书城教材教辅学生科技发明100例点评
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第12章 团队协作,互激共振——智力激励法

英国大文豪肖伯纳曾经说过:“倘若你有一个苹果,我也有一个苹果,而我们彼此交换这些苹果,那么,你和我仍然是只有一个苹果;但是,倘若你有一种思想,我也有一种思想,而我们彼此交流这种思想,那么,我们每个人将各有两种思想。”

这句话,让我们认识到思想交流的力量。智力激励法,英文原意是Brain Storming,即头脑风暴,亦简称BS法,是由美国创造学家A。F。奥斯本提出的,借助于思想交流的力量,激发人们创造性思维的一种方法。

智力激励法,一般以会议的形式,让所有参与者围绕着一个中心议题,在轻松愉快的气氛中,大胆设想,无所顾忌地提出自己的意见,自由讨论,借此达到相互启迪、相互激励、相互修正、相互补充的效果,使各种创造性设想产生共鸣,进而诱发出更多的新见解、新观点,最终获得具有可行性的创造性设想。俗话说:“三个臭皮匠,赛过诸葛亮”,这就是奥斯本头脑风暴的最佳“中国式”译义,即表现为借助于集体的力量“集思广益,互相激励”。

实践智力激励法,必须遵循以下五大原则:

(1)禁止评论他人构想的好坏;

(2)最狂妄的想象是最受欢迎的;

(3)重量不重质,即为了探求最大量的灵感,任何一种构想都可被接纳;

(4)鼓励利用别人的灵感加以想象、变化、组合,以激发出更多更新的灵感;

(5)不准参加者私下交流,以免打断别人的思维活动。

常用的智力激励法,是借助于集体的力量解决问题的,一般由3~8人组成一个团体共同讨论同一议题。除此之外,还有个人BS法,它是将奥斯本头脑风暴法用于个人领域,以提高个人创造性能力的方法,这时,主要采用发散性思维,针对某一主题,从多角度、多层次进行分析和探索,以期激发自己,找到合适的解决问题的方案。

案例81 多功能学习灯扇

简介

由林奇斌同学和龙聪同学一起创作的多功能灯扇,主要由台灯、风扇、香水瓶、发热器、笔筒、定时控制器、时钟等部分组成。其中,台灯可通过调节灯柄以适应不同角度照明的需要,灯扇的右侧设有一笔筒,内置香水瓶,香气挥发口延伸到风叶前,利用风力挥发扩散。照明灯、风扇、发热器可以由开关单独控制,也可同时使用。定时器可以根据自己的需要选择灯扇工作的时间。另有电源适配器为整机提供稳定的直流电源。拥有这样一盏多功能灯扇,学习起来多舒畅呀!

点评

多功能学习灯扇集合了多种功能元素,它的出现正是智力激励法的成功应用。当初,指导老师让同学们围绕着“学习中常用的相关物品有哪些”开展讨论,结果列举了如:记事本、笔、尺子、小刀、书包、台灯、笔筒、橡皮、手表、放大镜、口盅、书签、圆规、风扇、卡片、眼镜等等一大堆物品。而后又引导学生将以上物品加以整合或扩展,结果同学们又列举了:带刀的笔、带刀的尺子、带放大镜的尺子、带钟的笔、带笔筒的台灯、带时钟的台灯等等一系列物品。

林奇斌、龙聪同学最后选定台灯为主体,进行扩展,大胆设想在照明的基础上增加更多的功能,如:吹风、灭蚊、看时间、收音、装笔、空气清新、放眼镜、贴课程表、记事提醒、电磁按摩、发热等等。最后,两人一起商讨设计草图,最终确定了的外观结构和功能作用。这款多功能灯扇,外观别致新颖、整体美观协调、功能实用、使用方便,是集体智慧的结晶。

思考与练习

1.智力激励法要求我们针对某一议题,充分发挥个人才智,大胆设想各式方案,你认为它与联想法、列举法、组合法之间有没有联系,它们的主要区别在哪里呢?

