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普 通 高 中 教 科 書
《通用技術(shù)》選擇性必修9：創(chuàng)造力開發(fā)與技術(shù)發(fā)明
第二章 創(chuàng)造性思維與技法
第一節(jié) 創(chuàng)造性思維及其應(yīng)用
教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)背景
清代文學(xué)家王國(guó)維在《人間詞話》寫道：“古今之成大事業(yè)、大學(xué)問者，必經(jīng)過(guò)三種之境界：‘昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路’，此第一境也。‘衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴’，此第二境也。‘眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處’，此第三境也。” 原本這三首詞寫的是兒女私情，王國(guó)維卻用創(chuàng)造性思維的方法，在古人的知名詞作品中巧妙地摘引出這幾段名句借用來(lái)講做學(xué)問的三種境界，不但一語(yǔ)中的，講得非常透徹，而且讓人印象十分深刻。
創(chuàng)造力開發(fā)過(guò)程是技術(shù)發(fā)明人的創(chuàng)造性思維過(guò)程，也是一種做學(xué)問的探索過(guò)程，其思維方法在很大程度上與王國(guó)維歸納總結(jié)出來(lái)的“成大事業(yè)、大學(xué)問者，必經(jīng)過(guò)三種之境界”有一致性，也給選修這門課的同學(xué)指出了學(xué)習(xí)方法。
通用技術(shù)是以設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)、操作學(xué)習(xí)為主要特征的基礎(chǔ)教育課程，技術(shù)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)貫穿于整個(gè)技術(shù)學(xué)習(xí)的過(guò)程。技術(shù)的本質(zhì)在于創(chuàng)造，在通用技術(shù)系統(tǒng)課程里專門設(shè)置是一門以創(chuàng)造為核心的課程，其目的就是有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力與想象力，培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維能力， 從而學(xué)好通用技術(shù)的各項(xiàng)課程。
教學(xué)目標(biāo)：
知識(shí)與技能目標(biāo):
1.理解創(chuàng)造性思維的特點(diǎn)。
2.通過(guò)比較、探究等方式理解抽象思維、形象思維、直覺思維、靈感思維、發(fā)散思維、收斂思維、分合思維、逆向思維、聯(lián)想思維等創(chuàng)造性思維。
教學(xué)內(nèi)容分析:
創(chuàng)造新產(chǎn)品需要有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但更重要的是創(chuàng)新，而基本的創(chuàng)新能力則來(lái)源于設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維與意識(shí)。本書在第二章介紹常見的創(chuàng)造性思維和技法，在這一章的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們希望能夠讓學(xué)生理解創(chuàng)造性思維的基本特征，能夠通過(guò)比較、探究等方式理解各種類型創(chuàng)造力思維特有的方式和特點(diǎn)，學(xué)會(huì)運(yùn)用批判式思維對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)成果和技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行分析。在認(rèn)識(shí)了創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)并熟悉一些重要的創(chuàng)造性技法，能夠分析理解創(chuàng)造性技法內(nèi)在的邏輯規(guī)律，能夠綜合應(yīng)用多種創(chuàng)造性技法進(jìn)行創(chuàng)新與技術(shù)設(shè)計(jì)。
