1、从实践中学习,2013年7月,从实践中学习,竞赛：一个独特的机会 2014年机械创新设计大赛命题解读 如何准备竞赛 实践周学习安排,从实践中学习,竞赛：一个独特的机会,从实践中学习,工科同学应该如何学习？,从实践中学习,全国大学生机械创新设计大赛,2006年启动校级“工程实践创新设计与制作项目”,同学在演示多功能聋哑仪的概念模型,工程训练中心的创新实践,作品：多功能轮椅车,可实现坐、卧、输液、下肢锻炼和辅助上床,作品：多功能农用赶花机,可实现小麦、水稻、高梁等作物自动扬花 正在申请专利,作品：望江校区体育馆微缩模型,自行设计方案测量大型建筑 建立三维模型 快速原型制作,2007年：更多的同学积
2、极参与,2007年度学校开展第二届工程实践创新设计与制作项目 主题为“绿色与环境”。内容为“环保机械、环卫机械、厨卫机械三类机械产品的创新设计与制作” 2007年9月提交申请，10月答辩后筛选了20件作品，已开始设计制作（同学为主、老师配合） 2008年9月参加四川省竞赛 其中8个项目获一等奖，由学校推荐参加第三届全国大学生机械创新设计大赛四川赛区比赛。有18所学校的60多个参赛作品参加了此次大赛，在评出的一、二、三等奖中，我校4个作品获一等奖，4个作品获二等奖，学生的总体创新能力得到专家的好评。,参加第三届全国大学生机械创新设计大赛四川赛区比赛,作品,作品,20092010年,2009201
3、0年度学校开展第三届工程实践创新设计与制作项目 主题 ：“珍爱生命，奉献社会” 在突发灾难中，用于救援、破障、逃生、避难的机械产品的设计与制作源于多灾多难的2008年 全校50个项目组申报，筛选出21组进入制作 积极参与“工程训练”，具有一定技能基础 广泛参与社会实践，发掘有意义的创新设计 组织一个兴趣小组，团结协作完成设计制作过程 2010年5月参加省级竞赛（1、4、9、2）,校内竞赛,四川赛区比赛,四川赛区比赛,2012年 全国大学生机械创新设计大赛,第五届（2012年）全国大学生机械创新设计大赛的主题为“幸福生活今天和明天”；内容为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计和制作”。学生们可根据对
4、日常生活的观察，或根据对未来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。家庭用机械指“对家庭或宿舍内物品进行清洁、整理、储存和维护用机械”。 休闲娱乐机械指“机械玩具或在家庭、校园、社区内设置的健康益智的生活、娱乐机械”。,2012年 全国大学生机械创新设计大赛,参赛作品必须以机械设计为主，提倡采用先进理论和先进技术，如机电一体化技术等。对作品的评价不以机械结构为单一标准，而是对作品的功能、设计、结构、工艺制作、性能价格比、先进性、创新性等多方面进行综合评价。在实现功能相同的条件下，机械结构越简单越好。从本届起，参赛小组需提交“完整的设计说明书并
5、附主要设计图纸（包括纸质、电子文档）”。主要设计图纸应包括总装配图、部件装配图和若干重要零件图。因此，从本届大赛起，在作品的设计评价中加入了“设计图纸质量”一项。,2012四川赛区比赛,2012四川赛区比赛,2012四川赛区比赛,2012四川赛区比赛,从实践中学习,工程训练综合能力竞赛,2009年度工程训练综合能力竞赛,工程训练中心作为国家级实验教学示范中心的一个专门的学科组，从2009年起教育部将专门组织全国竞赛 目标：测试综合工艺能力 形式：现场命题、现场测试 时间：单数年度910月 参与：全校同学 2009年10月在大连竞赛，我校获一等奖,2009年度工程训练综合工艺竞赛,2009年度工
