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第一节
创新思维

一、创新思维的含义

创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程,通过这种思维能突破常规思维的界限,以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。其本质在于将创新意识的感性愿望提升到理性的探索上,实现创新活动由感性认识到理性思考的飞跃。

(图片来源:朱桦绘)

二、创新思维的基本原理

(一)迁移原理

迁移原理分为原型启发、相似原理、移植原理三种类型。

1.原型启发

原型启发是指根据自然界已存在的事物和现象的功能和结构,受到启发,产生新的思想、观念和技术。

锯子的发明:中国古代木匠鲁班发明的锯子就是典型的原型启发。一次,鲁班在爬山时,不小心被野草划破了手,他观察发现野草叶片边缘呈细齿状。于是,他受到叶片锋利的细齿的启发,发明了木匠用的锯子。

充气轮胎的发明:英国医生邓禄普发现儿子在卵石上骑自行车颠簸得很厉害。那时车胎还没有充气内胎,他很担心儿子会受伤。后来他在花园中浇水,感受到手里橡胶管的弹性,他从中受到启发,便用水管制成了第一个充气轮胎。

2.相似原理

相似就是根据两个相同或相近的事物,把其中一个事物的结构和原理,应用到另一个事物上。

汽化器的发明:美国工程师杜里埃认为,为了保证内燃机能有效地工作,必须使汽油和空气能均匀地混合,他一直在寻找解决这一问题的办法。他看到妻子喷洒香水,于是创造了汽化器,汽化器与喷雾器相似,这是相似原理的体现。

3.移植原理

移植是指将某一个领域的原理、方法、结构、用途等移植到另一个领域中去,从而产生新的事物和观念。它山之石,可以攻玉。

英国医生李斯特把移植原理运用到外科手术上,从而创造了手术消毒的新的工作方法,使手术获得了极大的成功。依照两栖动物的生理特点,科学家发明了水陆两用交通工具。仿照人的手掌、手指,科学家又发明了挖土机。还有如剪刀、钳子、起子、木梳等,都是仿生移植的效应。

(二)组合原理

组合很容易产生创造发明,甚至也能产生重大的创造发明。例如,我们常见的多用柜、两用笔、组合文具盒等,都是组合原理的实际运用。

美国的“阿波罗”登月计划,可谓是当代最大型的发明创造之一。然而,“阿波罗”计划的负责人曾直言不讳地讲过,“阿波罗”宇宙飞船的技术没有一项是新的突破,都是采用已有的技术。其关键在于按照系统学的原理使各部分已有技术既精确又协调地组合起来。

(三)分离原理

创造技法中的“减一减”的方法,就是基于分离原理产生的。它与组合原理是完全相反的另一个创造原理。例如,眼科专家把眼镜的镜架和镜片分离出来,发明了一种新型产品——隐形眼镜,从而缩短了镜片与眼球之间的距离,同时起到美容和矫正视力的双重作用。

(四)还原原理

还原原理是指把创新对象的最主要功能抽出来,集中研究实现该功能的手段和方法,从中选取最佳方案。通俗地讲,还原原理就是回到根本,抓住关键。例如,打火机的发明就是还原原理的具体运用,它把最主要的功能——起火,抽象出来,把摩擦起火改为气体或液体燃烧,从而突破了现有火柴的框框,获得了一大进步。

(五)相反原理

相反原理是指在创造发明的过程中,当运用某种方法解决不了问题时,改用相反的方法。在发明创造中,有时遇到一个不能解决的难题往往需要迂回或从其反面或从其侧向的途径,则能顺利地解决,这就是创造的相反原理。相反原理分为功能相反、结构相反、因果相反和状态相反四种类型。

1.功能相反

功能相反是指从已有事物的相反功能去设想和寻求解决问题的新途径,从而实现创新的思维形式。如德国某造纸厂,因一工人的疏忽在生产中少放了一种胶料,制成了大量不合格的纸张。肇事工人拼命想解救的办法,慌乱中把墨水洒在了桌子上,随即用那种纸来擦,结果墨水被吸得干干净净,“变废为宝”的念头在他的头脑中闪过,就这样这批纸当作吸墨水纸被全部卖了出去。后来又有人做了个带把的架子,把吸墨水纸装在上面,一个吸墨器就诞生了。

2.结构相反

结构相反是指从已有事物的相反结构形式,去设想和寻求解决问题的新途径的思维形式。如第二次世界大战后,飞机设计师们把飞机的机翼由“平直机翼”改为“后掠机翼”,使飞机的飞行速度由“亚音速”提高到“超音速”。

