创造性与机械设计教学研究

摘要：本文在分析比较了最有应用价值的十几种创造性技法，着重介绍了创造性技法中的分-变-合技法在机械设计课程教学中的应用，尤其是在结构分析创新上的应用。对开展创造性教育、使教学更加生动方面，有十分重要的作用。

关键词：机械设计；创造性技法；分-变-合；教学

作者简介：魏春梅，女，汉族，湖南澧县人，湖北工业大学机械工程学院，副教授，硕士，研究方向：机械设计

自1938年Osborn提出头脑风暴创造方法以来，欧美发达国家在工程界、教育界大力推广创造技法、开展创造性教育。美国劳工部21世纪就业技能调查委员会通过对本世纪近30年来美国教育的现状和21世纪美国社会对人才需求的深入调查研究[1]，提出了就业人员需要具备五大能力，三大基础。其中能进行创造性思维作为三大基础之一。十七大报告中也指出：进一步提高创新主体的自主创新能力，使中国进入创新型国家行列。二十一世纪是“创造教育世纪”，创造性人才要通过创造教育来培养[2]。在教学过程中培养学生创造性学习能力，开展创造性教育，不仅可能而且必要，因此培养具有较高创造力的工程技术人员和教育工作者十分重要。

一教学中的现状

在近二十年的机械设计教学实践中，由于该牵涉到机械零件结构内容比较多，感到学生对机械结构的认识理解大多停留在表象，难以深入。尽管建立了开放的《机械零件陈列柜》，开发了教学视频，并组织多次现场课，教学效果还不是很理想。为提高教学效益和教学效果。我们一直查取研读有关教育方法理论的文章。通过学习《设计方法学》、《创造性方法学》、《新机器新机构的创造发明》、《创造性技法》等专著中的新知识，深感到在国外广泛应用的创造性思维、技法非常有价值，把这些思维方法传授给学生，价值更大。为此尝试结合课程相关内容，介绍有关创造性技法、发散思维、逆向思维等创造性思维技法，训练学生的创造性思维，让学生至少掌握一种名叫“分-变-合”的创造技法，减少学生思维“约束”，增大思维“自由度”。实践表明：这些尝试取得了积极的效果。

二创造技法中“分-变-合法”的本质

思维方式有形象思维、逻辑思维、创造性思维等。创造性思维则是指思维的发散、突变、顿悟、逆向等，主要有发散思维、逆向思维、侧向思维、收敛思维几种形式[3]，学生从小学到大学虽一直受到逻辑思维的训练，但发散、逆向、侧向、收敛思维能力有待于提高，这对于促进其创新能力的增长意义十分重大[2]。创造性思维方法通过国内外人士的发展总结，已形成200多种创造技法。经常用到的只有十几种，掌握了十几种技法，思路就会开阔，工作学习就富有创造性。最重要最有价值的创造技法有：1.Osborn激励法；2.改进缺点法；3.功能分析法；4.形态分析法；5.实现希望法；6.Osborn检查提问法；7.5W2H法；8.反求工程法；9.Gordon类比联想法；10.分-变-合法。创造技法的本质、精华的关键点在于：利用集体智慧，把问题抽象化，无约束思考，多角度发散思维，探寻众多方案，把重点研究对象分割，变细求变等。创造技法的关键在与“变”，只有改变现有事物的构成元素，才可能改进存在的缺点或不足，才可摆脱固有模式的约束，呈现“别有洞天”的创造意境。为了更好地变，有目的的变，必须将原有事物元素分割为不同层次的系统、子系统、元素。有了分，才可“变”。而最终要在新的情况下实现“合”，形成新的方案或事物。创造技法可促进学生思考方法习惯培养。在分析比较了最有应用价值的十几种创造技法后，觉得“分-变-合”的技法在教学中最为有用，尤其在结构分析创新上。分-变-合的“分”主要是把问题、对象的构成抽象出来“分”。可以从功能（总功能、分功能）角度分；可以从类型、结构、形状、材料、工艺、颜色、声音上分，分的方式愈多，可能产生的新方案愈多。“变”是把分出来的元素进行改变、替换，“变”可以改变类型、结构、形状、尺寸、排列、程序、图案…；改变功能、方案；改变顺序、大小、延长、增加、扩大、缩小、变薄、减轻、消除；改变运动类型等。“合”是把“变”的元素进行重新组合，即可获得数以十、百计的方案。

三“分-变-合法”在教学中的应用

“分-变-合”应用实例之一。铰链四杆机构可以“分”为：四个杆加上铰链，其中有的杆端为销孔，有的杆端带销轴。“变”可以从杆的动到静、静到动来变，杆的长度可以增长缩短，也可以从有限到无限，铰链的尺寸可以变大变小，孔和轴可以由整体到局部，也可以由局部发展成为整体。当机架由AD杆变为BC杆时仍为曲柄摇杆机构。当AB为机架时变化为双曲柄机构。当CD为机架杆时，变成了双摇杆机构。曲柄摇杆机构，CD杆上C点的轨迹不变，将CD由杆状变成弧形块状，并与弧形导槽密切配合，若CD杆尺寸增大到无穷大时，则演化为曲柄滑块机构。如果曲柄滑块机构改变机架则得到的演变情况，从曲柄滑块机构变成了导杆机构、摇块机构、定块机构。如果继续变化运动副的几何尺寸，及AB杆、BC杆的几何尺寸，又可演变为偏心机构，两个移动副的机构。“分—变—合”应用实例之二。轴和轮毂的连接，当轴和毂之间没有中间元件，仅靠形状作圆周方向定位时，轴和毂孔的形状是可以改变的，轴和毂孔既可以做成的三角形柱体、也可以做成的三角形的锥体、或者做成四方、六方……甚至为圆形的无键连接。如果加入中间元件则可为的平键连接，或者半圆键连接、销连接等。类型一定之后，又可从布置、尺寸、数量方面变化，演变成多种方案，也可以从力的角度形成过盈配合等。“分—变—合”应用举例之三。滑动轴承系统可以“分”为：轴颈、轴瓦，油楔三个元素。从轴瓦的结构上“分”，可以按整体式的圆柱瓦分为二片、三片……多片瓦。从油楔的数量上“变”可以有单楔、三楔……多楔。把油楔与瓦从一体“分”为两体，又可演变为多叶可倾瓦。进一步分解瓦的结构，改变支承结构又可生成很多新的类型结构。

四结语

从近年来的教学实践中，体会到引入创造技法中的“分—变—合法”于机械设计教学中，可使教学更加生动，富于启发性，有利于培养学生分析解决问题的能力，将学习兴趣引导到了发展创造能力的层面。

参考文献：

[1]贾利军,管静娟.论高校就业能力导向的新逻辑[J].南京师大学报（社会科学版）,2011,(6):82-86.

[2]莫瑶.创造性人才的培养是创造教育的关键[J].学理论,2011,(28):170-171.

[3]吴巍，李娜.设计思维方法[J].科技资讯,2012,(10):226-227.

作者：魏春梅 单位：湖北工业大学 机械工程学院