书城教材教辅学生科技发明100例点评
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第11章 打破常规,独辟蹊径——发散思维法

如果说创新是民族的灵魂,那么发散思维就是创新的基石。

什么是发散思维呢?发散,顾名思义就是向四面八方展开、扩大、分散。发散思维就是思考者向上下左右四面八方想开去,善于多向观察、多路思考,打破思维定向性的一种思维方式。由于它较少受传统观念束缚,不轻易苟同于一种现成的说法或不急于归一,且往往能因此出现一些奇思异想,所以也称作“求异思维”或“开放式思维”。

正确把握发散思维。一是要保证思维的流畅性,即在思维过程中善于排除干扰;二是要促进思维的灵活性,即触类旁通、闻一知十;三是要强调思维的独创性,即具有超常的独特见解,不人云亦云,不“炒现饭”。其基本运用技巧有以下几种:

(1)考虑所有因素。即尽可能周全地、具体地从各个方面考察和思考一个问题,这对问题的探索、解决特别有用。

(2)考虑各种结果。思考一个问题时应考虑各种“后果”或最终可能出现的“结局”。这可以培养我们遇事先考虑后果的习惯,有利于对事物的发展有较明确的预测,并从中寻求最佳的结局模式。

(3)侧向跳跃。当考虑某个问题遇到难以解决的困难时,可以采用侧向跳跃的方法,即不从正面直接入手,而是另辟蹊径,从侧面寻找突破口,这样往往可以使问题轻而易举地得到解决。

(4)寻找多种途径。思考问题时,快速“扫描”事物或问题的各个点、线、面、立体空间,然后将思维指向点、线、面、立体空间,寻找多种途径,对其进行深入思考,可以帮助我们寻找到解决问题的某些崭新的思路和方法。

一个人能否灵活运用发散思维,是创造活动能否正常进行的重要环节。美国心理学家吉尔福特说过:“发散思维是创新思维的核心,正是在发散思维中,我们才看到创新思维最明显的标志。”因此,正确运用发散思维能够创造、创新。

案例71 生活污水再利用方案

简介

水,是生命之源。在当前生态环境恶化、水资源短缺的情况下,如何节约用水、实现水资源再利用,这将是对人类的生产生活产生极其深远的影响的问题。

黄华同学反复思考节水的方法,在一次上厕所冲水时,他突然得到启发,想到废水的二次利用,设想出了节水方法。其具体实施方案是:首先在冲凉房下方位置的沉箱中建造一个储水器,储水器的进水口有一个过滤器,在洗澡和洗手时,水会经过过滤器流到沉箱的储水器里。如果建筑物是平房,储水器里则需安装一个抽水机。抽水机会自动把废水抽到充水器里。若储水器里的水满了,水就会从排水管流出;若储水器没水了,只要把充水器下面的自来水备用开关打开,这样就可解决在废水用完的情况下,仍然有水冲洗厕所。另外,储水器中还安装了一个维修盖,以便于维修和清洁。如果建筑物是多层楼房,储水器中就无需安装抽水机。在洗手和洗澡时,水经过滤器流到沉箱的储水器里,然后由输水管流到下一层的冲水器。如果上一层的储水器没水了,同样也可打开充水器下面的自来水备用开关,以此类推。

点评

水是人类最为宝贵的资源。黄华同学的这项发明是在一次上厕所时利用“无意注意”产生了联想,并应用发散思维方法提出了具体解决方法,设计出了四种不同建筑的生活污水再利用的详尽方案。这则生活污水再利用方案总体来说较为成功,是一项非常了不起的发明,如果得到专利保护,并在较大范围内实施的话,那么所节约下来的水将是一个天文数字,它带来的社会效益是十分巨大的,经济效益也十分可观。但要推广则有一定的困难,还需经过不断的改进,才能更加有效、实用。发明就在身边,相信你也能有此创举,试试吧!

思考与练习

1.知道什么是“无意注意”吗?试着查阅资料进行了解,它可能带来意想不到的收获呢!

2.看了“生活污水再利用方案”,你认同他的设计吗?想一想,可不可以试一试转换思考法,设计其他的污水处理方案?