6、程训练综合工艺竞赛,2010年工程训练综合能力竞赛,主题：无碳小车 以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车,2010年工程训练综合能力竞赛,给定重力势能为5焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（5065 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差5002mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动， 要求小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量形式。,2010年工程训练综合能力竞赛,小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），具体结构造型以及材料选用均由参赛者自主设计完成。要求满足：小车上面要装载一件外形尺寸为6020 mm的实
7、心圆柱型钢制质量块作为载荷，其质量应不小于750克；在小车行走过程中，载荷不允许掉落。转向轮最大外径应不小于30mm。,2010年工程训练综合能力竞赛,2010年工程训练综合能力竞赛,其他要求 现场加工转向轮，4小时 车工、RP、钳工等 提交关于作品的设计说明书和工程管理方案、加工工艺方案及成本分析方案报告 赛程 校级：2010年12月 省级：2011年1月 全国：2011年5月,2010年工程训练综合能力竞赛,11月底四川赛区组委会成立,川大现有赛道及校级竞赛,川大现有赛道及校级竞赛,川大现有赛道及校级竞赛,川大现有赛道及校级竞赛,川大现有赛道及校级竞赛,竞赛设备,2010年工程训练综合能力
8、竞赛,2010年工程训练综合能力竞赛,2010年工程训练综合能力竞赛,2012年设计命题,1、设计命题 以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车,2012年设计命题,给定一定重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并以此驱动小车行走的装置。 要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量来源。,2012年设计命题,给定重力势能为4焦耳 （取g=10m/s2） 竞赛时统一用质量为1Kg的重块 5065 mm，普通碳钢，铅垂下降来获得 落差4002mm 重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许掉落。,2012年设计命题,小车要求具
9、有转向控制机构 且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地 要求小车必须为三轮结构。,2012年设计命题,（1）直行小车 竞赛小车在前行时能够自动避开赛道上设置的障碍物。 障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放 距离可在900mm1100mm之间调节。,2012年设计命题,2012年设计命题,（2）台上环绕小车 车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上 绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。 障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距300mm500mm放置在半张标准乒乓球台的中
10、。,2012年设计命题,2012年工程训练综合能力竞赛,2012年工程训练综合能力竞赛,从实践中学习,2014年机械创新设计大赛命题解读,2014年第六届 全国大学生机械创新设计大赛命题,第六届全国大学生机械创新设计大赛（2014年）的主题为“幻梦课堂” 内容为“教室用设备和教具的设计与制作”。学生们可根据对日常课堂教学情况的观察，或根据对未来若干年以后课堂教学环境和状态的设想，设计并制作出能够使课堂教学更加丰富、更具吸引力的机械装置,2014年第六届 全国大学生机械创新设计大赛命题,课堂包括教室、实验室等教学场所。教室用设备包括桌椅、讲台、黑板、投影设备、展示设备等不包括：实习车间、室外模型
