第八章 工程技术研究的一般方法

自然辩证法

第八章 工程技术研究的一般方法

授课教师

文法学院 刘国建

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工程技术研究的一般方法就是在对工程技术 研究的各种方法进行概括的基础上产生的。这 里我们就技术方法的基本特征、试验方法、发 明构思方法等问题进行讨论。 技术方法是在技术和与技术有关的活动中， 利用技术知识与技能去实现确定的技术目标或 社会目的的实践方法。或者说在技术实践中所 利用的各种方法、程序、规则、技巧的总称。

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一、技术方法基本特点1.社会属性和自然属性 这是指工程技术方法既具有自然属性又具有 社会属性。工程技术的物质形态既是天然自然物 的一部分，又是自然物质的社会存在形式，既受 自然规律的支配，又受社会经济规律和其它社会 因素的支配。把自然因素和社会因素妥善的结合 起来，是工程技术方法应用的重要前提，即技术 方法的选择和使用要考虑到有关社会因素和社会 后果，比如，克隆技术方法是由分子遗传学沉淀 出的产物，但这一技术方法的应用要受到社会法 律和伦理道德的挑战，如有的国家以法律的形式 规定决不允许使用克隆技术克隆人类。

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2.目的性和可行性 即指技术方法的应用有明确的目标以及可行性的特 点。技术方法的运用在大多数的情况下有很强的针对性， 比如，应力分析方法的运用是为了研究和确定材料的强 度，嫁接方法的运用是为了产出更为优良的品种等。目 的性反映了技术方法是以人的一定的应用目标为前提和 归宿的。 工程技术方法运用还有可行性的特点。 3.功利性和专用性 工程技术活动着眼于实际效果，是为了某种物质成 果的实现而展开，所以，工程技术方法带有明显的功利 性。比如，在技术方法的评价中一般以“有用”、“用 途较大”、“用途较小”或“无用”为标准。 4.关键性和综合性

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技术活动具有广泛性和多样性，由此技术 方法也就存在多种类型。技术方法可分为一般 方法、特别方法和技术决窍三类。

一般方法。指各个工程技术领域通用的方法， 如选题法、情报资料的搜集法、创造发明法、 方案设计法、试验方法等。 特别方法。指各门专业技术所使用的具体方 法。 技术决窍。这是由极少数人掌握的，对完成 某种产品生产有实用价值的特有的技术经验方 法，某些技术生产中的“绝活”就属于此类。

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二、工程技术创造发明构思方法

工程技术过程的展开，首先要选定课题，然 后对所选定的课题所涉及技术方案进行构思，这 个环节就要运用创造发明构思方法，这决定着技 术研制成果的性质、功能、价值，关系到技术研 究的成败，所以是非常重要的环节。

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(一

)创造性思维的方法

创造性思维是创造活动的本质属性的集中 表现，它在一定程度上决定着创造成果的水平。 创造性思维固然离不开逻辑思维，它也要运用 概念、判断、推理的思维形式，但它并不是逻 辑上循序渐进地从经验材料导出假说、概念和 理论，而是通过利用形象化构思、想象和直觉 等特有的创造思维，跳跃式地直接抓住事物本 质的思维过程。它依赖于经验，又超出经验， 是一种顿悟、直觉性的思维。

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1.发散思维方法美国著名心理学家吉尔福特认为，发散性思维是 从人储存的信息中产生信息，着重点是从同一的信息 来源中产生为数众多的信息输出，并且很可能会发生 转移作用。或者说发散性思维在问题解决的思考过程 中，不拘泥于一点或一条线索，而是从仅有的信息中 尽可能扩散开去，而不受已经确定的方式、方法、规 则或范围等的约束，并从这种扩散的或辐射式的思考 中，求得多种不同的解决办法，衍生出不同的结果。 发散性思维适用于解决开放性问题，即可能存在多解 的问题。比如，钢管的用途，不仅仅用于做水管，还 可用于蒸气管、支撑管、枪管等等。工程技术研究中 的方案设计，一般都属于开放性问题，可以通过发散 思维，提出尽可能多的方案。

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2.收敛思维方法

按照吉尔福特的观点，收敛思维是“从可给予的信 息中产生逻辑讨论，其着重点是产生独有的或给出可接 受的最佳结果，其反应很可能由所给予的信息或线索完 全决定”。或者说：“在解题过程中，尽可能利用已有 的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑 程序中去，以便最终得出一个合乎逻辑规范的结论来”。 收敛性思维与发散性思维相反，适用于解决封闭性的问 题，即只有唯一解的问题，该种思维是为了获得正确的 答案，根据所掌握的知识和线索，思维从多个角度逼近 一个中心，其方向是向内集中的。例如，数学中一些具 有单值条件的问题求解，都是运用收敛思维。

