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第一课时
设计的创造性思维和工程思维
通用技术粤教版（2019）
必修1
第二章
技术设计的基础
第一节
设计的创造性思维和工程思维
01
02
03
04
05
06
新课导入
发散思维
逆向思维
定势思维
工程思维
因素的影响
07
联想思维
一、新课导入
港珠澳大桥伶仃洋航道段按传统方法在海面上建设行不通，能不能建到海底里？港珠澳大桥设计团队从逆向思维中形成了这一创造性的构思。
在此基础上，设计团队对大桥建设的造价、安全、环保、施工的难易程度，以及对珠江口国家一级保护动物中华白海豚保护区的影响等各种因素进行了系统的分析、比较和权衡，终于形成了港珠澳大桥建设的“桥—岛—隧”结构设计方案。
据统计，港珠澳大桥的创新项目超过1000个、创造600多项专利，还突破了10余项世1界级技术难题。建议你进一步了解有关创造性思维和工程思维方面的案例。
创新思维包括发散思维、系统思维、迁移思维类比思维、逆向思维等多种思维方式。
二、发散思维
1.定义
发散思维又称为辐射思维，它以思维的问题为中心向外扩展各种想法，即多角度、多层次(深度)探讨问题的解决方法，并由此引起思路的转移和思想的跃进，在众多的想法中，找出一种或多种解决问题的方法，或解决问题的一个系统(整套)方法。思维的发散可从材料、结构、功能、形态、方法、关系和因果等多方面进行。
2.特点
①
流畅性
流畅性就是观念的自由发挥。指在尽可能短的时间内生成并表达出尽可能多的思维观念以及较快地适应、消化新的思想概念。机智与流畅性密切相关。
流畅性反映的是发散思维的速度和数量特征。
2.特点
②
变通性
变通性就是克服人们头脑中某种自己设置的僵化的思维框架，按照某一新的方向来思索问题的过程。
变通性需要借助横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散，表现出极其丰富的多样性和多面性。
2.特点
③
独特性
独特性指人们在发散思维中做出不同寻常的异于他人的新奇反应的能力。独特性是发散思维的最高目标。
2.特点
④
多感官性
发散性思维不仅运用视觉思维和听觉思维，而且也充分利用其他感官接收信息并进行加工。发散思维还与情感有密切关系。如果思维者能够想办法激发兴趣，产生激情，把信息感性化，赋予信息以感彩，会提高发散思维的速度与效果。
思考角度
创新设想
感悟
材料
功能
结构
形态
组合
……
以自行车作为创新对象进行认真的观察和思考
三、逆向思维
1.定义
逆向思维又叫反向思维它的特点是采用与正向思维完全不同(甚至相反)的方法来思考问题，提出解决问题的方法。
1.定义
例如，《三国演义》中的“空城计”。诸葛亮因错用马谡而失去战略要地--街亭，司马懿乘势引大军向诸葛亮所在的西城蜂拥而来。此时，诸葛亮身边无大将，只有一帮文官，无法守城，也来不及撤离。于是，诸葛亮令人将城门大开，头戴纶巾，到城楼焚香，弹琴。司马懿见状，十分疑惑，即下令退兵。其子司马昭问父亲何故退兵？司马懿说:诸葛亮一生都很谨慎，不会冒险，今大开城门，必有埋伏，故下令退兵。
2.特点
逆向思维又叫反向思维它的特点是采用与正向思维完全不同(甚至相反)的方法来思考问题，提出解决问题的方法。
2.特点
2.特点
逆向性思维在各种领域、各种活动中都有适用性，由于对立统一规律是普遍适用的，而对立统一的形式又是多种多样的，有一种对立统一的形式，相应地就有一种逆向思维的角度，所以，逆向思维也有无限多种形式。如性质上对立两极的转换:软与硬、高与低等;结构、位置上的互换、颠倒:上与下、左与右等;过程上的逆转:气态变液态或液态变气态、电转为磁或磁转为电等。不论那种方式，只要从一个方面想到与之对立的另一方面，都是逆向思维。
普遍性
2.特点
逆向是与正向比较而言的，正向是指常规的、常识的、公认的或习惯的想法与做法。逆向思维则恰恰相反，是对传统、惯例、常识的反叛，是对常规的挑战。它能够克服思维定势，破除由经验和习惯造成的僵化的认识模式。
批判性
2.特点
循规蹈矩的思维和按传统方式解决问题虽然简单，但容易使思路僵化、刻板，摆脱不掉习惯的束缚，得到的往往是一些司空见惯的答案。其实，任何事物都具有多方面属性。由于受过去经验的影响，人们容易看到熟悉的一面，而对另一面却视而不见。逆向思维能克服这一障碍，往往是出人意料，给人以耳目一新的感觉。