案例72 汽车安全带

简介

现实中,有些司机或乘客,常常或怕麻烦、或不愿意、或存侥幸、或不知道,没有自觉地系好安全带,那么追悔莫及的事情往往不期而来。有什么办法能提醒人们扣上安全带呢?李建明同学想出这样一种方案:将现有的汽车安全带拉出来,在其上设置外套,与人体接触的一面的外套使用软性材料(如布料、海绵等),不与人体接触外套的另一面使用硬材料(如塑料、金属等)。安全带不使用时,自然伸开,贴放在座位上。当人坐上去,不扣安全带时,背靠外套硬材料的一面,会觉得很不舒服,这样就能提醒人们要扣好安全带。使用安全带时,可以拉伸安全带的长度,扣好安全带,由于人体接触到的是软材料的一面,所以觉得又舒适,又安全。

点评

这个小发明中,李建明同学采用的是发散思维法,既然人们在自然状态下不想扣安全带,那么换一个办法,换一个角度,让人们在不舒适、不自然的状态下想到要扣安全带,办法简单、实用,又不增加多少材料成本。其实,日常生活中一时难以解决的难题,你试着打破平时的行为常规和思考方式去想一想,往往可以获得更加新颖的思路,获得你意想不到的效果。

在本例中,你有没有发现存在的不足呢?想想看,中间的硬质材料虽然起到了提示作用,但是长时间贴在身体胸部会感觉舒服吗?此外,当汽车突然停车时,硬质材料会不会对身体造成伤害呢?请读者们再继续思考,想出解决的办法。

思考与练习

1.试列举生活、学习、工作中利用发散思维法来解决问题的一两个例子。

2.利用你的发散思维,灵机一动解决你生活中的一件麻烦事,并提出详尽方案,若方案可行,请与我们联系。

案例73 多功能风扇

简介

周裕荣同学发明的这种风扇,集送风、收音、遥控、驱蚊、灭蚊等多种功能于一体。其中,送风、收音、遥控功能容易理解,但驱蚊、灭蚊是怎样在风扇的基本功能上实现的呢?原来是利用电扇的气流,将贮液罐(安装在风扇前罩中心位置)中的驱蚊药液挥发出来的气体随风送出,在较大范围内达到纳凉和驱蚊的双重目的;而灭蚊功能则是通过利用冷光灯管发出的光,诱引蚊虫飞扑,让高速旋转的叶片将其击落而实现的。试想一下:在闷热天气里一边吹着风扇一边收听着电台广播,而又无蚊虫叮咬之苦,是多么的惬意啊!再加上遥控设备就更为方便了。

点评

由上可见,周裕荣同学的思维多么开阔,他成功地将送风、收音、遥控、驱蚊、灭蚊等毫不相干的各种功能不拘一格地糅合在一起,达到意想不到的效果。这种思维方式就是一种典型的发散思维法,他从多角度考虑到了别人没考虑到的问题,具有一定的独创性。但这款多功能风扇是否就非常完善呢?有没有其他缺点?如果有,你能改进吗?

思考与练习

1.美国人伯纳姆在现代科学管理的基础上针对创造中的问题提出了著名的三问:①能不能取消?②能不能合并?③能不能用更简单的东西取代?仿照这三问方式去思考将更有利于我们的思维发散。试试吧!

2.尽可能多地说出收音机可以和哪些东西组合在一起,能达到什么功能?越多越好。

案例74 同声透气头盔

简介

“为了您的安全,骑摩托车时请记住佩戴头盔”、“宁愿流汗,也不流血”……这些标语时刻在提醒您骑摩托车时一定要佩戴好头盔。但是在闷热的天气,戴上头盔以后会感觉非常的不适:一是头部与头盔紧贴,里面密闭不透气,温度上升,人容易流汗;二是闷在头盔内的双耳很难听清外界的声音,易发生交通事故。而梁均隆同学发明的此款同声透气头盔就很好地解决了以上两大问题。两耳侧的通风口不但利于驾驶者听清外界的声音,还具有通风作用来降低头盔内部的温度,使驾驶者保持清醒的头脑。另外在头盔顶部还设计了一个助听器,当电源开关打开后可调节音量电位器将音量自如地调节到所需的分贝大小,这时助听器就会接收外界的声音转换到内置耳机帮助驾驶者听得更清楚,以减少交通事故的发生。这则发明对有耳聋的摩托车驾驶者起到很好的助听作用,只需调大音量,就能清楚地听到声音,与外界保持联系。

点评

梁均隆同学首先从两个角度(通风、助听)进行发散思维,找到了问题的解决方法,最后集于一体,发明了这种同声透气头盔。

助听器一般用于耳聋的残疾人,正常人是不佩戴的。但是梁均隆同学就打破了常规,把助听器恰如其分安装到使人听力受影响的头盔上来,并且针对不透气的缺点,又在耳边巧妙地开了两个通风口,简直妙不可言!

