第6-7讲-组合创新法-教案

教案—创新教育理论与实践授课时间月日至月日课时数授课方式理论课eq\o\ac(□,√)讨论课eq\o\ac(□,√)设计课eq\o\ac(□,√)实验课□上机课□技能课□其他□授课单元第八章组合创新法目的与要求1.掌握组合创新法原理与特点；2.掌握同物组合、异类组合、重组组合、共享与补代组合、概念组合及综合等组合方法；3.掌握主体组合法基本原理及实施步骤；4.掌握形态分析法基本原理及实施步骤。重点与难点教学重点：组合创新法原理与特点，组合创新法的基本类型。教学难点：组合创新法原理与特点，组合创新法的基本类型及应用。主要内容1.组合创新法原理与特点；2.组合创新法的基本类型；3.主体组合法；4.形态分析法。教学方法手段（教具）课堂理论讲授（ppt教学）、小组讨论、案例分析、总结归纳参考资料《创新教育理论与实践》，出版社：华东师范大学出版社，作者：王海、胡剑锋、马红坤，2013年8月《技术创新方法与提高》，出版社：化学工业出版社，作者：颜惠庚，2012.8《简明创新方法》，出版社中央广播电视大学出版社，作者：于惠玲，2014.6思考题、作业1.运用主体附加组合完成一个创新发明设计方案；2.运用形态分析法完成一个创新发明设计方案。

讲稿第6讲组合创新法概述及典型技法【本章导入】前面的课程我们学习了第二种创新方法——列举分析法，这一章我们将介绍第三种创新方法——组合创新法原理、特点、及其典型技法——形态分析法。【复习、引入】在创造活动中，将若干已有的事物进行组合，并使组合体在功能或性能等方面发生变化的创造，就是组合创造，相应的方法即为组合创造法。【讲授新课】组合法概述1、组合法的概念从人的思维角度来看，想象的本质就是组合。心理学研究表明，创造性想象可以借助不同的手段去建立不同的表象。中国古代的“龙”就是以蛇为主体，结合兽脚、马头、鹿角、鱼鳞等其他特征的超现实想象。人面狮身的斯芬克斯和传说中的美人鱼都是人类组合思维的杰作。组合的概念有广义与狭义之分。广义的组合是指不受学科、领域限制的信息的汇合、事物的结合、过程的排列等。例如，儿童的积木游戏、饮食中的烹调、产品新功能的设计、文学艺术形象的创作、建筑学和电影中的“蒙太奇”等。狭义的组合则是指在技术发明范围内，将多个独立的技术因素(如现象、原理、材料、工艺、方法、物品等)进行重新的组合。不是一种简单的罗列、机械的叠加。例如，一支饮料吸管和一把小勺放在一起并不是创造组合而把小勺固定在吸管的一端，并满足人们的实用和审美要求时，就可以称为创造组合。所以说，组合法是一种以综合分析为基础，并按照一定的原理或规则对现有的事物或系统进行有效的综合，从而获得新事物、新系统的创造方法。2、组合法的原理组合法的原理本质上是系统的原理，其具体表现在以下三个方面：第一，从系统的思想来看，组合法就是把两个或多个系统按照一定原则进行组合生成新系统的过程，在统一的整体目标下，其中各个组成元素能够协调、有机地进行组合，并且在某些方面相互作用；第二，产生的新系统具有新的特征或效果，系统的功能总和必须大于系统内各组成元素的单独功能之和；第三，系统具有不同的属性或状态，这就要求在运用组合法进行创造活动时，创造者需要从各个不同的方面或角度进行系统的分析和评价。3、组合法的类型（1）日本学者的分类法日本创造学学者恩田彰根据组合的难易程度将组合形式分为以下三种：非切割组合——将现有的事物不加改造，或仅作外形改变，将原有的功能用于新的目的；切割组合——将现有事物中的部分结构要素切割开来，再将这些结构要素具有的功能组合起来，用于新的目的；③飞跃性组合——运用已知的理论、积累的经验或突发的灵感，以创造性思维产生飞跃性的设想，最终创造出与现有事物在本质上有所不同的东西。