讨论：有人认为技术创新就是一项发明的 第一次应用。你是否赞同？ 2021-9-1华中科技大学 杨家军50 技术的创新性 创新（INNOVATION）拉丁语 三层含义： 更

26、新 创造新的东西 改变 2021-9-1华中科技大学 杨家军51 科学科学技术技术 区区 别别 定义定义科学是对各种事实和现象进行科学是对各种事实和现象进行 观察、分类、归纳、演绎、分观察、分类、归纳、演绎、分 析、推理、计算和实验，从而析、推理、计算和实验，从而 发现规律，并予以验证和公式发现规律，并予以验证和公式 化的知识体系化的知识体系 技术则是人类为满足自身的需技术则是人类为满足自身的需 求和愿望对大自然进行的改造求和愿望对大自然进行的改造 侧重侧重 回答回答 实验实验 联联 系系 技术与科学的区别：技术与科学的区别： 2021-9-1华中科技大学 杨家军52 结束 2 创新设计技术创

27、新设计技术 发明和革新是技术的源泉发明和革新是技术的源泉 技术创新是技术发展的灵魂技术创新是技术发展的灵魂 技术发明技术发明创造发明自然界原来没有的事物创造发明自然界原来没有的事物 技术革新技术革新对原有技术加以改造和提高对原有技术加以改造和提高 21 设计与创新设计与创新 21 .1创造力的构成及培养 机械创新设计是指充分发挥设计者的创造 力，利用人类已有的相关科学技术成果 （ 含理论、方法、技术原理等）进行创新 构思 设计出具有新颖性、创造性及实用性的机 构或机械产品的一种实践活动。 + = 带摄像功能的手机带摄像功能的手机 机械创新设计包含两个部分： 一是改进完善生产或生活中现有机械产品

28、的可靠性、经济性、适 用性等技术性能； 二是创造设计出能满足新的生产或生活需要的新机器、新产品。 集成电路的发明集成电路的发明 发明时间：发明时间：1958 地点：美国硅谷地点：美国硅谷 革新过程：集成电路革新过程：集成电路 大规模集成电路大规模集成电路 (1000个以上晶体管个以上晶体管) 超大规模集成电路超大规模集成电路 (10万万100万个晶体管万个晶体管) 为了获得具有创新构思的思路及灵感，常常要用到下 面一些体现创新意识的思维方法： 1）综合：任何先进产品都是先进技术成果、多学科 技术、新技术与传统技术、自然科学与社会科学的综 合，对这些先进技术的综合分析，有助于获得新的设 计思路和

29、创意。 2）还原：研究已有产品和生产过程的特点，抓住关 键技术，将最主要功能提炼出来，研究实现关键技术 的手段或方法，得到最优结果。 如洗衣机的研制，就是提炼出洗衣机主要是“清洁” 功能，其关键技术是如何模拟人手洗衣的过程，使洗 涤剂和水流动与衣物产生摩擦，达到洗净的目的。 创新是设计的灵魂创新是设计的灵魂 创新就是通过引入新概念新 思想新方法新技术等,或对 已有产品的革新来创造具有 相当社会价值的事物或形式. 一般从外形、 材料、结构、 原理、工艺 等方面来考虑 3）对应：采用相似、模拟比较、类比的方法来设计 新产品。 如机械手是模拟人手取物的动作，梳子是人手梳头的 仿形，类比两栖动物，设计

30、出水陆坦克，联想蝙蝠探 测目标方式，发明雷达等。 4）移植：把一个对象的研究运用于另一个对象，它 促进了学科的渗透交叉。 如将计算机，传感器的功能移植到机械产品中，就设 计出新颖的机电一体化系列产品。 5）离散：将研究对象分离创造新产品。 如脱水机是双缸洗衣机分离出来的，音箱是从扬声器 与收录机整体中分离的。 6）逆反：打破习惯，对已有理论技术怀疑，可引出 奥妙的发明。 如虹吸就是打破“水往低处流”的固定看法而产生的。 2.1.2 2.1.2 设计的原则设计的原则 1 1、创新原则、创新原则 2 2、实用原则、实用原则 3 3、经济原则、经济原则 4 4、美观原则、美观原则 5 5、道德原则、