新颖性
3.其它
反转思法，这种方法是指从已知事物的相反方向进行思考，是产生技术设计构思的途径，事物的相反方向常常从事物的方、顺序、分合、状态、多少、大小、功能、结构、国果关系等方面作反向思维。例如，在酒瓶软木塞从正向拔不出来的况下，向思维想到，可以采用反向的方式，将软木塞入酒瓶中，同样实现将酒出来的目的。
反转思法
3.其它
转换逆向思法。这是在研究问题时，由于原有解决该问题的手段或方法阻，而转换另一种手段或另一角度来思考，以使问题利解决的思维方法。如历史上被传为佳话的司马光砸缸救落水儿童的故事，就是运用转换逆向思维法的一个例子。
转向思法
3.其它
缺点逆向思维法。这是一种利用事物的缺点，化被动为主、化不利为有利的思维方法。例如金属腐蚀一般情况是坏事，但人们利用金属腐蚀原理进行电镀，把坏事变好事，就是缺点逆向思维法的一种应用。
缺点逆向思维法
四、联想思维
1.定义
联想思维简称联想，是人们经常用到的思维方法，是一种由一事物的表象、语词、动作或特征联想到它事物的表象、语词、动作或特征的思维活动。通俗地讲，
联想一般是由于某人或者某事而引起的相关思考，人们常说的
“由此及彼”、“由表及里”、“举一反三”
等就是联想思维的体现。
2.特点
批判性
背逆性
挑战性
3.其它
接近联想
对比联想
类比联想
相似联想
因果联想
接近联想
3.其它
接近联想。是指时间上或空间上相互接近的事物之间形成的联想。例如“春江潮水连海平，海上明月共潮升。滟滟随波千万里，何处春江无月明。”春江、潮水、大海与明月被诗人联系在了一起。
相似联想
3.其它
相似联想。是指由某一事物或现象想到与它相似的其他事物或现象。相似联想有原理相似、现象相似、方法相似等。如技术设计中物体的连接方法，从钉子连接，可以联想到焊接、粘接、榫接等。
对比联想
3.其它
对比联想。是指具有相反特征的事物或相互对立的事物之间所形成的联想。如看到优点就想到缺点，看到大就想到小，看到复杂就想到简单等。
因果联想
3.其它
因果联想。由于两个事物存在因果关系而引起的联想。可以由因想到果，也可以由果想到因。例如在合成树脂中加入发泡剂，得到质轻和隔音性能良好的泡沫塑料。对这种因果关系进行联想，在水泥中加入一种发泡剂，结果发明了质轻、隔热、隔音的气泡混凝土。
类比联想
3.其它
类比联想。是通过对一种事物与另一种(类)事物对比而产生的联想。常见的有形式类比、功能类比等。例如根据与蜻蜓翅的减振结构的形式类比，设计飞机的减振装置;根据与某种生物的功能类比，设计具有近似功能的新装置，如各种机械手、鳄鱼夹等。
工程师梅斯塔尔从野外回家，发现衣服上挂着一些牛蒡子籽实，这些籽实紧紧地附着在衣服上。他觉得很好奇，于是拿到显微镜下观察，结果发现每一个籽实都长着许多小钩，正是这些小钩使牛蒡子籽实挂在衣服上掉不下去。受此启发他产生了联想：
有一个年轻人对刀具很感兴趣，但刀用过一段时间之后便会变钝，需要重新来磨，相当麻烦。他一直想找到一个使刀具永久保持锋利的办法。一天，他路过一个建筑工地时，看到几个工人正在用玻璃刮木板上的油漆。他发现，玻璃片刮过一会儿变钝后，工人便将玻璃片敲断一节，用新的玻璃片接着刮。
这个年轻人由此联想到刀刃，于是，他设计了一种长长的刀片，上面有许多刻痕，刀刃用钝之后便可以沿刻痕将用钝的一段去掉，使用新的刀刃。
肾结石是形成于肾里的一种异物，早期时，医生们对此并没有很好的办法来治疗。后来。个医生在回家的路上看到一些城建人员在对一栋楼进行定向爆破。他发现，爆破时的炸药设置得非常巧妙，正好将一栋坚固的建筑物炸得粉碎，而又不会伤害到周围的建筑物。这个医生思考，能不能也用这种办法来治疗肾结石呢？由此，便产生了治疗肾结石的微爆破疗法。
五、定势思维
1.定义
所谓思维定势，就是按照积累的思维活动经验教训和已有的思维规律，在反复使用中所形成的比较稳定的、定型化了的思维路线、方式、程序、模式。
2.特点
①
趋向性
思维者具有力求将各种各样问题情境归结为熟悉的问题情境的趋向，表现为思维空间的收缩。带有集中性思维的痕迹。如学习立体几何，应强调其解题的基本思路：即空间问题转化为平面问题。
2.特点
②
常规性
如学因式分解，必须掌握提取公因式法、十字相乘法、公式法、分组分解法等常规的方法。
2.特点
③
程序性
