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第9章 逆向而行,柳暗花明——逆向思考法

逆向思考法是可获得创造性构想的一种思考方法。它不同于常规的思维方式,区别于人们通常的顺向习惯,而沿着事物的相反方面,用反向探求的思维方式来解决问题。运用逆向思考法,许多靠顺向思维不能或是难于解决的问题就迎刃而解,复杂转变为简单。在发明创造活动中,有时从事物的反面去思考问题,通过对现有产品或课题设计进行反方向的思考,往往能打开思路,从而提出新的课题设计或完成新的发明创造。

逆向思考法主要有以下四种类型:

(1)功能逆向:是指从事物的相反功能去进行思考解决问题的方法。比如电风扇原来是为了送风纳凉而设计制造的,而它在不通风场所也有排气的功能,如排气扇、散热扇等,也能用于吸气功能,如抽油烟机、吸尘机等。

(2)结构逆向:是指从事物的相反结构形成去探求规律,寻找解决问题的途径。比如,市场上出售的无烟煎鱼锅就是把原有煎鱼锅的热源由锅的下面安装到锅的上面。

(3)因果逆向:是指改变事物的因果关系,来发现新的现象和规律,引发新的设想和思路。因为导体通过电流,所以导体周围产生了磁场,人们就根据这一原理发明了电动机。法拉第从原理的反面探求,使导体产生变化的磁场,导体有电流流过,从而发明了发电机。

(4)状态逆向:是指人们利用事物的状态和自然现象进行了逆向思考来引发创造发明的一种方法。比如,水总是从高向低流动,有什么办法能使其由低向高流动呢?由此发明出各种类型的抽水泵。

另外,当问题得不到解决时,转换思考角度,设法将缺点逆用,也是人们常用的一种化被动为主动,化不利为有利的思维发明方法。这种方法并不以克服事物的缺点为目的,相反,它是将缺点化弊为利,找到解决方法。例如金属腐蚀是一种坏事,但人们利用金属腐蚀原理进行金属粉末的生产,或进行电镀等其它用途,无疑是缺点逆用思考法的一种应用。

案例51 多功能婴儿床

简介

现有的婴儿床用途单一,宝宝长大了那床就没用了,放在家里阻碍地方,丢掉它又太浪费。曾伟琴同学细心地观察婴儿床的结构,灵机一动想到:如果把婴儿床反转过来,那么它的结构就似一张桌。创作灵感就此诞生,说干就干。于是她画出了结构示意图:上方为栅栏,中间是软垫,下方是抽屉,抽屉下安装可拆卸的转向轮,这就形成了一张舒适的婴儿床。如果轮子拆掉,那么把结构反转过来又可以作为一张办公桌来使用。看,多巧呀!

1.栅栏

2.软垫

3.转向轮子

4.抽屉

点评

虽然这个发明的结构很简单,但不失为结构逆向的好例子。桌和床是两种不同的物品,一般人很难将它们组合在一起。曾伟琴同学善于观察事物,逆向思考,将婴儿床的结构反转,就出现了一张桌子的雏形。同理,将一张办公桌结构反转,巧妙地在其基础上改良加工,就出现“桌变床,床变桌”的双重功能。该发明是比较环保实用的产品,能节约材料成本,市场前景肯定看好。

思考与练习

1.看了曾伟琴同学的多功能婴儿床,你有何感受?你觉得它还能在哪些方面有所改进?

2.生活中的物品能实现结构反转的肯定还有很多很多。试应用逆向思考法,观察生活中的物品的结构,看哪些能达到“一物两用”的效果?

案例52 防风垃圾铲

简介

黄家洋同学在清扫树叶时,刚移动半步,垃圾铲中的树叶就被风吹落在地上,反反复复扫来扫去,很麻烦。现在许多家庭使用的垃圾铲大都没有盖,功能单一,而且在有风的天气清扫树叶、纸片等轻小垃圾时,垃圾容易重新散落到地面。有没有什么办法能解决这个问题呢?黄家洋同学想到在垃圾铲上面安装一块斗盖,在垃圾铲柄上安装按钮、钢丝、滑轮,通过垃圾铲上的柄,可自由地让垃圾铲的斗盖启合。平时,斗盖处于闭合状态。扫垃圾时,按下手柄上的按钮,斗盖上翘开启,可将垃圾扫入斗中,之后释放按钮,斗盖下落闭合,可防止纸屑或树叶等轻小垃圾被风吹重新散落到地面。

