突破思维定势
创意 - 选题
华中科技大学
杨家军
第五届全国大学生
机械创新设计大赛
习比学重要
做比说可靠
主题为“幸福生活——今天和明天”
• 内容:
• 休闲娱乐机械
• 家庭用机械
• 设计和制作
休闲娱乐机械；家庭用机械
• 根据对日常生活所观察到的
• 或根据对若干年以后人们的生活环境和状态的设想，
• 设计并制作出能够使人们的生活更加丰富、便利的机械
装置。
休闲娱乐机械；家庭用机械
• 家庭用机械指
• “家用物件的清洁、整理、储存和维护用机械”。
• 休闲娱乐机械指
• “机械玩具、在家庭或校园内所用的健康益智类娱乐机械
”。
• 但不包括前几届大赛已经命题的用于
• 厨房、卫生间、健身、助残等机械。
如何选题、切题
• 爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要
”。
• 好的选题是成功的一半
• 要从“问题”中筛选“课题”；
• 人类的“好奇心”是产生“问题”的心理源泉。
怪异的三角形
好奇 分析？？
有
多
少
个
黑
点
？
寻找选题---
发现问题，缩小范围，锁定目标；
突破思维定势
• 思维定势（习惯性思维）
• 是由人们先前的活动而造成的倾向性思维，
• 在环境不变的条件下，思维定势使人们能够应用已掌握的方法
迅速解决问题，
• 在情境发生变化时，它则会妨碍人们采用新的方法进行创造性
的工作；
仔
细
看
一
看
，
柱
子
是
圆
的
还
是
方
的
？
突破思维定势
• 思维：是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力。
• 思维惯性：这次这样解决了一个问题，下次遇到类似的问题或表面看
起来相同的问题，不由自主地还是沿着上次思考的方向或次序去解决。
• 思维定势：思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理定势。过去
的思维影响当前的思维，形成了固定的思维模式。
• 思维定势不利于创新思考，不利于创造。思维惯性和思维定势合起来
我们就称为思维障碍。
骑自行车?
思考题
• 方轮自行车能骑吗？
• 有两人能并排骑一辆自行车吗？
• 有仿骑马奔腾效果的自行车吗
• 有横骑自行车吗
• 有无把自行车吗
• 半轮自行车能骑吗？
思维障碍的原因：
• 知识贫乏
• 无批判的学习
• 迷信
• 固执与偏见
• 习惯性思维
水上自行车
水鸟水上自行车
• 它既像弹簧高跷，又像喷气式滑雪橇。
• 骑手驾驶它时，一边手握前面的方向杆，一边用脚在其后面的一个小小平台上不停地上下跳
跃，以推动水鸟前进。
• 它没有螺旋推进器，也没有踏板，其推力整个来自此水鸟下的水翼。其速度可达30公里/小时。
• 其机械设计是将驾驶者的跳跃动作转变成对后翼的拍打动作，以此推动此水鸟前进。
习惯性思维的原因
• 态度、价值观
• 心理、知识背景
• 过去经验…… 方轮自行车能骑吗？
方轮自行车
休闲娱乐机械
改变思维定势的误区
创造性思维是一种天份，有些人有，有些人没有。