本書第三章則介紹了創(chuàng)新工具和創(chuàng)客文化。通過(guò)常用工具的引入，理解創(chuàng)新工具的豐富性和發(fā)展性。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生將回顧在進(jìn)行創(chuàng)新作品制作時(shí)經(jīng)常會(huì)使用的常用工具，懂得如何利用三維打印機(jī)、激光切割機(jī)和數(shù)控機(jī)床等創(chuàng)新工具進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的物化實(shí)現(xiàn)的基本途徑。創(chuàng)客與創(chuàng)客文化是新生事物，創(chuàng)客活動(dòng)離不開創(chuàng)新和創(chuàng)造性制作。本章中還介紹了創(chuàng)客文化及其對(duì)社會(huì)進(jìn)步的影響，從而讓學(xué)生知曉眾創(chuàng)空間的基本概念及其存在的多種形態(tài)，能夠?qū)?chuàng)客制作實(shí)際效果進(jìn)行創(chuàng)造性效果和實(shí)現(xiàn)路徑的具體分析，懂得如何像一個(gè)真正的創(chuàng)客那樣進(jìn)行創(chuàng)造。
本書第四章的主題是發(fā)明成果與專利。通過(guò)案例的引入，讓學(xué)生能夠?qū)?chuàng)造成果進(jìn)行實(shí)事求是的評(píng)價(jià)，懂得優(yōu)化的路徑。通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生將理解保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要性，在保護(hù)自己的創(chuàng)造性成果的同時(shí)也懂得尊重他人的勞動(dòng)成果，并能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢有關(guān)專利技術(shù)的資料，學(xué)會(huì)專利的申請(qǐng)方法和基本流程。
學(xué)情分析:
學(xué)生對(duì)技術(shù)與創(chuàng)造力開發(fā)的了解認(rèn)識(shí)有限，面對(duì)未來(lái)，他們需要學(xué)習(xí)有關(guān)技術(shù)與創(chuàng)造力開發(fā)的知識(shí)。
了解發(fā)明創(chuàng)造的必要條件，使學(xué)生能夠有意識(shí)地運(yùn)用創(chuàng)造性思維體驗(yàn)發(fā)明創(chuàng)造的過(guò)程，形成積極的創(chuàng)造意向和興趣，培養(yǎng)良好的批判性思維和創(chuàng)造性思維等思維品質(zhì)。
教學(xué)重難點(diǎn):
理解創(chuàng)造性思維的特點(diǎn)。
通過(guò)比較、探究等方式理解抽象思維、形象思維、直覺思維、靈感思維、發(fā)散思維、收斂思維、分合思維、逆向思維、聯(lián)想思維等創(chuàng)造性思維。
教學(xué)策略:
欄目“思考”“討論”“探究”“知識(shí)窗”“設(shè)計(jì)與實(shí)踐”等，要求學(xué)生開動(dòng)腦筋，相互啟發(fā)，把自己代入情景之中，感受技術(shù)與創(chuàng)造的魅力。同時(shí)也讓學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能夠?qū)ι磉叺氖挛镞M(jìn)行判斷和分析，設(shè)想有無(wú)改善和提高的可能性。技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的今天，更需要提升和發(fā)揮我們的創(chuàng)造力，希望通過(guò)本書能夠讓學(xué)生理解技術(shù)，熱愛創(chuàng)造，擁有屬于自己的設(shè)計(jì)和作品。
教學(xué)準(zhǔn)備:
展示用的圖片、其他技術(shù)產(chǎn)品、多媒體課件。
教學(xué)過(guò)程:
情景導(dǎo)入:
老師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)《通用技術(shù)》選擇性必修9：創(chuàng)造力開發(fā)與技術(shù)發(fā)明　第二章 創(chuàng)造性思維與技法　第一節(jié) 創(chuàng)造性思維及其應(yīng)用。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，而技術(shù)的進(jìn)步離不開人們的創(chuàng)新和創(chuàng)造。隨著技術(shù)的發(fā)展，人類逐漸從重復(fù)性勞動(dòng)中解脫出來(lái)，同時(shí)，對(duì)人創(chuàng)造能力的要求也越來(lái)越高。
