資源簡介

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第一課時
設計的創造性思維和工程思維
通用技術粵教版（2019）
必修1
第二章
技術設計的基礎
第一節
設計的創造性思維和工程思維
01
02
03
04
05
06
新課導入
發散思維
逆向思維
定勢思維
工程思維
因素的影響
07
聯想思維
一、新課導入
港珠澳大橋伶仃洋航道段按傳統方法在海面上建設行不通，能不能建到海底里？港珠澳大橋設計團隊從逆向思維中形成了這一創造性的構思。
在此基礎上，設計團隊對大橋建設的造價、安全、環保、施工的難易程度，以及對珠江口國家一級保護動物中華白海豚保護區的影響等各種因素進行了系統的分析、比較和權衡，終于形成了港珠澳大橋建設的“橋—島—隧”結構設計方案。
據統計，港珠澳大橋的創新項目超過1000個、創造600多項專利，還突破了10余項世1界級技術難題。建議你進一步了解有關創造性思維和工程思維方面的案例。
創新思維包括發散思維、系統思維、遷移思維類比思維、逆向思維等多種思維方式。
二、發散思維
1.定義
發散思維又稱為輻射思維，它以思維的問題為中心向外擴展各種想法，即多角度、多層次(深度)探討問題的解決方法，并由此引起思路的轉移和思想的躍進，在眾多的想法中，找出一種或多種解決問題的方法，或解決問題的一個系統(整套)方法。思維的發散可從材料、結構、功能、形態、方法、關系和因果等多方面進行。
2.特點
①
流暢性
流暢性就是觀念的自由發揮。指在盡可能短的時間內生成并表達出盡可能多的思維觀念以及較快地適應、消化新的思想概念。機智與流暢性密切相關。
流暢性反映的是發散思維的速度和數量特征。
2.特點
②
變通性
變通性就是克服人們頭腦中某種自己設置的僵化的思維框架，按照某一新的方向來思索問題的過程。
變通性需要借助橫向類比、跨域轉化、觸類旁通，使發散思維沿著不同的方面和方向擴散，表現出極其豐富的多樣性和多面性。
2.特點
③
獨特性
獨特性指人們在發散思維中做出不同尋常的異于他人的新奇反應的能力。獨特性是發散思維的最高目標。
2.特點
④
多感官性
發散性思維不僅運用視覺思維和聽覺思維，而且也充分利用其他感官接收信息并進行加工。發散思維還與情感有密切關系。如果思維者能夠想辦法激發興趣，產生激情，把信息感性化，賦予信息以感彩，會提高發散思維的速度與效果。
思考角度
創新設想
感悟
材料
功能
結構
形態
組合
……
以自行車作為創新對象進行認真的觀察和思考
三、逆向思維
1.定義
逆向思維又叫反向思維它的特點是采用與正向思維完全不同(甚至相反)的方法來思考問題，提出解決問題的方法。
1.定義
例如，《三國演義》中的“空城計”。諸葛亮因錯用馬謖而失去戰略要地--街亭，司馬懿乘勢引大軍向諸葛亮所在的西城蜂擁而來。此時，諸葛亮身邊無大將，只有一幫文官，無法守城，也來不及撤離。于是，諸葛亮令人將城門大開，頭戴綸巾，到城樓焚香，彈琴。司馬懿見狀，十分疑惑，即下令退兵。其子司馬昭問父親何故退兵？司馬懿說:諸葛亮一生都很謹慎，不會冒險，今大開城門，必有埋伏，故下令退兵。
2.特點
逆向思維又叫反向思維它的特點是采用與正向思維完全不同(甚至相反)的方法來思考問題，提出解決問題的方法。
2.特點
2.特點
逆向性思維在各種領域、各種活動中都有適用性，由于對立統一規律是普遍適用的，而對立統一的形式又是多種多樣的，有一種對立統一的形式，相應地就有一種逆向思維的角度，所以，逆向思維也有無限多種形式。如性質上對立兩極的轉換:軟與硬、高與低等;結構、位置上的互換、顛倒:上與下、左與右等;過程上的逆轉:氣態變液態或液態變氣態、電轉為磁或磁轉為電等。不論那種方式，只要從一個方面想到與之對立的另一方面，都是逆向思維。
普遍性
2.特點
逆向是與正向比較而言的，正向是指常規的、常識的、公認的或習慣的想法與做法。逆向思維則恰恰相反，是對傳統、慣例、常識的反叛，是對常規的挑戰。它能夠克服思維定勢，破除由經驗和習慣造成的僵化的認識模式。
批判性
2.特點
循規蹈矩的思維和按傳統方式解決問題雖然簡單，但容易使思路僵化、刻板，擺脫不掉習慣的束縛，得到的往往是一些司空見慣的答案。其實，任何事物都具有多方面屬性。由于受過去經驗的影響，人們容易看到熟悉的一面，而對另一面卻視而不見。逆向思維能克服這一障礙，往往是出人意料，給人以耳目一新的感覺。
新穎性