11、,2014年第六届 全国大学生机械创新设计大赛命题,教具是指能帮助大学生理解和掌握机械类课程（包括但不限于“理论力学”、“材料力学”、“”机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“机械制造基础”等）的基本概念、基本原理、基本方法等的教学用具 忌讳：物理化学生物数学的教具,2014年第六届 全国大学生机械创新设计大赛命题,在设计时，应特别注重作品功能、原理、结构上的创新性,2014年第六届 全国大学生机械创新设计大赛命题,参赛作品必须以机械设计为主，提倡采用先进理论和先进技术，如机电一体化技术等 对作品的评价不以机械结构为单一标准，而是对作品的功能、设计、结构、工艺制作、性能价格比、先进性、创新
12、性等多方面进行综合评价 在实现功能相同的条件下，机械结构越简单越好,从实践中学习,如何准备竞赛,2014年 全国大学生机械创新设计大赛,小组参赛： 学生5人，指导教师2人 一般过程 概念设计评审详细设计制作资料参赛,2014年 全国大学生机械创新设计大赛,时间节点： 9月，报名截止 10月，选拔答辩 11月- 2014年3月，制作完成，校级竞赛 4月，完善作品，准备参赛 5-6月，省级竞赛 7月，全国决赛,如何开展工作？,新产品开发过程？ 创造性思维很难吗？ 头脑风暴？ 从哪里着手？,新产品的发展方向,高效、多能化：即在提高产品的效率和精度的前提下扩大同一产品的功能和使用范围 复合化：即把功能
13、上相互关联的不同单体产品发展为复合产品。 小型化、轻便化：即改进产品结构，减少产品的零、部件，缩小产品的体积，减轻其重量，使之便于操作、携带、运输以及安装。 智能化、知识化：即把一般人需要长期学习才能掌握的知识和技术转化到产品中去，使产品功能“傻瓜化”。这可使许多专业性产品发展成大众产品，从而大大扩大这些产品的市场。 艺术化、个性化：即从产品的造型、色彩、质感和包装等方面使产品款式翻新，风格各异，体现独特的艺术品味。,新产品开发过程,概念开发 系统层次设计 详细设计 测试、精致化 =进入生产轨道,创新迈向强国之路,四川大学,当前技术瓶颈成为我国经济发展的突出问题，主要表现在大量低技术、低附加值
14、的产品严重供过于求，而许多高技术、高附加值的产品有效供给不足，不得不大量进口。根据2003年瑞士洛桑国际管理开发学院的国际竞争力年度报告,中国人发明专利授权量仅是日本的3.03%，韩国的11.11%（19982000年的平均值)。,我国企业2002年获得的职务发明专利授权量只有1461件，仅为IBM一家公司当年发明专利3288项的44%。,创新迈向强国之路,2006年1月召开的全国科技大会提出，要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的首位，国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）提出新时期我国科技工作必须坚持“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”的指导方针，其核心是增强自主创新
15、能力，建设创新型国家。美国国家自然基金会在提升人类技能的会聚技术报告指出，21世纪是创新时代，着重点将从“重复”转向创造和创新。美国经济周刊提出，21世纪是从知识经济时代转向创新经济时代的世纪。,创新迈向强国之路,创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，是企业得以生存和持续发展的内在动力。 2010年统计数据已经发生了很大变化，全球500强中，专利数华为第一、中兴第三,创新迈向强国之路,每个人都有巨大的创新潜力 每个人都可通过学习挖掘自己的创新潜力 创造性是人所普遍具有的潜能。人文主义心理学家马斯洛指出它“极可能是一种每一个人都有的遗传素质。它是一种共同的和普遍的东西。在所有健康儿