点评

现有的垃圾铲在无风的时候,细小的垃圾不会被吹走,但在有风的时候,细小的垃圾就会被风吹走。如何防止垃圾被风吹走?黄家洋同学敢于打破常规,由原来没风的时候,垃圾不会被风吹走,但有风的时候,垃圾就会被风吹走,状态逆向想到了如何防风的办法,所以在垃圾铲上面安装一块折合的斗盖,在扫地的时候,可以通过改变斗盖的开合来防止垃圾被风从垃圾铲上吹掉。该发明构思新颖,简单易行,成本也相对较小,有一定市场前景。

思考与练习

1.想想日常生活中所遇到的物品有哪些是根据状态逆向设计出来的?想得越多越好。

2.细心观察周边的事物,试一试列举一些物品在不同状态下(时间、地点、环境等)的情况,想想哪一种物品是可以应用状态逆向思考法来改进创新的?

案例53 可拆装茶壶

简介

雷成坤同学有一次给家里的客人冲茶时,发现普通的茶壶开口小,难以将茶壶里剩余的茶渣倒干净。要是这个茶壶能拆开就好了!于是,他想到将茶壶一分为二,从底部将茶壶拆分,并在拆开的两边安装耐磨性螺纹,茶壶上部分相当于螺母,而下部分相当于螺丝。操作时,只要把茶壶的底部扭松拆开,就可以将茶壶拆分为两部分,那么剩余的茶渣就可以不费吹灰之力清洗干净了。

点评

雷成坤同学留心生活细节,勤于思考,找出了问题的关键点在于普通茶壶的固定结构不便于倒出剩余茶渣。他由固定想到分离,将茶壶一分为二,从而轻松地解决了问题,这正好运用到了逆向思维中的状态逆向方式。该发明解决了生活难题,结构简单实用,易于推广。

思考与练习

1.试列出生活中可拆装的物品,越多越好。

2.想一想生活、学习、工作中的还有哪些物品拆装后使用更方便的。试一试,写出设计方案来。

案例54 干燥—冷藏箱

简介

郑兆志同学认为,现有的制冷、干燥技术比较单一,不能同时实现,而且压缩机运行时噪音大。他没有从常见的组合方向思考,而是在制冷技术上动脑筋,利用半导体的热电效应,使难题得以解决。工作原理如下:当两种不同的半导体(3和4)在通电的情况下,这两种半导体的结点会产生冷、热效果。安装一个热电堆(上两种半导体的合成体)电路,上面是热端,下面是冷端,借助原有电冰箱的各种传热手段,使热电堆热端的热量不断散发到干燥箱中,保持干燥箱的温度,再利用风扇及时排出湿气,实现干燥的目的。而热电堆的冷端产生的冷气在冷藏箱内自然对流,使冷藏箱内温度下降,实现制冷。

点评

现有的冰箱一般只有制冷功能,而且制冷时容易把食物风干。郑兆志同学想到缺点逆用,把风干这一缺点扩大,通过热电堆反应产生热能,在原有冰箱上部设置一个干燥箱,形成新型干燥—冷藏箱。这一发明在技术层面上实现了突破,打破了使用压缩机技术制冷的常规方法;在效能层面上,实现了热气、冷气双效利用和静音功能。如果技术成熟,投放市场,前景肯定看好。

思考与练习

1.你能举出生产生活中利用缺点逆用法来解决问题的例子吗?越多越好。

2.看过缺点列举法中的发明事例,你能否利用逆向思考法进行缺点逆用,实现新的发明创造?

