資源簡介

(共74張PPT)
4.3常用的構思方法
任務一 體驗形態分析法和聯想法
任務二 嘗試應用設問法和仿生法
走進情境：
在討論設計方案時，有學生聯想到烏龜的身體部位可以伸縮，把烏龜身體作為臺燈底座，脖子作為支撐桿，頭作為光源和燈罩；還有同學提出，模仿磁懸浮列車來設計懸浮臺燈。這些腦袋大開的想法令大家眼前一亮。那么如何構思呢？
常用的構思方案——1.形態分析法
　 二戰期間，美國情報部門探聽到法西斯德國正在研制一種新型巡航導彈，但費盡心機也難以獲得有關技術情報。然而，火箭專家茲維基博士卻在自己的研究室里，輕而易舉地搜索出法西斯德國正在研制并嚴加保密的乃是帶脈沖發動機的巡航導彈。他能夠坐在研究室里獲得技術間諜都難以弄到的技術情報，是因為運用了他稱之為“形態分析”的思考方法。
　 在研制過程中，茨維基在當時可能的技術基礎上，分析了火箭的各主要組成要素可能具有的各種形態。
組成要素——狀態 1 2 3 4 狀態個數
1 使發動機工作的媒介物 真空 大氣 水 地內部 4
2 推進燃料的工作方式 靜止 移動 推動 旋轉 4
3 推進燃料的物理狀態 氣體 液體 固態 3
4 推進的動力裝置的類型 沒有 內藏 外裝 3
5 點火的類型 自己點火 外部點火 2
6 做功的連續性 持續的 斷續的 2
可能的方案數4*4*3*3*2*2=576種 茨維基利用排列組合的原理，在一周之內就提交了576中火箭設計方案，其中就包括了德國保密的F-I型巡航導彈和F-2型火箭。在經過先發散后收斂的創造過程，美國很快獲得了同樣的先進方案，在軍備競賽中趕上了德國。
一個事物（技術裝置）都可以分解成若干個子系統，直至分解成不能再分的要素為止，把要素創新排列組合，就會產生很多新的功能、方法或裝置。
形態分析，是指從整體的思想出發來看待事物，把事物看出是幾個功能部分的集合，然后把整體拆成幾個功能部分，分別找出能夠實現每一部分功能的所有方法，最后將這些方法進行重新組合，根據分析評價結果最終形成多種設計方案。形態分析法是一種產生多方案、行之有效的構思方案。
臺燈的形態分析模型僅僅關注燈罩造型、支撐方式，開關控制方式，就已經有200多種方案了。
挖掘機形態分析法
利用可能的一切組合來構思，只要能把現有科技成果提供的技術手段全部羅列，就可以把現存的可能方案一網打盡。
優點
操作上困難，要在數目龐大的組合中篩選出可行的新品方案，選擇不當，可能使組合過程的辛苦付之東流。
缺點
形態分析法的優缺點
需注意的問題
1.不必將不可能采用的手段填入形態分析表中，以避免組合表過于龐大。
2.綜合思考時，最好有一個主要思想，從而更有效率。且這一步難度更大，須有較強的專業基礎才行。
3.對于復雜的技術課題可分幾個層次，可用逐項展開的方法不斷深入主題，最后分幾層進行主題組合。
常用的構思方法 ——2.聯想法
愛因斯坦說過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識的源泉。嚴格地說，想象力是科學研究的實在因素?！?br/>聯想法就是由甲事物想到乙事物。具體來說，是借助想象，把形似的、相連的、相對的、相關的或某一點上有相通之處的事物加以聯結。
案例分析
用聯想法設計燈具
案例：防盜音樂拉鏈
一位遼寧省梨樹縣的農民農閑到城里去的時候，看見有些人的手機上佩戴著能發光、發聲的“來電顯掛件”。他就想，如果將這個東西安到拉鏈上，于終他就設計出了防盜音樂拉鏈，在拉動拉鏈把手時拉鏈連桿就接通電路并發出聲音。
功能遷移
案例：拔棉桿器
江西省一位初中二年級的女學生，在家里幫助父母到棉田里拔棉桿，由于棉桿根系發達，拔起來很費勁，她就想到能不能設計一種拔棉桿的工具。
后來，她想到了用“羊角錘”拔釘的原理，經過移植，設計成了拔棉桿的工具，很受棉農的歡迎。