思考与练习

1.怎样才能达到取暖的目的?请您列出多种方法,越多越好。再把这道题告诉你的朋友,和他“较量较量”。

2.请采用侧向跳跃的方法,另辟蹊径,从侧面寻找突破口把一件看起来不可能的事情变为可能。

案例75 恋人不倒翁

简介

吴伯乐同学设计的这种玩具饰品,非常新颖。它象征着一种永不言败的信念,可以作为恋人们的赠送佳品。该作品以普通不倒翁为基础,底座是圆弧状的重心基础铅,用以达到永不倒下的目的;主体部位内置一对磁铁,根据同性相斥、异性相吸的物理原理以达到恋人们相依相恋的目的。相信“恋人不倒翁”的推出,将会成为恋人们的新宠。

点评

“不倒翁”原理的应用真是太广泛了,比如联想法中所介绍的“不倒式移动锥形交通标志”利用的就是“不倒翁”弧形底部的自我定心作用来完成的。

吴伯乐同学则是在现有趣味性不倒翁的基础上拓展思维,打破定格,由常态下独立的一个转换为两个,为了使两个不倒翁又能成为一个整体,在主体部位他又联想到利用磁极的相互吸引加以联系起来。而对于两个不倒翁的造型,吴伯乐同学专门设计成男女恋人形象,非常可爱、有趣。

思考与练习

1.本例又是一个“不倒翁”的新创意,看看多有趣呀。同学们,想想你能从其他角度再发明一个“不倒的×××”吗?

2.“突然,灯不亮了”是什么原因?你会想到哪些相应解决措施呢?

案例76 泥土保湿器

简介

董伟民同学发明的这种泥土保湿器,实质上是一种可根据泥土的湿度而自动完成洒水功能的电器。其工作原理是:插上电源开关,电子感应器工作,将感应出的泥土湿度信息输送给电磁阀。若电子感应器感应到泥土干燥,则电磁阀打开,将信号传递给电动机,电动机主轴转动,带动其上的喷头开始自动洒水。当电子感应器感应到湿度情况已达到理想值时,电磁阀关闭,电动机停转,喷水管自动关闭。该泥土保湿器,不但节省人力,而且能自动判断土壤的湿度进行洒水,避免植物因缺水枯干而造成直接经济损失。

点评

从上述简介来看,董伟民同学的这个小发明把握了发散思维的两大特性:其一是注意了思维的流畅性,由图示我们可以看出在思维过程中他善于排除干扰,发现问题,解决问题,整个思维显得非常连贯;其二是注意了思维的独创性,利用感应器感知泥土的湿度具有独特的见解。在元件的选用上,他多角度地考虑到其实效性,准确地使用了多种元件,如:电子感应器、电磁阀、电动机等。

但从空间角度来分析,恐怕这种泥土保湿器会受到一定的局限性,它浇灌的范围和威力有多大呢?部件的安放是否就置于泥土之上呢?这些问题仍然需要采用发散思维进一步探究。

思考与练习

1.同学们,你能否运用发散思维想一想,解决“泥土保湿器”的空间局限性呢?

2.请您尽可能多地说出既是红的,又可以吃的东西。这些东西的吃法有几种?你能不能根据这些吃法设计出几款使用刀具或者食具?

案例77 感温风扇

简介

虽然空调已进入千家万户,可是风扇作为纳凉工具在普通家庭中仍占有举足轻重的地位。若风扇能够实现智能化控制,那么它一定会再度掀起人们对它的热爱。周广杰同学设计的这款具有感温功能的风扇就非常独特,它利用感应器来自动识别发热物体(包括人)和环境的温度变化,温度不同,热敏电阻的电阻值大小也不同,从而可调节电动机的旋转速度,改变风扇叶片的转动速度。如此,可使夜晚熟睡的人们,免去醒来调节档位的苦恼;平时因电风扇风力过猛或过弱而需人为调节的烦恼,也可以“随风逝去”了。

点评

市面上售卖的风扇按照动作方式来分一般有如下两种:一种是利用手动调节按钮来控制叶片风速;另一种是采用遥控装置,通过远距离控制来实现风扇的风速调节。但后者价格昂贵,购买者不多。现在周广杰同学设计的这种感应风扇打破了前两者思维的禁锢,寻出了独一无二、前所未有的答案,他只是在原有的普通型风扇上加装了一套感应装置就达到了双重目的。该装置的结构简单,造价低廉,附加在风扇上具有独特性,这种风扇很可能会成为未来的第三代风扇哦。

但是亲爱的读者,在阅读时你有没有注意到“热敏电阻”这一元件呢?在此发明中,它起到了举足轻重的作用。可是,它是否能成功地发挥这么大的威力呢?

思考与练习

1.冬瓜是夏季食用的佳品。给你一个冬瓜,你可以如何处理呢?