程序性是指解决问题的步骤要符合规范化要求。如证几何题，怎样画图、怎样叙述、如何讨论、格式摆布，甚至如何使用“因为、所以、那么、则、即、故”等符号，都要求清清楚楚、步步有据、格式合理，否则就乱套。
有这样一个问题：一位公安局长在路边同一位老人谈话，这时跑过来一位小孩，急促的对公安局长说：“你爸爸和我爸爸吵起来了！”老人问：“这孩子是你什么人？”公安局长说：“是我儿子。”请你回答：这两个吵架的人和公安局长是什么关系？
如图2-4所示，A和8二个金属部件，用螺栓紧固连接在一起，现在螺栓斯了，维修师傅没有带相同型号的螺栓，而工件又急需使用。请帮维修师傅想一下解决的办法并把你的办法填写到表2-4中。
编号
我的解决方法
1
2
3
4
5
6
六、工程思维
1.定义
工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。
2.特点
三峡工程中的工程思维
三峡工程是具有防洪、发电、航运等巨大综合效益的多目标开发工程是治理和开发长江的关键性骨干工程(图2-5)。三峡工程的设计和建设体现了工程思维的特点。
2.特点
工程设计和施工必须严格遵循科学性。例如：大坝选址要调查地质结构，地质结构要有足够的稳固性，且历史上没发生过大地震等；大坝的结构和高度必须根据历史上最大洪水的流量来设计；大型轮船必须能顺利通航；安装功率合适的发电机组；设计排沙方案，避免造成库内河床淤积；通过设计保留鱼类通道。这些都需要经过系统地考虑以及科学设计和施工。
科学性。
2.特点
工程思维是指工程对象是特定的，工程的时间、地点是指定的。例如，工程对象是三峡工程；坝址位于长江三峡西陵峡河段，控制流域面积达100万km2根据1993年5月获国家批准的初步设计报告，三峡工程按计划分三个阶段进行施工，从1993年的准备工程算起，总工期17年。
定向性。
2.特点
工程的设计和施工可以有多种方案备选。例如，三峡工程设计和施工过程中都需要有多种方案和多个队伍，经评估投标确定采用哪个方案和哪个施工队。
求解的非唯一性。
2.特点
工程思维有明确的价值目标，其中包括社会价值目标经济价值目标、生态价值目标等。例如三峡工程的生态价值目标是防止和减少工程对生态环境的影响，如搬迁文物、迁移库区居民、建鱼类通道、开展库区绿化等。三峡工程的社会效益和经济效益主要有以下几点：①峡水库总库容393亿m3,防洪库容221.5亿m,水库调洪可消减洪峰流量达2.7万~3.3万m3s,是世界上防洪效益最为显著的水利工程。②三峡水电站总装机1820万kW,年平均发电量8468亿kW·h,是世界上最大的电站。③三峡大坝的船闸是世界上级数最多、总水头最高的内河船闸。
价值性。
2.特点
工程活动是许多技术要素和非技术要素的集成，工程是一个系统的概念。三峡工程在设计和施工过程中，除技术要素外，还有许多非技术要素要综合考虑，如行政领导和管理，各单位和部门的配合，突发灾害的防范，等等。
集成性和综合统筹性。
2.特点
在科学思维中，不允许在科学理论体系内部出现逻辑矛盾。但在工程中，却常常不得不面对“相互矛盾的要求”。例如三峡大坝建得越高，其蓄水调控能力就越大，防洪效果就越好，但上游被淹的土地就越多，生态破坏就越大，人口搬迁也越多。面对这些矛盾，决策者常常采取权衡协调的方式来解决。
矛盾性和协调性。
2.特点
三峡工程在设计和施工过程中，必须考虑施工质量和各部分的可靠性。认真挑选施工单位、监理单位和验收单位，定出各种构件的允许误差和施工误差的最大允许值等。
可靠性要求和“容许误差”的限度。
2.特点
必需考虑工程带来的风险。例如：①三峡工程对环境和生态的影响非常广，尤其对库区的影响最直接和显著。②如设计、建设不可靠，或突发地震等灾害，可能带来的危害。3在国防安全方面，三峡大坝有可能成为受袭的目标。必须采取各种补救和防范措施，来减少工程风险。由上面的案例分析可知，工程思维中的许多特点，是其他思维方式没有的。
工程风险。
七、因素的影响
(1)主体因素，包括发明者、创新者本身的素质、能力、文化水平、生理因素、心理因素和美他条件。
(2)社会因素，指发明者、创新者所处的社会(含微观社会和宏观社会)、社会的群体状况社会的经济能力及社会制度对发明的促进或制约等。
技术的发明创断和设计能力的施展受诸多因素的影响，这些因素包括主体因素、社会因素、技文化因素等。
(3)科技文化因素，包括主体所在环境的科技文化水平，可以使用的设备及条件等。
(4)机遇。
(5)其他因素。