2.智力激励法推崇看似荒谬的想法和建议,它让人们无所顾忌地发挥想象。现在就让我们来一次头脑风暴吧,让我们把自己所能想到的物品进行一次大胆的重组,看看其中是否蕴藏着什么奥妙。

案例82 逆向禁行器

简介

逆向禁行器是一种禁止逆向行驶的交通安全设施,它可以允许同一个方向的车辆通过,而阻止逆向行驶的车辆通过。其主体由底座、禁行板、连接板三部组成,其底座的横切面呈弧形,上部中间设有一凹槽;禁行板一端为Z形切口,另一端亦呈弧形,嵌入底座凹槽内,在禁行板Z形一端下面与底座之间设有弹簧;底座中间下部两边分别设有连接板和连接凹槽。使用时,将多个禁行器拼接好横铺在路面形成一条阻隔带,当车辆从右侧进入时,沿着底座与禁行板构成的斜坡上爬,行至禁行板时,由于车辆自身重量压缩弹簧,使禁行板下陷,车辆可以无阻碍地顺利通过;当车辆从左侧进入时,由于禁行板在弹片的作用下复位,使得禁行板与底座之间形成一个90度的直角,从而有效地阻止了左侧车辆的行驶。

点评

现在,有不少城市的一些街道都是单行道,但却总有些不守交通规则的人喜欢逆向行驶,从而扰乱了交通秩序。围绕着“如何阻止车辆逆向行驶”这一议题,同学们积极思考,各自发表了自己的意见:有人建议设置醒目的“禁止逆向行驶”标语;有人建议派交通秩序辅助员维持秩序;有人建议安装摄像头对逆向行驶的人员进行拍照并处罚;有人建议设置感应提醒装置,一旦有车辆进入单行道路段则自动提醒车主……

虽然建议众多,却难于从根本上阻止车辆逆向行驶。正当同学们为解决这个问题,抓破脑袋时,有人提出,要是在地面设置一个装置,让车辆逆向行驶时无法通行不就成了么?顺着这一思路,张小洁、卢倩航两位同学几经讨论,画出了各式草图,最终设计出了逆向禁行器。此装置具有安装简易、成本低、使用可靠的特点,不仅可用在单行道上,在遇到交通阻塞时,也便于即时安装,帮助交警维持交通秩序。

思考与练习

1.智力激励法很关键的一点就是借助于集体力量,让人们相互启发,触发人们的灵感,诱发出有效的设计方案。试着多听取别人的意见吧,你也许会获得更多的启发。

2.你有过通过团体合作获得成功的经验吗?它是否让你享受到了成功的喜悦呢?试着和身边的几个同学一起针对某一问题,共同讨论,看看能否想到好办法加以解决。

案例83 笔式鼠标

简介

笔式鼠标整体外观呈钢笔状,在笔尖处设有滚珠,可在台面、鼠标垫甚至是显示屏上自由滚动,笔杆内部设有感应滚珠滚动的感应轴,可感应笔式鼠标的移动方向。在笔式鼠标的笔杆靠近笔尖处,设有上、下两个按键,分别充当鼠标的左、右键,使用时可依个人习惯用手指进行控制。笔式鼠标的笔尖和尾部均可旋开,鼠标连线从笔的尾部引出与电脑相联,当然也可以设计为无线的形式。

点评

麦锡松、刘军同学的作品笔式鼠标也是相互激励、相互启发的结果。在用电脑画图时,我们会发现鼠标总是不易控制,画出来的线条难于达到理想的效果。为什么用鼠标作图会这么难呢?大家讨论后,得出的结论是,鼠标的移动难以准确操纵,所以所画的线条不尽人意。“要是像笔一样就好了”有人提议。是啊,能否把鼠标设计为笔的形式呢?就这样,在大家的相互激励中,便有了笔式鼠标的产生。

把鼠标设计为笔的形状,不仅原有的功能没有变化,而且显得更加方便,非常适合进行电脑绘图等相关操作。

思考与练习

1.咦,原来鼠标还可以这样设计的呀?传统的思维习惯总是受制于事物的外表,如果我们能够抓住事物的本质,让它保持原有的性质,而给它来个“改头换面”不就可能创造出一个新颖的产品了么?试着将这一方法应用于其他物品,你会有些什么新的发现呢?

2.鼠标是使用率最高的电脑配件之一,但是有些人却无法正常使用鼠标,比如上肢截断的残疾人,你能够为他们设计一款方便使用的鼠标,让他们也享受上网的乐趣吗?

