[在网络探究中拓宽发明创造思路]发明创造的设想

　　最近东莞阳光网一条新闻“莞中松山湖学校入学生喜获国家专利奖”引起了人们的关注。据报道，经国家知识产权局批准，东莞中学松山湖学校8位学生的发明创造顺利通过了国家专利审批，并受到嘉奖。
　　东莞中学松山湖学校历来注重培育学生全面发展，已挂牌“广东省中小学知识产权教育试点学校”、“发明创新教育”实验学校。本着“以人为本，对学生的终生发展负责”的教育理念，学校在每周星期四下午都抽出最后一节课开展形式多样的校本课程。在物理科组开展的“轻松发明”校本课程学习中，先后有22位学生申请了国家实用新型专利。其中8位同学顺利通过审批，获得了国家实用新型专利。
　　提起发明，很多人认为是科学家或者工程师进行的艰苦脑力劳动，但东莞中学松山湖学校的学生觉得发明创造并不神秘，有时还很简单，只要掌握了缺点列举法等一定的发明技法，再动动脑筋，“发明”在生活中无处不在。物理科组很注重教研相长，承担了中国教育学会“十一五”科研规划课题 发明创新教育”子课题《创新教育与校本课程开发的研究》，在开展“轻松发明”校本课程的过程中研究采用各种灵活教法让学生较好地掌握各种基本发明技法。教师们深感当前学生的创造性思维能力的匮乏，感觉很有必要开展创造性思维方面的培养。而当前教学中存在的突出问题有：缺乏创造思维方面的训练，学生知识面窄，社会实践经验少，自主学习、协作意识不强，创新能力不够。究其原因 应试教育剥夺了学生很多有益的户外活动，限制了学生的视野，扼杀了学生刚萌芽的创造力；传统教学观念根深蒂固，教法陈旧落后，教学效率低下，学生学习兴趣不大。基于上述原因，他们决定在小发明校本课程采用MiniQuest网络探究进行教学，充分利用网络资源和信息技术培养学生的创造性思维。
　　
　　MiniQuest辅助缺点列举法教学课堂案例
　　
　　1、进入情境。
　　教师利用自己创设的课程网页呈现以下情境：
　　在中华民族的历史上，诞生了许许多多的影响了世界文明发展进程的创造发明成果，直到今天，火药、指南针、造纸术、活字印刷……等还常常被人们津津乐道着。在人类的文明史上，涌现了许许多多的令人充满敬意的大发明家，每当我们说起祖冲之，扁鹊、蔡伦、毕羿、爱迪生、爱因斯坦……等一个个光彩夺目的名字时，我们就会想起他们为人类文明的发展所做出的创造性劳动。
　　
　　这些新颖，实用，科学的发明都凝聚了人类的创造性思维，而发明技法是创造性思维的体现，发明创造活动中的各种规则、技巧、做法的总结。只有把握好一种或几种发明创造技法，才能在创造活动中产生灵感――由平时积累的创造性思维和技法中“顿悟”，发现和解决问题，提出新颖、实用、科学的发明方案，制作高层次的作品。缺点列举法就是在不断实践和总结提炼的基础上发明创造实践的好方法。下面让我们一起学习这种方法。
　　
　　2、新课教学
　　杯，从古到今，在人们的生活中是不可缺少的用具，随着历史的发展 科技的进步，杯从功能上也得到了不断的改进，但仍然存在很多缺陷和缺点。
　　教师在讲台上放好一个透明的玻璃杯，要求学生从使用者的角度对它挑毛病，鼓励他们自由充分表达自己的独特看法和见解。顿时，课堂“炸”开了，学生们你一句，我一句，七嘴八舌：“不安全”，“不卫生”，“容易摔破”，“没有容量显示”，“不方便泡茶”，“不保温”，“没保健功能”，一下子挑出了几十个缺点。虽然每个人想象的思路各不相同，但大都能发现问题的本质。
　　教师又进一步提出能否利用已学过的知识与技能，想出比较简易的办法来将某一缺点加以改进，使其成为一种既新颖又实用的小发明作品?这件发明方案是否有创意呢?能否申请专利?让学生上百度或者中国专利检索网http：//www.省略／zljs.asp(如图1)，并按图2所示操作流程图操作)搜索看能否申请专利，如果不能，应如何改进?改进后还是不能申请专利的再换另一种方案进行尝试，将其成果填在《创新发明方案申请专利登记表》上交。
　　认为“不卫生”的同学说，他看到医院中有些病人的母亲为自己的儿女喂药时，怕烫着孩子，一般情况下，要自己先亲口尝一尝，最后倒入杯中。这种情况就存在着一个人平时并不在意的缺点，即，如果母亲有传染病，这一尝就很有可能病从口入，传染给儿女。他想到用1＋1组合法在饮水杯中装一支温度计，标上可饮用的温度，设计出一种不需要亲口尝就知道杯中水温度的茶杯。他们小组还有同学提出了用一种在不同温度下能变色的材料做杯子或是奶瓶，在病人喝水或者婴儿吃奶时就方便多了。但是他们通过网络搜索查找已有类似创意，只能遗憾地放弃了。
