培养实践自由创新技法

第四章　自由思考型创新技法

套上镣铐，不可能做出标新立异的发明。——约里奥·居里

创造活动，特别需要创造者主观能动性和创造性智慧的充分发挥。要达到充分发挥的程度，必须有个性自由的创造环境和提供自由思考的思维空间。基于这种历练，创造学中提出了自由思考型创新技法，如智力激励法、问题列举法、自由组合法等技法。它们借助想象、联想、发散思维等，来解决创造过程中的一些问题。

第一节　智力激励法

头脑风暴法又称BS法、自由思考法，是由美国创造学家A·F·奥斯本于1939年首次提出、1953年正式发表的一种激发性思维的方法。此法经各国创造学研究者的实践和发展，至今已经形成了一个发明技法群，如奥斯本智力激励法、默写式智力激励法、卡片式智力激励法等。

有一年，美国北方格外严寒，大雪纷飞，电线上积满冰雪，大跨度的电线常被积雪压断，严重影响通讯。过去，许多人试图解决这一问题，但都未能如愿以偿。后来，电讯公司经理应用奥斯本发明的头脑风暴法，尝试解决这一难题。他召开了一种能让头脑卷起风暴的座谈会，参加会议的是不同专业的技术人员，要求他们必须遵守以下四项基本原则:

1．自由思考。即要求与会者尽可能解放思想，无拘无束地思考问题并畅所欲言，不必顾虑自己的想法或说法是否“离经叛道”或“荒唐可笑”。

2．延迟评判。即要求与会者在会上不要对他人的设想评头论足，不要发表“这主意好极了!”“这种想法太离谱了!”之类的“捧杀句”或“扼杀句”。至于对设想的评判，留在会后组织专人考虑。

知道事物应该是什么样，说明你是聪明的人;知道事物实际是什么样，说明你是有经验的人;知道怎样使事物变得更好，说明你是有才能的人。——狄德罗

3．以量求质。即鼓励与会者尽可能多而广地提出设想，以大量的设想来保证质量较高的设想的存在。

4．结合改善。即鼓励与会者积极进行智力互补，在增加自己提出设想的同时，注意思考如何把两个或更多的设想结合成另一个更完善的设想。

按照上述会议规则，大家七嘴八舌地议论开来。有人提出设计一种专用的电线清雪机;有人想到用电热来化解冰雪;也有人建议用振荡技术来清除积雪;还有人提出能否带上几把大扫帚，乘坐直升机去扫电线上的积雪。对于这种“坐飞机扫雪”的设想，大家心里尽管觉得滑稽可笑，但在会上也无人提出批评。相反，有一个工程师在百思不得其解时，听到用飞机扫雪的想法后，大脑突然受到冲击，一种简单可行且高效率的清雪方法冒了出来。他想，每当大雪过后，出动直升机沿积雪严重的电线飞行，依靠高速旋转的螺旋桨即可将电线上的积雪迅速扇落。他马上提出“用直升机扇雪”的新设想，顿时引起其他与会者的联想，有关用飞机除雪的主意一下子又多了七八条。不到1小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。

会后，公司组织专家对设想进行分类论证。专家们认为设计专用清雪机、采用远红外电热或电磁振荡等方法清除电线上的积雪，在技术上虽然可行，但研制费用大，周期长，且受地域条件的限制较大，一时难以见效。从“坐飞机扫雪”激发出来的几种设想，倒是一些大胆的新方案，如果可行，将是既简单又高效的好办法。经过现场试验，发现用直升机扫雪真能奏效，一个久悬未决的难题，终于在头脑风暴会中得到了巧妙的解决。

从上例可见，所谓头脑风暴会，实际上是一种智力激励法。这种方法的英文原意是brainstorming，直译为精神病人的胡言乱语，奥斯本借用这个词来形容会议的特点是让与会者敞开思想，使各种设想在相互碰撞中激起脑海的创造性“风暴”。