原理遷移
討論：隨意選取幾個名詞，試著用聯想法構思一種臺燈或者其他物品的方案。
利用聯想法進行方案構思，不一定能使技術設計一次性成功，但它有可能為構思找到一種方法或一條形成方案的路徑。運用聯想法進行構思后，不能盲目實踐，而應該首先對方案進行科學論證，然后在實施。
常用的構思方法 ——3.應用設問法
設問法是通過多角度提出問題，從問題中尋找思路，進而做出選擇并深入開發創造性設想的一種構思方法。
學會提問
信用卡的誕生
據說有一天，美國銀行家弗蘭克在紐約一家飯店招待客人用餐，就餐后發現他的錢包忘記帶在身邊，場面非常尷尬，不得不打電話叫妻子帶現金來飯店結賬。于是麥弗蘭克產生了創建信用卡公司的想法。1950年，弗蘭克與他的好友施奈德合作投資，在紐約創立了"大萊俱樂部”，為會員們提供一種能夠證明身份和支付能力的卡片，會員憑卡片可以記賬消費，這和當下信用卡“先消費，后還款”的理念一致。
學會提問
拍立得的誕生
二戰期間，一個美國人艾德文正在給小女兒拍照，小女兒問父親為什么要等一周才能看到照片。女兒直率的問題讓他開始思考。顧客希望買上商品立刻就能用。那么照相機為什么就不一樣呢？能否在一個很小的封閉空間內用幾秒鐘洗出相片呢？1948年，第一架60s拍立得照相機在波士頓上市銷售？
為什么需要很長時間才能看到照片？
能否用機器代替重復人工勞動打?。?br/>學會提問
復印機的誕生
卡爾遜在紐約專利辦公室的工作需要重復打印、復制大量的重要文件，卡爾森患有關節炎，視復制文件為痛苦及單調的工作，這份苦差事，刺激了卡爾遜，他勵志要發明一種設備，只有輕輕一按，就可以將文件復印下來，最終發明了利用具有光電導特性的材料在靜電作用下經曝光從絕緣體變為電的良導體來復制原稿的復制技術
學會提問
什么是問題？
對事物產生疑問、要求回答或需要解釋的題目
從對象看：別人不懂或自己不懂的
從內容看：包括對書本里、生活中、社會上等一切的提問和質疑。
學會提問
笨問題
如果一個問題只能有一個答案，沒有其他可能性，或明知故問。
今天兩個進球都是你打的，高不高興？
您中了頭獎，有沒有很開心？
你們家被火燒了，你難過嗎？
孩子生病了，你心疼嗎？
學會提問
笨問題
如果一個問題只能有一個答案，沒有其他可能性，或明知故問。
怎樣才能制作出永動機來？
隱含著一定能制造出永動機來，這是一個偽命題。
重錘永動機
浮力永動機
重力永動機
學會提問
找問題
改進戰斗機的學問
　二戰時，美英聯軍對德國展開了大轟炸。由于德國防空力量強大，美英空軍損失慘重，人機皆亡比例達11%。
　　為此，湯姆遜帶領一個研究小組，著手改善這一現象。他們檢查了執行任務歸來的所有飛機，發現機腹部位都布滿了彈痕，而機翼大都完好無損。由此，湯姆遜大膽地推斷：機腹部位較易受到炮火攻擊，而機翼則可相對自如地避開炮火。
　　于是，湯姆遜把主要精力都花在改進機腹上，采用了更加堅固的材料?？墒?，被擊毀的人機比例仍沒下降。看到新返回飛機的機腹又是傷痕累累的，湯姆遜千方百計地改進機腹的防護，卻始終收效甚微。
這時，湯姆遜的一位朋友打來電話，說：“如果你仍然只顧研究改進機腹，花再大的代價也是徒勞！”
　 湯姆遜奇怪地問：“為什么這樣說？”
朋友說：“所有返回的飛機，都是機翼完好而機腹被擊中，這不正說明—飛機機腹受襲，還可幸運地返航；而機翼受損的飛機，則無一能夠幸免嗎？所以，你要解決的，是機翼問題而非機腹呀！”這番話讓湯姆遜如醍醐灌頂，他嘗試著加固了機翼，果然，被擊毀的飛機數量很快減少了。
改進機腹，沒有效果
改進機翼，找對了問題
設問法是通過多角度提出問題，從問題中尋找思路，進而做出選擇并深入開發創造性設想的一種構思方法。它的主要類型有奧斯本檢核表法、5W2H法、和田十二動詞法。