3.其它
反轉思法，這種方法是指從已知事物的相反方向進行思考，是產生技術設計構思的途徑，事物的相反方向常常從事物的方、順序、分合、狀態、多少、大小、功能、結構、國果關系等方面作反向思維。例如，在酒瓶軟木塞從正向拔不出來的況下，向思維想到，可以采用反向的方式，將軟木塞入酒瓶中，同樣實現將酒出來的目的。
反轉思法
3.其它
轉換逆向思法。這是在研究問題時，由于原有解決該問題的手段或方法阻，而轉換另一種手段或另一角度來思考，以使問題利解決的思維方法。如歷史上被傳為佳話的司馬光砸缸救落水兒童的故事，就是運用轉換逆向思維法的一個例子。
轉向思法
3.其它
缺點逆向思維法。這是一種利用事物的缺點，化被動為主、化不利為有利的思維方法。例如金屬腐蝕一般情況是壞事，但人們利用金屬腐蝕原理進行電鍍，把壞事變好事，就是缺點逆向思維法的一種應用。
缺點逆向思維法
四、聯想思維
1.定義
聯想思維簡稱聯想，是人們經常用到的思維方法，是一種由一事物的表象、語詞、動作或特征聯想到它事物的表象、語詞、動作或特征的思維活動。通俗地講，
聯想一般是由于某人或者某事而引起的相關思考，人們常說的
“由此及彼”、“由表及里”、“舉一反三”
等就是聯想思維的體現。
2.特點
批判性
背逆性
挑戰性
3.其它
接近聯想
對比聯想
類比聯想
相似聯想
因果聯想
接近聯想
3.其它
接近聯想。是指時間上或空間上相互接近的事物之間形成的聯想。例如“春江潮水連海平，海上明月共潮升。滟滟隨波千萬里，何處春江無月明。”春江、潮水、大海與明月被詩人聯系在了一起。
相似聯想
3.其它
相似聯想。是指由某一事物或現象想到與它相似的其他事物或現象。相似聯想有原理相似、現象相似、方法相似等。如技術設計中物體的連接方法，從釘子連接，可以聯想到焊接、粘接、榫接等。
對比聯想
3.其它
對比聯想。是指具有相反特征的事物或相互對立的事物之間所形成的聯想。如看到優點就想到缺點，看到大就想到小，看到復雜就想到簡單等。
因果聯想
3.其它
因果聯想。由于兩個事物存在因果關系而引起的聯想。可以由因想到果，也可以由果想到因。例如在合成樹脂中加入發泡劑，得到質輕和隔音性能良好的泡沫塑料。對這種因果關系進行聯想，在水泥中加入一種發泡劑，結果發明了質輕、隔熱、隔音的氣泡混凝土。
類比聯想
3.其它
類比聯想。是通過對一種事物與另一種(類)事物對比而產生的聯想。常見的有形式類比、功能類比等。例如根據與蜻蜓翅的減振結構的形式類比，設計飛機的減振裝置;根據與某種生物的功能類比，設計具有近似功能的新裝置，如各種機械手、鱷魚夾等。
工程師梅斯塔爾從野外回家，發現衣服上掛著一些牛蒡子籽實，這些籽實緊緊地附著在衣服上。他覺得很好奇，于是拿到顯微鏡下觀察，結果發現每一個籽實都長著許多小鉤，正是這些小鉤使牛蒡子籽實掛在衣服上掉不下去。受此啟發他產生了聯想：
有一個年輕人對刀具很感興趣，但刀用過一段時間之后便會變鈍，需要重新來磨，相當麻煩。他一直想找到一個使刀具永久保持鋒利的辦法。一天，他路過一個建筑工地時，看到幾個工人正在用玻璃刮木板上的油漆。他發現，玻璃片刮過一會兒變鈍后，工人便將玻璃片敲斷一節，用新的玻璃片接著刮。
這個年輕人由此聯想到刀刃，于是，他設計了一種長長的刀片，上面有許多刻痕，刀刃用鈍之后便可以沿刻痕將用鈍的一段去掉，使用新的刀刃。
腎結石是形成于腎里的一種異物，早期時，醫生們對此并沒有很好的辦法來治療。后來。個醫生在回家的路上看到一些城建人員在對一棟樓進行定向爆破。他發現，爆破時的炸藥設置得非常巧妙，正好將一棟堅固的建筑物炸得粉碎，而又不會傷害到周圍的建筑物。這個醫生思考，能不能也用這種辦法來治療腎結石呢？由此，便產生了治療腎結石的微爆破療法。
五、定勢思維
1.定義
所謂思維定勢，就是按照積累的思維活動經驗教訓和已有的思維規律，在反復使用中所形成的比較穩定的、定型化了的思維路線、方式、程序、模式。
2.特點
①
趨向性
思維者具有力求將各種各樣問題情境歸結為熟悉的問題情境的趨向，表現為思維空間的收縮。帶有集中性思維的痕跡。如學習立體幾何，應強調其解題的基本思路：即空間問題轉化為平面問題。
2.特點
②
常規性
如學因式分解，必須掌握提取公因式法、十字相乘法、公式法、分組分解法等常規的方法。
2.特點
③
程序性
程序性是指解決問題的步驟要符合規范化要求。如證幾何題，怎樣畫圖、怎樣敘述、如何討論、格式擺布，甚至如何使用“因為、所以、那么、則、即、故”等符號，都要求清清楚楚、步步有據、格式合理，否則就亂套。