第二节　问题列举法

问题列举法是把与解决问题有联系的众多要素逐个罗列，将复杂的事物分解开来分别加以研究，它通过对问题的自由列举，来激发人们的发散思维，在狩猎思维的帮助下获得所需要的新信息。按照列举问题的特点，可以有不同的问题列举法，其中常用的如缺点列举法、希望点列举法和属性列举法。

一、缺点列举法

缺点列举法就是发现已有事物的缺点，将其一一列举出来，通过分析选择，确定发明课题，制订革新方案，从而获得发明成果的创新技法。它是改进原有事物的一种发明创新方法。

只有先声夺人，出奇制胜，不断创造新的体制、新的产品、新的市场和压倒竞争对手的新形势，企业才能立于不败之地。——黄汉清

在社会生活中各种不方便、不称心的事物到处可见，尽善尽美的东西是不多见的。即便是长处，在它的背后也会有弱点和不足。只要发现使用的物品存在不合理、不习惯、不顺手、不科学的地方，经过认真分析研究，就能从中选出有益的发明课题。由于这时的选题和改进都有比较明确的目的性，所以就有较高的成功率。

例如，麻婆豆腐是驰名中国的川菜中的一个品种。日本人学习中国制作豆腐的技术，然后从制作到烹调各环节逐一进行改进。他们认为麻婆豆腐花椒放得太多，口味太麻，一般人接受不了。于是，把麻味减轻，采用保鲜包装，命名为日本豆腐，出口到世界各地，以至于很多人认为豆腐是日本人发明的。

缺点列举法的运用基础是发现事物的缺点，挑出事物的毛病。尽管世上万事万物都不是十全十美的，都存在着缺点，然而并非每一个人都能想到、看到或发现这些缺点。其中主要原因是人都有一种心理惰性，“备周则意惰，常见则不疑”，对于习以为常看惯的东西，常常会认为历来如此。而历来如此的东西总是完美的，没有缺点的，所以就不肯也不愿意再去寻找或挖掘它们的缺点，这样也就失去了对每个人来说可能取得发明成果的机会，实际上也就失去了每个人都应该具有的创新力。

缺点列举的实质是一种否定思维，唯有对事物持否定态度，才能充分挖掘事物的缺陷，然后加以改进。因此，运用缺点列举，必须克服和排除由习惯性思维所带来的创新障碍。

二、希望点列举法

希望点列举法由美国Nebrasa大学的克劳福特(Robert Crawford)首先提出。这是一种不断地提出“希望”、“怎么样才会更好”等等的理想和愿望，进而探求解决问题和改善对策的技法。此法是通过提出对该问题的事物的希望或理想，使问题和事物的本来目的聚合成焦点来加以考虑的技法。

希望人人皆有，“希望点”就是指创新性强且又科学、可行的希望。列举法，是指通过列举希望新的事物具有的属性以寻找新的发明目标的一种创造方法。

搜集希望点可以按照智力激励法的要求召开希望点列举会议，每次可由5～10人参加。会前由会议主持人选择一件需要革新的事情或者事物作为主题，随后发动与会者围绕这一主题列举出各种改革的希望点;为了激发与会者产生更多的改革希望，可将各人提出的希望用小纸片写出，公布在小黑板上，并在与会者之间传阅，这样可以在与会者中产生连锁反应。会议一般举行1～2小时，产生50～100个希望点，即可结束。

会后再将提出的各种希望进行整理，从中选出目前可能实现的若干项进行研究，制定出具体的革新方案。

例如，有一家制笔公司用希望点列举发明法产生出了一批改革钢笔的希望:希望钢笔出水顺利;希望绝对不漏水;希望一支笔可以写出两种以上的颜色;希望不沾污纸面;希望书写流利;希望能粗能细;希望小型化;希望笔尖不开裂;希望不用灌墨水;希望省去笔套;希望落地时不损坏笔尖等等。这家制笔公司从中选出“希望省去笔套”这一条，研制出一种像圆珠笔一样可以伸缩的钢笔，从而省去了笔套。