對(duì)遇到的問題多問幾個(gè)為什么，能幫助我們解決問題。在解決問題的過(guò)程中，能夠突破傳統(tǒng)思維模式的局限，就具有了創(chuàng)造性思維和相應(yīng)的方法。
本章就是向同學(xué)們介紹在日常生活實(shí)踐和工業(yè)生產(chǎn)中常見的一些創(chuàng)造性思維與技法。
技術(shù)發(fā)明不是一蹴而就的。在遇到實(shí)際問題時(shí)，能突破常規(guī)思維的限制，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義的思維。這種以新穎、獨(dú)創(chuàng)的方法解決問題的思維過(guò)程就是創(chuàng)造性思維。
人類的技術(shù)進(jìn)步和所創(chuàng)造的一切成果，都是創(chuàng)造性思維的具體體現(xiàn)和物化的結(jié)果。在第一章中，我們介紹了三維打印技術(shù)在面部骨骼修復(fù)再造時(shí)的創(chuàng)新運(yùn)用。三維打印技術(shù)在醫(yī)療中有很多實(shí)際應(yīng)用，最先將三維打印技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療中的案例是獨(dú)創(chuàng)，獨(dú)創(chuàng)性是創(chuàng)造性思維的特性之一。將三維打印與人臉骨骼模型聯(lián)系起來(lái)體現(xiàn)的是聯(lián)想，將損傷修復(fù)都與三維打印聯(lián)系起來(lái)體現(xiàn)的是靈活，聯(lián)想性與靈活性也是創(chuàng)造性思維的特性。
討論
創(chuàng)造性思維還具有求異性和綜合性的特性，你能舉例說(shuō)明嗎？
面對(duì)具體的實(shí)際問題，要進(jìn)行仔細(xì)地思考。在傳統(tǒng)方法難以解決問題的情況下，就必須運(yùn)用創(chuàng)造性思維突破常規(guī)思維的界限，采取與眾不同的方法。創(chuàng)造性思維有多種方法，只有通過(guò)觀察、學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，掌握一定的知識(shí)，再經(jīng)過(guò)探索和實(shí)踐，才能取得創(chuàng)造性的結(jié)果。
一、聯(lián)想思維
案例
激光清除異物
激光炮是高能激光武器，利用定向發(fā)射激光束聚焦后燒毀敵方導(dǎo)彈和衛(wèi)星等目標(biāo)的高技術(shù)新武器。南方電網(wǎng)聯(lián)想到軍用激光炮的用途，研制出專用的激光炮，能夠在不斷電的情況下，利用除障激光炮對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行非接觸的清理，將附著的異物燒掉（圖2-1）（參見教材P19）。
遠(yuǎn)距離的激光燒融與高壓輸電線上的異物清除，看似風(fēng)馬牛不相及，但將兩者聯(lián)系起來(lái)，并用于解決實(shí)際問題的思維，就是聯(lián)想思維。
探究
風(fēng)箏或孔明燈等異物被掛到高壓線上，有人用機(jī)器人對(duì)其進(jìn)行清除，你還能聯(lián)想到什么處理方法？
聯(lián)想的方法有很多，例如：
接近聯(lián)想。在時(shí)間上和空間上相互接近的事物之間形成的聯(lián)想。例如，桌子∶上面有書本，下面有椅子；閃電∶雷鳴；下雨∶滴答聲。
相似聯(lián)想（類似聯(lián)想）。在形式上、性質(zhì)上或意義上相似的事物之間所形成的聯(lián)想。例如，從語(yǔ)文書到數(shù)學(xué)書，從鋼筆到鉛筆。這種聯(lián)想也可用到創(chuàng)新過(guò)程中來(lái)。
對(duì)比聯(lián)想（相反聯(lián)想）。由某一事物的感知和回憶引起與它具有相反特點(diǎn)的事物的聯(lián)想。例如，黑與白，寫與擦，大與小，水與火，黑暗與光明，溫暖與寒冷。對(duì)比聯(lián)想又可分為下列幾種：
①?gòu)男再|(zhì)屬性的對(duì)立角度進(jìn)行對(duì)比聯(lián)想；
②從優(yōu)缺點(diǎn)角度進(jìn)行對(duì)比聯(lián)想；
③從結(jié)構(gòu)顛倒角度進(jìn)行對(duì)比聯(lián)想；