技术的发明创断和设计能力的施展受诸多因素的影响，这些因素包括主体因素、社会因素、技文化因素等。
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第二章
技术设计的基础
第一节
设计的创造性思维和工程思维
第一课时
设计的创造性思维和工程思维
◎教材分析
本节由“创造性思维”“工程思维”两部分内容构成。首先以港珠澳大桥建设为例，在技术设计中应用创造性思维和工程思维解决各种技术难题。其中创造性思维包括发散思维、逆向思维、联想思等，创造性思维可以产生很多创新技法，从而帮助进行创新设计。定势思维是按照以往经验思考和处理问题的思维方式，在一些问题的解决中会造成障碍。最后以三峡工程的设计和建设为例体悟工程思维的特点。工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维，各种技术思维方法都是工程思维基础，工程思维中的许多特点，是其他思维方式没有的。在技术设计中，需要关注以上这些思维方法。
◎学情分析
学生已经学习了第一章，了解了技术和设计的关系，但是尚未开始技术设计的实践。在开始技术设计学习之前，先熟悉技术设计中的思维方式，为后期开展技术设计打好思维方法的基础。通过学生熟悉的案例，让学生能够开展独立思考，尽快具备进行设计的能力。
◎教学建议
本节主要是思维方法的研究，利用大量的案例分析，特别是学生熟悉的案例分析，让学生尽快了解技术设计的思维方法。可以利用视频资料展示案例分析的内容，提高学生的学习兴趣，并利用现有的思维方法联想未来技术设计的发展方向，让学生进入技术设计的世界。
◎学习目标
①了解技术设计的一些创造性思维和工程思维
◎教学目标
1、知识与技能
①了解技术设计的一些创造性思维和工程思维。
②学习和运用优良的思维方法，学习开发智能和创造潜能的方法。
2、过程与方法
经历对案例与故事的阅读、讨论与交流，亲身体验设计过程，得到有益的思维训练。
3、情感态度与价值观
领略设计的奥秘与神奇，熟悉从事技术活动必须具备的品质，能够负责任地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度。
4、核心素养
技术意识：了解发散思维、逆向思维、联想思维等设计中常用的创造性思维方法，启迪创新设计意识
工程思维：以港珠澳大桥和三峡工程的设计和建设为例，对其技术系统分析，体悟工程思维的特点，认识系统和工程的多样性和复杂性。
创新设计：分析港珠澳大桥“桥一岛一隧”的结构人工岛建设的构思方案，领悟其中的创新设计。通过穿插的思维训练，开拓创造性思维，进行创新设计。
物化能力：运用工程思维分析蔬菜大棚太阳能自动浇水系统。
◎教学方法
案例分析法、合作探究法、小组讨论法
◎教学重点
①技术设计的创造性思维。
②技术设计的工程思维。
◎教学难点
①技术设计的创造性思维。
◎教学准备
收集辅助教学的相关案例、教学图片素材，设计好教学课件以及多媒体教学设备。
◎教学过程
一、新课导入
从上空俯瞰，全长55km的港珠澳大桥宛若蛟龙，蜿蜒腾越于蔚蓝的海面上，在离岸20多km处倏忽隐没，再在6km外腾空而起，连接两端的小岛状似蚝贝，这优美的“桥—岛—隧”结构是创新思维和工程思维的结晶(图2-1)。
常见的跨海大桥，都是建造桥墩，架设桥梁。但这种常见的建桥方法，在港珠澳大桥建设却行不通。因为大桥靠近香港方向有一条伶洋航道，是全球最重要的贸易航道，目前达到10万t级通航等级，远期规划可通行30万t油轮。如果采用常见的跨海桥梁的多跨形式，就必须要修建一座桥面高度超过80m,桥塔高度达到200m的超级大桥。然而，附近的香港机场并不允许有超88m的建筑物立在它的飞行航线上。与此同时，港珠澳大桥的建设，还必须考虑10%阻水率的要求。伶仃洋是典型的弱洋流海域，每年从珠江口夹杂着大量的泥沙，涌入海洋，大桥的桥墩就像阻挡泥沙的篱笆，超过10%的阻水率，泥沙就可能被阻挡沉积，从而阻塞航道，让伶仃洋变成一片冲积平原。
港珠澳大桥伶仃洋航道段按传统方法在海面上建设行不通，能不能建到海底里？港珠澳大桥设计团队从逆向思维中形成了这一创造性的构思。在此基础上，设计团队对大桥建设的造价、安全、环保、施工的难易程度，以及对珠江口国家一级保护动物中华白海豚保护区的影响等各种因素进行了系统的分析、比较和权衡，终于形成了港珠澳大桥建设的“桥—岛—隧”结构设计方案。