16、童中肯定都会发现它的存在”。但是，作为一种潜在的可能，在现实的人身上“它确实会丧失，或被掩盖，或被歪曲，或被抑制，或受到任何可能的阻碍”。,创新迈向强国之路,荷兰男孩旋转倾倒系统易于开启、倾到、控制、油漆不再滴漏。 A whole new way to carry, mix, open, pour, brush and story paint,改变100年的历史-2003年 美国工业设计师协会金奖,增加了一个把手, 使得笨重的油漆桶变得灵巧，易于使用。,将油漆桶盖变成螺纹旋盖的 使得油漆桶从此不再难以开启。,改变油漆桶的边缘设计 使得油漆桶从此不再滴漏，易于倾倒。,油漆桶的方形设计， 使得油漆
17、桶的存储和运输更方便，节省空间。,油漆桶的方形设计， 使得油漆桶上的广告和说明更易读。,北大校长对学生的要求 学会怎么做学问 学会怎么做人 学会为社会服务的能力,每个人都可通过学习挖掘自己的创新潜力,耶鲁大学校长对学生的要求 质疑 学习 独立思考,川大校长对学生的要求 深厚的人文底蕴 扎实的专业知识 宽广的国际视野 强烈的创新意识,牛津大学第一副校长麦克米伦教授：“英国学生与中国学生最大的不同点在于英国学生具有质疑精神，勇于挑战他人观点。”在他眼中，中国留学生“聪明”，并且“学习非常努力”。但在思考问题的方法上，麦克米伦教授认为，由于中英两种教育文化的差异，中国学生普遍易于接受知识，而英国学生
18、则善于分析问题，并提出质疑。“而分析能力是在英国大学里最重要的学习能力要求”。,创新迈向强国之路,德国柏林工业大学校长库茨勒教授 “在头脑清醒和目标明确的前提下，理工科学生要充分发挥自己的想像力，假设所有的可能性，然后进行求证推理。鉴于这种想像力的需要，理工科学生在学习本专业以外，应该多学习文化、艺术和社会学方面的知识。”,创新迈向强国之路,创造性思维，是逻辑思维与非逻辑思维，发散思维和收敛思维等方式的有机结合，钱学森曾对思维科学做出过界定：“思维科学就只有三部分：逻辑思维，微观法；形象思维，宏观法；创造思维，微观与宏观的结合。创造思维才是智慧的源泉；逻辑思维与形象思维都是手段”。,学会创造性
19、思维,创造性思维就是以不同于他人的方式看同样的事情。创造性思维的根本就在于独创性。,爱因斯坦就是创新思维的典范。他认为 “想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉”。在他的一个著名的有关思维的实验中，他问到：“如果我能以光速运行，世界将会怎样？”这个独特的视角使爱因斯坦超越了现有的知识。,有不少科学家、发明家声称曾在梦中获得发明创意。德国化学家凯库勒受梦的启示提出了苯环结构的设想，化学家门捷列夫的化学元素周期表也是在梦中得到启发。日本著名的物理学家汤川秀树在刚入睡时想出了介子观点，之后加以完善从而获得了诺贝尔物理学奖。日内瓦大学的研究者曾
20、对数学家做过一个调查，在69个数学家中，51个认为睡眠中能够解决问题。剑桥大学对各种学科中有创造性的学者的工作习惯也进行过调查,有70%的科学家承认自己从一些梦中得到帮助。2004年1月22日出版的英国自然杂志发表了吕贝克大学科学家的研究成果，科学家认为，睡眠有助于创造性思维。在正常情况下，人们由于先前的经历（所具有的知识和经验）所形成的思维定势，一有问题就沿着固有的思维路线对它思考和处理，而在睡眠时由于思维受人的显意识支配减弱时，生物电脉冲就会冲破固有的思维条框限制，思维产生大跨度跳跃，一下子发现与某一事物之间的潜在联系，进而使问题得到解决。,非逻辑思维与创新思维方法,非逻辑思维 非逻辑思维