有這樣一個問題：一位公安局長在路邊同一位老人談話，這時跑過來一位小孩，急促的對公安局長說：“你爸爸和我爸爸吵起來了！”老人問：“這孩子是你什么人？”公安局長說：“是我兒子。”請你回答：這兩個吵架的人和公安局長是什么關系？
如圖2-4所示，A和8二個金屬部件，用螺栓緊固連接在一起，現在螺栓斯了，維修師傅沒有帶相同型號的螺栓，而工件又急需使用。請幫維修師傅想一下解決的辦法并把你的辦法填寫到表2-4中。
編號
我的解決方法
1
2
3
4
5
6
六、工程思維
1.定義
工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維。
2.特點
三峽工程中的工程思維
三峽工程是具有防洪、發電、航運等巨大綜合效益的多目標開發工程是治理和開發長江的關鍵性骨干工程(圖2-5)。三峽工程的設計和建設體現了工程思維的特點。
2.特點
工程設計和施工必須嚴格遵循科學性。例如：大壩選址要調查地質結構，地質結構要有足夠的穩固性，且歷史上沒發生過大地震等；大壩的結構和高度必須根據歷史上最大洪水的流量來設計；大型輪船必須能順利通航；安裝功率合適的發電機組；設計排沙方案，避免造成庫內河床淤積；通過設計保留魚類通道。這些都需要經過系統地考慮以及科學設計和施工。
科學性。
2.特點
工程思維是指工程對象是特定的，工程的時間、地點是指定的。例如，工程對象是三峽工程；壩址位于長江三峽西陵峽河段，控制流域面積達100萬km2根據1993年5月獲國家批準的初步設計報告，三峽工程按計劃分三個階段進行施工，從1993年的準備工程算起，總工期17年。
定向性。
2.特點
工程的設計和施工可以有多種方案備選。例如，三峽工程設計和施工過程中都需要有多種方案和多個隊伍，經評估投標確定采用哪個方案和哪個施工隊。
求解的非唯一性。
2.特點
工程思維有明確的價值目標，其中包括社會價值目標經濟價值目標、生態價值目標等。例如三峽工程的生態價值目標是防止和減少工程對生態環境的影響，如搬遷文物、遷移庫區居民、建魚類通道、開展庫區綠化等。三峽工程的社會效益和經濟效益主要有以下幾點：①峽水庫總庫容393億m3,防洪庫容221.5億m,水庫調洪可消減洪峰流量達2.7萬~3.3萬m3s,是世界上防洪效益最為顯著的水利工程。②三峽水電站總裝機1820萬kW,年平均發電量8468億kW·h,是世界上最大的電站。③三峽大壩的船閘是世界上級數最多、總水頭最高的內河船閘。
價值性。
2.特點
工程活動是許多技術要素和非技術要素的集成，工程是一個系統的概念。三峽工程在設計和施工過程中，除技術要素外，還有許多非技術要素要綜合考慮，如行政領導和管理，各單位和部門的配合，突發災害的防范，等等。
集成性和綜合統籌性。
2.特點
在科學思維中，不允許在科學理論體系內部出現邏輯矛盾。但在工程中，卻常常不得不面對“相互矛盾的要求”。例如三峽大壩建得越高，其蓄水調控能力就越大，防洪效果就越好，但上游被淹的土地就越多，生態破壞就越大，人口搬遷也越多。面對這些矛盾，決策者常常采取權衡協調的方式來解決。
矛盾性和協調性。
2.特點
三峽工程在設計和施工過程中，必須考慮施工質量和各部分的可靠性。認真挑選施工單位、監理單位和驗收單位，定出各種構件的允許誤差和施工誤差的最大允許值等。
可靠性要求和“容許誤差”的限度。
2.特點
必需考慮工程帶來的風險。例如：①三峽工程對環境和生態的影響非常廣，尤其對庫區的影響最直接和顯著。②如設計、建設不可靠，或突發地震等災害，可能帶來的危害。3在國防安全方面，三峽大壩有可能成為受襲的目標。必須采取各種補救和防范措施，來減少工程風險。由上面的案例分析可知，工程思維中的許多特點，是其他思維方式沒有的。
工程風險。
七、因素的影響
(1)主體因素，包括發明者、創新者本身的素質、能力、文化水平、生理因素、心理因素和美他條件。
(2)社會因素，指發明者、創新者所處的社會(含微觀社會和宏觀社會)、社會的群體狀況社會的經濟能力及社會制度對發明的促進或制約等。
技術的發明創斷和設計能力的施展受諸多因素的影響，這些因素包括主體因素、社會因素、技文化因素等。
(3)科技文化因素，包括主體所在環境的科技文化水平，可以使用的設備及條件等。
(4)機遇。
(5)其他因素。
技術的發明創斷和設計能力的施展受諸多因素的影響，這些因素包括主體因素、社會因素、技文化因素等。