据统计，港珠澳大桥的创新项目超过1000个、创造600多项专利，还突破了10余项世1界级技术难题。建议你进一步了解有关创造性思维和工程思维方面的案例。
创新思维包括发散思维、系统思维、迁移思维类比思维、逆向思维等多种思维方式。港珠澳大桥在设计和建设中，借鉴了国内外的建桥经验，系统地考虑了交通、台风、地震和生态保护(中华白海豚保护)等诸多问题，在桥建高点、矮点都不行的情况下，应用逆向思维，干脆把“桥”建到海底!港珠澳大桥的创新项目超过1000个、创造600多项专利，还突破了10余项世界级技术难题。由此可见，港珠澳大桥的设计和建设，是各种创造性思维和工程思维应用的典范。
二、发散思维
1.定义
发散思维又称为辐射思维，它以思维的问题为中心向外扩展各种想法，即多角度、多层次(深度)探讨问题的解决方法，并由此引起思路的转移和思想的跃进，在众多的想法中，找出一种或多种解决问题的方法，或解决问题的一个系统(整套)方法。思维的发散可从材料、结构、功能、形态、方法、关系和因果等多方面进行。
2.特点
①流畅性
流畅性就是观念的自由发挥。指在尽可能短的时间内生成并表达出尽可能多的思维观念以及较快地适应、消化新的思想概念。机智与流畅性密切相关。
流畅性反映的是发散思维的速度和数量特征。
②变通性
变通性就是克服人们头脑中某种自己设置的僵化的思维框架，按照某一新的方向来思索问题的过程。
变通性需要借助横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散，表现出极其丰富的多样性和多面性。
③独特性
独特性指人们在发散思维中做出不同寻常的异于他人的新奇反应的能力。独特性是发散思维的最高目标。
④多感官性
发散性思维不仅运用视觉思维和听觉思维，而且也充分利用其他感官接收信息并进行加工。发散思维还与情感有密切关系。如果思维者能够想办法激发兴趣，产生激情，把信息感性化，赋予信息以感彩，会提高发散思维的速度与效果。
下图是用发散思维的方式，提出解决交通拥堵的几个方案，诸如从“交通工具问题”“道路问题”“交通管理问题”等多个角度进行思考。
一天，李明同学以家中的自行车作为创新对象进行了认真的观察和思考：除了金属和橡胶，自行车能不能改用其他材料制造？除了单人骑用，自行车的结构能不能设计为双人或多人同时骑用？自行车能不能折叠起来.....李明的思路不断地扩展，脑海中出现了许多形式各异、功能不同的自行车。
同学们，试着展开你的思维翅膀，也参与到自行车的创新设计中，并把你的创新设!和感悟填写到表2-1中。
思考角度
创新设想
感悟
材料
功能
结构
形态
组合
……
三、逆向思维
1.定义
逆向思维又叫反向思维它的特点是采用与正向思维完全不同(甚至相反)的方法来思考问题，提出解决问题的方法。
例如，《三国演义》中的“空城计”。诸葛亮因错用马谡而失去战略要地--街亭，司马懿乘势引大军向诸葛亮所在的西城蜂拥而来。此时，诸葛亮身边无大将，只有一帮文官，无法守城，也来不及撤离。于是，诸葛亮令人将城门大开，头戴纶巾，到城楼焚香，弹琴。司马懿见状，十分疑惑，即下令退兵。其子司马昭问父亲何故退兵？司马懿说:诸葛亮一生都很谨慎，不会冒险，今大开城门，必有埋伏，故下令退兵。
又如提高某种金属(例如铜)的纯度，可使该金属具有新的特性和新的用途一些研究人员用逆向思维，在该金属中掺入其他金属或杂质”，使新的合金同样产生了许多新的特性和新的用途。
2.特点
①普遍性
逆向性思维在各种领域、各种活动中都有适用性，由于对立统一规律
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?2614849-2760963.html"
\t
"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)是普遍适用的，而对立统一
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?6154112-6367323.html"
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"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)的形式又是多种多样的，有一种对立统一的形式，相应地就有一种逆向思维的角度，所以，逆向思维也有无限多种形式。如性质上对立两极的转换:软与硬、高与低等;结构、位置上的互换、颠倒:上与下、左与右等;过程上的逆转:气态变液态或液态变气态、电转为磁或磁转为电等。不论那种方式，只要从一个方面想到与之对立的另一方面，都是逆向思维。
