改進發明創造教學

◇吳 婷（江蘇：南京外國語學校仙林分校）

發明，是對一種設計和一種新工藝、新產品、新方法的創造，這種創造可由一個發明者或由一個實驗組、實驗室或研究所做出，例如火藥的產生、造紙術的由來等。創造，是指將兩個或兩個以上概念或事物按一定方式聯系起來，主觀地制造客觀上能被人普遍接受的事物，以實現某種目的的行為。

發明創造，簡單來說就是針對某一事物進行的一種新的設計和革新，并將其付諸生產或實施。而發明創造教學，則是指針對學生開展的、能夠使學生的發散性思維得到訓練、促使學生產生新奇獨特的想法，并將其實施的教學方式。

目前，發明創造在國內已經得到普遍的嘗試。然而，經過調查研究發現，目前在各個學校或機構，發明創造教學更多的是以一種碎片化的方式開展，呈現出“東一榔頭西一棒”的面貌。這樣的教學方式不僅割裂了知識和方法的內在連續性，也大大削弱了發明創造教學的魅力，使教學流于表面，僅僅是“教”和“學”，而無法實現“改變學生思考問題、解決問題方式”的內化目標。

針對這一現狀，我對發明創造教學進行了一些改進，使其教學和評價更加系統化、結構化，并經過長期實踐，獲得了一定的成果。下面謹將一些實踐方法和心得體會總結出來，以供探討。

一、培養學生發明創造的興趣

興趣是最好的老師，針對學生開展發明創造教學的第一步，一定是培養學生對發明的興趣。我常用的方法有這樣幾種。

（一）激發好奇心

好奇心是最好的老師。每個人生來就有好奇心，隨著年齡的增長，好奇心會逐漸減弱。伊恩·萊斯利在《好奇心》這本書中指出，擁有好奇心的人往往更聰明、更富有創造性，也更容易成功。因此，激發學生的好奇心，將好奇心的功能發揮到最大化，則成了發明創造的第一步。

那么，如何激發好奇心呢？我在課堂實際教學中往往從任務入手，例如拋出任務：“課桌還能具有更多功能嗎？”“怎樣解決油鍋里的熱油濺出來燙手的問題？”以任務的方式引發學生對事物的好奇心，進而主動思考和提出解決方案。

（二）榜樣刺激法

在發明創造的道路上產生過很多優秀的作品，例如“小鳥定量喂食器”“安全切菜板”“防燒手火柴”等等。這些作品都是由小學生構思出來的，能夠對學生起到良好的榜樣作用，他們所取得的好成績更會讓學生備受鼓勵，對自己做出發明作品更有信心。

在教學中，我常會伺機介紹一些優秀的發明作品，利用榜樣的正向刺激作用激勵學生。這種做法也確實收到了顯著效果：學生在欣賞作品時常常會發出驚嘆聲，并積極開動腦筋參與到作品改進中。

（三）降低難度法

發明創造是一件需要靈感和毅力的事，有時一件作品需要經過多次修改、反復打磨，無法一蹴而就，這也是導致很多學生不能堅持搞發明的原因。大多數學生一開始都興致勃勃，摩拳擦掌地準備發明一件富有創造性的作品，但隨著一次次失敗而逐漸喪失了信心。

我采用降低難度的方式，引導學生先從改進性發明入手，針對一些現有的作品進行修改，使學生更容易找到方向，成功率也更高一些。

二、教給學生發明創造的方法

很多學生對發明創造有著很高的興趣，卻苦于沒有方法，在搞發明的過程中屢次失敗，始終不得要領。其實發明也是有章法可循的，掌握了正確方法，便能事半功倍。我將以往工作中的一些技巧進行了總結和整理，總結成發明方法，以授課的方式教給學生。以下是其中的部分發明方法。

主題附加法：以一個比較大、功能比較重要的物體為主體，以一個相對較小或功能較為次要的物體為附加物。在主體上添加附加物，便產生了新發明，例如帶燈的雨傘、帶橡皮頭的鉛筆等。

分割創造法：將物體分割開來，或是對物體進行分格，使不同的部位承擔不同的功能，這也是一種發明創造方法，例如分格餐盤、鴛鴦鍋底等。

創新改變法：創新改變法就是設法改變事物的重量、長度、大小、形狀、材料、結構、比例、原理等，實現產生新功能、新作用的目的。例如：皮球改變材料變成鉛球，直尺改變長度變成折疊尺，時鐘改變大小變成手表。

A+A 創新法：把相同的、相似的東西組合在一起產生新發明的方法叫自身組合創造法。例如：一把刀有它的基本功能，當兩把刀相加之后，基本功能發生了變化，具有剪切的新功能，這便是剪刀；一只放大鏡+一只放大鏡=望遠鏡。