有仿骑马奔腾效果的自行车吗
只要善于发掘 ，人人都有创造性思维，
仿骑马奔腾效果的自行车
• 其特点是车轮的圆心与轴心有一定的偏心距
• 从而使自行车行驶时形成车身周期性的上下波浪起伏，骑车人犹如骑坐在奔
驰的马背上一样
改变思维定势的误区
新点子策划太难，要思维敏捷，不是一般人的能力所为
无把自行车
有意识的深思熟虑的积累才能创意无限
无把自行车 用肢体来把方向的自行车，让你在使用的过程中，
更感受到身体各方面的综合煅练。
雨伞收纳式餐桌
• 这款餐桌的收纳方式借鉴了雨伞的结构。
• 由于桌面由多个扇形拼接而成，
• 需要将其收起来时，就可以像折叠雨伞一样，将桌子聚拢成一束。非常的
节约空间。
家庭用机械
改变思维定势的误区
“只有聪明人才有好主意。”
不可以忽略每一个小小的改进，小创意大发明
不要链条传动自行车
踏板车
如何突破思维定势
• 勇于探索
• 善于拓展
• 思维开阔
• 打破常规
• 创新思维
• 综合运用多种思维方法和逻辑模式，在社会需求所制约与心理结构的
影响下，对储存的和外来的信息，经过鉴别、筛选、重新联结和组合，
从而产生新知识，构成新理论和新发现。
仔细观察 善于变
化
• 每一个具体的创新对象，其属性都是无穷多的
• 就像世界上没有两片完全相同的树叶一样
• 这使得每一个对象都有别于其他任何对象。
• 世界上所有事物都有可能成为人们创新的对象，
因此我们都面临着无穷多的思维对象。(选题）
自然为师 奇思妙想
突破原型 异想天开
自然为师
• 模仿是仿生学的基础。
• 人类生活在自然界，与周围的生物为“邻居”，
这些生物各种各样的奇异本领
• 自古以来吸引着人们去想象和模仿制造简单的生
产工具。
机器人
仿生多用途家具
家庭用机械
奇思妙想
• 思维发散
• 产生与众不同的观点或想法
悬挂你的椅子
感受太空漫步的感觉
可以隐藏的书桌
• 房间面积太小，需要折叠家具，在不使用的时候，就好象是一个物品
柜，完全看不出上面其实是一款书桌。当需要使用的时候，我们只需
要将上面的挡板放平，就会出现在面前一张书桌，非常节约空间。
突破原型
人类的创造：
1 原型上的除旧布新
2 突破原型的创造
可一手折叠的桌椅
可行走的书桌
极度节省空间的椅子
• “异想天开”离不开大胆的想象、幻想与联想，
• 大胆的想象、合理的幻想、它能有效地激发思考者未知领域探索的欲
望。
• 人类社会许许多多的发明与创造，都经历了梦想、追梦、圆梦的过程，
很多伟大的创造发明都是起始于奇思异想。
• 正如亚里士多德所说：想象力是发明、发现等一切创造活动的源泉
• 没有“异想天开”，就不会有人类对于天体和空间的探索，也就不会
有飞机、火箭、宇宙飞船、人造卫星的问世。
• “异想天开”是科学创造的驱动力。“
异想天开
只有伞把的雨伞
• 一把雨伞只有一个伞把却还能遮雨你能相信吗？这是一把完全打破传统
的雨伞，仅仅一个伞把就完成了雨伞的全部功能，
• 通过伞把这个装置可以在伞把的上方形成薄薄的气雾，这股气雾是源源
不断的喷出，从而将雨滴阻隔。
没有桌面的桌子
创意 --- 选题??