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第二章
技術設計的基礎
第一節
設計的創造性思維和工程思維
第一課時
設計的創造性思維和工程思維
◎教材分析
本節由“創造性思維”“工程思維”兩部分內容構成。首先以港珠澳大橋建設為例，在技術設計中應用創造性思維和工程思維解決各種技術難題。其中創造性思維包括發散思維、逆向思維、聯想思等，創造性思維可以產生很多創新技法，從而幫助進行創新設計。定勢思維是按照以往經驗思考和處理問題的思維方式，在一些問題的解決中會造成障礙。最后以三峽工程的設計和建設為例體悟工程思維的特點。工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維，各種技術思維方法都是工程思維基礎，工程思維中的許多特點，是其他思維方式沒有的。在技術設計中，需要關注以上這些思維方法。
◎學情分析
學生已經學習了第一章，了解了技術和設計的關系，但是尚未開始技術設計的實踐。在開始技術設計學習之前，先熟悉技術設計中的思維方式，為后期開展技術設計打好思維方法的基礎。通過學生熟悉的案例，讓學生能夠開展獨立思考，盡快具備進行設計的能力。
◎教學建議
本節主要是思維方法的研究，利用大量的案例分析，特別是學生熟悉的案例分析，讓學生盡快了解技術設計的思維方法。可以利用視頻資料展示案例分析的內容，提高學生的學習興趣，并利用現有的思維方法聯想未來技術設計的發展方向，讓學生進入技術設計的世界。
◎學習目標
①了解技術設計的一些創造性思維和工程思維
◎教學目標
1、知識與技能
①了解技術設計的一些創造性思維和工程思維。
②學習和運用優良的思維方法，學習開發智能和創造潛能的方法。
2、過程與方法
經歷對案例與故事的閱讀、討論與交流，親身體驗設計過程，得到有益的思維訓練。
3、情感態度與價值觀
領略設計的奧秘與神奇，熟悉從事技術活動必須具備的品質，能夠負責任地參加技術活動，具有良好的合作和交流的態度。
4、核心素養
技術意識：了解發散思維、逆向思維、聯想思維等設計中常用的創造性思維方法，啟迪創新設計意識
工程思維：以港珠澳大橋和三峽工程的設計和建設為例，對其技術系統分析，體悟工程思維的特點，認識系統和工程的多樣性和復雜性。
創新設計：分析港珠澳大橋“橋一島一隧”的結構人工島建設的構思方案，領悟其中的創新設計。通過穿插的思維訓練，開拓創造性思維，進行創新設計。
物化能力：運用工程思維分析蔬菜大棚太陽能自動澆水系統。
◎教學方法
案例分析法、合作探究法、小組討論法
◎教學重點
①技術設計的創造性思維。
②技術設計的工程思維。
◎教學難點
①技術設計的創造性思維。
◎教學準備
收集輔助教學的相關案例、教學圖片素材，設計好教學課件以及多媒體教學設備。
◎教學過程
一、新課導入
從上空俯瞰，全長55km的港珠澳大橋宛若蛟龍，蜿蜒騰越于蔚藍的海面上，在離岸20多km處倏忽隱沒，再在6km外騰空而起，連接兩端的小島狀似蠔貝，這優美的“橋—島—隧”結構是創新思維和工程思維的結晶(圖2-1)。
常見的跨海大橋，都是建造橋墩，架設橋梁。但這種常見的建橋方法，在港珠澳大橋建設卻行不通。因為大橋靠近香港方向有一條伶洋航道，是全球最重要的貿易航道，目前達到10萬t級通航等級，遠期規劃可通行30萬t油輪。如果采用常見的跨海橋梁的多跨形式，就必須要修建一座橋面高度超過80m,橋塔高度達到200m的超級大橋。然而，附近的香港機場并不允許有超88m的建筑物立在它的飛行航線上。與此同時，港珠澳大橋的建設，還必須考慮10%阻水率的要求。伶仃洋是典型的弱洋流海域，每年從珠江口夾雜著大量的泥沙，涌入海洋，大橋的橋墩就像阻擋泥沙的籬笆，超過10%的阻水率，泥沙就可能被阻擋沉積，從而阻塞航道，讓伶仃洋變成一片沖積平原。
港珠澳大橋伶仃洋航道段按傳統方法在海面上建設行不通，能不能建到海底里？港珠澳大橋設計團隊從逆向思維中形成了這一創造性的構思。在此基礎上，設計團隊對大橋建設的造價、安全、環保、施工的難易程度，以及對珠江口國家一級保護動物中華白海豚保護區的影響等各種因素進行了系統的分析、比較和權衡，終于形成了港珠澳大橋建設的“橋—島—隧”結構設計方案。
據統計，港珠澳大橋的創新項目超過1000個、創造600多項專利，還突破了10余項世1界級技術難題。建議你進一步了解有關創造性思維和工程思維方面的案例。