奧斯本檢核表法
（設想提問法、分項檢查法）
《創造性思維》
創新方法之母
記號 檢核項目 新設想名稱 新設想概述
1 有無其他用途
2 能否借用
3 能否改變
4 能否擴大
5 能否縮小
6 能否代用
7 能否調整
8 能否顛倒
9 能否組合
有無其他用途
水管還有沒有其他用途？
自行車輪胎的發明
有個蘇格蘭醫生鄧祿普先生，在用橡皮水管給花草澆水時，發現充水的皮管很有彈性，就把一截裝滿水的皮管綁到自行車，但車輪太重，經過反復試驗，終于發現充氣皮管更加穩定省力
能否借用（模仿）
受石油工業中用小機器人來探測管道漏洞做法的啟發
制造出各種內窺鏡用于醫療的工作（胃鏡、腸鏡等）
能否改變（形狀、顏色、味道……）
1898年亨利·丁根將軸承的滾柱改成圓球，發明了滾珠軸承，這一形狀的改變，大大提高了軸承的使用壽命
1898年亨利·丁根將軸承的滾柱改成圓球，發明了滾珠軸承，這一形狀的改變，大大提高了軸承的使用壽命
能否改變（形狀、顏色、味道……）
能否擴大（擴大使用范圍，延長使用壽命、增加產品特性……
牙膏中加入某一藥物或成分，改變其特性。
牙膏中加入某一藥物或成分，改變其特性。
擴大自行車輪胎
能否縮?。ê喕嚎s、濃縮、微型化、縮短、變窄……）
能否替代
早在羅馬時期，車馬與行人交叉行駛，經常使交通堵塞，還不斷發生事故，為此，人們便將人行道與馬車道分開，并把人行道加高，還在靠近馬路口的地方砌起一塊塊凸起路面的石頭——跳石，作為指示行人過街的標志。行人可以踩著這些跳石，慢慢穿過馬路。馬車運行時，跳石剛好在馬車的兩個輪子中間。隨著汽車的發明，城市內更是車輪滾滾，從前的那種跳石已無法避免交通事故的頻頻發生。20世紀50年代初期，英國人在街道上設計出了一種橫格狀的人行橫道線，規定行人橫過街道時，只能走人行橫道，于是倫敦街頭出現了一道道赫然醒目的橫線，看上去就像斑馬身上的白斑紋，因而人們稱它為斑馬線。
完全由電力或電磁力驅動的火車替代了以前的蒸汽列車。
能否替代
能否調整（變換規格型號、日程計劃、因果關系、速度、頻率…）
能否調整（變換規格型號、日程計劃、因果關系、速度、頻率…）
能否顛倒（正負顛倒、首尾顛倒、上下顛倒……）
能否組合（混合、合成、配套……）
能否組合（混合、合成、配套……）
記號 檢核項目 新設想名稱 新設想概述
1 有無其他用途 理療保溫瓶 利用保溫瓶的熱氣對人體進行理療，如預防感冒、止痛等
2 能否借用 自加熱保溫瓶 借用化學反應原理制成自加熱保溫杯
3 能否改變 球形保溫瓶 按照個性化需求設計球形保溫杯，滿足求異心理
4 能否擴大 保溫桶 擴大傳統保溫瓶的容積
5 能否縮小 保溫杯 縮小體積，開發多種保溫杯，如旅游、中藥保溫杯
6 能否代用 不銹鋼膽保溫瓶 用薄不銹鋼材料代替傳統玻璃保溫瓶瓶膽，還可使瓶膽一體化
7 能否調整 冰盒 調整瓶口、手提及比例尺寸使之成為冰盒
8 能否顛倒 倒置式保溫瓶 變傳統直立為倒置，用旋轉式支架使保溫瓶口朝下倒水
9 能否組合 智能凈水保溫瓶 將保溫瓶、水處理系統及電腦控制組合，使瓶具有自動凈水功能
新型保溫瓶的檢核表
和田十二法
和田十二法是我國學者許立言、張福奎在奧斯本檢核問題表基礎上，借用其基本原理，加以創造而提出的一種思維技法。它既是對奧斯本檢核問題表法的一種繼承，又是一種大膽的創新
(1) 加一加:加高、加厚、加多、組合等。
(2) 減一減:減輕、減少、省略等。
(3) 擴一擴:放大、擴大、提高功效等。
(4) 變一變:變形狀、顏色、氣味、音響、次序等。
(5) 改一改:改缺點、改不便、不足之處。
(6) 縮一縮:壓縮、縮小、微型化。
(7) 聯一聯:原因和結果有何聯系，把某些東西聯系起來。
(8) 學一學:模仿形狀、結構、方法，學習先進。