④從物態(tài)變化角度進(jìn)行對(duì)比聯(lián)想。
立即行動(dòng)
教室的窗戶玻璃外面有很多污漬，在保障安全的前提下，如何進(jìn)行清理？請(qǐng)利用聯(lián)想思維，設(shè)計(jì)出幾種解決方案。
知識(shí)窗
將不同事物聯(lián)系起來(lái)的是聯(lián)想思維，而與之近似，將事物表象聯(lián)系在一起的就是形象思維。
人們形象地模仿人手臂的動(dòng)作，制造了機(jī)械臂，用在生產(chǎn)線上，能夠有效提高生產(chǎn)效率。像這類形象的模仿對(duì)已有的表象進(jìn)行想象，去解決問題的思維方法就是形象思維。利用形象思維，人類模仿鳥發(fā)明了飛機(jī)，模仿魚發(fā)明了潛水艇。
與形象思維需要用表象進(jìn)行聯(lián)系不同，聯(lián)想思維可以在相似和相反的邏輯上進(jìn)行聯(lián)系。
二、分合思維
案例
集裝箱運(yùn)輸
產(chǎn)品從廠家到用戶，過(guò)去是采取散件裝卸，可能還需要用汽車和火車接力送到海港等地，運(yùn)輸過(guò)程中要多次裝卸，運(yùn)輸效率低、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，而且對(duì)包裝的要求很高。集裝箱運(yùn)輸就解決了上述的問題，遠(yuǎn)洋貨輪的運(yùn)輸效率比分散貨運(yùn)提高了幾倍，有力地推動(dòng)了國(guó)際貿(mào)易的大發(fā)展（圖2-2）（參見教材P20）。
從散裝到整體運(yùn)輸，把事物重新進(jìn)行排列組合，從而產(chǎn)生新功能的思維方式就是分合思維。在拆分組合之下，一個(gè)具有新功能的事物誕生了，創(chuàng)新的機(jī)遇也來(lái)了。
設(shè)計(jì)與實(shí)踐
有人將家具作為分解組合的對(duì)象，探索將家具進(jìn)行分拆和組合的各種可能，從而開發(fā)出新的家具產(chǎn)品。通過(guò)與家里相近似的其他物體一起進(jìn)行組合，可以組合出更多的組合家具出來(lái)（圖2-3）（參見教材P20）。
案例
嘗試將我們?nèi)粘W(xué)習(xí)中使用過(guò)的文具進(jìn)行分解和組合，你能夠重新組合成幾種復(fù)合文具？這些復(fù)合文具是否可以提高文具使用的效率和效果？
分解組合也是解決問題的方法，再難的事，將其分解開來(lái)，然后分頭行動(dòng)，分步實(shí)施，就不覺得難了。
知識(shí)窗
將具體事物進(jìn)行分解組合是分合思維，而與之近似，將思維以抽象邏輯方式進(jìn)行擴(kuò)散以及反向的集中就是發(fā)散思維和收斂思維。思維導(dǎo)圖就具有發(fā)散思維的特征，利用思維導(dǎo)圖，可以將“利用一升水做動(dòng)力小車能跑多遠(yuǎn)”的課題，發(fā)散和分解成具體的因素。
討論
利用一升水做動(dòng)力小車能跑多遠(yuǎn)？如果將小車的動(dòng)力限定在一升水的各種利用上，那么，利用分合思維、發(fā)散思維和收斂思維，就可以考慮與哪些因素進(jìn)行結(jié)合？如果對(duì)于水之外的因素沒有限制的話，就可以：
①一升水與運(yùn)動(dòng)：利用水的運(yùn)動(dòng)形成反作用力，在結(jié)構(gòu)上努力提高水面與出水口之間的高度；
②一升水與壓力結(jié)合，就可以將水箱密封，在開始時(shí)將泡騰片放入水中，利用泡騰片在水中能夠生成大量氣體，提高壓力來(lái)增強(qiáng)出水的效果；
……
與其他的科學(xué)知識(shí)相結(jié)合，能利用與這一升水相關(guān)的其他資源做些什么？
三、逆向思維
案例
跑步機(jī)
跑步通常是在跑道上進(jìn)行的，為了節(jié)省場(chǎng)地，采取逆向思維尋求解決問題的方法，讓跑道動(dòng)起來(lái)，人在跑步時(shí)就不用移動(dòng)位置了，這就是跑步機(jī)。
從相反的角度進(jìn)行思考，把問題的解決作為思考的出發(fā)點(diǎn)，沿著為實(shí)現(xiàn)未來(lái)而思考現(xiàn)在，為到達(dá)終點(diǎn)而把握起點(diǎn)的思路，就是逆向思維。譬如，利用逆向思維，可對(duì)原來(lái)外面固定、里面轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將結(jié)構(gòu)變成中間固定的外轉(zhuǎn)子電機(jī)，并做成電動(dòng)汽車的輪子。
立即行動(dòng)