創新思維包括發散思維、系統思維、遷移思維類比思維、逆向思維等多種思維方式。港珠澳大橋在設計和建設中，借鑒了國內外的建橋經驗，系統地考慮了交通、臺風、地震和生態保護(中華白海豚保護)等諸多問題，在橋建高點、矮點都不行的情況下，應用逆向思維，干脆把“橋”建到海底!港珠澳大橋的創新項目超過1000個、創造600多項專利，還突破了10余項世界級技術難題。由此可見，港珠澳大橋的設計和建設，是各種創造性思維和工程思維應用的典范。
二、發散思維
1.定義
發散思維又稱為輻射思維，它以思維的問題為中心向外擴展各種想法，即多角度、多層次(深度)探討問題的解決方法，并由此引起思路的轉移和思想的躍進，在眾多的想法中，找出一種或多種解決問題的方法，或解決問題的一個系統(整套)方法。思維的發散可從材料、結構、功能、形態、方法、關系和因果等多方面進行。
2.特點
①流暢性
流暢性就是觀念的自由發揮。指在盡可能短的時間內生成并表達出盡可能多的思維觀念以及較快地適應、消化新的思想概念。機智與流暢性密切相關。
流暢性反映的是發散思維的速度和數量特征。
②變通性
變通性就是克服人們頭腦中某種自己設置的僵化的思維框架，按照某一新的方向來思索問題的過程。
變通性需要借助橫向類比、跨域轉化、觸類旁通，使發散思維沿著不同的方面和方向擴散，表現出極其豐富的多樣性和多面性。
③獨特性
獨特性指人們在發散思維中做出不同尋常的異于他人的新奇反應的能力。獨特性是發散思維的最高目標。
④多感官性
發散性思維不僅運用視覺思維和聽覺思維，而且也充分利用其他感官接收信息并進行加工。發散思維還與情感有密切關系。如果思維者能夠想辦法激發興趣，產生激情，把信息感性化，賦予信息以感彩，會提高發散思維的速度與效果。
下圖是用發散思維的方式，提出解決交通擁堵的幾個方案，諸如從“交通工具問題”“道路問題”“交通管理問題”等多個角度進行思考。
一天，李明同學以家中的自行車作為創新對象進行了認真的觀察和思考：除了金屬和橡膠，自行車能不能改用其他材料制造？除了單人騎用，自行車的結構能不能設計為雙人或多人同時騎用？自行車能不能折疊起來.....李明的思路不斷地擴展，腦海中出現了許多形式各異、功能不同的自行車。
同學們，試著展開你的思維翅膀，也參與到自行車的創新設計中，并把你的創新設!和感悟填寫到表2-1中。
思考角度
創新設想
感悟
材料
功能
結構
形態
組合
……
三、逆向思維
1.定義
逆向思維又叫反向思維它的特點是采用與正向思維完全不同(甚至相反)的方法來思考問題，提出解決問題的方法。
例如，《三國演義》中的“空城計”。諸葛亮因錯用馬謖而失去戰略要地--街亭，司馬懿乘勢引大軍向諸葛亮所在的西城蜂擁而來。此時，諸葛亮身邊無大將，只有一幫文官，無法守城，也來不及撤離。于是，諸葛亮令人將城門大開，頭戴綸巾，到城樓焚香，彈琴。司馬懿見狀，十分疑惑，即下令退兵。其子司馬昭問父親何故退兵？司馬懿說:諸葛亮一生都很謹慎，不會冒險，今大開城門，必有埋伏，故下令退兵。
又如提高某種金屬(例如銅)的純度，可使該金屬具有新的特性和新的用途一些研究人員用逆向思維，在該金屬中摻入其他金屬或雜質”，使新的合金同樣產生了許多新的特性和新的用途。
2.特點
①普遍性
逆向性思維在各種領域、各種活動中都有適用性，由于對立統一規律
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?2614849-2760963.html"
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"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)是普遍適用的，而對立統一
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?6154112-6367323.html"
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"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)的形式又是多種多樣的，有一種對立統一的形式，相應地就有一種逆向思維的角度，所以，逆向思維也有無限多種形式。如性質上對立兩極的轉換:軟與硬、高與低等;結構、位置上的互換、顛倒:上與下、左與右等;過程上的逆轉:氣態變液態或液態變氣態、電轉為磁或磁轉為電等。不論那種方式，只要從一個方面想到與之對立的另一方面，都是逆向思維。