案例55 方便易拉罐

简介

何丽娴同学有一次买了一瓶易拉罐的饮料,拉开封口时,不小心把饮料溅到别人身上,当时很不好意思。有了那一次教训,何丽娴同学想到易拉罐产品有缺陷:易拉罐本身不带吸管,使用不方便,并且金属封口拉开后,饮料暴露或溅出来,不卫生。于是,何丽娴同学有了这样一个设想:在普通易拉罐的金属封口下再设一个金属纸箔的封口,当外层的金属封口被拉开后,便露出内层的金属纸箔封口,再用挂在易拉罐侧的折叠吸管,捅开内层金属纸箔,饮料就可以一饮而尽了,既卫生又方便,而且不会水汁飞溅。

点评

逆向思考法的应用也要讲究灵活,得当了事半功倍,不得当则适得其反。何丽娴同学不自觉地采用了逆向思考法,由硬质的金属皮封口的难开想到软质的金属纸箔封口的易破,从而想到为易拉罐设置内外两层不同性质的封口,使饮料既结实耐碰又方便饮用。试试你把两层封口设成硬的金属皮,结果会怎样呢?答案可想而知。该发明方便实用,从生产技术上来讲简单易行,成本也增加较小,却能达到普通易拉罐饮料所没有的功能。

思考与练习

1.试将只有一方面功能的物品转换成具有正反两方面功能的物品,想一想,会不会有新的方案出来?

2.仔细观察周边的事物,试采用逆向思考法,往反方向想,看能否有新的发现。

案例56 汽车超载自动停车装置

简介

我们时常看到公路上的汽车超载运行,很不安全,导致许多交通事故的发生。围绕汽车超载所致的问题反复推敲,冯泽文同学由此想到发明一种汽车超载自动停车装置来及时制止汽车的超载现象。该发明装置利用电磁铁触点的开合来控制汽油泵电源,当所装载的人或货物超过汽车限定的重量时,重力使弯曲的弹簧钢板向下压,与电路中的触点接通,产生电流,电流流过电磁铁线圈,产生磁力使电磁铁的触点向下闭合,从而截断了汽车的汽油泵电源,并通过显示电路来提醒司机汽车超载,直到减少车上的负载到限定重量范围后汽油泵才能正常运作,这样就能避免因汽车超载所发生的交通意外。

点评

冯泽文同学的创造思维是逆向的,由汽车超载能运行可能导致交通事故的情况反过来想,如果汽车超载不能运行,那么就不会因此导致交通事故的发生了。于是他想出利用超载的重力使弯曲的弹簧钢板向下压,与电路中的触点接通,控制电磁铁触点动作来截断汽油泵电源,从而使发动机失去动力,汽车不能运行。要想重新开动汽车,必须卸载超载的物品,使弹簧钢板恢复原状,这样做,在很大程度上可以避免因超载而发生交通事故。该发明装置结构合理,是一个有意义的发明。

思考与练习

1.仔细想一想,该汽车超载自动停车装置是否存在缺点。如果汽车在崎岖的道路上行驶,那么汽车在路面上颠簸所产生的压力容易使该发明装置产生误动,从而使汽车停止行驶,怎么办?你有克服的办法吗?

2.仔细观察汽车每个部件的结构,反过来想一想,试列出可以运用逆向思考方式发明的部件或物品。

案例57 可拆式羽毛球拍

简介

欧日胜同学打羽毛球时,用力过猛,把球拍摔坏,只坏一点点就要换新拍,真可惜。现有的羽毛球拍的缺点是长度比较长,需要有一定的存放空间,另外,如果球拍的某一部位坏了,那么就要重新购买,这样又会很浪费。能不能仅更换坏了的那一部分呢?于是欧日胜同学想到,把球拍的整体拆分成球拍柄、球拍杆、球拍框三部分,利用固定螺母和螺丝,将三部分连接成一个完整的整体。如果球拍的某一部分坏了,那么就只更换被损坏的那部分。另外,也可以根据个人的喜好设计长度不同和风格不同的球拍,并且拆卸方便,便于携带。

点评

欧日胜同学运用了逆向思考法中的状态逆向法,由固定的整体想到分离的部分,把球拍分为几部分,再组合成整体。这个发明并不难,不需要新原理、新设备,只是把球拍分为三部分加上螺母、螺丝固定就OK了。外出运动或运动完毕,将手柄与主杆、主杆和球拍网旋转分离,非常方便。看到它,你是不是希望拥有一副这样的球拍呢?

思考与练习

1.外出郊游或旅行时,我们需要的不仅仅是球毛球拍,还有更多需要的东西。想一想还有哪些东西是携带不便的,可否运用结构逆向思考法将其分离,便于携带呢?

