资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修9：创造力开发与技术发明
第二章 创造性思维与技法
第一节 创造性思维及其应用
教学设计
教学背景
清代文学家王国维在《人间词话》写道：“古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：‘昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路’，此第一境也。‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴’，此第二境也。‘众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处’，此第三境也。” 原本这三首词写的是儿女私情，王国维却用创造性思维的方法，在古人的知名词作品中巧妙地摘引出这几段名句借用来讲做学问的三种境界，不但一语中的，讲得非常透彻，而且让人印象十分深刻。
创造力开发过程是技术发明人的创造性思维过程，也是一种做学问的探索过程，其思维方法在很大程度上与王国维归纳总结出来的“成大事业、大学问者，必经过三种之境界”有一致性，也给选修这门课的同学指出了学习方法。
通用技术是以设计学习、操作学习为主要特征的基础教育课程，技术设计的学习贯穿于整个技术学习的过程。技术的本质在于创造，在通用技术系统课程里专门设置是一门以创造为核心的课程，其目的就是有效地培养学生的创造力与想象力，培养其创造性思维能力， 从而学好通用技术的各项课程。
教学目标：
知识与技能目标:
1.理解创造性思维的特点。
2.通过比较、探究等方式理解抽象思维、形象思维、直觉思维、灵感思维、发散思维、收敛思维、分合思维、逆向思维、联想思维等创造性思维。
教学内容分析:
创造新产品需要有系统的设计，但更重要的是创新，而基本的创新能力则来源于设计者的创造性思维与意识。本书在第二章介绍常见的创造性思维和技法，在这一章的学习过程中，我们希望能够让学生理解创造性思维的基本特征，能够通过比较、探究等方式理解各种类型创造力思维特有的方式和特点，学会运用批判式思维对现有的技术成果和技术产品进行分析。在认识了创造性思维的基础上，学习并熟悉一些重要的创造性技法，能够分析理解创造性技法内在的逻辑规律，能够综合应用多种创造性技法进行创新与技术设计。
本书第三章则介绍了创新工具和创客文化。通过常用工具的引入，理解创新工具的丰富性和发展性。通过本章的学习，学生将回顾在进行创新作品制作时经常会使用的常用工具，懂得如何利用三维打印机、激光切割机和数控机床等创新工具进行创造性设计的物化实现的基本途径。创客与创客文化是新生事物，创客活动离不开创新和创造性制作。本章中还介绍了创客文化及其对社会进步的影响，从而让学生知晓众创空间的基本概念及其存在的多种形态，能够对创客制作实际效果进行创造性效果和实现路径的具体分析，懂得如何像一个真正的创客那样进行创造。
本书第四章的主题是发明成果与专利。通过案例的引入，让学生能够对创造成果进行实事求是的评价，懂得优化的路径。通过对本章的学习，学生将理解保护知识产权的重要性，在保护自己的创造性成果的同时也懂得尊重他人的劳动成果，并能够通过网络查询有关专利技术的资料，学会专利的申请方法和基本流程。
学情分析:
学生对技术与创造力开发的了解认识有限，面对未来，他们需要学习有关技术与创造力开发的知识。
了解发明创造的必要条件，使学生能够有意识地运用创造性思维体验发明创造的过程，形成积极的创造意向和兴趣，培养良好的批判性思维和创造性思维等思维品质。
教学重难点:
理解创造性思维的特点。
通过比较、探究等方式理解抽象思维、形象思维、直觉思维、灵感思维、发散思维、收敛思维、分合思维、逆向思维、联想思维等创造性思维。
教学策略:
栏目“思考”“讨论”“探究”“知识窗”“设计与实践”等，要求学生开动脑筋，相互启发，把自己代入情景之中，感受技术与创造的魅力。同时也让学生养成良好的思维习惯，能够对身边的事物进行判断和分析，设想有无改善和提高的可能性。技术的发展推动了社会的发展，在“大众创业、万众创新”的今天，更需要提升和发挥我们的创造力，希望通过本书能够让学生理解技术，热爱创造，拥有属于自己的设计和作品。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:
情景导入:
老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修9：创造力开发与技术发明　第二章 创造性思维与技法　第一节 创造性思维及其应用。
科学技术的发展带动了经济的发展，推动了社会的进步，而技术的进步离不开人们的创新和创造。随着技术的发展，人类逐渐从重复性劳动中解脱出来，同时，对人创造能力的要求也越来越高。
对遇到的问题多问几个为什么，能帮助我们解决问题。在解决问题的过程中，能够突破传统思维模式的局限，就具有了创造性思维和相应的方法。
本章就是向同学们介绍在日常生活实践和工业生产中常见的一些创造性思维与技法。
技术发明不是一蹴而就的。在遇到实际问题时，能突破常规思维的限制，以超常规甚至反常规的方法去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有经济价值和社会意义的思维。这种以新颖、独创的方法解决问题的思维过程就是创造性思维。
人类的技术进步和所创造的一切成果，都是创造性思维的具体体现和物化的结果。在第一章中，我们介绍了三维打印技术在面部骨骼修复再造时的创新运用。三维打印技术在医疗中有很多实际应用，最先将三维打印技术应用于医疗中的案例是独创，独创性是创造性思维的特性之一。将三维打印与人脸骨骼模型联系起来体现的是联想，将损伤修复都与三维打印联系起来体现的是灵活，联想性与灵活性也是创造性思维的特性。
讨论
创造性思维还具有求异性和综合性的特性，你能举例说明吗？
面对具体的实际问题，要进行仔细地思考。在传统方法难以解决问题的情况下，就必须运用创造性思维突破常规思维的界限，采取与众不同的方法。创造性思维有多种方法，只有通过观察、学习和训练，掌握一定的知识，再经过探索和实践，才能取得创造性的结果。
一、联想思维
案例
激光清除异物
激光炮是高能激光武器，利用定向发射激光束聚焦后烧毁敌方导弹和卫星等目标的高技术新武器。南方电网联想到军用激光炮的用途，研制出专用的激光炮，能够在不断电的情况下，利用除障激光炮对高压输电线路进行非接触的清理，将附着的异物烧掉（图2-1）（参见教材P19）。
远距离的激光烧融与高压输电线上的异物清除，看似风马牛不相及，但将两者联系起来，并用于解决实际问题的思维，就是联想思维。
探究
风筝或孔明灯等异物被挂到高压线上，有人用机器人对其进行清除，你还能联想到什么处理方法？
联想的方法有很多，例如：
接近联想。在时间上和空间上相互接近的事物之间形成的联想。例如，桌子∶上面有书本，下面有椅子；闪电∶雷鸣；下雨∶滴答声。
相似联想（类似联想）。在形式上、性质上或意义上相似的事物之间所形成的联想。例如，从语文书到数学书，从钢笔到铅笔。这种联想也可用到创新过程中来。
对比联想（相反联想）。由某一事物的感知和回忆引起与它具有相反特点的事物的联想。例如，黑与白，写与擦，大与小，水与火，黑暗与光明，温暖与寒冷。对比联想又可分为下列几种：
①从性质属性的对立角度进行对比联想；
②从优缺点角度进行对比联想；
③从结构颠倒角度进行对比联想；
④从物态变化角度进行对比联想。
立即行动
教室的窗户玻璃外面有很多污渍，在保障安全的前提下，如何进行清理？请利用联想思维，设计出几种解决方案。
知识窗
将不同事物联系起来的是联想思维，而与之近似，将事物表象联系在一起的就是形象思维。
人们形象地模仿人手臂的动作，制造了机械臂，用在生产线上，能够有效提高生产效率。像这类形象的模仿对已有的表象进行想象，去解决问题的思维方法就是形象思维。利用形象思维，人类模仿鸟发明了飞机，模仿鱼发明了潜水艇。
与形象思维需要用表象进行联系不同，联想思维可以在相似和相反的逻辑上进行联系。
二、分合思维
案例
集装箱运输
产品从厂家到用户，过去是采取散件装卸，可能还需要用汽车和火车接力送到海港等地，运输过程中要多次装卸，运输效率低、成本高、耗时长，而且对包装的要求很高。集装箱运输就解决了上述的问题，远洋货轮的运输效率比分散货运提高了几倍，有力地推动了国际贸易的大发展（图2-2）（参见教材P20）。
从散装到整体运输，把事物重新进行排列组合，从而产生新功能的思维方式就是分合思维。在拆分组合之下，一个具有新功能的事物诞生了，创新的机遇也来了。
设计与实践
有人将家具作为分解组合的对象，探索将家具进行分拆和组合的各种可能，从而开发出新的家具产品。通过与家里相近似的其他物体一起进行组合，可以组合出更多的组合家具出来（图2-3）（参见教材P20）。
案例
尝试将我们日常学习中使用过的文具进行分解和组合，你能够重新组合成几种复合文具？这些复合文具是否可以提高文具使用的效率和效果？
