小發明，大教育

創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。發明創造是創新的一種重要表現形式。樹立中小學生發明創造意識，培養他動手動腦能力，是學校教育面臨的神圣而艱巨的任務。教育部歷來在政策上鼓勵中小學生發明創造，在2013年以前，全國科技創新大賽得獎者可以保送進入國家重點大學，2013年之后，依然具有20分的高考加分資格。近年來，在中小學的科學課教學中，不少學校把發明創造當成是提高和檢驗教學效果的重要手段。越來越多的中小學生發明創造成果展現出來。

靈感源于現實生活

2013年11月29日，第三屆廣西發明創造展覽交易會在桂林拉開序幕。廣西中小學生發明創造成果展區展出了83件中小學生發明創造的作品，其中包含中小學生發明創造作品展示和青少年科學互動體驗兩部分。

這些中小學生發明創造的靈感源于現實生活，關注生活熱點，注重解決實際問題。在學校教師的指導下，中小學生們將科學性、創新性、實用性進行有機結合，創造出具有一定的研發和應用價值的作品。參展觀眾表示，這些創造作品造型新穎，構思奇妙，發明點新穎，既科學又實用。一件名為智能嬰兒搖籃的作品，便是源于現實生活的發明。這作品結合父母照顧嬰兒的生活習慣，具有寶寶尿濕感應、自動室內溫度監測、智能自動搖擺、智能聲控等功能，并按照一定比例搭建傳動機構，讓搖籃能按一定的角度進行適當的運動，符合嬰兒的生活需求。

中小學生的發明成果與科學家、發明家的研發成果相比，是稚嫩的、不成熟的；但其所彰顯的科學精神、科學態度和科學方法是一脈相承的；而且，這些發明創造能激發更多少年的創新精神和實踐能力。

不以營利為目的

2000年，宋慶齡基金會與中國發明協會、中國教育學會、全國少工委共同主辦了“宋慶齡少年兒童發明獎”評選活動，這是一個全國性的少年兒童發明評選活動。“宋慶齡少年兒童發明獎”已經國家科技部批準立項，屬于國家級獎勵。2013年8月，第九屆宋慶齡少年兒童發明獎舉行，實用而不強調科技含量的“桶內掛圈”“防爆銀行交易窗口”獲得了金獎、銀獎。

與此同時，更多獲獎項目利用了現代技術。“用太陽能板收集太陽能，把太陽能轉化成電能，把電能儲存在電池中，通過把電池中的電能進行轉換，同時利用PALM和手機里面的電磁線圈產生電磁感應把轉換的電能充到手機的電池中，實現手機無線充電。” “本系統硬件部分由若干個陣列式紅外線傳感器和相關控制設備組成。軟件部分采用C語言對單片機進行編程。”這些復雜的說明，很像是科研課題申報，但實際上卻是少年兒童發明獎小學組和高中組的部分參賽案例。這些項目沒有得到大獎的原因，是評委們覺得指導教師介入過多。

上述發明，都是利用新科技的組合，使得創造物具有前所未有的新功能。國家知識產權局專利局調研員胡宏偉表示：這就像是很多年前卡拉OK機的發明，只是簡單地把磁帶和電視結合起來一樣。今天，各種新技術更多，其所能產生的組合也更多，只要在生活中稍加留意，就能想出來許多新的發明創造。可以說，我們正值發明創造的黃金年代。從這個角度說，這一代中小學生是幸運的。

根據發明創造本身的規律，絕大多數新發明是沒有市場價值的；所以，成年人和科研機構只會對明確有市場價值的發明感興趣并投入研發。而中小學生的發明創造活動并不以營利為目的，這就大大拓寬了發明創造的范圍。根據大數法則，其中出現具有市場價值的發明專利也是一種必然結果。

強調自行完成

中小學生有條件進行發明創造的探索，中小學校也開了科學課。那么，在科學課上應如何引導呢？胡宏偉認為，一些小發明創作過于復雜，不像是中小學生的作品。“有些都是碩導、博導的課題，學生真正參與的比例能有多大？”胡宏偉表示：發明課程作為教學本身，應著重指導學生自己動手進行發明創造，教師不要介入太多；否則，就是教師的發明創造了。能激發孩子動手動腦，對傳統的事物有所創新，就叫小發明。他表示，通過各種發明大賽，讓孩子們能自己動手，有興趣去做，發明創作課的教學目的就達到了。

山西省科學技術協會副主席關原成教授表示：“小發明要反映學生的能力，是創新能力的具體化。科學課教學應著重在發明本身，而不在科研及論文上。”

獲得了第九屆宋慶齡少年兒童發明獎金獎的小發明“桶內掛圈”，就是一個非常簡單的作品，但是反映了創作者的實際動手能力：一個普通的塑料桶，上部卡了一些鋼圈，鋼圈上設置了多個掛鉤，可在桶內掛置多個抹布、雨傘、洗過的鞋子等，掛鉤上套上一頂“安全帽”，保護使用者在掛抹布時不傷手。關原成認為，中小學生在教師指導下進行發明創造，選題要構思巧妙，源于生活。這就要求中小學生在生活中進行觀察，發現問題，看到大家都看到而沒有想到的問題。構思巧妙體現出好的解決辦法，別人沒想到的，自己想到了。學生發明還應具有成本低的特點。用最少的錢、最便宜的東西，實現自己的創造，體現節約意識和成本意識。