　　还有一学生就杯子放置不稳定的缺点谈到在一次坐火车的途中，她爷爷吃药的时候，杯子放在桌面由于火车的颠簸被打翻了，而且由于老年人记性差，经常错过服药时间，平时需要旁人多提醒，这就对老年人和家人带来了不方便。该同学想如果能为老年人设计一种定时提醒吃药，放得比较平稳的杯子，就能很好地解决老年人吃药的问题。在老师和家长的鼓励和支持下，他设计方案，反复实验，最后终于制作出一只杯盖带药盒、杯底有吸盘并且有闹钟设置功能的粘得牢杯子。到了吃药时间，闹钟就会根据设定的时间准时响起提醒老人吃药。从杯盖药盒中取出药丸、在摇晃的乘车环境中倒水后根据需要将杯子固定在桌面，方便再次喝水。该学生把这一作品请多位乘坐火车的老年人使用 反映很好，老年人高兴地告诉我们：“有这种杯子，我们吃药准时，杯中水不易打翻，既方便、又实用”。
　　实践中，老师发现大多数学生都能根据发现的缺点提出改进意见，通过网络搜索确认是否有创意，然后尝试做出自己所设想的模型，看自己的发明设想是否可行，效果是否明显。大多数同学能灵活使用缺点列举法，较好地利用、借鉴网络资源，克服了初中生知识面窄，社会经验不足的缺点，优秀的创意不断涌现。如防撤漏定量器、粘得牢杯子、不倒翁花瓶、杯上添镜等，因设计新颖，效果好，实用性强，先后成功申请了国家专利，并在参加2007年广东省少年儿童评选活动和东莞市青少年科技创新比赛中都获了奖。
　　同样，其他物品也存在这样或那样的缺点，老师鼓励学生课后留心观察自己身边和周围所熟悉的事物，列举出它们的缺点，就使用的东西从不省力，不节能、不美观、不耐用。不省料、不轻巧、不省时、不便宜、不安全、不卫生等10个方面加以革新改进，然后，应用“改一改、变一变”等创造技法打开思路，充分发挥自己的丰富想象力和创造力，从而创造出新的成果。下面是其中一份作业： 　　创意的产生：我在主持班会或大型晚会时，有时会出现忘词的尴尬局面，或因临时有变需要别人将我招到幕后给予提示的不便情况，这时我想要能发明一种带有液晶屏显示台词并可以通过短信接收幕后指令的麦克风就好了。[问题情景：根据麦克风使用缺陷提出创意]
　　上中国专利检索网以“字幕”和“麦克风”为关键词查询，没发现有同类产品后，我的信心大增，很想把发明搞出来，做成产品推向市场。
　　[任务：角色扮演假如我是使用者，希望产品有什么功能?如果我是设计师，那对比同类产品它还有哪些优缺点，应如何改进?如何实施?通过上网搜索和头脑风暴形式完成]
　　设计思路：一开始我想将液晶屏放在麦头上端，主要部件装在麦克冈手柄里，通过数据线连接起来，但实施起来很困难。后来想到了一个连接普通麦克风和手机的装置，该装置可在麦克风旁放置一台大屏幕手写手机，并且可以根据主持人的视觉需要调整角度以便在主持的过程中看得更清楚。如果在上台前临时需要修改某些台词时可以随时调出文档手写改动，并且在主持过程中通过手机接收后台的指令即时应变。
　　设计原理：应用了1＋1发明按法，将大屏幕手写手机和麦克风结合。
　　本发明作品将大屏幕手写手机内置于麦克风里面，麦克风中的大屏幕可以同步显示主持人的台词，以便忘词时看上几眼，具备短信接收功能，可以及时收到幕后提示，大大提高了主持节目的质量和效率，是节目主持人的理想选择。[成果]
　　
　　分析与反思
　　
　　什么叫缺点列举法呢?“金无足赤，人无完人”，任何事物或技术总有其缺点的一面，缺点列举法就是将某件物品在人们日常使用中，把发现的缺陷。缺点一一列举出来，然后针对这些缺陷和缺点，设计出改进方案，制造出更好的物品，使物品在今后使用过程中更完善，更实用、更方便。对发明者而言说，就是要针对某一产品，找出其缺点，如不顺手、不方便、不省力、不节能、不美观、不耐用、不轻巧、不省料、不安全、不省时，不便宜、功能不够多等缺点，然后用新的技术，新的设计、新的工艺进行改进，就可能创造出新的产品来。
　　这节课注重从学生的心理特点出发，不花过多的时间讲授枯燥的高深理论，而是选择常见的“杯”人手，在课堂上营造各抒己见的讨论氛围，真正发挥同学们的主体作用，使他们思维由浅入深，想出比较简易的办法来将某一缺点加以改进，使其成为一种既新颖又实用的小发明作品。由于学生的社会实践经验少，学生知识面窄，提出的很多自认为很有创意的设想其实意义不大，如果教师简单给予否决很可能使学生的信心大受打击，扼杀其刚萌芽的创造能力，这时让学生通过MiniQuest进行网络探究搜查是否已经存在同类作品，从网上获得资源，则非常有利于相互借鉴，促进。这样既可以保护学生的自尊心，又可以促进其学习新的知识。随着问题的层层深入，激起了同学们的兴趣和积极的思考，在肯定他们发表独特见解的基础上，启发他们应用“加一加、变一变”等创造发明技法，拓宽发明思路，充分发挥他们丰富的想象力和创造力，并积极鼓励他们在课余不妨试一试，先制作出自己所设想的自行车模型，看自己的发明设想是否可行，效果是否理想，这样，把动口、动手和动脑结合起来，就一定能使创造性思维得到应有的发挥，创造出更多更好的作品。