②批判性
逆向是與正向比較而言的，正向是指常規的、常識的、公認的或習慣的想法與做法。逆向思維則恰恰相反，是對傳統、慣例、常識的反叛，是對常規的挑戰。它能夠克服思維定勢
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?5337606-5573045.html"
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"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)，破除由經驗和習慣造成的僵化的認識模式。
③新穎性
循規蹈矩的思維和按傳統方式解決問題雖然簡單，但容易使思路僵化、刻板，擺脫不掉習慣的束縛，得到的往往是一些司空見慣的答案。其實，任何事物都具有多方面屬性。由于受過去經驗的影響，人們容易看到熟悉的一面，而對另一面卻視而不見。逆向思維能克服這一障礙，往往是出人意料，給人以耳目一新的感覺。
19世紀，法國微生物學家巴斯德用實驗證明了細菌可以在高溫下被殺死，因此，可以將食物煮沸進行保存。物理學家開爾文得知這一消息后，便想:既然高溫能夠將細菌殺死，那么低溫是不是也能將細菌殺死呢?沿著這一思路進行了進一步的研究后，開爾文發明了“冷藏工藝”被開了人類保存食物方法的新篇章。
218世紀，人們證實金剛石和石墨的成分一樣
都是由碳元素組成的。1799年，法國化學家摩爾沃成功地將金剛石轉化為石墨。因為金剛石的使用價值要大于石墨，因此，許多人在摩爾沃的基礎上展開了逆向思維:既然金剛石能夠轉化為石墨，
那么石墨能不能轉化為金剛石呢?后來，真的有人實現了這個想法，創造了很大的價值。
逆向思維是聯想思維的一部分，一般是由一個事物逆向聯想到其他方法和事物。
觀察一些日常生活中的物品，嘗試運用逆向思維，產生新的設計創意，把你的新創意填寫到下表中。
觀察的物品
新的設計創意
3.其它
在向思維中常用到反轉思法、轉向思法和缺點逆向思維法
①反思法，這種方法是指從已知事物的相反方向進行思考，是產生技術設計構思的途徑，事物的相反方向常常從事物的方、順序、分合、狀態、多少、大小、功能、結構、國果關系等方面作反向思維。例如，在酒瓶軟木塞從正向拔不出來的況下，向思維想到，可以采用反向的方式，將軟木塞入酒瓶中，同樣實現將酒出來的目的。
②轉換逆向思法。這是在研究問題時，由于原有解決該問題的手段或方法阻，而轉換另一種手段或另一角度來思考，以使問題利解決的思維方法。如歷史上被傳為佳話的司馬光砸缸救落水兒童的故事，就是運用轉換逆向思維法的一個例子。
③缺點逆向思維法。這是一種利用事物的缺點，化被動為主、化不利為有利的思維方法。例如金屬腐蝕一般情況是壞事，但人們利用金屬腐蝕原理進行電鍍，把壞事變好事，就是缺點逆向思維法的一種應用。
值得注意的是：運用逆向思維必須深刻認識事物的本質所謂逆向不是簡單的表面的逆向，別人說東我偏說西，而是真正從逆向思考中做出獨到的、科學的、令人耳目一新的成果
有的人認為，凡是和別人唱反調、對著干的就是逆向思維，這是錯誤的!逆向思維是指用逆向的思維方法解決同一個問題。要注意解決的問題不是原來的問題，或只是提出反對意見沒有提出解決方法的，都不是逆向思維。
四、聯想思維
1.定義
聯想思維簡稱聯想，是人們經常用到的思維方法，是一種由一事物的表象、語詞、動作或特征聯想到它事物的表象、語詞、動作或特征的思維活動。通俗地講，
聯想一般是由于某人或者某事而引起的相關思考，人們常說的
“由此及彼”、“由表及里”、“舉一反三”
等就是聯想思維的體現。
2.特點
其突出的特征就是背逆性、挑戰性、批判性。
3.其它
在聯想思維中，經常會用到接近聯想、相似聯想、對比聯想、因果聯想、類比聯想。
①接近聯想。是指時間上或空間上相互接近的事物之間形成的聯想。例如“春江潮水連海平，海上明月共潮升。滟滟隨波千萬里，何處春江無月明。”春江、潮水、大海與明月被詩人聯系在了一起。
②相似聯想。是指由某一事物或現象想到與它相似的其他事物或現象。相似聯想有原理相似、現象相似、方法相似等。如技術設計中物體的連接方法，從釘子連接，可以聯想到焊接、粘接、榫接等。