（2）集合论的分类法我国学者董玉祥在1989年提出了组合形式的数学模型，即利用数学的集合论的思想，按照6种基本的集合运算进行分类。（3）实用化的分类法实用化的分类是目前比较简单的流行分类方法，主要有下面几种：同类组合同类组合就是若干相同或相近事物的组合，又称为同物组合。同物组合的目的在于保持事物原有功能或原有意义的前提下，通过数量的增加来弥补功能的不足或产生新的功能。最简单的同物组合有，子母灯、情侣表、双插座等。复杂的同物组合的一个典型例子是自动控制中三片CPU的设计，就是利用冗余来提高。【案例】三头电风扇材料组合材料组合是利用各种化学、物理原理，将不同的材料组合起来，从而获得新材料的方法。元件组合元件是具有某项功能的器件或物品。元件组合不是简单的零部件装配，而是把具有相互独立功能的两种或两种以上的东西以适当的方式结为一体，从而使组合后的事物具有多种功能。元件组合最著名的例子是风靡世界的瑞士军刀。方法组合方法组合是指在生产工艺和加工处理，以及组织管理中，把两种以上的方法组合起来使用，产生新的效果。例如，美国戴维德等人把超声波和静电场方法结合，设计出一种硬水软化装置，代替了以往在水中添加化学药剂的做法，降低了成本，扩大了水的使用用途。技术原理与技术手段组合可以把已有的技术原理同某些技术手段结合起来，创造出新产品。例如，弗兰克.惠特尔把喷气推进理论与燃气轮机组组合，发明了喷气式发动机；英国生物学家艾伦.克鲁克把衍射原理与电子显微镜组合在一起，发明了晶体电子显微镜。现象组合现象组合就是把某些自然现象或者物理、化学现象进行组合，从而创造出新产品、新方法以及发现新的原理。【案例】清除人体结石的新方法重组组合重组组合又称分解组合法，是指在事物的不同层次上分解原来的组合，然后再根据新的目的进行重新组合。其特点是；在一个事物上进行，不增加新的事物，重组主要是改变事物各组成部分间的相互关系。日常生活中，随处可见这样的例子。例如，流行的儿童玩具“变形金刚”，分体组合家具等。综合综合是将不同领域、不同方面、不同类型的事物以某个目的为中心通过一定的方法手段有机地组合在一起。与以上几种组合方式相比，综合是一种更为高层次的组合。在知识和信息飞速增长的时代，综合方法在科技发明创造中应用的越来越广泛。二、典型技法——形态分析法1、形态分析法的概念组合法中的经典方法是形态分析法，是美籍瑞士科学家茨维基于1942年提出的。它是以系统分析和综合为基础，用集合理论对研究对象相关形态要素的分解排列和重新组合，得出所有可能的总体方案，最后通过评价进行选择。【背景知识窗口】第二次世界大战期间，美国情报部门探听到法西斯德国正在研制一种新型巡航导弹，但费尽心机也难以获得有关技术情报。然而，火箭专家兹维基博士却在自己的研究室里，轻而易举地搜索出法西斯德国正在研制并严加保密的乃是带脉冲发动机的巡航导弹。兹维基博士运用“形态分析”的思考方法，在研制过程中，兹维基在当时可能的技术水平上，分析了火箭的各主要组成要素及其可能具有的各种形态。兹维基利用排列组合的原理，在1周之内就提交了4*4*3*3*2*2=576种火箭设计方案，其中就包括了德国保密的F-l型巡航导弹和F-2型火箭。在经过先发散后收敛的创造过程中，美国很快获得了同样的先进方案，在军备竞赛中赶上了德国。形态分析法：每一个事物（技术装置）都可以分解成若干的子系统，直至分解成不能再分的要素。这些要素重新排列组合，就会产生很多新的功能、方法或装置。2、形态分析法的实施步骤形态分析法的实施一般可以分为五步。（1）选择和确定创造对象（2）要素分析（3）确定形态（4）形态组合（5）评价筛选、组合方案【案例】某厂饮料包装容器的创造方案创造对象：饮料包装容器。要求：携带方便、外观透明、成本低廉等组成要素：材料、容量、形状、开启万式。