• 善于观察
• 突破定势
• 巧妙构思
• 方案新颖
• 实用简单
• 功能适当
• 便于制作
智能化 趣味化 多功能化
椅子？滑板车？
滑板车
感受宇航乐趣（安全性）
自己站立的伞
整理 压
缩
会自动整理的方便床
• 这个伟大的发明让床学会自己整理被子
• 让你的房间不再像狗窝。
两用家具
家居物品的清洗
全自动吸尘球
• 这个球状设计的吸尘器的重心由内部电机控制，可以随意前后左右
移动。
• 当它的电耗尽时会自动滚回底座上充电，充满电时会自动中止并发
光提醒。
• 唯一遗憾是它的体形决定了它很难清洁很多角角落落的地
风光互补供电系统，是
复合型科技产品，产品
发挥风能、太阳能两种
能源发电形式相互补充
的资源优势，充分实现
不接入国家电网，完全
自给供电，免挖沟布线，
施工简易，低成本高回
报率。
节能
便于维护、擦拭和更加节能的新型窗户
• 便于清洗是该窗的一大优点。
• 如图所示，该窗可以向内翻倒已便于擦拭外侧玻璃。
选题无处不在
• 突破思维定势
• 打破创造发明的神秘感
• 一定就会有收获
大赛相关进程的时间节点
• 1．2011年5月发布第五届全国大学生机械创新设计大
赛主题与内容的通知；
• 2．2012年5月10日前各赛区务必完成预赛，
• 3. 5月15日前按有关通知要求报送预赛结果；
• 4．6月初全国组委会将进行作品初评，
• 5. 2012年6月15日前公布参加全国决赛的作品名单；
• 6．2012年7月下旬全国决赛将在解放军第二炮兵工程
学院（陕西西安）举行。
参赛条件：
• 全国在校本、专科大学生（2012届毕业的学生可参赛）均
可以个人或小组的方式，通过学校推荐报名参加
• 每个参赛队学生人数不得多于5人，指导教师不多于2人。
• 参赛队由所在学校统一向本赛区组委会报名。
• 本届大赛，限制每位教师指导的作品进入全国决赛的数量
不超过2项。
向各赛区组委会提交：
• （1）第五届大赛作品报名表（见附件一）；
• （2）完整的设计说明书 (包括纸质、电子文档以及设计图
纸)；
• （3）作品的实物样机或放缩的实物样机；
• （4）介绍作品功能的视频录像（3分钟之内）。
作品的选评采用综合评价
一般从以下几个方面进行评价
1.选题评价
（1）新颖性 （2）实用性 （3）意义或前景
2.设计评价
（1）创新性 （2）结构合理性 （3）工艺性
（4）先进理论和技术的应用 （5）设计图纸质量
3.制作评价
（1）功能实现 （2）制作水平与完整性 （3）作品性价比
4.现场评价
（1）介绍及演示 （2）答辩与质疑
实物样机或进行放缩的实物样机的体积一般不超过××立方米，
• 创新之根在于实践
• 不仅要获得知识，
• 更重要的是拓宽思维能力
• 科学就是一些有趣的探索
创新并不神秘
敢于异想天开 敢于实践 敢于思考
就是创新人才
机械创新设计技术
教学目的
• 培养具有创新精神与实践能力的人才
习比学重要、 做比说可靠
• 教学方式：
• 多媒体教学与典型案例(视频)剖析
• 重点为：
• 案例剖析教学
• 思维能力训练
• 研究性学习
• 为培养具有创新精神与实践能力打基础
考试方式
• 方式：
• 小论文+命题作业（上课时布置）为成绩
• 撰写小论文要求：
• （2500-3000字，图文并茂）
• 论文题目不限
• 结合自己
• 自己异想天开（鼓励）
• 感兴趣的研究方向
• 专题讨论
• 专利资料剖析与改进
• 提示：不能抄袭，可改进
• 1 .论文题目，
• 2 .单位：学号：姓名：
• 3 .摘要（关键词）
• 4 .创新内容
• （功能原理说明、总体方案（图）、设计计算过程（公式）等）
• 5 .对创新内容剖析与总结
• 6 .参考文献 （5-10篇）
小论文格式
授课主要内容：
• 第1章 绪论
• 机械工程科学发展趋势
• 技术创新
• 第2章 创新设计技术
• 设计与创新
• 创新思维
• 创造技法
• 第3 章 仿生学与创新设计
仿生学与设计创新
• 仿生机械
仿生机械手
仿步态机构的设计
授课主要内容：
• 第4章 机械系统运动方案创新设计
• 功能原理设计
• 机构设计
• 机械系统运动方案的评价
• 第5章 机械创新设计实例及分析
研究性学习
• 生活中的发明
• 机器人
• 农业机械
• 5．5创新思维与技法训练
教材
• 机械创新设计技术
• 杨家军主编 科学出版社 2008
• 考试题型
• 基本概念（书上思考训练题）
• 看图分析与改进
• 方案设计
思考题
• 机械的定义
• 机械的应用领域
• 机械在产品中的作用
• 机械与自动化的关系
• 机械与制造的关系
• 社会需要何种机械人才
谢谢！