②批判性
逆向是与正向比较而言的，正向是指常规的、常识的、公认的或习惯的想法与做法。逆向思维则恰恰相反，是对传统、惯例、常识的反叛，是对常规的挑战。它能够克服思维定势
(?https:?/??/?baike.?/?doc?/?5337606-5573045.html"
\t
"https:?/??/?baike.?/?doc?/?_blank?)，破除由经验和习惯造成的僵化的认识模式。
③新颖性
循规蹈矩的思维和按传统方式解决问题虽然简单，但容易使思路僵化、刻板，摆脱不掉习惯的束缚，得到的往往是一些司空见惯的答案。其实，任何事物都具有多方面属性。由于受过去经验的影响，人们容易看到熟悉的一面，而对另一面却视而不见。逆向思维能克服这一障碍，往往是出人意料，给人以耳目一新的感觉。
19世纪，法国微生物学家巴斯德用实验证明了细菌可以在高温下被杀死，因此，可以将食物煮沸进行保存。物理学家开尔文得知这一消息后，便想:既然高温能够将细菌杀死，那么低温是不是也能将细菌杀死呢?沿着这一思路进行了进一步的研究后，开尔文发明了“冷藏工艺”被开了人类保存食物方法的新篇章。
218世纪，人们证实金刚石和石墨的成分一样
都是由碳元素组成的。1799年，法国化学家摩尔沃成功地将金刚石转化为石墨。因为金刚石的使用价值要大于石墨，因此，许多人在摩尔沃的基础上展开了逆向思维:既然金刚石能够转化为石墨，
那么石墨能不能转化为金刚石呢?后来，真的有人实现了这个想法，创造了很大的价值。
逆向思维是联想思维的一部分，一般是由一个事物逆向联想到其他方法和事物。
观察一些日常生活中的物品，尝试运用逆向思维，产生新的设计创意，把你的新创意填写到下表中。
观察的物品
新的设计创意
3.其它
在向思维中常用到反转思法、转向思法和缺点逆向思维法
①反思法，这种方法是指从已知事物的相反方向进行思考，是产生技术设计构思的途径，事物的相反方向常常从事物的方、顺序、分合、状态、多少、大小、功能、结构、国果关系等方面作反向思维。例如，在酒瓶软木塞从正向拔不出来的况下，向思维想到，可以采用反向的方式，将软木塞入酒瓶中，同样实现将酒出来的目的。
②转换逆向思法。这是在研究问题时，由于原有解决该问题的手段或方法阻，而转换另一种手段或另一角度来思考，以使问题利解决的思维方法。如历史上被传为佳话的司马光砸缸救落水儿童的故事，就是运用转换逆向思维法的一个例子。
③缺点逆向思维法。这是一种利用事物的缺点，化被动为主、化不利为有利的思维方法。例如金属腐蚀一般情况是坏事，但人们利用金属腐蚀原理进行电镀，把坏事变好事，就是缺点逆向思维法的一种应用。
值得注意的是：运用逆向思维必须深刻认识事物的本质所谓逆向不是简单的表面的逆向，别人说东我偏说西，而是真正从逆向思考中做出独到的、科学的、令人耳目一新的成果
有的人认为，凡是和别人唱反调、对着干的就是逆向思维，这是错误的!逆向思维是指用逆向的思维方法解决同一个问题。要注意解决的问题不是原来的问题，或只是提出反对意见没有提出解决方法的，都不是逆向思维。
四、联想思维
1.定义
联想思维简称联想，是人们经常用到的思维方法，是一种由一事物的表象、语词、动作或特征联想到它事物的表象、语词、动作或特征的思维活动。通俗地讲，
联想一般是由于某人或者某事而引起的相关思考，人们常说的
“由此及彼”、“由表及里”、“举一反三”
等就是联想思维的体现。
2.特点
其突出的特征就是背逆性、挑战性、批判性。
3.其它
在联想思维中，经常会用到接近联想、相似联想、对比联想、因果联想、类比联想。
①接近联想。是指时间上或空间上相互接近的事物之间形成的联想。例如“春江潮水连海平，海上明月共潮升。滟滟随波千万里，何处春江无月明。”春江、潮水、大海与明月被诗人联系在了一起。
②相似联想。是指由某一事物或现象想到与它相似的其他事物或现象。相似联想有原理相似、现象相似、方法相似等。如技术设计中物体的连接方法，从钉子连接，可以联想到焊接、粘接、榫接等。
③对比联想。是指具有相反特征的事物或相互对立的事物之间所形成的联想。如看到优点就想到缺点，看到大就想到小，看到复杂就想到简单等。
