NO2.學生發明創造指導
發明創造的涵義和技法
發明創造的涵義
發明創造是指運用現有的科學知識和科學技術，首創出先進、新穎、獨特的具有社會意義的事物及方法，來有效地解決某一實際需要。因此科學上的發現，技術上的創新，以及文學和藝術創作，在廣義上都屬於發明創造活動。
發明創造不同於科學發現，但彼此存在密切的聯係。曆史上人們利用科學的方法和方式，通過探索、研究、發現、表達、記錄、信息傳遞交流，製作成為口語、書麵信息、塗鴉圖案、實物產品、科學技術理論、規律揭示，利用自然界存在的或者隱含的人類未知原理等，製作成為可以供生存、生活、生產、交流、信息交換等，具備相當程度的科技含量人類智慧結晶產品。一般地，稱之為創造。
所有的創造開端，都是為了造福人類的科學技術活動。
發明創造的技法
所謂技法就是技巧和方法。技巧是人們經驗的總結和提煉，它有助於減少嚐試與錯誤的任意性，節約解決問題所需的時間，提高解決問題成功的概率。
在發明創造的過程中，可以運用以下技法：
1.缺點法
缺點法，是指從操作方法、使用對象、功能結構等方麵去尋找物品的缺點，通過改正這些缺點來形成創造目的的一種方法。
2.希望法
希望法，也稱希望點列舉法，就是從社會和個人願望出發，通過列舉希望來形成創造目的的課題。這是尋找發明課題的一種常用的方法。
3.組合法
組合法，就是將兩個或兩個以上已有的技術原理或不同的產品，通過巧妙的結合或重組，從而獲得整體功能的新技術、新產品的創造方法。
4.擴大法
發明技術中的擴大法，就是使現有物品的某些方麵數量上變大、變多、或者質量上變好。它包括擴大體積、延長壽命和增加用途等方麵。
5.移植法
移植法是將某一領域或某種物品已見成效的發明原理、方法、結構、材料、元件等，部分或全部引進到別的方麵。從而獲得新成果或新產品。
6.拓展法
將某產品不斷向外進行拓展思維，所發現的有實用價值的新思維，並將其設計成可操作的工程。
7.延伸法
在同一個方向上考慮思維下一步的工程。從而把發明不斷的推向高尖端。
8.排除法
將所有的錯誤選項排除在外之後，剩下的選項都是正確的。
發明專利的保護
我國專利法保護的發明創造分為發明、實用新型和外觀設計三類。
1.發明
發明是指對產品、方法或其改進所提出的新的技術方案。我國專利法規定，可以取得專利權的發明有兩類，一類是產品發明，一類是方法發明。
2.實用新型
所謂實用新型是指對產品的形狀、構造或其組合提出的合於實用的新方案。實用新型專利隻適用於產品，不適用於工藝方法。
例如，關於機床外型的新設計是產品形狀的設計；把舊式電話中分開的受話筒和送話筒合為一體，是對產品結構的新設計；把改革電話機外型和撥號鍵盤的設計結合起來，就是對電話機形狀和構造的結合作出的新設計。
3.外觀設計
它是指對產品的外型、圖案、色彩或它們的結合作出的富有美感並適用於工業上應用的新設計。外觀設計必須附著在產品上，如果離開產品而單獨存在，就不成其為專利法上的外觀設計。外觀設計隻限於產品外觀的藝術設計，而不涉及產品的技術性能。
創造發明能力的培養
發明創造是科學技術繁榮昌盛的標誌和民族進取精神的體現。有學者預言，未來將是一個創造的世紀，而迎接這個創造世紀的主人，正是我們那些在校學習的孩子們。因此對青少年進行發明創造教育，就顯得極其重要了。
心理學家研究表明，青少年的好奇心正是他們探索世界，改造世界，產生創造欲望的心理基礎。通過開展青少年發明創造活動，鼓勵青少年去發現新問題，提出新設想，實現新目標，這是培養他們的創新精神，提高他們的創造力的最好途徑。
激發學生發明創造的興趣