(9) 代一代:用別的材料代替，用別的方法代替。
(10)搬一搬:移作他用。
(11)反一反:能否顛倒一下。
(12)定一定:定個界限、標準，能提高工作效率。
(1) 加一加:加長、加高、加厚、加多、組合等。
(2) 減一減:減輕、減少、省略等。
(3) 擴一擴:放大、擴大、提高功效等
4.縮一縮:壓縮、縮小、微型化。
5. 變一變:變形狀、顏色、氣味、次序等
(6) 改一改:改缺點、改不便、不足之處。
(7) 聯一聯:原因和結果有何聯系，把某些東西聯系起來。
(8) 學一學:模仿形狀、結構、方法，學習先進。
(9) 代一代:用別的材料代替，用別的方法代替
10)搬一搬:移作它用。
(11)反一反:能否顛倒一下。
(12)定一定:定個界限、標準，能提高工作效率
序號 檢核內容 設想名稱 簡要說明
1 加一加 自行車反光鏡 車頭安裝折疊反光鏡，像摩托車一樣，增加安全性
2 減一減 無鏈條自行車 取消鏈條，利用杠桿原理把踏腳由旋轉運動改為上下運動
3 擴一擴 水陸兩用自行車 車兩側加四個氣囊，充足氣后可浮于水面，車后裝小型螺旋槳
4 縮一縮 折疊式自行車 折疊后縮小體積，便于提上樓
5 變一變 助動式自行車 安裝大型發條，在有電的地方接通電源就可以上緊發條，騎車時放松發條助力
6 改一改 車頭可轉動自行車 車頭可轉動90度，停車場車多時轉動車頭方便取出
7 聯一聯 多功能自行車 農村可用自行車抽水，脫粒，按上拖斗可以運輸
8 學一學 電動式自行車 安裝蓄電池和小電機
9 代一代 塑料式自行車 用碳纖維塑料做成的車架取代金屬車架，強度大，重量輕
10 搬一搬 家用健身自行車 可在家鍛煉身體
11 反一反 發電自行車 用自行車拖動小型發電機，停電時解決照明用電
12 定一定 自動限速自行車 使自行車不能超速行駛，增加安全性
自行車 的創新
5W2H分析法又叫七問分析法，是二戰中美國陸軍兵器修理部首創,廣泛用于企業管理和技術活動，對于決策和執行性的活動措施也非常有幫助，也有助于彌補考慮問題的疏漏。
(1)What--是什么 目的是什么 任務是什么？條件是什么？方法是什么？規范是什么？重點是什么？規范是什么？功能是什么？與什么有關？
(2)Why--為什么要做 可不可以不做 有沒有替代方案 為什么是這種顏色、大小、材料
(3)Who--誰 由誰來做 誰不能做？與誰有關，誰來決策？誰會贊成？反對？
(4)When--何時 什么時間做 何時完成？什么時機最適宜
(5)Where--何處 在哪里做 何處最適宜？
(6)How --怎么做 如何提高效率 如何實施 方法是什么
(7)How Much--多少 做到什么程度 數量如何 質量水平如何 費用產出如何
常用的構思方法——4仿生法
仿生法是模擬自然生物形態進行設計的方法，主要類型包括:功能仿生設計、形態仿生設計、結構仿生設計、肌理與質感仿生設計。
仿生學的起源
遠古時代
人類處于農牧漁時代，人類的祖先模仿蜘蛛網編網捕魚；受果實和瓢蟲滾動的啟發發明了輪子……
生存 ——自衛——競爭
仿生學的起源
工業時代
人們模仿植物和動物的結構，創造新的建筑結構：
模仿鳥的飛翔發明飛機；
模仿人與動物發明機器人；
模仿海豚發明潛艇……
觀察 ——靈感——模仿
仿生學的起源
信息時代
人們模仿人的運算發明計算機；
分析 ——啟示——設計
功能仿生設計
仿蝙蝠超聲波導盲手杖
蜻蜓式直升機及仿生機器:
形態仿生設計
海螺樓梯仿生設計
肌理與質感模仿
結構模仿
奧運場館國家體育場“鳥巢”
仿象鼻機器臂
車輪的仿生設計
蜂窩板
馬上行動：利用仿生法，設計一款身邊使用的任何一個小物件。

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