31、道德原则 6 6、技术规范原则、技术规范原则 7 7、可持续发展原则、可持续发展原则 1 1、创新原则、创新原则 创新就是通过引入新概念、创新就是通过引入新概念、 新思想、新方法、新技术等或对已有产新思想、新方法、新技术等或对已有产 品的革新来创造具有相当社会价值的事物品的革新来创造具有相当社会价值的事物 或形式。或形式。 创新概念创新概念 创新性原则创新性原则 创新是设计的核心，一般从外形、材料、结构、创新是设计的核心，一般从外形、材料、结构、 原理、工艺等方面来考虑。原理、工艺等方面来考虑。 2.实用原则实用原则 “虽有乎千金之玉虽有乎千金之玉卮卮，至贵而无当，漏不，至贵而无当，漏不 可盛

32、水可盛水” 这句话出自这句话出自2000多年前战国时期思想家韩非子之口。意多年前战国时期思想家韩非子之口。意 思是说，一个酒杯价值千金，但若是它漏了不能盛酒，思是说，一个酒杯价值千金，但若是它漏了不能盛酒， 也就失去了基本的功能，就没有了使用价值。所以，对也就失去了基本的功能，就没有了使用价值。所以，对 于产品设计来说，必须考虑到它的实用性。于产品设计来说，必须考虑到它的实用性。 经济原则经济原则 木桶木桶 塑料水桶 塑料水桶 好的产品设计不仅能满足人的物质要 求，而且也能让人从产品外观上得到美的 体验，享受精神上的愉悦。 美观原则美观原则4 设计的一般原则 道德原则道德原则5 6.技术规范原

33、则技术规范原则 问题：问题： （1）为什么具有全球漫游的手机可以在全）为什么具有全球漫游的手机可以在全 球一百多个国家间实现漫游通话球一百多个国家间实现漫游通话? （2）各种手机电池、充电器是否采用统一技术）各种手机电池、充电器是否采用统一技术 标准标准?可以通用吗可以通用吗?带来什么后果带来什么后果? 日常生活用的螺栓日常生活用的螺栓 7可持续发展原 则 技术产品是与生态、环境、资源等技术产品是与生态、环境、资源等 等紧密相连的。等紧密相连的。-生态角度生态角度 设计既要满足当代发展的需求，又设计既要满足当代发展的需求，又 要考虑未来发展的需要。要考虑未来发展的需要。 2.2 创新思创新思

34、维维 221 创新思维创新思维 创新思维 综合运用了多种思维方法和逻辑模式，在社会实践需要 所制约的目标的指导下，在一定心理结构的影响下，对 储存的和外来的信息，经过鉴别、筛选、重新联结和组 合，从而产生新知识，构成新理论和新发现。 创新思维 包括逻辑的和非逻辑的，有意识的和无意识的。如类比、 灵感、直觉、想象。 1创新过程 1） 寻找选题-发现问题，缩小范围，锁 定目标； 2） 构想创意-运用各种方法获得新产 品的构思与创意； 3） 论证实践-对新产品进行理论论证 并付诸应用。 2创新思维的领域 创新思维不同于以往人们狭隘理解的“发明创造”， 它贯穿于人类生活的各个方面，主要有以下五个领域：

35、 1）实物实物-某种具有实用价值的新物品； 2）制度制度-某种新的组织方式和行为方式； 3）对策对策-某种解决特定问题的新策略； 4）理论理论-某种具有解释力和指导性的新的理论构 想； 5）心态心态-某种内心情绪、态度和观念的转变。 3创新的对象 1）世界上所有事物（包括自然事物、社会事物和他人 的思维）都有可能成为人们创新的对象，因此每时每 刻，我们都面临着无穷多的思维对象。 2）每一个具体的创新对象，其属性都是无穷多的，就 像世界上没有两片完全相同的树叶一样，这使得每一 个对象都有别于其他任何对象。 3）每一个具体的创新对象，总是在时间的长河中不断 改变，三十年河东到河西，没有人能够两次踏