非经自己努力所得的创新，就不是真正的创新。——松下幸之助

三、属性列举法

属性列举法，也称特性列举法，是美国尼布拉斯加大学的克劳福德(Robert Crawford)教授于1954年提倡的一种著名的创意思维策略。此法强调使用者在创新的过程中观察和分析事物或问题的特性或属性，然后针对每项特性提出改良或改变的构想。

属性列举法特别适用于现有事物的分析与创新。其特点是将一种事物的特点列举出来，制成表格，然后再把改善这些特点的事项列成表。其特点在于能保证对问题的所有方面做全面的分析研究。

通过将决策系统划分为若干个子系统(即把决策问题分解为局部小问题)，并把它们的特性一一列举出来。将这些特性加以区分，划分为概念性约束、变化规律等，并研究这些特性是否可以改变，以及改变后对决策产生的影响，研究决策问题的解决方法。此法的优点是能保证对问题的所有方面全面地研究。

第三节　组合法

组合型创新技法是指利用创新思维将已知的若干事物合并成一个新的事物，使其在性能和功能等方面发生变化，以产生新的事物或实现新的价值。以产品创新为例，可根据市场需求分析比较，得到有创新性的新的技术产品，可采用功能组合、材料组合、原理组合等方法。

人类的许多创新成果来源于组合。正如一位哲学家所说:“组织得好的石头能成为建筑，组织得好的词汇能成为漂亮的文章，组织得好的想象和激情能成为优美的诗篇。”同样，发明创造也离不开现有技术、材料和创意的组合。

组合型创新技法常用的有主体附加法、异类组合法、同物自组法、重组组合法以及信息交合法等。

一、主体附加法

主体附加(添加)法是指以某一特定的对象为主体，通过置换或插入其他技术或增加新的附件而导致发明或创新的方法，它又可称为内插式组合。

能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。——李政道

此法常适于对产品作不断完善、改进时使用。在琳琅满目的市场上，我们可以发现大量的商品是采用这一技法创新的。如在铅笔上安上橡皮头，在电风扇中添加香水盒，在摩托车后面的储物箱上装上电子闪烁装置，都具有美观、方便又实用的特点。又如最初的洗衣机只是代替人的搓洗功能，以后增加了甩干、喷淋装置，使其有了漂洗和晾晒功能。电风扇也是如此，在逐渐增加摇头、定时、变换风量等装置后才成为今天的样子。附加与插入除了可更好地发挥主体的功能外，有时还可增加一些辅助功能或相关功能。如在老人用的手杖中插入电筒、警铃、按摩器等后就成了多功能拐杖;在自行车上安装里程表、挡雨罩、折叠货物架、小孩座椅等也使之用途更广。

主体附加法是一种创新性较弱的组合，人们只要稍加动脑和动手就能实现，但只要附加物选择得当，同样可以产生巨大的效益。

二、异类组合法

将两种或两种以上不同种类的事物组合，产生新事物的技法称为异类组合法。根据参与组合的对象不同，异类组合可有下述各种情况:

1．元件组合

元件组合并非为一般的零件装配，而是把本来不是一体的两种或两种以上的事物适当安排在一起。目前市场上有许多产品都属于元件组合的创新成果。如收录机、电子表笔、闪光装饰品、香味橡皮、音乐贺卡等皆是。据说，对台湾经济起飞立有一功的就是电子表笔。

当前，令人瞩目的“机电一体化”趋向给人们提供了许多崭新的产品，这就是传统的机械工程与新兴的微电子工程相结合的成果。如电子秤、自动照相机、全自动洗衣机、数控机床、工业机器人等等，它们都以结构简单、体积小巧、性能优良、成本低廉而前途无量。