③對比聯想。是指具有相反特征的事物或相互對立的事物之間所形成的聯想。如看到優點就想到缺點，看到大就想到小，看到復雜就想到簡單等。
④因果聯想。由于兩個事物存在因果關系而引起的聯想。可以由因想到果，也可以由果想到因。例如在合成樹脂中加入發泡劑，得到質輕和隔音性能良好的泡沫塑料。對這種因果關系進行聯想，在水泥中加入一種發泡劑，結果發明了質輕、隔熱、隔音的氣泡混凝土。
⑤類比聯想。是通過對一種事物與另一種(類)事物對比而產生的聯想。常見的有形式類比、功能類比等。例如根據與蜻蜓翅的減振結構的形式類比，設計飛機的減振裝置;根據與某種生物的功能類比，設計具有近似功能的新裝置，如各種機械手、鱷魚夾等。
尼龍搭扣的發明
一天，工程師梅斯塔爾從野外回家，發現衣服上掛著一些牛蒡子籽實，這些籽實緊緊地附著在衣服上。他覺得很好奇，于是拿到顯微鏡下觀察，結果發現每一個籽實都長著許多小鉤，正是這些小鉤使牛蒡子籽實掛在衣服上掉不下去。受此啟發他產生了聯想：如果在布條上也安上相似的小鉤，不就可以用作扣帶了嗎？他開始潛心研究這種扣帶，最終把自己的設想變成產品：兩條尼龍帶，一條布滿成千上萬個小鉤，而另一條則是更為細小的絲絨。當兩條尼龍帶合在一起時，就迅速成為一條實用的扣帶—這就是我們常見的尼龍搭扣。
有一個年輕人對刀具很感興趣，但刀用過一段時間之后便會變鈍，需要重新來磨，相當麻煩。他一直想找到一個使刀具永久保持鋒利的辦法。一天，他路過一個建筑工地時，看到幾個工人正在用玻璃刮木板上的油漆。他發現，玻璃片刮過一會兒變鈍后，工人便將玻璃片敲斷一節，用新的玻璃片接著刮。這個年輕人由此聯想到刀刃，于是，他設計了一種長長的刀片，上面有許多刻痕，刀刃用鈍之后便可以沿刻痕將用鈍的一段去掉，使用新的刀刃。這種刀片出現之后，受到了許多人的歡迎。
腎結石是形成于腎里的一種異物，早期時，醫生們對此并沒有很好的辦法來治療。后來。個醫生在回家的路上看到一些城建人員在對一棟樓進行定向爆破。他發現，爆破時的炸藥設置得非常巧妙，正好將一棟堅固的建筑物炸得粉碎，而又不會傷害到周圍的建筑物。這個醫生思考，能不能也用這種辦法來治療腎結石呢？由此，便產生了治療腎結石的微爆破療法。
五、定勢思維
1.定義
所謂思維
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%AE%9A%E5%8A%BF?/?_blank?)定勢，就是按照積累的思維活動經驗教訓和已有的思維規律
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%AE%9A%E5%8A%BF?/?_blank?)，在反復使用中所形成的比較穩定的、定型化了的思維路線、方式、程序、模式。
2.特點
①趨向性
打破思維定勢的腳用鼠標
思維者具有力求將各種各樣問題情境歸結為熟悉的問題情境的趨向，表現為思維空間的收縮。帶有集中性思維的痕跡。如學習立體幾何，應強調其解題的基本思路：即空間問題轉化為平面問題。
②常規性
如學因式分解，必須掌握提取公因式法、十字相乘法、公式法、分組分解法等常規的方法。
③程序性
程序性是指解決問題的步驟要符合規范化要求。如證幾何題，怎樣畫圖、怎樣敘述、如何討論、格式擺布，甚至如何使用“因為、所以、那么、則、即、故”等符號，都要求清清楚楚、步步有據、格式合理，否則就亂套。
定勢思維可以幫助我們在面對新問題時，聯想已有的經驗和方法。但定勢思維往往也會成為思維的墻，阻礙我們思維的靈活性和創造性。
有這樣一個問題：一位公安局長在路邊同一位老人談話，這時跑過來一位小孩，急促的對公安局長說：“你爸爸和我爸爸吵起來了！”老人問：“這孩子是你什么人？”公安局長說：“是我兒子。”請你回答：這兩個吵架的人和公安局長是什么關系？
這一問題，在100名被試中只有兩人答對!后來對一個三口之家問這個問題，父母沒答對，孩子卻很快答了出來：“局長是個女的，吵架的一個是局長的丈夫，即孩子的爸爸；另一個是局長的爸爸，即孩子的外公。”
如圖2-4所示，A和8二個金屬部件，用螺栓緊固連接在一起，現在螺栓斯了，維修師傅沒有帶相同型號的螺栓，而工件又急需使用。請幫維修師傅想一下解決的辦法并把你的辦法填寫到表2-4中。
編號
我的解決方法
1
2
3
4
5
6
維修中出現上述情況，我們一般都會遵循以往的經驗進行思考，沿著熱悉的方向前行，認為需要我到完全相同的螺栓，才能完成修理工作。這種按照積累的思維活動經驗、教訓和已有的思維規律，在反復使用中所形成的比較穩定的，定型化了的思維路線、方式、程序、模式稱為定勢思維。