从上表可知：共有4×5×4=80种方案。评价筛选、组合方案：考虑到携带便利、外观透明、成本低的要求，宜采用圆柱、500ml装的塑料容器。如果再考虑开启方式等其他组成要素，其方案数目将达到几百种。3、注意事项形态分析法在具体使用中需要注意以下几点：上述的步骤不是必须遵循的，确定要素的数量后可直接列出形态表，并进行组合选择；在选取要素时要准确，无关紧要的可以不予考虑。为了提高工作效率，分析时最好有一个主要思想；对于复杂的技术课题可以运用系统方法划分几个层次，逐项展开，不断深入。最后再进行整体组合；当要素和形态数目过多时，形态分析法往往形成大量的问题方案，会使人在选择时无从下手，影响应用效果。4、形态分析法的变形技法——格子分析法又称棋盘格法，这也是茨维基创立的方法。格子分析法首先在横坐标轴和纵坐标轴上列出问题的主要变量，然后对所有可能的组合进行头脑风暴法思考，并对所提出的各种提案逐一评价，最终从中选出解决方案。【教学总结】1、组合创新法的原理及分类；2、形态分析法的特征及案例。【作业】1、一种新款衣服的设计形态分析。【教学后记】第7讲组合创新法的引申技法【本讲导入】前面的课程我们学习了组合创新法的原理、特点及其典型技法——形态分析法，这一讲我们将学习组合创新法的4种引申技法——信息交合法、焦点法、主体附加法和分解法。【复习、引入】【讲授新课】一、信息交合法1、信息交合法的概念我国的许国泰提出的信息交合法，又称魔球法，它是利用不同信息进行交合而获得新设想的一种创造方法。2、信息交合原理信息交合论是由两个公理和三个定理构成。公理1：不同信息的交合可以产生新信息；公理2：不同联系的交合可以产生新联系。定理1：心理世界的构想，即人脑中勾勒的映像由信息和联系组成；定理2：新信息、新联系在相互作用中产生；定理3：具体的信息和联系具有区域性，也就是具有特定的范围和相对的区域与界限。3、信息交合的实施步骤信息交合法的具体实施可以分为以下五步：1、定中心，2、划标线，3、注标点，4、相交合，5、在所有的产生的新设想中，进行筛选，寻找出最优的方案。【案例】曲别针的用途二、焦点法1、焦点法的概念焦点法是美国惠廷创立的一种方法。它是指定的一个事物的中心（焦点），依次与罗列的各元素一一组合。也就是说，本方法是就特定的问题而寻求各种构思的方案。焦点法有发散和集中两种结构，如图所示。2、焦点法的实施步骤（1）选择焦点。（2）列举与焦点无关的事物或传统的产品、技术和思想。（3）分别将中心圆与周围的小圆圈连接，得到多种组合方案；（4）展开联想或采取头脑风暴法，对每种组合提出创造性设想；（5）评价所有的设想方案，筛选出新颖实用的最优方案。【案例】椅子的设计三、主体附加法1、主体附加法的概念主体附加法，又称内插式组合法，是以某一特定对象为主体，通过置换或插入其他事物或技术，从而导致发明或革新的方法。它是对材料、元件、方法和技术等组合方式的灵活运用的结果。主体附加法的特点是以原有技术、产品为主体，附加只是补充。附加的目的有两种：一是为了使主体的功能得到更好的发挥；例如在自行车上附加打气筒、车筐、车铃等；另外一种是获得一些辅助功能。例如带温度计的奶瓶、带秤的菜篮等。2、主体附加法的实施步骤（1）确定主体；（2）确定新功能。（3）确定附加件(即内插件)。（4）确定主体与附加件的联接方式与结构；（5）进行附加组合。四、分解法分解技法是指将一个整体事物进行分解后，使分解出来的那部分，经过改进完善，成为单独的整体，形成一个新产品或新事物。例如，普通的螺丝刀，刀把、刀头是固定的，遇到不同的规格的螺钉就要准备不同的螺丝刀。通过分解，把刀把、刀头分开，分别做了改造后发明出多用活动螺丝刀。分解分两类原功用分解法：“分解成若干部分”仍构成“一个整体”，但有了新的功能，这是一种分