大連市發明協會副秘書長于春杰認為：教師要引導學生發現問題，學會觀察生活。在學生思考解決方案的過程中，教師要引導學生先學會查新，就是查詢以前有沒有雷同的，是否一樣，自己的創新點在哪里。在教師指導下，學生要自己完成最后的構思設計，這才是完整的發明創造教學。

不同地區均可開展

由于各界對中小學生發明創造的態度都是積極的，而且要求并不高，所以從發達地區到內地縣城，發明創造課程適合各種類型的學校。

在山東省菏澤市，市教育局主動推動中學生發明活動，中學生的發明創造成績斐然。2013年底，第五屆 “山東省少年兒童發明獎”揭曉，獲評“山東省少年兒童科技發明教育基地”的曹縣第一中學用發明創造促教學，連續9年在全菏澤市教學質量評比中名列第一。

在上海，“上海市青少年科技創新市長獎”的2013年獲獎者周潤東，曾是一位調皮的學生。他剛升入上海三新學校初中部時，不寫作業、上課睡覺、有時還與教師頂嘴。但在校外活動課上，他喜歡探究問題、善于動手的能力被科技教師發現。周潤東對餐飲店衛生間的照明浪費現象提出質疑，他調查發現高檔酒店衛生間使用率最低，大多數時間都處于無人使用狀態，平均每日浪費照明時間約為12個小時。每年松江地區酒店和飯店衛生間照明浪費的電就超過345萬度，折合人民幣達207萬元。周潤東在指導教師幫助下，設計出了 “激光阻斷式”照明節電系統方案，實現無人狀態下的自動斷電。他已申請了國家專利，獲得“上海市明日科技之星”榮譽稱號，獲得“上海市青少年科技創新市長獎”。

隴西縣種和初級中學教師王永林告訴《教育》記者，該校把科學小制作作為一項全校性活動，培養學生動手能力。學生可以將課堂上學的知識在驗證的基礎上自行運用、發揮，自由地表現豐富的想象力與創造力。為實現人人參與，要求每班成立科技制作小組，該校長年在班級內部開展各種小發明、小制作、小實驗和小考察活動，保證科技創新教育的順利開展，并將科技創新教育的成果納入班級年度考核當中，發動同學們廣泛參與。常年堅持科技創新活動的結果，除了產生出一些新穎的小發明之外，更重要的是，多數學生都形成了良好的心理品質，在實驗和制作的過程中能克服困難、堅持不懈。學生養成了創新意識，能自主或小組合作創制出小作品。學生的觀察、思考的能力得到了提高，對生活中存在的問題能提出自己的看法并能制定符合實際的調查、研究計劃。

只要促進教學就是成功

發明課可以有兩種截然相反的教學方向，都能產生有效的教學效果。一種是證實，還有一種是證偽。相對而言，證偽似乎更有趣。

永動機的設計違反了能量轉換和守恒定律，因此被一致認為是不科學的，也是不會成功的。但是指導學生嘗試發明“絕對不可能實現”的永動機的過程本身，卻是物理原理和數學計算的絕佳教學機會。雖然最終難免失敗，但還是有一定意義。比如，這樣一種永動機設計：在密閉的容器中，用熱循環推升的活塞帶動馬達發電，當活塞葉片升到行程頂部時，葉片從水平改變為垂直角度，重力使得葉片自然下落，下落到底部后再閉合，熱循環被推升到頂部。所發電力用于加熱液體或者氣體維持熱循環。從原理上看，這是可行的，因為其利用了地球引力的作用，并通過機械改變葉片角度獲得不同的升力和重力。但是在實際操作中需要精密的計算或者精細的制作，培養學生的數學能力和動手制作能力。最終或許會發現，由于摩擦力等因素，這種設計也許難以實現。但整個過程產生了教學的效果。

另外一種相反的教學方法是放棄理論環節，注重實際結果。這也是宋慶齡少年兒童發明獎目前所推崇的。成都師范附屬小學白鷺溪分校學生胡禹霄，在觀察生活中發現了問題，并想出了“防爆銀行交易窗口”的點子。這個設計獲得了第九屆“宋慶齡少年兒童發明獎”銀獎。她和媽媽去銀行的時候發現，現在的銀行交易窗口下面都有一個很大的凹槽，雖然銀行現在柜臺上面的安裝的都是防盜玻璃。但劫匪還是可以通過這個凹槽把手槍或者是炸彈之類的武器伸進去。她把交易窗口設計成了一個長方形凹槽，里面放用防彈玻璃做的一個盒子和一個蓋子。任何時候，這個交易窗口有盒子的存在都是封閉的。該發明基本上沒有科學原理蘊含其中，但是具有一定實用性。

宋慶齡少年兒童發明獎的金銀獎表明，目前中國的少年兒童發明教學觀還是低估孩子們的潛力，并且不重視科學知識的傳播。為此，關原成則建議：學校建立科學工作室，進行科技含量更高的發明教學。關原成算了一筆賬，如果利用現有的教師，每年一個科學工作室需要投入30萬元左右。科學工作室可以邀請校外專家，比如企業工程師、設計院設計師等。擔任指導教師，讓實踐的方法走進學校。“學校也應該主動、開放一些。”關原成說，“大家其實都很愿意為教育做貢獻。”不管哪種方法，只要能促進教學就是成功。