有人說成功者與失敗者的最大差別，就在於他們的意誌、信念、思想、精神和行為。兒童成功在一定程度上卻是始於對某一事物的興趣上。
可以設想一下，如果一個學生對所進行的活動連一點起碼的興趣都沒有，那他肯定連想都懶得想，就更談不上發揮他的主動性了。所以，在學生中進行發明創造活動時，要充分激發他們探索科學的興趣。
1.引導學生明白發明創造就在身邊
一提起發明創造，人們都覺得挺神秘，挺高深。大人們覺得，那是科學家們的事，孩子們覺得那應是大人的事，誰也不願去想這個“高深”的問題，誰也不願去揭開這層神秘的麵紗。
因此，在活動中應首先要向學生指出，發明創造離自己很近，它就存在於自己的周圍。看得見，摸得著。複雜的不說，單是我們熟悉的用廢紙裹鉛做成的新型鉛筆，其功能與用木材做的鉛筆一樣，卻節約了木材，還不用刀削；用紐扣電池做電源做的隻有大拇指大小的手電，既方便又實用。這些物品都是發明創造的結晶。
發明創造一點都不神秘，凡是人們沒有做過的，沒有想過的事，你做了，想了，就是發明；你在生活中碰到過的不稱心，不滿意，你給它改進了，就是發明。消除了發明創造的神秘感，就會激發孩子的創造欲望。
2.引導學生知道發展離不開發明創造
古往今來，人類社會的進步，離不開發明創造，發明創造與人們的生產、生活息息相關，發明創造是促進社會進步的動力。
如我國古代印刷和造紙的發明，極大地促進文化交流；指南針的發明極大地促進了航海事業的發展；火藥的發明，使整個世界發生了翻天覆地的變化。今天正因為擁有了諸如大到飛機、輪船，小到汽車、電視等發明創造，才使我們的生活有了新的改變。
3.引導學生懂得信心是發明創造源泉
盡量介紹學生的發明成果，因為年齡相近，知識水平差不多，容易激發孩子的興趣和信心。通過介紹使學生認識到發明創造其實不難，自己要是認真琢磨，也能成為一個發明家。
4.引導學生堅信發明創造永無止境
引導學生用發展的眼光去看問題。知道世界上的任何事物都是發展的、變化的，不存在永遠不變的事物。
知識和技術也是如此，每一種知識都會隨時增添新的內容，任何一項技術都會有更完善的方式。用發展的眼光看事物，孩子就會覺得生活中需要我們發明創造的東西還很多，一生中有無盡的機會。
培養學生發明創造的思維
創造思維可以產生創造意識，而創造意識又是從事創造活動的出發點。要使學生具有科學的創造力，必須使學生真有創造性思維。
1.培養學生的直覺思維
“直覺”是人們認識過程中的一種跳躍式的思維形式，它是人類創造性思維的一個重要組成部分，沒有一個創造性行為能脫離直覺活動。
科學直覺的產生就像許多經驗豐富的醫生做出的診斷一樣，由於他們積累了許多疾病的表現和特征，因此當觀察到病人的某種症狀時，很快就能開出治病的良方。培養學生的直覺思維應注意：
（1）積累知識和經驗。知識和經驗積累多了，盡管可能平時感覺上對直覺思維無意識，在某個外來刺激或緊張思考後會突然湧現。
（2）養成思考的習慣。要注意廣泛的聯想，這是培養和形成直覺思維的一種重要方法。不但新舊知識之間存在邏輯聯係的地方需要聯想，對超越原有知識的地方也要聯想。
（3）學會注意力的調節。集中注意力思考某一問題，使頭腦下意識地考慮這一問題，有益於直覺產生。在緊張的學習思考之後，悠閑地放鬆一下，也容易產生直覺。
（4）願意與別人進行討論。不論是有意識的還是無意識的交流，都有利於獲得啟示，產生創造的靈感。
2.培養學生的求異思維
求異思維亦被稱為發散思維，它的核心是不受常規束縛，竭力尋求變異。可以不受現代知識和方法的局限，不受傳統知識和方法的束縛，能多方位，多角度，多層次地提出問題、分析問題，解決問題。
（1）讓學生學會逆向思維。三國時期，蜀國丞相諸葛亮所用的“空城計”，所用的就是逆向思維法。利用敵人一向認為他是不會冒險的人，反其道而行之，安然脫險。
