【文章內(nèi)容簡介】 用形態(tài)分析法探索新型單缸洗衣機的創(chuàng)意！ 1) 因素分析 洗滌衣物 盛裝衣物、分離贓物和控制洗滌 洗衣機形態(tài)學(xué)矩陣 2) 形態(tài)分析 3) 列形態(tài)學(xué)矩陣并進行方案綜合 4) 方案評選 方案 1： A1B1C1是一種最原始的洗衣機； 方案 2： A1B1C2是最簡單的普及型單缸洗衣機； 方案 3： A2B3C1是一種結(jié)構(gòu)簡單的熱脹增壓式洗衣機； 方案 4： A1B2C2是一種利用電磁振蕩原理進行分析臟物的洗衣機； 方案 5： A1B4C2是超聲波洗衣機的設(shè)想； 66 聯(lián)想類比法 ? 聯(lián)想法 1. 相似聯(lián)想 ——從某一絲為對象想到它具有某些相似特征 (形態(tài)、功能、時間或空間上 )的另一思維對象的思維方式。 聯(lián)想是創(chuàng)造之母，是思維大廈的基礎(chǔ)！ 67 例 1： 火星上一定有水！ 1)大氣層和水是生命存在的條件； 2)科學(xué)家觀測火星上有大氣層； 3)人們想象如果火星上有水或曾有水，那么火星上可能存在或存在過生命； 4)2023年元月，美國 “ 勇氣號 ” 、 “ 機遇號 ” 火星車登陸火星，基本確定火星上存在生命。 68 “機遇號 ” 發(fā)現(xiàn)名為 “ 最后的機會 ” 的巖石，證明火星曾存在鹽海 山谷和溪流曾經(jīng)有水？ 2023年 1月 25號 “ 機遇號 ” 火星探測器成功登陸，全長 、寬、高 ，重 174千克 2. 接近聯(lián)想 ——從某一思維對象想到與之相接近的 (時間、空間、功能、結(jié)構(gòu)、形態(tài)上接近 )思維對象上去的聯(lián)想思維。 69 例 1： 最后一個被發(fā)現(xiàn)的金屬元素 ——錸！ 1) 20世紀 30年代，隨著電氣工業(yè)的迅速發(fā)展，需要一種比鎢更理想的金屬來做燈絲材料； 2) 俄國化學(xué)家門捷列夫 1896年宣布元素周期律，預(yù)言空缺位置有新元素未發(fā)現(xiàn)，并預(yù)言它們的基本性質(zhì)，其中在鎢旁邊有一個空格 (75號未知元素 )； 3) 1925年德國化學(xué)家諾達克和塔克，花了 3年多時間，終于在鉑礦中發(fā)現(xiàn)這個元素 ——錸）。 例 2： 磁懸浮列車！ 1) 人們希望列車能與導(dǎo)軌脫離接觸，以解除因輪軌車輛振動與磨損帶來的煩惱； 2) 1869年法國巴黎試驗了世界上第一個氣墊車 (通過壓縮空氣使車體與地面脫離接觸 )； 3) 隨著固體電子學(xué)的出現(xiàn)，使原來龐大的控制設(shè)備變得十分輕巧，從而給磁懸浮列車技術(shù)提供了實現(xiàn)的可能； 4) 1929年德國工程師赫爾曼 肯佩爾首次考慮電磁懸浮鐵路， 1934年獲得制造磁懸浮鐵路的基本專利， 1935年運用試驗?zāi)Ｐ妥C實了磁懸浮， 1953年寫成科學(xué)報告 《 電子懸浮導(dǎo)向的電力驅(qū)動鐵路機車車輛 》 ； 5) 1969年德國牽引機車公司的馬法伊研制出小型磁懸浮列車系統(tǒng)模型 (TR01)， 1972年又研制成 TR02型，該車時速為 165km，磁懸浮列車發(fā)展的第一個里程碑； 6) 2023年 12月 2日，日本線性感應(yīng)電動機驅(qū)動的磁懸浮列車時速達 581公里，創(chuàng)列車載人運行世界最快紀錄； 7) 2023年 3月 1日，世界上首條商業(yè)運行的上海磁懸浮列車投資 89億，上海至浦東機場30公里只需 7分鐘，設(shè)計時速 505公里，運行時速 430公里，票價 75元。 70 20239，時速 400公里的上海磁懸浮列車 202312日本線性感應(yīng)電動機驅(qū)動的磁懸浮列車時速 581公里 3. 對比聯(lián)想 1) 水能滅火，冰是水的低溫結(jié)晶，也是與火不相容的物質(zhì)； 2) 自然界可能存在可以燃燒的冰嗎？你相信嗎？ 3) 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)， “ 可燃冰 ” 是一種天然氣水合物的新型礦物，是在低溫、高壓條件下，由碳氫化合物氣體與水分子組成的一種類冰結(jié)晶化合物的固體物質(zhì)。 (透明無色、外形似冰、可以燃燒 ) 4) 性能：能量密度高，雜質(zhì)少、無污染，分布廣、資源豐富，有望成為石油之后人類的又一支柱能源。 71 ——指在頭腦中根據(jù)事物之間，在形狀、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、作用等某個方面存在著的互不相同或彼此相反的情況進行聯(lián)想，從而引發(fā)出某種新的設(shè)想來。 例： 尋找可以燃燒的冰！ 4. 強制聯(lián)想 1) 特異功能的表演者可以隔墻猜物，你認為可能嗎？為什么？ 2) 照相機和攝像機可能隔墻攝像嗎？ 3) 歐洲航天局 (European Space Agency)發(fā)明了一種能以兆兆赫波段拍攝圖像的新工藝，并且看到了它在航天、航空、醫(yī)學(xué)和制藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。處于紅外線和超高頻之間的電磁波 (頻率從 10111012Hz)的輻射具有自己鄰近光譜段的特性 ——能穿透障礙物和能像光線一樣聚焦建立圖像。 72 ——將完全無關(guān)或關(guān)系相當偏遠的多個事物或想法牽強附會的聯(lián)系起來，進行非邏輯型的聯(lián)想，以次達到創(chuàng)造目的的創(chuàng)新技法。 例： 特異功能與隔墻攝像機！ 4. 強制聯(lián)想 73 ——將完全無關(guān)或關(guān)系相當偏遠的多個事物或想法牽強附會的聯(lián)系起來，進行非邏輯型的聯(lián)想，以次達到創(chuàng)造目的的創(chuàng)新技法。 例： 特異功能與隔墻攝像機！ 相機可以發(fā)射出極短的高強度鐳射光束來照亮一個場景，然后通過收集反射回來的光線構(gòu)建出整個場景的畫面 ——包括隱藏在角落里的，并非直接看到的東西。 美國著名的 MIT（麻省理工學(xué)院）開發(fā)穿墻可見的超級數(shù)碼攝像機 強制聯(lián)想：可不可以用腳操縱鼠標？ 可不可以用手指操縱鼠標？ 可不可以用臂肘操縱鼠標？ 2023/1/31 例 ： 特種鼠標 4強制 聯(lián)想 常規(guī)鼠標 強制聯(lián)想：可不可以用肘部操縱鼠標 ？ 2023/1/31 例 ： 特種鼠標 可用肘部 、 腳操縱的 鼠標 4強制聯(lián)想 2023/1/31 例 ： 特種鼠標 4強制聯(lián)想 手指操縱 的 鼠標 腳 操縱的 鼠標 類比法 “ 它山之石，可以攻玉 ” ——將人設(shè)想為創(chuàng)造對象的某因素，設(shè)身處地想象，從而得到有益啟示。 77 德國人發(fā)明一種新型垃圾桶，當游客把垃圾扔進垃圾桶時，它會說“ 謝謝！ ” ，因此引起游客的興趣，不自覺地起到增強保護環(huán)境衛(wèi)生的作用。 例： 會說話的垃圾桶！ 類比法：比較分析兩個事物之間的某些相同或相似之處，從中找出解決問題的方法。按照比較對象的不同，分為四類。 1. 擬人類比 2. 直接類比 1) 著名物理學(xué)家歐姆在研究電子運動規(guī)律時，一直苦于沒有適當?shù)奈锢砹縼肀磉_； 2) 受天氣冷熱變化時氣流變化的啟發(fā)，歐姆將電與熱進行類比； 3) 電勢比作溫度，電流總量比作一定的熱量，首先提出了奠定電學(xué)基礎(chǔ)的基本定律之一 ——歐姆定律。 78 ——將創(chuàng)造對象直接與相類似的事物或現(xiàn)象作比較。 例： 熱與電的類比！ 3. 象征類比 例： 玫瑰花喻愛情、綠色喻春天、火炬于光明、日出喻新生！ 79 ——借助事物形象和象征符號來比喻某種抽象的概念或思維感情，是直覺感知，并使問題關(guān)鍵顯現(xiàn)、簡化，文學(xué)作品、建筑設(shè)計多用此法。 每位同學(xué)列舉一個？ 4. 因果類比 1) 愛迪生發(fā)明電燈 —— 白熾燈（鎢絲等金屬絲 +電流發(fā)光）； 2) 熒光燈 —— 惰性氣體作為通電介質(zhì)； 3) 以上燈具效率太低，只有 5%電能轉(zhuǎn)化為光能； 4) 能否發(fā)明更高效率的燈具？ 5) 早在 40年前，科學(xué)家通過實驗發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體晶體在電流作用下會發(fā)光，但只能發(fā)出微弱光線； 6) 經(jīng)過近半個世紀的不懈探索，半導(dǎo)體材料不斷改進，發(fā)光強度出現(xiàn)重大突變。