案例84 可连接手机的头盔

简介

林顺琼同学带来一款可连接手机的头盔,它主要由盔体、话筒、小功放、扬声器、插孔、按钮开关等部分组成,整个电路采用七号电池进行供电,并设置按钮控制电路的通断。其工作原理如下:通过连接线把手机耳机孔与插孔相连接,即可将声音信号送入小功放中,放大后的声音由设在耳边的扬声器放出,从而能够清晰地听到对方的讲话;在头盔下颚近嘴部位内置一个话筒,按下按钮,接通手机,便可实现与对方的通话。

点评

林顺琼同学的作品是围绕着“如何在骑摩托车的时候安全接听手机”这个主题讨论时的优胜方案。当时,围绕着这一主题,与会的同学提出了各自的意见。有的说,在头盔内设置一个放手机的空间;有的说,在耳朵内戴上一个手机无线接收器;有的说,在头盔右耳处开一个孔,可让手机耳机从中穿入;有的说,干脆设计一个具有头盔形状的手机等等。林顺琼同学综合大家的意见后,将扬声器与话筒组成的电路集成到头盔中,从而设计了可连接手机的头盔,较好地解决了在骑摩托车时安全接听手机的问题,是一个比较可行、实用的方案,能够适应人们的特殊需要。

思考与练习

1.头盔是同学们发明的热点之一,参赛作品中有:同声头盔、冷暖头盔、可充气头盔、带雨刷的头盔等等,同学们围绕着头盔进行了多种不同的设计。在你的脑海里,你认为最理想的头盔是怎样的呢?试着写下你的设计方案。

2.目前,你所了解的通信方式有哪些?请一一列举,并比较它们之间的优、缺点。你认为人们的通信方式将会朝着什么样的方向发展呢?

案例85 多功能眼罩

简介

嗨,朋友!你白天睡觉时,戴过眼罩吗?眼罩可起到遮光护眼的效果,让人们在白天休息得更好。而且携带方便,在乘车、外出时可随时随地进行短暂的休息,松弛人们过于紧张的神经。

叶锋行同学发明的多功能眼罩,具有遮光护眼、定时唤醒和眼部按摩的功能。它主要由时钟控制器、蜂鸣器、按摩器、开关等部件组成。按摩器,安装在眼罩相应于眼眶部位的四周,通过振动的方式给眼部作适当的按摩,起到一定的保健作用;时钟控制器可以起到定时唤醒的作用,当到达设定时间时,时钟控制器就控制按摩器振动,蜂鸣器发声,从而唤醒睡眠者;使用开关,可任意选择振动唤醒或蜂鸣唤醒方式,以满足不同场所的需要,防止干扰他人。

点评

叶锋行同学正是在白天利用眼罩休息时,一不小心睡过头,从而感觉到普通的眼罩功能过于单一,因此有了设计多功能眼罩的想法。那么给眼罩增加些什么功能呢?最初想到的就是增添了一个定时唤醒的功能,并采用闹铃的方式。后来考虑到铃声唤醒会干扰他人,不如再增加一种振动的唤醒方式。最后,干脆把唤醒振动器设计为一个按摩器,这样一来,还可增加对眼部按摩保健的功能。

正是这样,通过一次次改进,叶锋行同学最后设计出了的多功能眼罩。本作品,功能实用,携带方便,为人们能够随时随地进行短暂休息提供了方便。

思考与练习

1.睡觉的时候,我们都要用到枕头,试想一下,能不能将枕头也进行小小的改动以达到按摩和唤醒功能呢?

2.灵感往往迸发于瞬间,但灵感却多眷顾有心思考的人。当某个问题在你头脑中盘旋的时候,只要一丝启发也许就能让你找到解决问题的方法,问问自己,你是一个有心思考的人吗?只要你能多看、多听、多想、多问,相信你会成为一个成功的人。

案例86 训练专用跨栏

简介

林朱明同学的作品——训练专用跨栏,是一种用于体育训练的运动器械。它主要由横板、折合弹簧、实心立杆、空心套管、实心支撑底杆等部分组成。本训练专用跨栏与现有的普通跨栏相比,突出的优点是,跨栏受到碰撞后,立杆不动,横板往前倾,随后在弹簧的作用下又能够自动复位。因此,可使跨栏整体不倒,方便训练时使用。

点评

林朱明同学是学校的运动员,在跨栏训练过程中,经常出现碰倒跨栏的情况,每次,总要一遍一遍地把跨栏扶起,很是麻烦。于是,他就思考能不能设计一个倒下后可以自动复位的跨栏呢?经过认真的思考,决定在跨栏的立杆上设置折合弹簧来实现自动复位的功能。