通過這樣的事例引導學生明白逆向思維就是為達到目的，將通常的思考問題的思路反過來，以背逆常規現象或常規方法為前提，去尋找解決問題的新途徑、新方法。
（2）讓學生學會轉換思維。這是一種人們常用的思維方法，是求異思維最普遍的形式，也就是所謂轉換角度看問題。當以原來的思維角度考慮問題而不能解決時，轉換另一個角度，就有可能把問題順利解決。
（3）讓學生學會完善思維。早期的電子計算機，主要部件都是電子管，十分笨重，運算速度慢，但是人們不是棄之不用，而是想法完善。
用晶體管代替電子管製造了第二代電腦。然後又用集成電路代替晶體管生產出來第三代電腦。使用一些年後，人們感到它還需要更新完善，於是人們發明了大規模集成電路，用來生產第四代電腦，也就是我們現在使用的電腦。
生活中沒有盡善盡美的事，每一件事都會有這樣或那樣的不足，你發現了，把它完善了，你也就成功了。
提高學生發明創造的技法
加強案例教學。結合實例向學生傳授發明創造技法，如有個小朋友發明的“提醒器”的故事就很啟發人。
自行車忘了上鎖會被小偷偷走，這個小朋友就把啟動報警器的開關設計在自行車撐腳上。撐腳一放下，便接通蜂鳴器。
切斷電路安在環鎖上，上鎖的同時線路被切斷。這樣把撐腳、蜂鳴器、鎖“聯一聯”就成了自行車提醒器。類似的方法如“加一加”、“減一減”等十餘種兒童發明技法，對學生的發明創造都很有實用價值。
合理指導學生進行選題
選題是發明創造的第一步，它決定著發明創造的方向和目標。對學生而言，選題的範圍很狹小，所以選題時應盡量本著“小”的原則，引導學生從自己的身邊選題。
要引導學生觀察自己周圍的事物，哪些是感到不稱心、不順手及不方便的事物，你怎樣去改進它，使它更稱心，更順手，更方便，從而選出自己發明創造的選題。
選題要力所能及，要看自己的知識水平和能力。選題確定後，指導老師要千方百計地讓學生去獨立完成，切不可包辦代替，這樣做盡管進度會慢一些，但卻可以培養學生獨立的創造精神。
發明創造的主要途徑
青少年是祖國的未來，他們的科技素質和創造能力將在很大程度上決定著民族的命運。因此必須從小培養他們的科學素質，激發他們的創造熱情。實踐證明，開展小發明、小創造活動是一條重要有效的途徑。
改變傳統的觀念
一提起發明創造，人們往往認為這是成人的事情，跟學生無關。原因何在呢？其實一般人之所以不能進行發明創造，是由於他們對發明創造的原理不了解，不會運用。
發明創造原理告訴人們，人人都有發明創造的潛力，關鍵在於如何開發和運用這種潛力。一旦老師、家長和學生知道這種情況後，就不會覺得發明創造是高不可攀的，從而使思想上打消了顧慮，為開展發明創造活動奠定了思想基礎。
可以這麼說，學生完全可以搞小發明創造，關鍵在於教師是否會正確地加以引導。
必須符合的標準
發明創造出來的作品的標準是新穎性、實用性和先進性，這三點缺一不可。
1.新穎性
為了保證發明創造具有新穎性，從事發明創造的人應該查閱技術檔案和專利資料，以確保自己的工作不是在簡單重複前人的勞動。這對於學生來說具有一定的難度，這就需要老師的指導。
教師首先要讓學生搞在前人的成果上進行“改進性發明”，然後再在達到一定的水平上再搞“全新性發明”，這樣使學生較容易成功。
2.實用性
如果一項發明創造搞出來後，對現實生活毫無用處，或者成本太高，就無法向社會進行推廣，換句話說，就是沒有實用性。這一點教師在指導學生搞發明創造時要特別注意。因為學生想象力雖然很豐富，但往往容易與現實脫離。
3.先進性
一項發明創造出來的作品必須給人帶來便利或節約了資金，才具有先進性。這一點教師在指導時必須引導學生進行縱向比較，然後才能得到結論。