2.请仿照本例中“热敏电阻”的功效,设计另一款“感温××”。(记住:要不拘一格,多方设想,不一而足,不断求新。)

案例78 安全警示书包

简介

安全警示一般用于公安、急救、消防等部门,其功效是显而易见的。然而,在日常生活中小学生的行路安全是最令人担忧的,能不能也使用某种起警示作用的标志呢?鉴于此方面的考虑,梁健璋同学发明了一种安全警示书包,当小学生背上书包上学通过十字路口时,只需按下书包侧面的按钮开关,电路接通,书包外部的安全警示发光体就会闪烁变化,发出信号,同时内置的扬声器发出悦耳动听的乐曲,以引起过往车辆的注意,从而达到安全警示的目的。

点评

梁健璋同学从不同方向、方面去思考,通过对收集信息的分析和组合,得出多个可能的方案,即可起到警示作用的办法可以有如下方案:①语音警示;②灯光警示;③指示牌警示等。但将公安、急救、消防等部门的安全警示办法用到小学生的书包上是别人都没考虑过的,可见梁健璋同学的这项发明较为新颖。

但不知梁健璋同学有没有考虑到:将扬声器、发光体、按钮、电池盒等安装到小学生的书包中会不会增加他们的负重呢?这点又将如何解决?有待大家的考虑。

思考与练习

1.请你从各种角度、各个方向观察,利用你的发散思维,想想它表达的可以是什么意思?

2.现在手机成了我们的随身携带的贵重之物,但手机被抢、被盗之事常有发生,你能否想一个妥善的解决办法呢?

案例79 精能洗衣刷

简介

日常手洗衣服时,常常一只手按住衣服,另一只手拿洗衣刷来刷洗衣服,时而还要停下来添加洗涤剂或柔顺剂,很不方便。面对此状,胡景开同学就想,如果刷衣服的同时能自动流出洗衣液那该多好呀!功夫不负有心人,最后他终于设计出了一种安装了可控洗衣液装置的精能洗衣刷。使用时,将洗衣液通过注入孔倒进装置里,只需将旋钮旋出,这时旋钮内置的开启板打开,液体流入板下的缝隙,当移动刷子时,液体沿着毛刷流到衣物上,这样就可以一气呵成地洗刷衣物了。

点评

你看到的这个发明并不难,胡景开同学无非采用了发散思维法,转换了一种思路,很顺利地解决了问题。他觉得原有的洗衣刷不能盛放洗衣液,换一个思路,就想出了在原有的洗衣刷的基础上安装洗衣液装置的办法,只要旋出旋钮,就可以在洗刷衣服的同时添加洗衣液,提高了洗衣服的效率。该发明结构轻巧,实用性强,减少了使用中很多不必要的麻烦,节省了时间。

思考与练习

1.针对某一事物、如纸巾盒,你能否打破思维的禁锢,从另一角度来设计呢?

2.光能是科学家研究的一项重要能源。请你尽可能多地设想利用太阳光可以做些什么?除了现有的技术,你有什么新点子吗?

案例80 汽车防撞警示器

简介

高志华同学发明的汽车防撞警示器,具有防撞警示作用,它可以防止夜间行驶的汽车与停靠在路边的汽车发生碰撞。该警示器主要由光敏控制电路、震动传感电路、音频警报电路、扬声器、发光频闪电路等部分组成。当行驶中的车灯照射在停靠车辆的光传感器上,光敏控制电路就会启动,使音频警报电路工作,从扬声器中发生警报声,提醒行车司机注意。同时,当车辆驶近时产生的震动也可使震动传感电路启动,使发光频闪电路工作,发出闪光以引起司机的注意。通过以上两种方式,实现警示提醒作用,从而避免发生碰撞。

点评

高志华同学发明的汽车防撞警示器多好啊。我们也知道,夜间行车一不注意,很容易与未设警示标志的停靠在路边的汽车发生碰撞而造成事故,一般从提高司机警惕的角度来考虑这一问题是很难解决的。而高志华同学采用发散思维法,换了一个方向,从停靠车辆自身发出警示的角度来考虑,使得这一问题得到了很好的解决,避免了事故的发生,给人们带来了方便。

思考与练习

1.本作品中,巧妙地利用了光敏感应和震动感应两种感应器。据你所知,目前还有哪些传感装置?它们各有什么样的作用?你能够设计一两个利用相关传感器的实例吗?

2.你见过智能机器人吗?你知道机器人的所谓“智能”是怎么一回事吗?你能够运用自己的知训设计一些具有人的某种基本技能的机器吗?