面對上述維修情況，打破固有的思維方式，則可以找到多種解決方法:如將現場找到的直徑相同，但比原螺栓更長的螺栓，鋸短多余的螺桿使用;或將原部件的孔鉆大，然后用直徑大一些的螺栓來連接等。
編號
問題
解決方法
1
從天花板上懸下兩根繩子，兩根繩子之間的距離超過人的兩臂長，離繩子不遠的地方放了一個滑輪，你如何把這兩根繩子抓到手上
2
如圖是用4張相同的小紙條構成的圖形，請你移動其中一條小紙條，重新形成一個正方形
六、工程思維
1.定義
工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維。
2.特點
三峽工程中的工程思維
三峽工程是具有防洪、發電、航運等巨大綜合效益的多目標開發工程是治理和開發長江的關鍵性骨干工程(圖2-5)。三峽工程的設計和建設體現了工程思維的特點。
(1)科學性。工程設計和施工必須嚴格遵循科學性。例如:大壩選址要調查地質結構，地質結構要有足夠的穩固性，且歷史上沒發生過大地震等;大壩的結構和高度必須根據歷史上最大洪水的流量來設計;大型輪船必須能順利通航;安裝功率合適的發電機組;設計排沙方案，避免造成庫內河床淤積;通過設計保留魚類通道。這些都需要經過系統地考慮以及科學設計和施工。
(2)定向性。工程思維是指工程對象是特定的，工程的時間、地點是指定的。例如，工程對象是三峽工程；壩址位于長江三峽西陵峽河段，控制流域面積達100萬km2根據1993年5月獲國家批準的初步設計報告，三峽工程按計劃分三個階段進行施工，從1993年的準備工程算起，總工期17年。
(3)求解的非唯一性。工程的設計和施工可以有多種方案備選。例如，三峽工程設計和施工過程中都需要有多種方案和多個隊伍，經評估投標確定采用哪個方案和哪個施工隊。
(4)價值性。工程思維有明確的價值目標，其中包括社會價值目標經濟價值目標、生態價值目標等。例如三峽工程的生態價值目標是防止和減少工程對生態環境的影響，如搬遷文物、遷移庫區居民、建魚類通道、開展庫區綠化等。三峽工程的社會效益和經濟效益主要有以下幾點：①峽水庫總庫容393億m3,防洪庫容221.5億m,水庫調洪可消減洪峰流量達2.7萬~3.3萬m3s,是世界上防洪效益最為顯著的水利工程。②三峽水電站總裝機1820萬kW,年平均發電量8468億kW·h,是世界上最大的電站。③三峽大壩的船閘是世界上級數最多、總水頭最高的內河船閘。
(5)集成性和綜合統籌性。工程活動是許多技術要素和非技術要素的集成，工程是一個系統的概念。三峽工程在設計和施工過程中，除技術要素外，還有許多非技術要素要綜合考慮，如行政領導和管理，各單位和部門的配合，突發災害的防范，等等。
(6)矛盾性和協調性。在科學思維中，不允許在科學理論體系內部出現邏輯矛盾。但在工程中，卻常常不得不面對“相互矛盾的要求”。例如三峽大壩建得越高，其蓄水調控能力就越大，防洪效果就越好，但上游被淹的土地就越多，生態破壞就越大，人口搬遷也越多。面對這些矛盾，決策者常常采取權衡協調的方式來解決。
(7)可靠性要求和“容許誤差”的限度。三峽工程在設計和施工過程中，必須考慮施工質量和各部分的可靠性。認真挑選施工單位、監理單位和驗收單位，定出各種構件的允許誤差和施工誤差的最大允許值等。
(8)工程風險。必修考慮工程帶來的風險。例如：①三峽工程對環境和生態的影響非常廣，尤其對庫區的影響最直接和顯著。②如設計、建設不可靠，或突發地震等災害，可能帶來的危害。3在國防安全方面，三峽大壩有可能成為受襲的目標。必須采取各種補救和防范措施，來減少工程風險。由上面的案例分析可知，工程思維中的許多特點，是其他思維方式沒有的。
七、因素的影響
技術的發明創斷和設計能力的施展受諸多因素的影響，這些因素包括主體因素、社會因素、技文化因素等。
(1)主體因素，包括發明者、創新者本身的素質、能力、文化水平、生理因素、心理因素和美他條件。
(2)社會因素，指發明者、創新者所處的社會(含微觀社會和宏觀社會)、社會的群體狀況社會的經濟能力及社會制度對發明的促進或制約等。
(3)科技文化因素，包括主體所在環境的科技文化水平，可以使用的設備及條件等
(4)機遇。
(5)其他因素。
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