教會學生選題
選題是發明創造的第一步，它決定著發明創造的方向和目標，在一定程度上規定了發明創造的價值和可行性。學生搞發明創造，首先遇到的麻煩是如何選題。主要有兩點原因。
一是學生年紀小，知識少，生活範圍窄，如果要求他們超出自己的生活範圍和能力去發現問題，搞小發明創造，是不符合學生實際情況的。隻有啟發引導學生在自己生活周圍去發現問題，搞小發明創造才是正確的。
二是學生不善於觀察生活，解決問題。學生不善於觀察生活，更不善於發現問題，也就談不上解決問題了。
教師平時要訓練學生留心觀察生活周圍的事物，從而最終形成觀察的習慣，為搞小發明創造創設了必要的條件。
總之，把哪些生活中熟悉的事物有什麼不方便，落後的地方提出來，即產生了選題。如有個同學發明的“防燙手熱水袋”，就是他用熱水袋裝水的時候經常燙到手，於是就分析了原因，把原來的熱水袋加以改進。
因此可以說，選題並不難，隻要留心生活中的事物，有什麼不太“對勁”的地方，然後在分析原因，也就產生了“選題”。
教授發明創造方法
常用的發明創造的方法有缺點列舉法、聯想法、移植法、偶然發明法、逆向思考法等。運用這些方法的目的在於提出創造性的設想和方案，一旦創造性設想和方案產生，就可進入驗證和實施階段，最終才能形成一件發明作品。
如有個同學利用缺點列舉法發明的防流水菜板，就是看見媽媽在菜板上切菜時水經常流到地上，然後利用這個缺點，而產生了發明設想。所以說，讓學生掌握一些常用的發明創造方法非常必要。
克服發明創造障礙
由於發明創造涉及到的麵較廣，事先很難預料，再加上學生自身的特點，肯定會出現或多或少的障礙。主要表現在以下幾個方麵：思維定勢、知識麵窄、信息飽和、自我過高要求、製作等。該怎麼解決這些問題呢？
一是作為教師，就要使學生在平時打好知識基礎的同時，盡早參與發明創造活動，從中積累經驗，逐漸了解發明創造的原理。
二是學生在搞小發明創造過程中，如果遇到問題，教師要加以啟發，但千萬不能包辦。同時注意發揮集體的力量，即共同研究、互相啟發、相互補充。
三是要經常進行發散性思維訓練，從而使學生的思維活躍，不呆板。如有個同學發明的“書式黑板”，最初她是根據賓館的旋轉門而想發明一種旋轉式黑板，但是放在教室裏，就不切實際了。後來教師根據書的製作方法來啟發她，從而發明了“書式黑板”。
以上事例告訴我們：學生在發明創造過程中一但遇到自己不能解決的問題，隻要教師加以適當的引導，一定會成功的。
培養創造思維的方法
小發明活動的選題主要來源於日常生活和學習用品。學生容易發現其缺點和不方便處，然後想辦法改進，或對前人沒有想過和做過的事，大膽地設想和創造，就能產生小發明成果。
學生通過小發明從而產生成功感，激發創造潛能。小發明活動作為提高學生創造能力的一個重要途徑，對於培養學生的創造精神，創造性思維和創造個性起著極其重要的作用。對於培養未來科技人材以至提高全民族的創造能力也是十分有益的。
激發學生的創造欲望
提到創造發明，人們必然與張衡、蔡倫、愛迪生、瓦特聯係起來，認為發明創造是發明家、科學家的事，普通人是搞不出發明創造的。
學生也無一例外地認為創造發明就是從無到有，憑空想象製作一樣有用的東西出來，而且必須驚天動地。
學生們對創造發明懷著神秘感、神聖感，也充滿著自卑，決不相信自己能搞發明創造。因此，要搞好發明創造活動首先要打破創造發明神秘論和學生的自卑感，激發學生對發明創造活動的興趣和欲望。
在教學過程中，老師要時時通過淺顯生動的方式激發學生的創造發明的興趣，還可以把學校自己的創造發明作品和得獎情況進行展示，通過這些典型事例的介紹，使學生明白發明創造並不神秘，並不是高不可攀，發明創造就在我們身邊。