这个想法得到了老师的肯定后,林朱明同学信心大增,运用个人BS法,把跨栏拆散为多个部件,画出草图,积极思考,加以改进,结果还真是给他想出了不少改进的方法,如:将横板改为布绢,则可将跨栏收好而不碍地方;将底杆与立杆分离,则可适当调节跨栏的高度;将底杆加实加重,则可以将底杆缩短,便于收藏;除了底杆,其余部分还可考虑采用其他材料(如塑料)制作,则可减轻重量等等。后来,几经权衡利弊,本方案制作简单,方便实用,是一个比较优化的设计方案。

思考与练习

1.随着人们对体育的重视,运动器械的相关产品也日益丰富,试着写出你所知道的各种运动器械,并分析它们的特点,说不准你会有什么新的发现呢。

2.个人智力激励法,更多时候体现为列举法、组合法、联想法等多种方法的综合运用,对于每一件物品,我们都可以开展头脑风暴,尽情发挥想象,以获取更多与该物品相关的信息来激发自己。不妨以身边熟悉的物品为例,试着尽最大的可能找出与其相关的资料,以训练自己搜索信息的能力。

案例87 多功能清洁工具

简介

蔡泰新同学发明的多功能清洁工具主要由主杆和可替换工具头组成,主杆具有伸缩性,可适当调节长度,主杆与工具头之间通过统一规格的螺纹以旋合的方式进行连接组合,不同的组合满足不同情况下的需要。例如:扫地时,可换上扫把头;拖地时,则改为拖把头;扫天花板时,就换成毛扫;擦玻璃窗时,便装上刮水刷;如果需要的话,还可换成垃圾铲头当垃圾铲用。怎么样?用途还真不少吧。另外,它还有一个好处就是,其连接杆采用较为耐用金属制作,当工具头损耗后,可按需要单独购买,既经济又方便。

点评

清洁工具的种类越来越多,扫把、拖把、鸡毛扫、刮水刷、垃圾铲等等一大堆,占用了不少地方。能否对它们进行整合,以提高使用率呢?

蔡泰新同学发现这些工具都有一个相似的地方,那就是都有一个主杆。因此,他就想,要是保留主杆不变,再设计具有统一连接装置的各式工具头的话不就构成组合工具了吗?于是,多用途清洁工具的雏形便出来了。接着对组合连接的方式进行了多次设计,最终确定以螺纹结合的方案最为简便、可靠。到这一步,应该说多功能清洁工具的设计已经大功告成了,可是蔡泰新同学还不满足,他觉得还可以赋予其更多的功能。经过认真的观察和思考,他又设计了具有伸缩性的连接杆,这样可更换的工具头就更多了。

在多功能清洁工具的设计过程中,我们可以看到,蔡泰新同学发明创新的过程其实就是一个不断自我激励的过程,在激励中思考,在激励中完善,终于设计出了这个用途广泛,可方便替换工具头的多功能清洁工具。

思考与练习

1.你认为在蔡泰新同学的设计中最关键的是什么?你觉得他的设计还可以加以扩展吗?请写出具体的实施方案。

2.看到多功能清洁工具,就让我们联想到电工组合工具,它们所采用的方法是如此的相似。那么,在生活中,还有哪一类物品是可以进行整合的呢?比如说文具类,你能设计一些有效的整合方案吗?

案例88 滴流报警器

简介

吴键勇同学设计的滴流报警器是一种在医院打点滴时用的报警装置。它主要由扬声器、报警电路、开关、金属触片、弹簧等部分组成,工作原理如下:使用时,先挂好点滴瓶,打开开关,由于点滴瓶的重量使弹簧拉伸,金属触片分开,整个电路处于断开状态;当点滴打完之后,点滴瓶重量减轻,弹簧收缩,金属触片闭合,电路接通,扬声器发出报警声;不使用时,将开关关闭,整个电路断开不工作。点滴报警器在病人熟睡或昏迷时,可以在打完点滴后有效地提醒医护工作人员,避免造成医疗事故。

点评

细心观察的吴键勇同学发现在医院打点滴时一般都需要较长的时间,而这时如果病人熟睡或昏迷的话,就需要有人在旁监护,很不方便。因此,他产生了发明滴流提醒装置的想法,在征询了老师和众多同学的意见后,设计了多个方案,如:设置点滴定时器,在达到预设时间时进行报警提醒;在点滴瓶口设置感应装置,当发现瓶空后进行报警提醒;设置自闭针头,在打完点滴后自行封闭等等。后来,吴键勇考虑到点滴瓶在打针前后重量发生的变化,巧妙地把这种变化设计为报警装置的一个控制开关,从而设计了这个滴流报警器。这个发明充分利用了弹簧弹力的作用,设计巧妙,实用性强,是一种很新颖的产品。

思考与练习

1.看,吴键勇同学的设计多巧妙啊。人们设计了光敏开关、湿敏开关、温控开关、声控开关、红外线感应开关等等,现在,吴键勇同学又设计了这个弹簧开关,想一想,你能否自行设计一个类似的开关装置呢?

