创新思维与创新技法基础知识

创新思维与创新技法基础知识创新的概念及特性•概念：创新是人类社会中摒弃旧事物、旧思想、旧方法，把新设想、新成果成功实施获得更高效益的运作过程。•构成创新的基本要素：人、新成果、实施过程和更高效益。•创新存在于人类社会的经济、政治和文化各个领域。我国的国家创新体制将创新行为分为四大类：知识创新、技术创新、制度创新和管理创新。创新与其他概念的关系（1）创造：创造与创新的内涵差别不太大，两者都具有首创性特征，但两者的首创性特征含义并不完全相同。创造是指新构思新观念的产生，创造的首创性是指“无中生有”着重于一个具体的结果。创新的首创性不仅都有“无中生有”，但更多的是指“推陈出新”。（2）发现：在《新华字典》中，发现被解释为“经过探索研究找出以前没有认识的事物规律”。它是指人们对客观事物自身的状况、性质及其发展规律的认识有了新突破、新进展、获得了新知识。如牛顿发现万有引力等。科学发现不完全等同于“看见”或“找到”某事物或现象，更重要的是对这些事实或现象进行了创造性的理论解释。（3）发明：发明是指获得人为性的创造成果。发明成果并非天然存在，而是有人在发现的基础上进一部按照一定的目的去调整和改变对象以获得新事物、新状况或新结果。如瓦特发明了第一台蒸汽机。单纯的发明创造不能称之为创新，因为发明创造是指研究活动本身或它的直接结果，发明家上成功地开发才可以称为创新。创新思维的主要障碍—思维定势•思维定势也叫思维惯性，是指过去思维对当前思维的影响。人们把平时学习和实践中获得的知识、经验、观念和方法等要素进行积淀，并固定于大脑中，就构成了一定的思维方式。久而久之，在思维过程中就形成了固定的认识问题、分析问题和解决问题的模式，很难改变而成为定势。•思维定势的正面作用：是人们能够驾轻就熟而迅速的解决相似的问题。•思维定势的正面作用：在创新活动中，它是影响创新思维的主要思维障碍。几种典型的思维定势形式•权威定势：教育权威、专业权威等。•书本定势•从众定势：1）服从于群众的压力，2）随大波逐大流思想。•经验定势创新思维方式一、形象思维1、概念：形象思维是人们对客观事物的外在特点和具体形象在头脑中的反映。它有三种表现形式：表象、想象和联想。它包括想象思维和联想思维。例如，当要研制一台机器时，头脑会想像出这台机器的形状、颜色等外部特征，想像出组成这台机器所需要的零件数量、形状及装配过程。这些思维活动就属于形象思维。•形象思维具有形象性、直观性和灵活性的特点。它源于直观形象和既有经验，却又不受固定程序、规则和逻辑推理的约束，灵活的、跳跃式地直接抓住事物的本质。事例2、想象思维：是人脑通过形象化的概括作用对脑内已有的表象进行加工或重组的思维方式。它是形象思维的一种基本形式和方法，是一种特殊的心理现象和非逻辑思维。创新想象是根据一定的任务和目的，对头脑中已有的表象进行加工创新，独立的创造出崭新形象的过程。比如，哥白尼在天文仪器极度落后的情况下提出“日心说”，卢瑟夫建立原子模型，魏格纳提出大陆漂移学说等都是创新想像的结果。•幻想是创新想像的特殊形式，是一种指向未来的特殊想像。幻想思维的突出特点是它的脱离现实性，幻想思维能够在没有现实干扰的理想状态下任意驰骋，导致创新思想方案百出。•比如1894年俄国科学家齐奥科夫斯基就大胆幻想了未来宇宙航行:①制造带翅膀和一般操纵装置的火箭式飞机；②以后飞机的翅膀略有缩小牵引力和速度增加；……④飞至大气层外及滑翔降落:⑤建立大气层外的活动站(人造卫星)；……⑦登月；⑧在小行星带上和太阳系里其他不大的天体上建立移民区；……⑩太阳开始熄火太阳系的残存居民转至别的“太阳”。这些听起来好像是在叙述航空航天事业发展的历史其实当齐奥科夫斯基提山上述设想的时候莱特兄弟的飞机尚未问世。今天，由于实用火箭、喷气式飞机、人造卫星、阿波罗登月计划、航天轨道站以及航天飞机等的相继山现齐奥科夫斯基的设想大多己经实现。所以有人认为幻想是创造活动的源头。幻想可以给人以创造发明灵感，丰富的幻想是所有发明家共有的特征。