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3.逆向思维方法

逆向思维是指遇到运用已有知识和习惯性思维方式 无法解决的问题时，改变思考问题的角度从相反的方向 进行思考，从而出奇制胜，使问题得到解决的思维形式。 其思维机制是反向求索。有意识地寻找对立面，创造新 的概念；或者暴露事物的另一方面的性质，或者反其道 而行之，得到意想不到的研究方案；都可谓之反向求索。 著名物理学家瑞利在测量氮气密度时分别采用哈考特法 和雷尼奥法，结果得出的氮气密度相差千分之一。进一 步怎么研究呢？一般思路或置之不理，或设计实验减少 这个误差。而瑞利采用相反做法，不是

减少误差，而是 扩大误差，结果发现了惰性气体氩，并因此获得诺贝尔 物理学奖金。反向求索在数学中有反证法，物理、化学 中有条件劣化法，逻辑学中有归谬法。反向求索的思维 基础是相反联想，但又超出了相反联想(或对比联想) 与推理结合，其结果具有确定性。

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4.侧向思维方法

英国医生德博诺把利用“局外信息”去发现 解决问题的途径的思维与眼睛的侧视能力相类此， 提出了侧向思维的概念。所谓侧向思维，就是在 所给予的信息不足以提供问题的解答时，扩大搜 索范围，从其他方面寻找启发，从而获得解答的 思维方式。例如，美国工程师杜里埃曾为了提高 内燃机的工作效率提出必须使汽油与空气均匀混 合的设想。但是怎样实现这种混合呢？他一直没 有找到答案。在1891年的一天，他看到妻子用 一种新式的喷雾香水瓶洒香水，于是受到了启发， 从而导致了他关于内燃机汽化器的发明。

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侧向思维的注意力不直接指向目标，而是通过注 意与最终目标有关联的间接目标自然地达到目的。整 个程序可化解为，目标：A→C,但从A并不直接到达 C,因为这样做有阻碍；转而注意B,B又伴随着C, 此时就变成了A→B→C。例如在没有先进设备的情况 下，设想从深山峡谷中得到金刚石非常危险。采石者 采取一种策略，先向峡谷扔肉块，然后让训练有素的 白鹫飞下去衔肉块，飞回山顶时，采石人抓住白鹫， 取回沾了金刚石的肉块。扔肉块必然导致白鹫去取肉， 也伴随着肉块粘上金刚石的结果。我们还可以用“驼 峰效应”来说明迂迴注意法解决问题。“驼峰效应” 的说法出自滑雪运动。尽管人们的目的是轻松愉快地 顺着山坡往下滑，但是必须先登上山顶，才能下滑。 有时，为了长远利益，必须牺牲眼前利益；有时，为 了出拳有力，必须先把拳头缩回来。毛泽东曾在《矛 盾论》一文中以《水浒》中“三打祝家庄”的故事为 例，说明不直接去解决问题，采取间接迂迴的办法解 决问题的思路，就是侧向思维。

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三、创造过程的阶段和步骤

关于创造过程的阶段划分，有N· R· 汉森 的“非逻辑的发现阶段和逻辑证明阶段”二阶 段说；W· 萨尔蒙的“提出假说、可能性考虑、 检验论据”三阶段说；J· H· 彭加勒的“收集、 酝酿、发想和证明”以及沃勒斯的“准备期、 潜伏期、明朗期和验证期”四阶段说；P· 戈加 洛夫和W· 贝费里奇的“提出问题、努力解决、 潜伏、顿悟和验证”五阶段说；奥斯本和艺田 进午的“定向、搜集材料、分析、构思、酝酿、 综合和证明”七阶段说。

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特别值得一提是我国著名晚清学者王国维关于做学 问的三

境界说：“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天 涯路。”此第一境界也；“衣带渐宽终不悔，为伊消得 人憔悴。”此第二境也；“众里寻他千百度，蓦然回首， 那人却在灯火阑珊处。”此第三境界也。这里所谓“三 境界”的描述实际上与沃勒斯模式的第一、二、三阶段 便是一致或相当的。它们有如下对立关系。 “望尽天涯路”的悬想境界，相当于“发现问题”的准 备期或第一阶段； “消得人憔悴”的苦索境界，相当于“酝酿”或“潜伏” 期的第二阶段； “蓦然回首”的顿悟境界，相当于直觉闪现或“明朗” 期的第三阶段。 王国维这一真情实感的反思描述，便没有“验证”或 “校验”的第四阶段。这也许是因为，文学艺术创造更 注重于“情”或“善、美”,而科学技术创造注重的是 “理”或“真”。