我們也經常引用教育家陶行知的一句話“處處是創造之地，天天是創造之時，人人是創造之人”來鼓勵學生參與創造發明活動。
在老師們的引導下，原來對發明創造不感興趣的學生充分認識到了發明創造的作用，產生了別人能做到的，我為什麼不能的創造欲望，試一試的念頭也油然而生。學生對發明創造的興趣被充分激發出來。
愛因斯坦有句名言“興趣和愛好是最好的老師”，學生的興趣濃了，教師就能因勢利導，充分發揮學生的積極性和主動性，把學生引入創造的天地。
注重學生創造思維訓練
創造思維是發散思維與聚合思維的有機結合，發散思維是構成創造思維的最重要成份。因此，培養和訓練學生的創造思維，就要著重訓練學生的發散思維與聚合思維，特別是發散思維。同時，也應通過集中——發散——集中——再發散——再集中的思維活動過程，培養學生的集中思維的邏輯性與嚴密性。
比如，我們在訓練過程中，讓學生講出更多的鋼筆的作用，一開始同學們隻講鋼筆能寫字、可以畫畫。這時，教師就啟發引導學生，把自己的思維擴散出去，你還能再找到些什麼用途，或把鋼筆改一改有什麼新的用途。
這樣，學生的思維一下子就會活躍起來，說出更多鋼筆的作用。比如，我們展示一支筷子或在黑板上畫一圓，問學生這是什麼？在學生隻表麵說出這是什麼的基礎上，引導學生的思維擴散出去，產生更多的聯想。這樣通過一段時間的鍛煉，學生的擴散思維和想象能力就有很大的提高。
在課堂教學中注重對學生創造思維的培養。在教學中，經常提一些開放式的問題，或者提一些有爭議的問題，給學生思考的空間，讓學生的思維活躍起來，發表自己的見解，或課後進行探索研究。這是思維訓練的有效方法，而且這個方法可滲透於各學科。
在教學中提倡學生自由思考，大膽想象，靈活變通，使學生不僅習慣於單向思維，而且善於進行逆向思維、多向思維。
有時候在上課之前，先給學生做一些腦筋急轉彎或一些智力題。這樣，一方麵使學生的上課興趣得到提高，另一方麵，使學生的思維得到鍛煉。
布置一定量的具有創造思維的作業，也是開發學生的創造思維的有效途徑。我們利用節假日的時間，布置一定的作業，如：愛鳥畫的設計，玩具的設計、漫畫的設計、小報/板麵的設計、利用廢舊物品製作一些小玩具等。這樣既豐富了學生的課餘生活，又使學生的思維得到鍛煉。
教師在指導學生進行創造性思維實踐的過程中，一應尊重學生的首創精神，愛護他們的積極性，鼓勵他們“異想天開”，不求一開始就成熟；二應支持學生大膽實踐，學中幹、幹中學，逐步總結提高，不求一下子就成功；三應指導學生選準重點，總結提高，做到有所取舍，集中集體智慧，不求一攬子都解決。四應欣賞學生，不但欣賞成功，而且欣賞錯誤。
實施發明創造的步驟
小發明是我們科技活動的重要組成部分，也是全國青少年科技創新大賽的比賽項目之一，其內容廣泛、趣味性強，深受中小學生的歡迎。
小發明活動又是提高學生創造能力的一個重要途徑，對於培養學生的創新精神和實踐能力起著及其重要的作用。當你具備了一定的發明創新的方法後，還要在開展小發明活動中作到：勤積累、多觀察、巧動手、善交流、精製作、巧命名。
勤積累
積累和掌握一些基本科學知識和技能是小發明的重要前提，要利用課餘時間閱讀科普書籍，作好學習筆記，通過運用再學習就能逐步提高科技能力為小發明的開展奠定基礎。
好的習慣決定人的一生，為培養學生的良好習慣，我們的作法是準備一個小本子，命名為“靈感集”，當靈感產生時馬上記錄下來。
美國心裏學家研究得出靈感產生於大腦，隻能保存三秒鍾，好的靈感你不記錄下來，到用時你是無法找到的。甚至強製自己每天提出幾個問題，一周後反思歸納，選出具有研究價值的問題，再進行探討研究，也許你就能找到發明的素材。