3、联想思维：他是在某种诱因作用下，人们将一种事物的形象和另一种事物的形象联系起来的思维方式。它也是形象思维的一种基本形式和方法。它的特点是可以在两个不相关的事物之间通过连续的联系而快速的形成联想链。想象思维和联想思维可以互为起点，即想象思维可以在联想到的事物之间展开，同时想象思维所获得的结果又可以引起新的联想。事例力学第一定律就来源于创造想像。亚里士多德曾断言：当推动物体的外力停止作用时，原来运动的物体便归于静止；也就是说，物体的运动需要依靠外力来维持。他的这种论断，在两千多年的漫长岁月中，一直被公认为“真理”。著名的意大利物理学家伽利略是第一个公开怀疑亚里士多德以上论断的学者。伽利略注意到，一个小球沿着第一个斜面滚下来，再滚上第二个斜面，而这个小球在第二个斜面上所达到的高度，同它在第一个斜面上开始滚下时的高度相差很小。摩擦力越小，这个差距也就越小。于是伽利略想像：在没有摩擦力（或摩擦产生的阻力为零）的情况下，不管第二个斜面的倾斜度是多少，小球在第二个斜面总要达到和在第一个斜面上相同的高度。事例接着，他又进一步想像：假若第二个斜面变成可以无限延伸的水平面，那么小球从第一个斜面上滚下来后，将沿着平面永远运动下去。通过这种巧妙思考，伽利略得出了一个全新的结论：一个运动着的物体在不受外力的作用时，将保持原有的运动状态，维持匀速直线运动。他的这一论点打破亚里士多德被世人公认了两千多年的观点。后来，英国物理学家牛顿将伽利略的这一结论进一步总结为力学第一定律，即惯性定律。伽利略所想像的“没有摩擦力（或摩擦产生的阻力为零）”、“把平面无限延伸”等，都是理想化的情况，在现实生活中是不可能存在的。借助超越性想像，人们可以思考客观世界所没有的或不可能看到的东西。联想思维的基本类型1、接近联想：从某一思维对象到与它有接近关系的其他思维对象的联想。这种接近关系可能是时间和空间上的，也可能是功能和用途上的，还可能是结构和形态上的，等等。比如，你在路上遇到老师时，就可能联想到他前几天讲课的景象。又如，美国发明家威斯汀豪斯一直在寻求一种同时作用于整列火车车轮的制动装置。当他看到在挖掘隧道时，驱动风钻的压缩空气是用橡胶软管从数百米之外的空气压缩站送来的现象时，脑海里立刻涌现出气动刹车的创意，进而发明了现代火车的气动刹车装置。例如，一位美国发明家在一次理发时看到理发推子的动作，突然与其正在思考的收割机结构方案联系起来，成功地开发出利用理发推子动作原理的新型收割机。例如，许多人都有手被草割破的经历，但都没有创造，只有鲁班在手被草割破以后，仔细地观察到草叶的边缘存在的无数的细齿，联系到了木工工具，从而发明了木工锯。事例联想思维的基本类型2、相似联想：从某一思维对象到与它有某些相似特征的其他思维对象的联想。这种相似可能是外形或性质上的，也可能是某种意义上的。比如，由海洋生物表皮的性质引起联想，发明了新式的游泳衣；由某些兽类在野外生活不得风湿病联想到它们的骨头可以制药等，由联想产生的科技上的创造发明多属此类。例如，瓦特发明蒸汽机的过程运用的就是典型的相似联想。他观察到水壶里的水沸腾时水壶盖被水蒸气冲开，以此为开端结合需要解决的问题进行联想：水蒸气冲开水壶盖—蒸汽具有推动力—与水壶相似的动力机（蒸汽机）。又如，美国工程师道立安一直在考虑如何使汽油与空气均匀混合，以提高汽油在气缸中的燃烧效率。有一次他看到用喷雾器往身上喷洒香水形成均匀雾状的形态，立即联想到了使空气和汽油均匀混合的方法，从而发明了汽车化油器。美国工程师斯潘塞在做微波空间分布情况的试验时，发现衣兜内的巧克力被熔化。是什么原因使巧克力熔化呢？他由此联想到，微波能熔化巧克力，一定也会使其他食品由于内部分子振荡而温度升高，通过联想发明了微波炉。事例•相似联想在工程技术上也有很大用途。传统的金属轧制方法如图1-3所示，两轧辊反向同速转动，板材一次成形。采用这种方法，钢板在轧制过程中极易产生裂纹。日本的一个技术员看到用擀面杖擀面时面饼逐渐擀薄的过程，联想到钢板轧制如果也分为多次进行，就可消除裂纹现象，行星轧辊由此而产生，如图1-4所示。