2．功能组合

这是将某一物品加以适当改变，使其集多种功能于一身。例如，有人将一金属片作适当加工后，可以代替八种不同的工具:①小刀;②开罐头刀;③螺丝刀;④开瓶器;⑤扭转蝶形螺帽工具;⑥锯;⑦指甲锉;⑧镜子。这种“多功能”作品设计奇巧、使用方便、替代性强，因而倍受欢迎。(www.chuimin.cn)

3．材料组合

材料对产品性能有着直接的影响，而有些产品还要求材料具有相互矛盾的特性。对此，利用材料的组合便可解决这一矛盾。

如:钢芯铜线电缆、钢筋混凝土、混纺毛线、玻璃纤维的制品、塑钢门窗等均可达到不同材料取长补短的作用;划玻璃的刀具、机加工的车刀、轧钢的复合轧辊等可使昂贵的材料用到最关键的部位以节省成本;将磁性粉末与橡胶或塑料混合制成的“磁铁”便富于弹性，可弯可摔;有人设计了一种新型牙刷，其中心为硬尼龙毛，四周是软尼龙毛，使之兼有清洁牙齿、保护牙龈的好处。

创新是科学房屋的生命力。——阿西莫夫

4．方法组合

在生产工艺和处理技术中，把两种以上独立的方法组合起来，也会有新的效果。

科技工作者发现，当单独用激光或超声波对水作灭菌处理时，都只能杀死部分细菌。如果先后用两种方法处理，仍有相当部分细菌不死。但要是两种方法同时使用，则细菌就全军覆没，这就是“声—光效应”。这种方法不仅在灭菌方面有效，在化学研究方面也有潜在的巨大价值。

5．技术原理与技术手段的组合

技术原理与技术手段的组合，可以使已有的原理或手段得到改造或补充，甚至形成全新的产品。

例如，弗兰克·惠特尔把喷气推进原理与燃气轮机相组合，发明了喷气式发动机;大连发明家熊小伟，把中医耳针的经络理论与现代电子技术相结合，发明了“速效止痛治疗器”，它集诊断与治疗于一体，被誉之为“魔针”、“口袋里的医院”，在第38届尤里卡世界发明博览会上获七枚奖牌。

6．现象与现象的组合

现象组合是指将不同的物理现象组合起来，形成新的技术原理，导致新的发明。

例如，德国科学家发明的一种清除肾结石的方法，就是两种现象的组合:一种现象是“电力液压效应”——水中两个电极进行高压放电时，产生的巨大冲击力能把坚硬的宝石击碎;另一种现象是在椭球面上的一个焦点上发出声波，经反射后会在另一个焦点上汇集，同时利用这两种现象便可设计出击碎人体内肾结石的装置:让患者卧于一温水槽中，并使结石位于椭球面的一个焦点上，把电极置于椭球面的另一个焦点上。经过约1分钟的不断放电，分散通过人体的冲击波就可汇集作用于结石，将其击碎。

三、同物自组法

同物自组法就是将若干相同的事物进行组合，以图创新的一种创新技法。最简单的同物组合如:装在一只精巧礼品盒中的两支钢笔、两块手表，便成了象征友谊与爱情的“对笔”、“对表”。类似的，有子母灯、双拉链、鸳鸯宝剑、双插座等。据说，赫赫有名的日本松下电气公司就是靠发明了双插座起家的。

同物自组法的创新目的，是在保持事物原有功能和原有意义的前提下，通过数量的增加来弥补不足或产生新的意义和新的需求，从而产生新的价值。

以同物组合获得成功的设计与开发的产品是不少的。例如:

对转螺旋桨:将两个小直径螺旋桨分别装在同心套轴上，以等速反向旋转，这样不仅可提高推进效率，而且能消除螺旋桨对被推进物体附加的扭矩。

作出重大发明创造的年轻人，大多是敢于向千年不变的戒规、定律挑战的人，他们做出了大师们认为不可能的事情来，让世人大吃一惊。——费尔马

双钉订书机:一位福建青年将两个规格相同的订书机合成一体，并加上控制调节装置，便可使装订的质量和速度大大提高。

同样的，双针双杆缝纫机特别适宜于需缝双线的牛仔衣裤缝制;V型磨刀石只要来回推拉可一次将刀的两面磨好。

较为复杂的同物组合如可靠性设计中的冗余技术。上海交通大学的赵国光教授在作自动控制设计时重复使用了三片CPU(中央处理器)，以3∶2表决通过的方式进行控制。这样，可提高可靠性10倍。