2.闲来无事的时候,坐下来天马行空的胡思乱想一番,往往会收获一些令人意想不到的想法。给你十分钟的时间,你会涌现出什么灵感呢?赶快把它记录下来吧,也许它就是你下一个发明的种子。

案例89 不易脱盖的茶壶

简介

茶壶是人们生活中的一种日用品,多为陶瓷制作。在使用过程中,茶壶盖脱落打烂的情况时有发生,导致整个茶壶报废,造成不必要的损失。

由钟健强、陈家健、吴炬荣设计的不易脱盖的茶壶,主要由壶盖、壶身、手柄、壶嘴等部分组成。其特征在于,壶盖与壶口的边缘均嵌入了磁性材料,使壶盖与壶身之间形成相互吸引的力量,确保壶盖在使用过程中不易于脱落。同时,由于加入了磁性材料,具有磁化作用,还可起到一定的保健作用,其原理与磁化杯原理相同。

点评

本作品,初看起来,同学们是不是觉得特别简单呢?而当初,围绕着“如何让茶壶盖不易于脱落”这个主题,三位同学展开了激烈的讨论,先后设计了多个不同的方案,如:采用具有螺纹的结构,将壶盖与壶身旋紧,使壶盖不易脱落;在壶盖上设计一个突耳,在壶身相应位置留一缺口,刚好让壶盖突耳伸进去,旋转壶盖使之相扣而不易脱落;在壶口镶嵌一圈耐热橡胶,让橡胶具有的弹性将壶盖牢牢地包紧,使壶盖不易脱落……

经过几番激烈的争论,他们最终才想到利用磁力相吸的原理设计了这个茶壶。本设计不但不影响茶壶原有的外观,而且制作简单,更兼有磁化保健的功能,是一个很实用的产品。

思考与练习

1.磁力“同性相吸,异性相斥”,大家都知道。原理非常简单,只要善于应用就可以设计出很好的产品。在参赛作品中,磁铁和弹簧的原理都被同学们多次利用,除此之外,还有哪些我们熟识的基本原理呢?请试着一一列举并记录在卡片上,或许有一天,它会成功地应用在你的新发明上。

2.一些简单的问题,我们往往觉得复杂,譬如说:如何隔着密闭的透明玻璃容器把里面的气球弄破?看起来似乎是不可能做到的事,其实却很简单,你能想得到答案吗?

案例90 多功能便携拐杖

简介

廖阳、何述涛同学发明了一种多功能便携拐杖,它具有智能身份证、信用卡、拐杖、防盗报警器、雨伞等五种物品的功能。整体外观像拐杖,下雨时可打开隐藏在拐杖杆内的伞布,撑开为雨伞。智能晶片设在拐杖头,兼具信用卡和智能身份证的双重功能,不仅可以在乘车、购物时支付费用,而且可以进行身份识别。此外,拐杖头还设有微型药品收藏盒以供不时之需,并设置有报警功能按钮供危急时刻使用。整个拐杖还可缩短,便于携带,老人或其他有需要的人持这种拐杖出门,既方便又安全。

点评

看到这个多功能便携拐杖,觉得神奇吧!这项发明以拐杖为主体,结合多个方面的考虑,附设了如此多的功能,为广大老人或有需要的人提供了方便。虽然拐杖中集合了多个功能,但从现有的技术来看,并非难于实现。当然,在拐杖中安装智能芯片到底是利是弊一时还难于说清。

不管怎样,廖阳、何述涛同学的大胆设想为我们提供了思路,同学们不妨一起来参与这个议题的讨论,展开各自的想象能力,提出自己的改进意见和看法,对本方案进行优化,合众人之力,以期设计出一个更加完美的方案。

思考与练习

1.对于以上设计方案,你有些什么想法呢?如果有相关改进意见的话,请把它一一列举出来。

2.大胆设想也是一项有效的发明方法,它能够让人们打破常规,拓宽思路,想别人不敢想,做别人不能做。试着解放自己的思想,让它无拘无束地驰骋于理想的天空,并试图从中获取发明创造的灵感。