21、创新技法,创造性思维是右半脑活动的结果-直觉、洞察力、灵感-但这些品质在教育体制中并没有受到积极的鼓励。实际上,这些思维过程常常被压制,而受到赞扬的却是左半脑的活动一一逻辑、分析和判断。,形象思维横向思维直觉思维灵感思维,非逻辑思维,所谓形象思维,就是把感官所获得并储存于大脑中的客观事物的形象信息,运用比较、分析、抽象等方法,加工成为反映事物典型特征或本质属性的一系列意象,以这些意象为基本单元,通过联想、类比、想像等形式,形象地反映客观事物的内在本质或规律的思维活动。形象思维是与抽象思维相比较而存在的。抽象思维的基本特点是概念性、抽象性与逻辑性,因此,可以称之为概念思维、抽象思维、逻辑思维;与
22、之相对应,形象思维的基本特点是意象性、具体性与非逻辑性,因此可以称之为意象思维、具体思维、非逻辑思维。,形象思维,横向思维（Lateral Thinking）,横向思维是英国剑桥大学教授波诺提出的, 并收录为牛津英语词典，“通过非正统或明显不合逻辑的方法来试图解决问题”。邦诺将传统思维称为纵向思维。纵向思维是分析性的,横向思维是启发性的;纵向思维按部就班,横向思维可以跳跃。即一个人在进行纵向思维时,他一次挪一步,下一步总是直接产生于上一步,两步之间紧密联系。一旦做出结论,结论的合理性由导出这一结论各步骤的合理性证实。而横向思维不必按部就班,你可以向前跳进一个新观点,而由此产生的空白以后再填补;
23、 横向思维为了最终的正确,有时错误是必需的;一个人在进行纵向思维时,他集中于一点,而排除一切不相干的东西,而一个人在进行横向思维时,他欢迎偶然闯入的东西; 纵向思维遵循最有希望的途径,横向思维探测最无希望的途径。,A,B,C,纵向思考,这个市场很糟糕-没有一个人穿鞋子 这个市场很精彩-没有一个人穿鞋子,不同方式对完全相同的事物考察的结果,1984年9月30日,在华盛顿邮报的一次采访中,1984年洛杉矶奥运会的成功组织者彼得尤伯洛斯讲述了他如何运用横向思维将奥运会从一个世界上没有城市愿意主办的活动变为各城市竞相参与的活动。,直觉思维,“直觉不经推论而直接理解的思维:即直接洞察力”。直觉思维是个体
24、在已有的知识和经验的基础上,对客观事物之间的关系进行快速识别、直接地理解和整体地判断的过程,具有直接性、具体性和非分析性。直觉思维模式是跳跃式的,没有经过明显的中间推理过程就得出结论,因而主体不能用言语将该过程和得出结论的原因清楚地表达出来,往往“知其然,不知其所以然”。直觉思维是创造的起源,凭借直觉思维可以使思维主体在纷繁复杂的事实面前能发现创造思维的战略方向和基本途径,可以帮助个体在有关事实和证据不十分充分的情况下作出正确的预见和提出创新假说。,杨振宁在谈到氢弹之父泰勒博士时说:“泰勒的物理学的一个特点是他有许多直觉的见解,这些见解不一定都是对的,恐怕有90%是错误的,不过没有关系,只要有
25、10%是对的就行了”。这10%带来的创造性成果是不可估量的。,灵感思维,灵感思维是大脑经过紧张思考和专心探索之后产生的思维质变,即思维活动渐进过程中的中断和升华,是大脑的潜意识的反映形式,是由现象和创造物之间多种原先没有意识到的信息作用下的潜意识的接通,因而是大脑潜意识的反映形式。通常灵感思维表现为,长期思考着的问题得不到解决而突然获得解决的一种心理过程。,创造的突破口在非逻辑思维，爱因斯坦在谈到“理论物理学的方法”时多次指出：理论物理学的基本概念与基本假设是不能从经验中逻辑的推导出来的，要靠直觉，靠思维的自由创造。爱因斯坦和同代著名物理学家的区别就在于“他有形象或直感的思维”。在知识创新中，
26、形象思维、抽象思维、直觉、灵感和美感是相互交织，共同起作用的，但他们的地位和作用又不尽相同，其中起着突破和关键作用的是直觉和灵感。从突破点和关键作用看，可以说直觉和灵感是创造性思维的核心和灵魂。,头脑风暴法由Osborn创造于1948年, 是一种鼓励最大可能产生新设想的技术，使用发散性思维进行求解。它的基本思想是组织一组不同领域的或知识面广、思想活跃的人，由主持人提出要解决的问题，鼓励大家提出各种想法和主意。它有四个基本原则，（1）禁止批评，不要过早下结论；（2）自由奔放，主意越广越好；（3）鼓励发言，主意越多越好；（4）组合改进，在他人主意的基础上提出更好的想法。它在美国和欧洲在各个领域应用