多觀察
小發明的選題主要來源於日常生活和學習中，我們要多觀察生活和學習中的不便，選擇各種來自身邊而又有研究價值的實際問題進行探索、構思和設計，然後實施驗證，最後形成結果。讓他們把自己的想法說出來，雖然有許多奇特而不切合實際的幻想。
這是很正常的，人類的發明創造就是在前人幻想的基礎上實現的。學生的觀察力是多角度的，不要把我們的思維強加給他們，讓他們自由的發揮，你就會有驚喜的發現。比如，我校武婷同學發明的“雨夜照明傘”就是一個很好的例證。
巧動手
有了好的發明設想，你還必須親自動手製成樣品，許多設想、方案經你反複修改，你認為很完善，似乎是可行的。但一付儲實踐，就會出現一些異想不到的缺點或解決不了的實際問題。
所以，一件小發明還應將他製成樣品，在製作過程中對你的方案進行修改、驗證，發現問題及時解決。如不能解決的還要提出改進意見。
善交流
把你的想法，設計方案及製作中出現的困難講出來，既能營造一個小發明的濃厚氛圍，又能在分享成功快樂的同時，對你的設想方案提出修證的意見、建議，集思廣議，使你的作品更加完美。
精製作
你的樣品盡可能精致。從今年參加第二十二屆科技創新大賽展品看，我們以前所有作品都太粗糙。
當你的發明已經定型時，你最好不要怕麻煩，盡可能地選擇好的材料，精心進行製作，把以前製作中存在的問題，即美觀性、靈活性、製作工藝等進一步改進，甚至可以請一些專門的生產人員利用比較先進的工藝，加工成最精品。
巧命名
給你的作品取一個很時尚的引人入勝的名字，會使你的作品增色不少。這個名字既要能概括作品的特點，又能引起人們的注意，特別是引起評委的注意，你的作品就成功了一半。
施行發明創造的措施
學校的發明創造教育活動，是指教師運用創造教育理論引導學生學習掌握簡單的發明方法和技巧進行發明創造，從而培養學生的創新意識、創新精神、創造思維、創新能力及個性品質，促使學生形成良好的創新素質。
營造發明創造氛圍
興趣是最好的老師。在對學生進行發明創造教育時，營造一個“人人是創造之人、天天是創造之時、處處是創造之地”的氛圍是非常有必要的。
學校在“科創”教育活動中，可通過組織開展“小發明信箱”、“創新方案設計大賽”、“奇思妙想”、“金點子創意”、“亮眼睛行動”等活動來激發小學生的發明創造興趣，營造人人爭做“小問號”、“小發現”、“小能手”的創新氛圍，引導小學生在豐富多彩的實踐活動中發現問題、研究問題、解決問題。
讓學生在探究的過程中獲得實實在在的收獲，使他們體驗到“處處是創造之地，時時是創造之機，以幻想為快樂，以創造為光榮”的發明樂趣，為學生創新意識和能力發展提供一個校園大氛圍。
同時，利用課堂對小學生進行教育，教學效果的好與壞，關鍵也在於在課堂學習中創造性氛圍，如果教師能夠很好地引導學生積極思考，敢於表達自己的見解，會使其創造潛能得到最大限度的發揮。所以，教師在教學中應注意激發興趣，鼓勵學生探索求異，為學生營造一個充滿創造性的課堂氛圍。
營造學習知識氛圍
教師在引導學生進行創造發明之前，必須讓學生明白：沒有深厚的文化基礎知識就不可能有所成就，也不可能成長為高素質的創新人才。
我們要從兩個方麵引導學生：一方麵要求每個學生必須掌握和理解一些發明創造的基本方法和技能，如缺點列舉法、組合發明法、聯想發明法、實例發明法、移植發明法等等；另一方麵要求學生學會思考，要密切聯係生活，並運用所學發明創造的知識巧妙解決自己生活中遇到的難題。
對於那些愛好發明創造而不太注重文化知識學習的學生，教師可以以一些案例故事教育他們，例如發明家張開遜教授走向成功之路的經曆。