分解组合也是解决问题的方法，再难的事，将其分解开来，然后分头行动，分步实施，就不觉得难了。
知识窗
将具体事物进行分解组合是分合思维，而与之近似，将思维以抽象逻辑方式进行扩散以及反向的集中就是发散思维和收敛思维。思维导图就具有发散思维的特征，利用思维导图，可以将“利用一升水做动力小车能跑多远”的课题，发散和分解成具体的因素。
讨论
利用一升水做动力小车能跑多远？如果将小车的动力限定在一升水的各种利用上，那么，利用分合思维、发散思维和收敛思维，就可以考虑与哪些因素进行结合？如果对于水之外的因素没有限制的话，就可以：
①一升水与运动：利用水的运动形成反作用力，在结构上努力提高水面与出水口之间的高度；
②一升水与压力结合，就可以将水箱密封，在开始时将泡腾片放入水中，利用泡腾片在水中能够生成大量气体，提高压力来增强出水的效果；
……
与其他的科学知识相结合，能利用与这一升水相关的其他资源做些什么？
三、逆向思维
案例
跑步机
跑步通常是在跑道上进行的，为了节省场地，采取逆向思维寻求解决问题的方法，让跑道动起来，人在跑步时就不用移动位置了，这就是跑步机。
从相反的角度进行思考，把问题的解决作为思考的出发点，沿着为实现未来而思考现在，为到达终点而把握起点的思路，就是逆向思维。譬如，利用逆向思维，可对原来外面固定、里面转子旋转的电动机进行重新设计，将结构变成中间固定的外转子电机，并做成电动汽车的轮子。
立即行动
现在通用的三维打印机是打印头运动而制成品不动的制作模式，从逆向思维出发，设计一个打印头不动，而制成品底盘运动的方案，并绘制相关草图。
知识窗
将事物流程反过来考虑的是逆向思维，而对之进行间接概括就是抽象思维。抽象思维能抓住事物的关键特征和本质，是我们学习、生活中必备的一种思维方式，同时在产品开发、生产过程中也十分重要。为了进行新产品开发，用类似的方法，对现有产品具体特性进行挑剔性的提问，并对各种提问中的假设进行验证性分析就是批判性思维。
思考
尝试用批判性思维对一个日常用品进行分析。
四、灵感思维
案例
冰管输油
某南极考察队在输送燃油到基地里时，遇到了输油管长度不够的难题。
在大家一筹莫展之际，队长“灵光一现”突发奇想：用冰来做管子！依靠冰管子，解决了输油管长度不够的难题。
像这类在考虑问题的过程中，突然出现的特殊想法，就是灵感思维。灵感思维具有随机性和偶然性，不经意间就冒了出来，往往是“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”。为了抓住灵感，就要准备好记录手段，把冒出的灵感及时记下来，这对培养创造能力有很大的帮助。
讨论
请回忆自己曾经有过的“创新灵感”，现在还能记得多少？能够记录下来的还有哪些？
知识窗
反复考虑问题解决办法时突然出现的想法是灵感思维，在问题刚出现就能想到办法的是直觉思维。
有关创造性思维的方式，可参见表2-1。
表2-1 常用的创造性思维
名称 特点
联想思维 某种诱因导致的不同表象间发生联系的自由思维活动
形象思维 将问题与已经解决了的问题的表象进行联系
分合思维 分解之后再组合，功能模块的再组合
发散思维 扩散状态的思维模式，思维视野广阔，呈现多维发散状
收敛思维 集中于同一方向，使思维条理化、逻辑化、规律化
逆向思维 从相反的角度寻求解决问题的思维方法
抽象思维 对客观现实进行间接、概括的反映的过程
灵感思维 凭借直觉而进行的快速、顿悟性的思维
直觉思维 未经逐步分析，仅依据感知迅速地做出判断和猜想
课后作业
习 题
1. 在科幻作品中往往包含有很多的创造性思维，回想你看过的科幻小说与科幻电影，里面有哪些体现了创造性思维？
2. 无人机技术和虚拟现实技术是近来比较热门的技术，发挥你的创造性思维，利用它们能够实现什么样的新功能？
板书设计
第二章 创造性思维与技法
第一节 创造性思维及其应用
一、联想思维
二、分合思维
三、逆向思维
四、灵感思维
教学反思
通用技术
选择性必修9：创造力开发与技术发明
普 通 高 中 教 科 书
主 编 刘琼发
副 主 编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲
本 册 主 编：肖 萍
编 写 人 员：陈晓民 顾文扬 陈 威 赵忠华
宋向明 梁剑文
广东教育出版社
广东科技出版社

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