36、进同一 条河流。 222 突破思维定势突破思维定势 思维定势（习惯性思维） 是由人们先前的活动而造成的倾向性思维， 在环境不变的条件下，思维定势使人们能够 应用已掌握的方法迅速解决问题， 但在环境发生变化时，它则会妨碍人们采用 新的方法进行创造性的工作； 思维定势是一种按常规处理问题的思维方式。它 可以省去许多摸索、试探的步骤，缩短思考时间， 提高效率。 在日常生活中，思维定势可以帮助我们解决每天 碰到的大多数问题。 但是思维定势不利于创新思考，不利于创造。思 维惯性和思维定势合起来我们就称为思维障碍。 思维：是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力。 思维惯性：这次这样解决了一个问题，下次

37、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。 思维定势：思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理 定势。过去的思维影响当前的思维，形成了固定的思维模 式。 骑自行车? 思考题思考题 自行车能比汽车跑的快吗 自行车能在水中骑，天上飞吗 有边讨论问题边行走的多人骑自行车 半轮自行车能骑吗？ 方轮自行车能骑吗？ 不要链条传动自行车 两人能并排骑一辆自行车吗 有仿骑马奔腾效果的自行车 躺骑自行车的利弊 思维定势有思维定势有 直线型思维 只需用一就是一，二就是二，或A=B，B=C，则A=C，这样的思 维方式就是直线性。 养成了直线型思维习惯，就不善于从侧面、反

38、面或迂回地去 思考问题，不免会陷入思维的误区。 权威型思维 对权威的尊敬甚至崇拜，不敢逾越权威半步，不敢怀疑权威 的理论和观点。 从众型思维 从众心理，就是不敢带头，不冒尖，一切都随大流的心理状 态。 书本型思维 由于对书本知识的过分相信而不能突破和创新的思 维方式，就叫做书本型思维障碍。 自我中心型思维 有些人特别固执，思考问题时以自我为中心的心理 状态。 其他类型的思维 1.自卑型思维障碍 就是非常地不自信，由于过去的失败或成绩较差， 受到过别人的轻视，产生了自卑心理。 2.麻木型思维障碍 表现是不敏感，思维不活跃 3.3.偏执型思维障碍偏执型思维障碍 他们大多颇为自信，但有的是钻牛角尖，

39、明知这条道路走不通， 菲要往前闯，直到碰得头破血流才罢休，不知道及时转弯子。 思考题 一个人用600元买了一匹马，以700元卖了出去，又用800元买了回来， 以900元卖了出去，请问他赚了多少钱？ 有三个学生到一家小旅店住宿，他们准备住1个晚上，每人交了10元 钱，老板见是学生说少收5元吧，退回5元。服务员拿着这5元心想：5 元分给3人不好分，于是自己收起2元，退给每个学生1元，事后服务 员自己心中不解：每个学生交9元共27元，自己拿了2元总计29元，可 学生给了30元，那1元到哪儿去了？请大家帮他想一想。 (200元；交 27元） 突破思维定势是指：在思考有待创新的问题时，要 有意识地抛开头

40、脑中思考类似问题所形成的思维程 序和模式敢于开发新思路。 我们在进行创造活动时，要有意识地抛开以往思考 这些问题时的习惯（思维程序和模式），警惕和排 除它对寻求新的设想所可能产生的束缚作用。 扩展思维视角扩展思维视角 思维视角的概念思维视角的概念 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，对于思维视角对于创新 非常重要创新活动来说，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。 思维视角对于创新的重要性 1.事物本身都有不同的侧面，从不同的角度去考察，就 能更加全面地接近事物的本质。 2.世界上的各种事物都不是孤立存在的，它们与