事例联想思维的基本类型3、对比联想：由事物间完全对立或从在某种差异而引起的联想。比如•由英雄想到叛徒，由很软的石墨想到坚硬金刚石，从自然科学想到社会科学等。•由电动机联想到发电机•由电流产生磁场（电磁效应）联想到用磁场产生电流（磁电效应）•对比联想在工业技术应用的例子并不少见。如图1-6所示是旋转式真空泵的示意图。当偏心转子按图示方向转动时，一端吸入空气，即可实现旋转式真空泵的吸气功能。应用对比联想，该机器改为利用另一端实现排出空气的功能，则真空泵就成了旋转式压缩机。这就是利用进与出的对比联想。如果再进一步，对比其能量进出关系，转子不主动运转，而将气流作为动力源，由吸（或排）气口吹入，则可以在转子上获得机械回转动能。事例联想思维的基本类型4、因果联想：由于两个事物之间存在因果关系而引起的联想。这种联想是双向的，可以由“因”想到“果”，也可以由“果”想到“因”。由“果”找“因”的联想在发明创造中被大量运用，找到合适的“因”，可以达到更理想的“果”。•如，产品的质量不高（“果”）往往是由于控制机床的人造成的，人控制机床是“因”；如果由计算机来控制机床（更合适的“因”），产品的质量就可以大大提高了（更理想的“果”）。二、发散思维•概念：发散思维又叫辐射思维、扩散思维、多向思维及求异思维等。它是指人在思维过程中，思路由一点向四面八方展开，求出多种答案的一种立体多路思维形式。•发散思维可以突破人们头脑中固有的逻辑框架，由一事想万事，从一物思万物，构成较大的思维空间，得到众多具有新意的答案。发散思维的特点是：从给定的信息中产生众多的信息输出，看到一样，想到多样；看到一样，想到异样；并由此导致思路的转移和跳跃前进，思维成果具有独特性和新颖性。发散思维与收敛思维示意图思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路思路问题中心问题中心发散思维收敛思维•运用发散思维，当一个人瞧见墙壁上有一个小黑点时，能够由此想到那是掉在餐桌上的一粒芝麻；由盘旋在空中的一架直升飞机，想到白纸上的一个疵点；由漂浮在牛奶中的一片茶叶，想到航行在海洋中的一艘巨轮……。文学上，作家对同一景象的不同描写；技术上，工程师对同一原理的不同应用；课堂上，教师对同一问题的不同解释，都来自于对同一事物的不同思维。创新思维的关键在于如何进行发散。有人认为，科学家创造能力的大小是和他的发散思维能力成正比的，并且可以用“创造能力=知识量×发散思维能力”这一公式来表示。事例三、横向思维•横向思维也称侧向思维或旁通思维，是指不按照思维逻辑去推理，而是转换思维视角，另辟蹊径的思维方法。•横向思维与纵向思维的区别：纵向思维是从单一的概念出发，并沿着这个概念一直推进，直到找出最佳的方案或方法。但是，万一作为起点的概念选错了，就会找不到最佳方案。爱德华·德波诺在其专著《新的思维》一书中，用“挖井”作比喻，阐述了纵向思维与横向思维两种不同方法的关系。挖一口井时，如果最初挖井的位置选得不合适，即使费了很大的力气，挖了很深，仍然不出水，怎么办？对于大多数人来说，放弃太可惜，只好继续将井挖得更深更大，并且自我鼓励说：“快了快了，马上就会出水的，坚持就是胜利！”随着挖掘工程的继续，人们一方面越来越感到失望，另一方面又感觉希望越来越大。这就是典型的纵向思维。如果应用横向思维，则要求首先确定井的位置，而一旦发现位置错了挖不出水，就应该果断放弃，另寻新址，绝不贪恋那口虽已挖了半截但位置错误的井。可见，纵向思维是指科学活动和日常生活中的传统思维方式，在大多数情况下它也是最有效的方式。横向思维是指能够产生新想法的思维方式，这种思维方式并不企图使每一步都正确，而是使人们摆脱旧有的思维模式和思维习惯，寻找更新、更好的解题途径和思路。事例四、逆向思维•逆向思维也称反向思维，是指转换思维视角，用与通常考虑问题的方向相反的思考方法。•世界上的事物都有正反两个方面，人们也应该从正反两个方面认识