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德国学者G· 雷维兹对他的“四阶段模式”作了较为清晰 的说明： 第一阶段为准备期：包括检查和清理问题，其心理状态 是：高度紧张，全神贯注，努力对对象作深入探讨。 第二阶段为酝酿期：将思维活动的重点从意识转向无意 识区，此时，有的人养神休息，有的人运动、散心。 第三阶段为灵感期：此时产生了解决问题的办法，其状 态是：豁然开朗，“啊！原来如此”,“我找到了”; 第四阶段为完善(或精炼)期：为准确阐明问题不倦思 索和探求。其状态则是意识功能在发挥作用。 雷维兹的模式实际上表明了创造过程的本质、特征问题 是“紧张”与“松弛”的循环，即：紧张→松弛→紧张。 而通过松弛阶段产生“灵感”。

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四、创造性思维能力形成的基本条件 科学技术研究主体的创造性思维能力的形成，在很大程 度上取决于他所具备的条件或素质。美国创造学家 R· L· 贝雷曾提出一个公式： C(T)=CO e+(β-α)T 式中，C (T)为某人在时间T的实际创造性贡献 CO 为某人的潜在创造能力 β为有利条件参数，β为正整数 α为不利条件参数，α为实数 T为时间 据此公式可以看出(β-α)越大，创造性贡献就越大， 所以要提高创造性思维能力，就必须加强创新素质的训 练，努力加强有利条件，克服不利条件。

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五、创造发明技法 创造发明的技法就是在创造发明的实践中总结出来的 一些规则、技巧和方法。1938年，时任美国BBDO广 告公司副总经理的A· F· 奥斯本，总结广告设计中创意 产生的机制，制定了激发集体创造力的“头脑风暴法” (也称智力激励法)而获得巨大成功。该技法后被称 为创造发明技法发展史上的重大里程碑。从此创造发 明技法从出不穷，有力促进了社会生产力的不断

发展。 自奥斯本创立第一种创造技法以来，据不完全统计， 现有创造发明技法已达300种之多。但常用的或具有 代表性则只有几十种。

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1.智力激励法

智力激励法亦称头脑风暴法和智囊团法，是美 国BBDO广告公司经理A· F· 奥斯本于1938年提 出，在1953年正式发表的一种创造性思维方法。 其做法是：召集10人以下的小型会议，围绕一 个目标明确的议题，自由地发表各种意见和设 想，使与会者互相启发、增加联想，形成创造 性思维的共振和连锁反应，诱发出许许多多的 新颖设想或方案。

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会议要求参加者遵守如下规则： 不允许批评他人的即使是可笑的设想；倡任意地自由思 考、畅所欲言； 以议题为中心，提出的设想多多益善，并且全部记录下 来； 任何人不能在会议进行中作任何判断性总结和批评，也 不许以集体、多数意见来阻碍个别人的设想； 参加会议不分资历、地位、水平如何，一律平等相待； 不许私下交谈和代替他人发言。 由于这种会议创造了健康的自由探讨气氛，与会者思想奔 放，相互激励，往往一次会议就可以提出上百个方案。 其中固然不乏不切实际的，但往往是有价值的供选方案 更多。

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奥斯本的智力激励法也有一些局限，如，有 的创造性强的人喜欢深思，但会议无此条件； 会上表达和控制能力强的成员会影响他人提出 设想；会议难于对众多设想进行评价和集中。 为了克服这些局限，许多人先后对奥斯本的方 法做了改进。西德的荷立根根据德意志民族长 于深思的特点，提出采用默写卡片的方式。他 限定会议由6个人参加，每人发3张卡片，在会 议宣布议题后，每人必须在5分钟内在3张卡片 上写出一个设想，然后传给右邻。在第二个5分 钟内，在传来的3张卡上再各写出一个设想。如 果会议开半小时，可得到6×3×6=108个设想。 由于克服了不能尽言、拙于言词和发言竞争等 影响激励的因素，该法在当时的西德流行颇广。

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日本创造开发研究所所长高桥诚则提出了另一种做法： 会议时间为1小时，头10分钟各人单独填卡片；后30分 钟轮回读卡，每次读1个，读完即可质询；最后20分钟 对提出的设想进行讨论。W· J· 戈登对奥斯本方法的议题 提出方式作了改进，即不是直接提出要达到的目标，而 是把问题适当加以抽象。例如，为改进洗衣机，不是提 出“如何改进洗衣机，”而是指出诸如“怎样流动”之 类的包括了目标的更为广泛的问题。会议中，根据进展 情况逐渐把问题具体化，直至原目标为止。由于提出的 问题比较抽象，会促使与会者超出具体问题的框框，摆 脱习惯印象，提出新的设想

。 自五十年代以来，智力激励法在美国、西欧、日本广为 流行。例如，美国出现了许多从事智力激励法应用、培 训的研究性机构。日本松下公司于1979年采用智力激 励法获得过170万个新设想。为了推广、开展该法的应 用，日本许多企业办了训练班，并对新设想授奖，奖金 自1000日元至20万日元不等，有力地推动了企业的技 术创新。

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