3.因果相反

因果相反是指颠倒已有事物的因果关系,变因为果,去发现新的现象和规律,寻找解决问题的新途径的思维形式。如在发明史上,奥斯特发现电能生磁,发明电磁铁。法拉第则利用因果相反原理提出磁能生电,从而发明发电机。

4.状态相反

状态相反是指根据事物的某一属性(如正与负、动与静、进与退、作用与反作用等)的反转来认识事物,从而引发创新的一种思维形式。如圆珠笔随笔珠的磨损变小而漏油,提高了笔珠耐磨性后,笔珠耐磨性问题又出现了。日本人中田“反过来”考虑这个问题:为何不把注意力放在笔芯上呢?若将笔芯的油量适当减少,使圆珠笔在磨损漏油之前,芯里的油已经用完,不就无油可漏了吗?

(六)换元原理

换元是指对不能直接解决的问题采用“替代”方法,使问题得以解决或使创新思维活动深入展开。

换元分析就是要分析事物的三个基本要素——事物、特征和量值,把不相容的问题转化为相容的问题,找出转化为相容问题的最好办法。运用换元原理就是着重研究变换规律,即如何对不相容问题中的事物进行变换,使不相容的问题转化为相容问题时应遵守什么法则。

(七)利用原理

利用专利发明进行创新思维是指创新思维者借鉴已有成果和技术,依据他人的发明专利来启迪自己智慧,从而实现创新的过程。

对当代大学生来说,学习和掌握他人的发明专利既是掌握和了解现有技术及其转化的最佳途径,也是学习和掌握当今科学技术发展最新动态的途径,加上自己已掌握的科学技术知识以及在这个方面的训练,对实现借鉴、创新是有很大帮助的。

三、创新思维的基本特征

创新思维是在创造性活动中,应用新的方案和程序,创造新的思维产品的思维活动。它是在一般思维的基础上发展起来的多种思维的综合,有如下四个基本特征。

(一)发散思维和集中思维的统一

创新思维主要是发散思维和集中思维的统一。在创新思维中,发散思维和集中思维都是非常重要的,二者缺一不可。然而对创新思维来说,发散思维更为重要,它是思维的创造性的主要体现。发散思维可以突破思维定式和功能固着的局限,重新组合已知的知识经验,找出许多新的可能的解决问题方案。它是一种开放性的没有固定的模式、方向和范围的,可以“标新立异”“海阔天空”“异想天开”的思维方式。发散思维具有流畅性、变通性、独创性、多感官性四个特点。

(二)直觉思维作为创新思维中的重要思维活动

直觉思维作为创新思维中的一个重要思维活动,是指不经过一步步分析,而迅速地对问题答案作出合理猜测、设想或突然领悟的思维。它是创新思维活跃的一种表现,它不仅是创造发明的先导,也是创造活动的动力。例如,达尔文通过观察植物幼苗顶端向阳光弯曲,直觉地提出“其中有某种物质跑向背光一面”的设想,以后随科学的发展证明确有“某种物质”即“植物生长素”。数学领域的哥德巴赫猜想、费尔马猜想等都是当初数学大师未经论证而提出的一种直觉判断,但为后人所确信,并为此进行了论证。直觉思维具有三个特点:一是从整体上把握对象,而不是拘泥于细枝末节;二是对问题的实质的一种洞察,而不是停留于问题的表面现象;三是一种跳跃式思维,而不是按部就班地展开思维过程。直觉思维是在知识经验的基础上形成和进行的,丰富的知识经验有助于人们形成深邃的直觉。

(三)创造想象助力创新思维

创造想象助力创新思维。因为创新思维的成果都是前所未有的,而个体在进行思维时借助于想象,特别是创造想象来进行探索。创新思维只有创造想象参与,才能从最高水平上对现有知识经验进行改造、组合,构筑出最完整、最理想的新形象。例如,牛顿的万有引力定律的提出就是以地球绕太阳运转、月亮绕地球运转、大海潮汐现象、苹果落地等事实为前提的,先在头脑中进行创造想象,然后进行推理而产生的。世界著名的物理学家爱因斯坦在高度抽象的理论物理领域中有许多杰出的创造性成果,他大多是运用创造想象来进行推理的。他对想象力的评价是:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着社会进步,并且是知识进化的源泉。严格地说,想象力是科学研究的根本因素。”