四、重组组合法

任何事物都可以看作是由若干要素构成的整体。各组成要素之间的有序结合，是确保事物整体功能和性能实现的必要条件。如果有目的地改变事物内部结构要素的次序，并按照新的方式进行重新组合，以促使事物的性能发生变化，这就是重组组合。

在进行重组组合时，首先要分析研究对象的现有结构特点。其次要列举现有结构的缺点，考虑能否通过重组克服这些缺点。最后，确定选择什么样的重组方式。

一种新型自行车，只要凭一把扳手，不用任何附件，就能变换出108种各不相同的车型。据称这是目前世界上可变换车型最多的自行车，可广泛应用于代步、康复、娱乐、载货、车技训练等方面。骑着自行车踢足球、打篮球、打曲棍球，甚至左右开弓打马球等成为可能。

重组在商店的柜台安排、工厂的流水线布置中都是有用的，不同的安排与布置会对销售额或生产率产生影响。

有的产品，通过重组就能很快形成不同形式型号的新产品。如真空吸尘器，它由三个基本部件组成:马达、贮尘器、吸尘器。现将它们作各种可能的排列，如马达与贮尘箱并列结构、垂直结构、内藏结构、分离结构等方式，再加上吸尘器的不同连接便可组合成多达15种形式。

五、信息交合法

信息交合法是建立在信息交合论基础上的一种组合创新技法。信息交合论有两个基本原理:其一，不同信息的交合可产生新信息;其二，不同联系的交合可产生新联系。根据这些原理，人们在掌握一定信息的基础上通过交合与联系可获得新的信息，实现新的创造。

从某一事物出发，以此为发散点，尽可能多地与另一(或一些)事物联结成具有新价值(或附加价值)的新事物的思维方式。

人类近现代科技发展史上，第一次大组合是牛顿组合了开普勒天体运行三定律和伽利略的物体垂直运动与水平运动规律，从而创造了经典力学，引起了以蒸汽机为标志的技术革命;第二次大组合是麦克斯韦组合了法拉第的电磁感应理论和拉格朗日、哈密尔顿的数学方法，创造了更加完备的电磁理论，由此引发了以发电机、电动机为标志的技术革命;第三次大组合是狄拉克组合了爱因斯坦的相对论和薛定鄂方程，创造了相对量子力学，引起了以原子能技术和电子计算机技术为标志的新技术革命。

同是不满于现状，但打破现状的手段却不同:一是革新，一是复古。——鲁迅

在科学界、商业和其他行业都有大量的组合创新的实例。同时，组合不是随心所欲的拼凑，而是必须遵循一定的科学规律的有机的最佳组合。

第四节　联想法

联想法以由一事物想到另一事物的心理过程为特征。比如，看见红的，就想到血;看到牛，就想到犁;看到黑，就想到白。巴甫洛夫认为联想法是由于两个刺激物同时或连续发生作用而产生的暂时神经联系。联想是一种创造性思维，也是最常用的发明技法。世界上的许多事物都是相互联系的，要善于联想以启迪发明的思路。但是通过联想要达到发明的效果，还得提高到创造性思维的水平，要根据发散性思维的流畅性、变通性、独特性和精致性的特征，经常训练。

事物之间的关系是多种多样的，联想法也有多种形式，由丰富的联想而引起的发明创造的例子是很多的。简单联想一般分为四种:接近联想，相似联想，对比联想，因果联想。

一、接近联想

接近联想是在时间或空间上相接近的事物所形成的联想。例如，看到雪就想到冬天;看到天安门广场就想起人民大会堂;从潮水的涨落，联想到潮汐发电;从钢丝锯锯木板，联想到用来切割“松花蛋”的切割器;看到儿童就想到幼儿园、儿童活动中心、六·一儿童节等;看到汽车就想到汽油、交通岗、红绿灯等等。