27、很广泛。,头脑风暴法（智暴法）,例如，美国北部电讯公司经理应用头脑风暴法，解决电线上积满冰雪，大跨度的电线常被积雪压断，严重影响通讯这一难题。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，乘坐直升飞机去扫电线上的积雪等等，不到一小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。经过现场试验，发现用出动直升飞机沿积雪严重的电线飞行，依靠高速旋转的螺旋桨产生的风力即可将电线上的积雪迅速扇落，是一种既简单又高效的好办法，在此基础上，一种专门清除电线积雪的小型直升飞机也应运而生。,新产品开发过程,可是我根本没有任何想法,奥斯本检
28、核表法（设问探求法）,泛泛地思考往往提不出设想,提问却能促进思考深入。有目的的诱导性提问,可以使人浮想联翩,产生创意。奥斯本检核表法由很多创造原理构成的,大家公认为是“创造技法之母”。它适合各种类型和场合的创造性思考。它所以有特点,主要基于以下几点原因:,1)设问探求是一种强制性思考,有利于突破不愿提问的心理障碍。提问,尤其是提出具有创见的新问题,本身就是一种创造。运用设问探求法的顺藤摸瓜式自问自答,比起随机地东想西想来要规范些,目的性更强些。,奥斯本检核表法（设问探求法）,2)设问探求是一种多角度发散性思考, 由于习惯心理,人们很难对同一问题从不同方向和角度去思考。使用设问探求法,可以在一定
29、程度上帮助人们克服广思障碍。因为设问探求特点之一是多向思维,用多条提示引导你去发散思考。设问探求中有九个问题,就可以从九个角度帮助你思考。你可以把九个思想点都试一试,也可以从中挑选一两条集中精力深思。,奥斯本检核表法（设问探求法）,从以下9个方面进行分项检核,以促使设计者探求创意1)有无其他用途?现有事物还有没有新的用途?或稍加改进能扩大它的用途? 2)能否借用?能否借用别的经验、有无与过去相似的东西?能否模仿点什么?,奥斯本检核表法（设问探求法）,3)能否改变?颜色、活动、音响、气昧、式样、形状等能否作其他改变? 4)能否扩大?能否增加什么?时间、频度、强度、高度、长度、厚度、附加价值、材料
30、能否增加?能否扩张?,奥斯本检核表法（设问探求法）,5)能否缩小?能否减少什么?再小点、浓缩、微型化、省略?能否分割化小?能否采取内装? 6)能否代用?能否取而代之、其他材料、其他制造工艺、其他动力、其他场所、其他方法?,奥斯本检核表法（设问探求法）,7)能否重新调整?可否更换条件、用其他的型号、用其他设计方案、用其他顺序?能否调整速度?能否调整程序? 8)能否颠倒过来?可否变换正负、颠倒方位、反向有何作用? 9)能否组合?能否事物组合、原理组合、材料组合、功能组合?,奥斯本检核表法（设问探求法）,奥斯本检核表法应用案例：玻璃杯的改进,组合法,在发明创新活动中,按照所采用的技术的来源可分为两类
31、:一类是在发明中采用全新的技术原理,称为突破型发明;另一类是采用已有的技术并进行重新组合,从而形成新的发明。从人类的技术历史中可以看出,进入19世纪50年代以来突破型的发明在总发明数量中所占的比重在下降,而组合型发明的比重在增加。在组合中求发展,在组合中实现创新,这已经成为现代技术创新活动的一种趋势。组合创新方法是指按照一定的技术原理,通过将两个或多个功能元素合并,从而形成一种具有新功能的新品、新工艺、新材料的创新方法。美国的“阿波罗“登月计划是20世纪最伟大的科学成就之一,但是“阿波罗“登月计划的负责人说,“阿波罗“宇宙飞船技术中没有一项是新的突破,都是现有技术的组合。,从实践中学习,实践周学习安排,课程要求,学习时间 7月17月4日，综B101 周二上午、周三下午在教室讨论 7月4日下午，小组报告，交设计报告 形式 自行组织5名同学一组 每个小组提交一份设计报告 以答辩评分、设计报告评定课程成绩 指导教师 一共4位，均可邀请参加各组设计讨论,课程设计命题资料下载,http:/