④因果联想。由于两个事物存在因果关系而引起的联想。可以由因想到果，也可以由果想到因。例如在合成树脂中加入发泡剂，得到质轻和隔音性能良好的泡沫塑料。对这种因果关系进行联想，在水泥中加入一种发泡剂，结果发明了质轻、隔热、隔音的气泡混凝土。
⑤类比联想。是通过对一种事物与另一种(类)事物对比而产生的联想。常见的有形式类比、功能类比等。例如根据与蜻蜓翅的减振结构的形式类比，设计飞机的减振装置;根据与某种生物的功能类比，设计具有近似功能的新装置，如各种机械手、鳄鱼夹等。
尼龙搭扣的发明
一天，工程师梅斯塔尔从野外回家，发现衣服上挂着一些牛蒡子籽实，这些籽实紧紧地附着在衣服上。他觉得很好奇，于是拿到显微镜下观察，结果发现每一个籽实都长着许多小钩，正是这些小钩使牛蒡子籽实挂在衣服上掉不下去。受此启发他产生了联想：如果在布条上也安上相似的小钩，不就可以用作扣带了吗？他开始潜心研究这种扣带，最终把自己的设想变成产品：两条尼龙带，一条布满成千上万个小钩，而另一条则是更为细小的丝绒。当两条尼龙带合在一起时，就迅速成为一条实用的扣带—这就是我们常见的尼龙搭扣。
有一个年轻人对刀具很感兴趣，但刀用过一段时间之后便会变钝，需要重新来磨，相当麻烦。他一直想找到一个使刀具永久保持锋利的办法。一天，他路过一个建筑工地时，看到几个工人正在用玻璃刮木板上的油漆。他发现，玻璃片刮过一会儿变钝后，工人便将玻璃片敲断一节，用新的玻璃片接着刮。这个年轻人由此联想到刀刃，于是，他设计了一种长长的刀片，上面有许多刻痕，刀刃用钝之后便可以沿刻痕将用钝的一段去掉，使用新的刀刃。这种刀片出现之后，受到了许多人的欢迎。
肾结石是形成于肾里的一种异物，早期时，医生们对此并没有很好的办法来治疗。后来。个医生在回家的路上看到一些城建人员在对一栋楼进行定向爆破。他发现，爆破时的炸药设置得非常巧妙，正好将一栋坚固的建筑物炸得粉碎，而又不会伤害到周围的建筑物。这个医生思考，能不能也用这种办法来治疗肾结石呢？由此，便产生了治疗肾结石的微爆破疗法。
五、定势思维
1.定义
所谓思维
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%AE%9A%E5%8A%BF?/?_blank?)定势，就是按照积累的思维活动经验教训和已有的思维规律
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%AE%9A%E5%8A%BF?/?_blank?)，在反复使用中所形成的比较稳定的、定型化了的思维路线、方式、程序、模式。
2.特点
①趋向性
打破思维定势的脚用鼠标
思维者具有力求将各种各样问题情境归结为熟悉的问题情境的趋向，表现为思维空间的收缩。带有集中性思维的痕迹。如学习立体几何，应强调其解题的基本思路：即空间问题转化为平面问题。
②常规性
如学因式分解，必须掌握提取公因式法、十字相乘法、公式法、分组分解法等常规的方法。
③程序性
程序性是指解决问题的步骤要符合规范化要求。如证几何题，怎样画图、怎样叙述、如何讨论、格式摆布，甚至如何使用“因为、所以、那么、则、即、故”等符号，都要求清清楚楚、步步有据、格式合理，否则就乱套。
定势思维可以帮助我们在面对新问题时，联想已有的经验和方法。但定势思维往往也会成为思维的墙，阻碍我们思维的灵活性和创造性。
有这样一个问题：一位公安局长在路边同一位老人谈话，这时跑过来一位小孩，急促的对公安局长说：“你爸爸和我爸爸吵起来了！”老人问：“这孩子是你什么人？”公安局长说：“是我儿子。”请你回答：这两个吵架的人和公安局长是什么关系？
这一问题，在100名被试中只有两人答对!后来对一个三口之家问这个问题，父母没答对，孩子却很快答了出来：“局长是个女的，吵架的一个是局长的丈夫，即孩子的爸爸；另一个是局长的爸爸，即孩子的外公。”
如图2-4所示，A和8二个金属部件，用螺栓紧固连接在一起，现在螺栓斯了，维修师傅没有带相同型号的螺栓，而工件又急需使用。请帮维修师傅想一下解决的办法并把你的办法填写到表2-4中。
编号
我的解决方法
1
2
3
4
5
6
维修中出现上述情况，我们一般都会遵循以往的经验进行思考，沿着热悉的方向前行，认为需要我到完全相同的螺栓，才能完成修理工作。这种按照积累的思维活动经验、教训和已有的思维规律，在反复使用中所形成的比较稳定的，定型化了的思维路线、方式、程序、模式称为定势思维。