在科学的创新中，接近联想是从已知探索未知的锐利武器。1800年3月门捷列夫在彼得堡大学的一次化学学会上宣布化学元素周期表的发现，提出6种化学元素。他发现化学元素都是因原子结构的特殊性按一定次序排列的，按次序排列的元素经过一定的周期，它们的某些主要属性又会重复出现，而在每一周期范围内，一定的属性是渐变的，即相邻两元素的主要物理、化学性质应该是相近的。如果这种逐渐性为突然的跳跃而中断，就会联想到这里还可能有一个未知的元素存在。门氏恰是运用这种接近联想法，提出了一些空位上的未知元素，并预测了这些元素的物理、化学性质。后来的事实证明了这些设想。此外，科学家研究分子、原子、质子、中子、强子……都是由此及彼的接近联想。卢瑟福在研究原子核的基础上，提出可能存在一种质量与质子相近的中子，就是一例。现在人们发现了更小的粒子夸克，也靠的是接近联想。

我们要记着，作了茧的蚕，是不会看到茧壳以外的世界的。——李四光

二、相似联想

世界上许多事物存在着相似之处，对有相似特点的事物形成联想称为相似联想。客观世界众多的相似现象反映到人们的大脑中，积累起来形成了知识单元的“相似块”，也就是在心理过程中形成暂时神经联系的图式，成为相似联系的基础，现代先进技术都是依赖大脑中贮存的“相似块”运用类比、模拟、仿生、模型等方法进行创造发明。

如从鳄鱼流泪排泄盐溶液原理，联想到海水淡化;英国鹞式垂直起落飞机，是模拟鹞鸟垂直起落的翅膀结构功能的相似联想而研制的;从轮船的螺旋桨表面常有“气蚀”现象(受气泡破灭时所产生的一种冲击力所破坏)，相似联想到用超声波在水中产生大量气泡，再使气泡破灭产生一种冲击力，代替洗衣机，发明了不用洗涤剂的洗衣机;从转椅的相似联想发明了“转动书架”;与狗爬楼梯的双脚动作相似的联想发明了“爬楼梯车”;适度而有节奏的声响能催人入眠，从列车行驶的单调声、小雨点的淅沥声，联想到在蜂鸣器中增设延时开关发出相似的模拟声，发明了“电子催眠器”;由橡胶发泡联想到冰棒发泡(雪糕的发明)，由眼影膏想到蜡笔(新型蜡笔的发明)，这都是相似联想。

三、对比联想

有对比关系或完全相反的事物形成的联想，称为对比联想。在常规面前，从对立的、相反的角度去思考问题，常呈现出一种奇特的、怀疑的、逆反的心理活动，能把人们的思路引向隐蔽的方面，使之打破常规，克服心理定势，悟出发明思路。如:从废品、废物中反过来联想到“变废为宝”;金刚石转化为石墨，反过来联想到把石墨转化为金刚石;由圆形西瓜想到方形西瓜。引起对比联想的两种事物一般都属同一范畴。例如，夏与冬都是反映季节的。因此，对比联想有利于我们从整体上看问题。

四、因果联想

有因果关系的事物形成的联想，称为因果联想。如美国工程师斯波塞在做雷达起振实验时，发现口袋里的巧克力融化了，探究其原因，发现是雷达发射的微波造成的，找到因果关系就联想到用微波加热食品，发明了“微波烤炉”。有时为了获得某一种发明成果，须经一连串的因果联想才能实现，叫做连锁反应的因果联想。如因下雪联想到发明“X光感光纸”的连锁反应过程:雪不停—路面结冰—人滑倒—骨科忙—X光胶片走俏—胶片。

处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人。——陶行知