因此，半導(dǎo)體技術(shù)引發(fā)微電子革命后，又孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命 —— 照明革命； 7) 半導(dǎo)體晶體二極管燈具 —— 節(jié)能、長壽命、安全、免維護、環(huán)保等優(yōu)點。在同樣亮度下，耗電為普通白熾燈的 1/10，壽命可延長 100倍；現(xiàn)在我國一年照明耗電量為 2023億 kw?h，光源替代后，每年可節(jié)約近 800億 kw?h，相當于 2各三峽電站。一個半導(dǎo)體燈具正?？梢允褂?50年，長命百歲的人一生最多也只用 2只燈。 80 ——根據(jù)一事物的因果關(guān)系推出另一事物的因果關(guān)系的思維方法。 例： 革命性的新光源！ 仿生法 ——師法自然 1) 在太平洋戰(zhàn)爭期間，美國國防委曾試圖用蝙蝠攜帶炸彈火燒日本，并為此計劃耗費巨資，但因為種種原因，這些 “ 生物戰(zhàn)士 ” 最終未能出擊； 2) 蝙蝠用超聲波辨別物體原理：飛行過程中，蝙蝠喉內(nèi)產(chǎn)生一種超聲波，通過嘴或鼻孔發(fā)射出來，遇到物體時，超聲波便被反射回來，由蝙蝠的耳朵接收回來，判定目標和距離。根據(jù)回聲探測目標的方法 “ 回聲定位 ” ； 3) 利用這種超聲波探測原理，可以用于測量海底地貌、探測魚群、尋找潛艇、探測物體內(nèi)部缺陷、為盲人指路等。 81 仿生法 ：從自然界獲得創(chuàng)造靈感，甚至直接仿照生物原型進行創(chuàng)造發(fā)明，是將模仿與現(xiàn)代科技有機結(jié)合起來，設(shè)計出具有新功能的仿生系統(tǒng)，實現(xiàn)對自然的超越，包括：原理仿生、結(jié)構(gòu)仿生、外形仿生、信息仿生、擬人仿生等。 1. 原理仿生 例： 蝙蝠的 “ 眼睛 ” ！ 例： 驅(qū)蚊儀！ 蚊子叮人吸血 是不是所有蚊子都是 “ 吸血鬼 ” ？ 只有交配后懷卵的雌蚊才叮人 為什么？ 懷卵后的雌蚊厭惡雄蚊靠近，一旦雄蚊飛來，就立即飛逃而去 怎么利用這個原理？ 研制一種能產(chǎn)生與雄蚊飛翔時翼聲的頻率相似的裝置，就可以驅(qū)蚊 加拿大率先在蒙特利爾市建立了一座 “ 驅(qū)蚊電臺 ” ，發(fā)射特殊的電波，經(jīng)收音機接受播放，變?yōu)橐环N驅(qū)蚊信號 ——驅(qū)蚊儀！ 82 2. 結(jié)構(gòu)仿生 1) 蒼蠅長著 5只眼睛。頭頂上的 3只較小，是一種 “ 單眼 ” ，只能感覺光的強弱。兩側(cè)的眼睛才是蒼蠅的主要視覺器官，是一種半球形的 “ 復(fù)眼 ” 。這兩只復(fù)眼，是由成千上萬只小眼排列在曲面上組成的。 2) 根據(jù)蒼蠅復(fù)眼結(jié)構(gòu)的原理，人類發(fā)明了復(fù)印機；印刷機的復(fù)眼透鏡；“ 蠅眼照相機 ” 一次就能照出幾十、幾百、幾千張相同或不同的照片，對軍事和科研有著特殊的用途；還有能使導(dǎo)彈系統(tǒng)的命中精度大大提高的 “ 蠅眼制導(dǎo)系統(tǒng) ” ；可以監(jiān)視整個天空高能宇宙射線的 “ 空氣簇射探測器 ” 等；科學(xué)家們目前正在深入探索蒼蠅的視覺系統(tǒng)，以尋求研制新型的智能計算機的新途徑。 3) 思考： 蒼蠅與其他創(chuàng)新？ —— 腳、鼻子、翅膀 83 例： 蒼蠅的 “ 眼睛 ” ！ 直升飛機 84 中國人蘇州巧匠徐正明于公元 17世紀發(fā)明了直升飛機。 公元前 500年，中國人制成了會飛的直升竹蜻蜓，這是直升飛機的起源。竹蜻蜓是一種兒童玩具，它以一根小棍作軸，軸頂有螺旋槳翼片（有時羽毛），用手把小棍一搓，就向上飛升，作用像有螺旋。旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生氣流，旋轉(zhuǎn)達的翼片切入氣流，產(chǎn)生升力。這就是直升飛機的原理。 徐正明，整天琢磨小孩玩的竹蜻蜓，想制造一個類似蜻蜓的直升飛機，并且想把人也帶上天空。經(jīng)過十多年的鉆研，他造出了一架直升飛機。它有像竹蜻蜓一樣的螺旋槳，架駛座像一把圈椅，依靠腳踏板通過轉(zhuǎn)動機構(gòu)來帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，試飛時候，它居然飛離地面一尺多高，還飛過一一條小河溝，然后落下來。 直升飛機 85 1