41、周围的 其他事物有着千丝万缕的联系，观察研究某一未显露本 质的事物，可以从与它有联系的另一事物中找到切入点。 扩展思维视角 应该尽量多地增加头脑中的思 维视角，如构思穿鞋的自行车 与汽车，学会从多种角度观察 同一个问题。 扩展思维应遵循肯定否定 存疑的原则，思维的肯定视角 就是，当头脑思考一种具体的 事物或者观念的时候，首先设 定它是正确的、好的、有价值 的，然后沿着这种视角，寻找 这种事物或观念的优点和价值。 否定视角 思维中的“否定视角”正相反， 否定也可以理解为“反向”， 就是从反面和对立面来思考一 个事物；并在这种视角的支配 下寻找这个事物或者观念的错 误、危害之类的负面价值。 如图示

42、多用工具，一时也许难 以判定其用途的优越性，此时 不应该急于“肯定”或者“否 定”，不妨放下问题，过一段 时间再进行判定，这就是“存 疑视角”。 多用工具 ( (一一) )改变万事顺着想的思路改变万事顺着想的思路 大多数人对于问题的思考，都是按照常情、常理、 常规去想的，或者按照事物发生的时间、空间顺 序去想，这就是所谓的“万事顺着想”。 在许多情况下，顺着想就只能是一种常规的思维 方式，要想进行创新思维，就得有意识地改变万 事顺着想的思路。 1、变顺着想为倒着想 2、从事物的对立面出发去想 3、思考者改变自己的位置 扩展思维视角的方法扩展思维视角的方法 ( (二二) )转换问题获得新视角转换

43、问题获得新视角 1把复杂问题转化为简单问题 2把自己生疏的问题转换成熟悉的问题 3把不能办到的事情转化为可以办到的事情 ( (三三) )把直接变为间接把直接变为间接 1先退后进军事上是很重要的一种策略 2迂回前进退一步是为了前进 3先做铺垫，创造条件先设置一个新的 问 题，作为铺垫，为解决问题创造条件。 逐步接近法训练逐步接近法训练 逻辑的思考就是有步骤地思考。 所有逻辑思维活动的基础都是连续思考，这个过程包括选 取蕴含在难题之中的重要事实、结论及关系，并把它们整 理成便于利用和推导的形式。 类比类比 例如要发明开罐头的刀具，那么把“开”字做一些想法的 引子。“开罐头可以放一个自动构件在罐头中

44、，同时自动 开启”。开就是原来关着，现在把它打开，如夹子，夹子 是可逆的，贝壳闭合得很好”等等。 通过摆弄“开”这个动词，从原有的开罐头刀具的观点中 超脱出来，想出一大堆关于“开”的联想，然后再去想开 罐头刀具的问题，这样才能产生新颖的、丰富的想法和主 意。 创新能力直接来源于创新意识，但也不是有了创新意识就 一定能够创新。 创新机会来源于各种竞争产生的不平静的环境中，意外的 机遇，工作任务的需要，工作中碰到问题，新知识的产生 等等都可能成为创新的来源。只要我们用心，都有创新机 会。 2.3 创造技法 创造技法就是创造学家根据创造思维发展规律总结出的创造发 明的一些原理、技巧和方法。 在创造实

45、践中总结出的这些创造技法还可以在其他创造过程中加 以借鉴使用 创造技法能提高人们的创造力和创造成果的实现率。 我国劳动人民在几千年前就注意从自己的创造活动中总结出许多 为世人所瞩目的创造工艺和创造技法。 古代的创造技法与现代创造学上的创造技法又有一定的区别。 古代人往往是从人们的具体创造过程中直观地总结出创造的过程和手 段，如：“漂絮法”、“水浮法”、“造活字印书法”等等，这只限 于总结以往的经验，是创造活动的物质过程和手段； 而现代创造学在总结创造技法上，注重的不是创造活动中的具体的创 造过程和创造手段，它注重的是创造主体的思维方法的开发和培养。 古代的创造方法只是对具体某项工艺的指导， 如