2.仔细观察周边的事物,试一试将其结构分离,看看其功能、状态等有什么变化?如茶壶、椅子、武术棍等等。

案例58 可伸缩的汤匙

简介

汤匙,是一日三餐的必需品。现有汤匙往往较短,当饭桌的菜离人太远时,人必须要站起来,伸手去装菜或汤,这样既不便也不雅。苏嘉莹同学在吃饭时就常常遇到这种尴尬。盛汤的汤匙可否长一点呢?关键在汤匙柄。于是她想到:如果把汤匙柄做成可伸缩可调节的,不就可以方便地装载一桌之遥的美食了!在聚餐时,如果没有餐台转盘,不论你坐在哪个角度,只要拉长伸缩汤匙的手柄,就可以方便地吃到美味佳肴了。

点评

发明源自生活。苏嘉莹同学就善于观察生活,并且无意识中运用了逆向思维中的状态逆向方式,想出把原来不能活动的汤匙变成伸缩自如的汤匙的点子,从而给生活带来方便。同学们,平时多留意观察,做生活的有心人,当遇到小小烦恼时,不妨运用逆向思考法想一想,说不定你会想出一些好的发明点子呢!

思考与练习

1.“民以食为天”,吃饭需要的不仅仅是汤匙,还需要碗、筷、瓢、盆等等,想一想还有哪些用具存在不便之处?能否采用逆向思考法进行改进?

2.如果对上述问题有所触发,请紧紧抓住你的某一闪念,跟踪追击,进一步写出设计方案来。成功一定会属于你!

案例59 可直立支撑伞

简介

晴天雨天,遮阳挡雨,都少不了一把伞。遮阳伞可以折叠随处摆放,可湿透的雨伞有时摆放就有点烦了:折叠起来不利于雨伞晾干,撑开斜放易脏又易变形,挂起或难觅地方或阻塞空间。是否可以把雨伞倒过来直立摆放呢?叶炳锋同学于是绘图分析,设计出以下方案:雨伞直立基本形成一个三角形,三角形顶点着地肯定不稳。如果在顶点加上另一个反方向的三角形,那么就是三角形的底边着地,这种形状感觉比较稳。巧妙地在伞顶尖处安装一个12厘米直喇叭型支撑座,这时雨伞就可以放稳了。只要在雨伞的顶端装上该发明装置,那么雨伞就可以随时随地随意放置了。

点评

叶炳锋同学比较善于分析,由雨伞直着摆放不稳想到倒过来摆放,逆向思考,通过绘图分析,运用三角形结构原理,用两个反方向的三角形组合的方式,确立了平稳的倒放结构,然后再把反向的小三角形图形转换成12厘米直喇叭型支撑座,这样就完成了一个新的发明作品。看看,就是这么简单!

思考与练习

1.试寻找生活、学习、工作中的物品,哪一种可以利用逆向思维方式实现结构逆向的?举一两个例子。

2.试绘出上述物品的轮廓图,与其他同学讨论、分析,把设计的方案交给老师评价。

案例60 防溢器

简介

做饭,是家庭主妇最重要的日常工作。可煲汤、炖菜时常常会遇到液汁溅出四溢流淌的烦恼,时时要提心吊胆密切注意,搞不好会手忙脚乱——“呜呼哀哉”!怎样解决这一问题呢?卢健敏同学看在眼里,记在心里,最后想到:沸腾的液体向锅外四处流?如果让它往上喷,然后再往下流,积集在锅盖周边,不是可以解决问题了?一般的锅盖是圆形的,可以在圆形的锅盖中心开一个洞,用一个花瓶形的引溢器作锅盖耳,接触部分密封,里面连通,当食物煮沸时,喷出的液体沿花瓶形的引溢器耳往上喷,从中流出的液体被积集在锅盖周边,这样就防止煮沸的食物到处溢了。

点评

要防止汤汁溢出,一般人想到都是正向的防溢堵溢,还有的甚至想到把整个锅密封,这样的结果很危险,烧沸的液体无法排出会造成整个锅体爆炸。而卢健敏同学打破常规,逆向思考,不堵反导,解决了问题。但在这时,我们要提出一个问题:这样热烫而又有汤汁的锅盖怎样拿呢?同学们,你想到了好办法吗?

思考与练习

1.做饭,除了怕溢,还有什么烦恼?列举出来,看看有没有好办法。

2.电风扇、排风扇、抽油烟机,说说它们之间的联系与区别,从中你得到何种启发?

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