(四)灵感触发创新思维

灵感触发创新思维。在创新思维过程中,新的解决问题的思路、方案的产生往往带有突然性,这种突然产生新思路、新方案的状态,称为灵感。它常给人一种豁然开朗、妙思突发的体验,使百思不得其解的问题顿释。对许多科学家的调查表明,他们的发明创造过程中,大多出现过灵感。灵感并不是什么神秘之物,它是思考者长期积累知识经验、勤于思考的结果。

(图片来源:朱桦绘)

四、创新思维的特点

(一)独创性

独创性是创新思维的基本特点。创新思维活动是新颖的独特的思维过程,它打破传统和习惯,不按部就班,解放思想,向陈规戒律挑战,对常规事物怀疑,否定原有的框框,锐意改革,勇于创新。在创新思维过程中,人的思维积极活跃,能从与众不同的新角度提出问题,探索开拓别人没有认识或者没有完全认识的新领域,以独到的见解分析问题,用新的途径、方法解决问题,善于提出新的假说,善于想象出新的形象,思维过程中能独辟蹊径,标新立异,革新首创。

(二)多向性

创新思维不受传统的单一的思想观念限制,思路开阔,全方位提出问题,能提出较多的设想和答案,选择面宽广。思路若受阻,遇到难题,能灵活变换某种因素,从新角度去思考,调整思路,善于巧妙地转变思维方向,产生合适的新办法。

(三)综合性

创新思维能把大量的观察材料、事实和概念综合在一起,进行概括、整理,形成科学的概念和体系。创新思维能对占有的材料加以深入分析,把握其个性特点,再从中归纳出事物的规律。

(图片来源:朱桦绘)

(四)联动性

创新思维具有由此及彼的联动性,是创新思维所具有的重要的思维能力。联动性有三个方向:一是纵向,即看到一种现象,就向纵深思考,探究其产生原因;二是逆向,发现一种现象,则想到它的反面;三是横向,能联想到与其相似或相关的事物。总之,创新思维的联动性表现为由浅入深、由小及大、触类旁通、举一反三,从而获得新的认识、新的发现。

(五)跨越性

创新思维的思维进程带有很大的跨越性,省略了思维步骤,思维跨度较大,具有明显的跳跃性和直觉性。

五、创新思维的作用和意义

(一)创新思维的作用

1.创新思维可以不断地增加人类知识的总量

创新思维因其对象的潜在特征,表明它是向着未知或不完全知的领域进军,不断扩大着人们的认识范围,不断地把未被认识的东西变为可以认识和已经认识的东西,科学上每一次发现和创造,都增加了人类的知识总量,为人类由必然王国进入自由王国不断地创造着条件。

2.创新思维可以不断地提高人类的认识能力

创新思维的特征已表明,创造性思维是一种高超的艺术,创造性思维活动及过程中的内在的东西是无法模仿的。这内在的东西即创造性思维能力。这种能力的获得依赖于人们对历史和现状的深刻了解,依赖于敏锐的观察能力和分析问题能力,依赖于平时的知识积累和知识面的拓展。

3.创新思维可以为实践开辟新的局面

(图片来源:朱桦绘)

创新思维的独创性与风险性特征赋予了它敢于探索和创新的精神,在这种精神的支配下,人们不满足于现状,不满足于已有的知识和经验,总是力图探索客观世界中还未被认识的本质和规律,并以此为指导,进行开拓性的实践,开辟出人类实践活动的新领域。在中国,正是邓小平的创新思维,才提出了建设有中国特色的社会主义理论,才有了中国翻天覆地的变化,才有了今天轰轰烈烈的改革实践。相反,若没有创新思维,人类“躺”在已有的知识和经验上,坐享其成,那么,人类的实践活动只能留在原有的水平上,实践活动的领域也非常狭小。

4.创新思维是将来人类的主要活动方式和内容

历史上曾经发生过的工业革命没有完全把人从体力劳动中解放出来,而目前世界范围内的新技术革命,带来了生产的变革,全面的自动化,把人从机械劳动和机器中解放出来,从事着控制信息、编制程序的脑力劳动,而人工智能技术的推广和应用,使人所从事的一些简单的、具有一定逻辑规则的思维活动,可以交给“人工智能”去完成,从而又部分地把人从简单脑力劳动中解放出来。这样,人将有充分的精力把自己的知识、智力用于创造性的思维活动,把人类的文明推向一个新的高度。

(二)创新思维的意义

1.创新思维促使知识融会贯通和优化组合

(图片来源:朱桦绘)