46、“灌钢冶炼法”也只是对后人的冶炼技术 的指导，而后人采用“灌钢冶炼法”进行冶 炼。都不能称之为创造； 而现代创造学上的创造技法，并不是具体对 某一个事物或某项技术的指导，对各个事物 或产品的创造活动中，都可以采用该方法。 如果把创造创新活动比喻成过河的话，那么方法和技法就是过河如果把创造创新活动比喻成过河的话，那么方法和技法就是过河 的桥或船。的桥或船。 方法和技巧可以说比内容和事实更重要。方法和技巧可以说比内容和事实更重要。 创新技法重要性创新技法重要性 法国著名的生理学家贝尔纳曾说过：“良好方法能使我们 更好地发挥天赋的才能，而笨拙的方法则可能阻碍才能的发 挥”。 黑格尔说：“方法是任何事

47、物所不能抗拒的、最高的、无限 的力量”。笛卡儿认为：最有用的知识是关于方法的知识。 定义 创新技法是从创造技法中套用过来的。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。 作用 它的应用既可直接产生创造、创新成果，同时也可启发 人的创新思维。可以提高人们的创造力、创新能力和创 造、创新成果的实现率。 自本世纪初开始发明创造技法研究以来，国内外已有 多种方法问世， 但是其中最常用的只有10多种，如智力激励法、列举 法、设问法、检核表法、联想法、组合法、形态分析 法、信息交合论法、等价变换法和物场分析法等。 此外，缺点逆用法、废物利用法、反相法、相

48、反相成 法、归纳法等应用也较广泛。 对于一个科技工作者，充分发挥创造性思维，掌握和 熟练地运用创造技法是很重要的。它不仅能使人们提 高工作效率，而且能使工作开拓前进，不断创新。 231移植法 发明者把某一技术领域中的技术手段和方法， 移植应用到另一技术领域，从而搞出新发明， 这就叫做移植法。移植法常与类比思维相结 合。 技术手段移植；技术原理移植；技术功能移植 例如，将电吹风技术手段移植成冷暖式空调帽，空 调帽主要有外帽和半球斗形的中空能盛水冷冻的内 帽组成，外帽内顶端中间部位固定有电扇。外帽与 内帽之间（或内帽内）留有通风管道。当打开电扇 开关，冷风通过通风管吹向人体各个部位。冬季内 帽内可

49、置入充电试电热器取暖御寒。把运用已有的 空调技术移植应用到普通的帽子中，调节人体的温 度，突破了传统的给人体取暖和给人体降温的方式， 根据此原理还可移植程被褥烘干机。 232头脑风暴法 头脑风暴法是一种从心理上激励群体创新 活动的最通用的方法，形容创造性思维自 由奔放、打破常规，创新设想如暴风骤雨 般地激烈涌现。为了排除由于害怕批评而 产生的心理障碍，头脑风暴法采用了延迟 评判原则。建议把产生设想与对其评价过 程在时间上分开进行，要由不同的人参加 这两种过程。 头脑风暴法会议的原则 1）自由畅想原则 2）严禁评判原则 3）谋求数量原则 4）借题发挥原则 3头脑风暴法的实施步骤 1）准备阶段 2

50、）热身活动 3）明确问题 4）自由畅谈 5）会后收集设想 6）如问题未能解决，可重复上述过程 7）评判组会议 砸核桃 在头脑风暴法会议进程中，可得到多个砸核 桃的产品方案。 233 默写式头脑风暴法默写式头脑风暴法 默写式头脑风暴法（又称“635”法），与头脑风暴法原则上相同，其 不同点是把设想记在卡上。头脑风暴法虽规定严禁评判，自由奔放地 提出设想，但有的人对于当众说出见解犹豫不决，有的人不善于口述， 有的人见别人己发表与自己的设想相同的意见就不发言了。而“635” 法可弥补这种缺点。 具体做法如下： 每次会议有6人参加，坐成一圈，要求每人5分钟内在各自的卡片上 写出3个设想（故名“635”