現(xiàn)在通用的三維打印機(jī)是打印頭運(yùn)動(dòng)而制成品不動(dòng)的制作模式，從逆向思維出發(fā)，設(shè)計(jì)一個(gè)打印頭不動(dòng)，而制成品底盤運(yùn)動(dòng)的方案，并繪制相關(guān)草圖。
知識(shí)窗
將事物流程反過(guò)來(lái)考慮的是逆向思維，而對(duì)之進(jìn)行間接概括就是抽象思維。抽象思維能抓住事物的關(guān)鍵特征和本質(zhì)，是我們學(xué)習(xí)、生活中必備的一種思維方式，同時(shí)在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中也十分重要。為了進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)，用類似的方法，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品具體特性進(jìn)行挑剔性的提問，并對(duì)各種提問中的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證性分析就是批判性思維。
思考
嘗試用批判性思維對(duì)一個(gè)日常用品進(jìn)行分析。
四、靈感思維
案例
冰管輸油
某南極考察隊(duì)在輸送燃油到基地里時(shí)，遇到了輸油管長(zhǎng)度不夠的難題。
在大家一籌莫展之際，隊(duì)長(zhǎng)“靈光一現(xiàn)”突發(fā)奇想：用冰來(lái)做管子！依靠冰管子，解決了輸油管長(zhǎng)度不夠的難題。
像這類在考慮問題的過(guò)程中，突然出現(xiàn)的特殊想法，就是靈感思維。靈感思維具有隨機(jī)性和偶然性，不經(jīng)意間就冒了出來(lái)，往往是“有心栽花花不開，無(wú)心插柳柳成蔭”。為了抓住靈感，就要準(zhǔn)備好記錄手段，把冒出的靈感及時(shí)記下來(lái)，這對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)造能力有很大的幫助。
討論
請(qǐng)回憶自己曾經(jīng)有過(guò)的“創(chuàng)新靈感”，現(xiàn)在還能記得多少？能夠記錄下來(lái)的還有哪些？
知識(shí)窗
反復(fù)考慮問題解決辦法時(shí)突然出現(xiàn)的想法是靈感思維，在問題剛出現(xiàn)就能想到辦法的是直覺思維。
有關(guān)創(chuàng)造性思維的方式，可參見表2-1。
表2-1 常用的創(chuàng)造性思維
名稱 特點(diǎn)
聯(lián)想思維 某種誘因?qū)е碌牟煌硐箝g發(fā)生聯(lián)系的自由思維活動(dòng)
形象思維 將問題與已經(jīng)解決了的問題的表象進(jìn)行聯(lián)系
分合思維 分解之后再組合，功能模塊的再組合
發(fā)散思維 擴(kuò)散狀態(tài)的思維模式，思維視野廣闊，呈現(xiàn)多維發(fā)散狀
收斂思維 集中于同一方向，使思維條理化、邏輯化、規(guī)律化
逆向思維 從相反的角度尋求解決問題的思維方法
抽象思維 對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)進(jìn)行間接、概括的反映的過(guò)程
靈感思維 憑借直覺而進(jìn)行的快速、頓悟性的思維
直覺思維 未經(jīng)逐步分析，僅依據(jù)感知迅速地做出判斷和猜想
課后作業(yè)
習(xí) 題
1. 在科幻作品中往往包含有很多的創(chuàng)造性思維，回想你看過(guò)的科幻小說(shuō)與科幻電影，里面有哪些體現(xiàn)了創(chuàng)造性思維？
2. 無(wú)人機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近來(lái)比較熱門的技術(shù)，發(fā)揮你的創(chuàng)造性思維，利用它們能夠?qū)崿F(xiàn)什么樣的新功能？
板書設(shè)計(jì)
第二章 創(chuàng)造性思維與技法
第一節(jié) 創(chuàng)造性思維及其應(yīng)用
一、聯(lián)想思維
二、分合思維
三、逆向思維
四、靈感思維
教學(xué)反思
通用技術(shù)
選擇性必修9：創(chuàng)造力開發(fā)與技術(shù)發(fā)明
普 通 高 中 教 科 書
主 編 劉瓊發(fā)
副 主 編：李 榕 周衛(wèi)星 朱美健 席春玲
本 冊(cè) 主 編：肖 萍
編 寫 人 員：陳曉民 顧文揚(yáng) 陳 威 趙忠華
宋向明 梁劍文
廣東教育出版社
廣東科技出版社

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