面对上述维修情况，打破固有的思维方式，则可以找到多种解决方法:如将现场找到的直径相同，但比原螺栓更长的螺栓，锯短多余的螺杆使用;或将原部件的孔钻大，然后用直径大一些的螺栓来连接等。
编号
问题
解决方法
1
从天花板上悬下两根绳子，两根绳子之间的距离超过人的两臂长，离绳子不远的地方放了一个滑轮，你如何把这两根绳子抓到手上
2
如图是用4张相同的小纸条构成的图形，请你移动其中一条小纸条，重新形成一个正方形
六、工程思维
1.定义
工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。
2.特点
三峡工程中的工程思维
三峡工程是具有防洪、发电、航运等巨大综合效益的多目标开发工程是治理和开发长江的关键性骨干工程(图2-5)。三峡工程的设计和建设体现了工程思维的特点。
(1)科学性。工程设计和施工必须严格遵循科学性。例如:大坝选址要调查地质结构，地质结构要有足够的稳固性，且历史上没发生过大地震等;大坝的结构和高度必须根据历史上最大洪水的流量来设计;大型轮船必须能顺利通航;安装功率合适的发电机组;设计排沙方案，避免造成库内河床淤积;通过设计保留鱼类通道。这些都需要经过系统地考虑以及科学设计和施工。
(2)定向性。工程思维是指工程对象是特定的，工程的时间、地点是指定的。例如，工程对象是三峡工程；坝址位于长江三峡西陵峡河段，控制流域面积达100万km2根据1993年5月获国家批准的初步设计报告，三峡工程按计划分三个阶段进行施工，从1993年的准备工程算起，总工期17年。
(3)求解的非唯一性。工程的设计和施工可以有多种方案备选。例如，三峡工程设计和施工过程中都需要有多种方案和多个队伍，经评估投标确定采用哪个方案和哪个施工队。
(4)价值性。工程思维有明确的价值目标，其中包括社会价值目标经济价值目标、生态价值目标等。例如三峡工程的生态价值目标是防止和减少工程对生态环境的影响，如搬迁文物、迁移库区居民、建鱼类通道、开展库区绿化等。三峡工程的社会效益和经济效益主要有以下几点：①峡水库总库容393亿m3,防洪库容221.5亿m,水库调洪可消减洪峰流量达2.7万~3.3万m3s,是世界上防洪效益最为显著的水利工程。②三峡水电站总装机1820万kW,年平均发电量8468亿kW·h,是世界上最大的电站。③三峡大坝的船闸是世界上级数最多、总水头最高的内河船闸。
(5)集成性和综合统筹性。工程活动是许多技术要素和非技术要素的集成，工程是一个系统的概念。三峡工程在设计和施工过程中，除技术要素外，还有许多非技术要素要综合考虑，如行政领导和管理，各单位和部门的配合，突发灾害的防范，等等。
(6)矛盾性和协调性。在科学思维中，不允许在科学理论体系内部出现逻辑矛盾。但在工程中，却常常不得不面对“相互矛盾的要求”。例如三峡大坝建得越高，其蓄水调控能力就越大，防洪效果就越好，但上游被淹的土地就越多，生态破坏就越大，人口搬迁也越多。面对这些矛盾，决策者常常采取权衡协调的方式来解决。
(7)可靠性要求和“容许误差”的限度。三峡工程在设计和施工过程中，必须考虑施工质量和各部分的可靠性。认真挑选施工单位、监理单位和验收单位，定出各种构件的允许误差和施工误差的最大允许值等。
(8)工程风险。必修考虑工程带来的风险。例如：①三峡工程对环境和生态的影响非常广，尤其对库区的影响最直接和显著。②如设计、建设不可靠，或突发地震等灾害，可能带来的危害。3在国防安全方面，三峡大坝有可能成为受袭的目标。必须采取各种补救和防范措施，来减少工程风险。由上面的案例分析可知，工程思维中的许多特点，是其他思维方式没有的。
七、因素的影响
技术的发明创断和设计能力的施展受诸多因素的影响，这些因素包括主体因素、社会因素、技文化因素等。
(1)主体因素，包括发明者、创新者本身的素质、能力、文化水平、生理因素、心理因素和美他条件。
(2)社会因素，指发明者、创新者所处的社会(含微观社会和宏观社会)、社会的群体状况社会的经济能力及社会制度对发明的促进或制约等。
(3)科技文化因素，包括主体所在环境的科技文化水平，可以使用的设备及条件等
(4)机遇。
(5)其他因素。
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精品试卷·第
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