知识是多种多样的,一个人只能掌握一定量的知识。由于创新思维的产生土壤绝不是贫瘠和单一的,这样就促使人们了解“上至天文,下至地理”多个领域的知识,使知识的门类涉猎更广、体系化更强,同时在不断的思考和学习中,达到知识的融会贯通和优化组合。

2.创新思维促使企业自主创新,培养国际品牌

我国的民族品牌的树立,需要依靠自主创新。企业的产品没有创新就没有市场,企业的发展没有创新就难以维持,管理陈旧没有创新难免死气沉沉,企业就可能缺乏竞争力。因此对企业而言,创新思维尤其重要。

我国的强大,离不开民族企业的发展;民族性国际品牌的树立,是一个国家综合国力、经济实力的侧面体现,因此民族品牌的树立,企业文化创新、研发创新、管理模式创新等,都离不开创新思维的支持。

3.创新思维能解放想象力,促进教育体制的完善发展

随着社会的发展,创新思维越来越显示出巨大的作用。当前我国基础教育进行“新课改”,提倡素质教育,而创新思维就是素质教育之一——创新素质的核心。而基础教育“新课改”的实行,促进学生的多方面能力发展,促使学生的自主能动性得以发挥、想象力得到激发和保护。而想象力的延伸和发展,就是创新思维的源泉,因此创新思维促进了教育体制的完善发展,而这对社会的明天、民族的未来至关重要。

4.创新思维能促进社会重视创意产业发展,督促立法体制的完善

当今行业类别宽泛,新兴行业的兴起需要创新思维,而很多艺术创作或文学创作行业同样需要创新思维。在这些需要丰富的想象力、创造力进行不断创作的行业中,一个缺乏想象力、创造力的人,很难做出激发人们思考、引起人们共鸣的作品。

针对这些行业门类,想象力和创造力就是评判他们是否适合此行业发展的标准。因此对想象创造出的原创作品的推崇,就会促使人们以及社会增强对原创作品的保护意识。这样重视创新,有意识地保护创新思维成果,也促进了尊重原创、反对剽窃的行业正气的形成,从而激发行业的蓬勃发展,推进相关部门对此类行业的知识产权保护等立法,促进我国法律法规的完善。

案例分析
紧腿裙与可口可乐瓶

1923年的一天上午,美国某玻璃瓶厂工人路透的女友来看望他。这天,女友穿着时兴的紧腿裙,漂亮极了。这种裙子在膝盖附近变窄,突出了人体的线条美。约会后,路透突发奇想:为何不把又沉又重的可口可乐瓶设计成这种紧腿裙的样式呢?于是,路透迅速按照裙子的样式制作了一个瓶子,接着作为图案设计进行了专利登记,然后将这种瓶子设计带到可口可乐公司。

可口可乐公司的史密斯经理看了后大为赞赏,马上与路透签订了一份合同,约定每生产12打瓶子付给路透5美分。这就是可口可乐饮料现在所用的瓶样。目前这种瓶子的生产数量已经达到760亿只,路透所得的酬金约达18亿美元。路透欣赏女友漂亮的裙子,想到改变又沉又重的可口可乐瓶的形状,是灵感使他的创新思维发挥了作用。

(资料来源:中华包装瓶网,有删改)

分析: 这个案例让我们不难理解灵感的出现是有基本条件的,首先,要对研究的问题有一个长时间的思考,这种苦思冥想是灵感产生的前提。灵感的出现是对某问题的各个方面经过深入考虑之后达到的瓜熟蒂落、水到渠成的境界。其次,注意力高度集中在所要解决的问题上,甚至达到痴迷的程度。这样人可以全身心投入思考,使要解决的问题时时萦绕在心。最后,灵感出现的最佳时机是在长期紧张思考之后的短暂松弛状态,可能是在散步、洗澡、钓鱼、交谈、舒适地躺在床上的时候或其他比较轻松的时刻。因为紧张后的轻松之时,大脑灵活,感受力强,最易产生联想、触发新意。

(图片来源:朱桦绘)

课堂活动

给出一个气球,请同学们说出,你看到这个气球还能想到些什么?或者说这个气球还能做什么?

比如:有浮力,可以做游泳圈;可以做小朋友的小游泳池;可以当成球来玩;等等。

课后思考与实践

1.在生活中有哪些创新的小技巧?对你的生活有些什么改变?

2.举例说明生活中有哪些熟知的创新型企业家,并总结他们不同的创新点。 Y9jCWi0exJK8KJ9gsd3aNZjzOW5WPAEHs+SCN4gm848kqfX94hZdMENupQGrd8wI

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