反面突破法：把某種固定思維的事物逆向思考可以認識事物的相反方面，揭示不同的現象，獲得不同的效果。例如：愛迪生從聲音產生振動的原理中，逆向思考出振動可還原聲音的創造，發明了留聲機。

移植創造法：將一種事物的制造、使用原理應用到另一個事物上，有時也能產生新的發明。例如：將發泡技術移植于肥皂制造過程，發明出能浮在水面上的象牙肥皂；將發泡技術移植于雪糕制造過程，發明出雪糕冰激凌。

異想天開法：很多的發明構想，在當時科學技術水平還達不到制造這類東西的程度時被視為異想天開，但隨著時間的推移，日益發達的科學技術實現了這一個又一個的構想。異想天開法包含幾個要點：要大膽想象；創造性地改變；充分運用紙和筆；找幾個志同道合的人組成團隊，介紹自己在創作過程中的思路和心得，將各自的精華收集起來，總結歸納，共同提高。

空間聯想法：引導學生以某些常用空間為創造范圍，在空間內搜索存在問題的事物，并加以改進。例如以廚房為創造范圍，尋找廚房里不好用的物品并進行改進。我指導的學生作品“家用洗菜機”“安全切菜板”等就是這樣發明出來的。

大膽想象法：事物之間存在著各種各樣的差異，人們難以把它們聯系在一起，而我們就要大膽地把它們聯想成一個整體。現在看起來無關的事物，不一定永遠無關，比如酒味西瓜就是這樣創造出來的。大膽聯想法具有如下要領：經常將各種看似無關的事物盡可能聯系在一起；抓住時機動手嘗試；在詞典中，找任意一個代表事物的詞，當作聯想觸發詞，然后去聯想；列舉生活中要解決的一個問題，寫出與問題有關的事物5～6種。

三、對學生進行思維訓練

發明的源頭是靈感，只有先有了靈光一閃，才有進一步發明的可能性。而能否產生這種珍貴的金點子，其實與學生平時的思維方式有關。有些學生富有想象力，善于從不同的角度分析問題、思考問題，這樣的學生往往比較容易產生金點子。而思維方式是可以通過后天的訓練實現的，因此，每隔一段時間，我便會系統地對學生進行思維訓練，以糾正學生的思維方式。我常用的訓練形式和內容列舉如下。

反話正說：聽課后不復習、不做作業，直接去上下一次課；下大雨時不打傘走出去；放寒假不回來，自己在外過一次春節；讓電話鈴響著，不去接；買東西后，發現少找了10 元錢；愛喝鮮牛奶的你，錯買了不愛喝的酸奶；走在路上，發現褲子破了個洞；日記本弄丟了；出門迷路了；電腦和電視都壞了。

駁你一駁：男人比女人有力氣；開卷有益；眾人拾柴火焰高；冬天比春天冷；用電腦寫作既方便又迅速；地鐵比公交車快和安全。

奇思妙想：大雁為什么向南飛？天空為什么是藍的？浪花為什么是白的？熟人見面為什么要打招呼？花朵為什么顏色不同？魚為什么生活在水里？

肯定視角：今天出門摔了一跤；疫情防控期間不能出門；自己剛配好的一副眼鏡摔碎了；在車上丟了一百元錢；工廠發生火災；自己期末考試三門不及格。

否定視角：日用品價格降低；抽獎得了輛自行車；爸爸從處長升為局長；我撿到了一百元錢；考試得了滿分；找到了一份薪水很高的工作；爸爸給我買了一件很漂亮的衣服。

兩種視角：全球性氣候變冷；撤除所有國家的國界；每個人都可以挑選任何一種職業；廢除死刑；全國普降大雨；獲得一種魔力，想要什么就有什么。

看你行不行：讓吵鬧的小孩安靜下來；迫使化工廠遷出居民區；讓朋友主動還你錢；讓賣水果的人白送你幾個橘子。

四、對學生的發明作品進行評價

評價在開展發明創造教學的過程中十分重要。教師要善于利用評價對學生的正向刺激作用，通過評價了解學生在創作過程中的思路，發現學生存在的問題，并鼓勵其繼續努力。

評價的方式有很多種，例如：開展作品展示會、創新方案大賽、教師點評、學生互評等等。現將學生互評表作為范例展示如下：

五、取得了成果

通過如此系統化的教學，我的發明創造教學也取得了一些成績。現列舉其中的一些。

小鳥定量喂食器，發明人郝英涵，獲得獎項：南京市科創大賽一等獎，江蘇省中小學生發明展會，國家專利；

安全切菜板，發明人黃今，獲得獎項：南京市科創大賽一等獎，江蘇省中小學生發明展會，江蘇省教育頻道專訪；

防燒手火柴，發明人蔡愷文，獲得獎項：南京市科創大賽二等獎，棲霞區科創大賽一等獎，南京外國語學校仙林分校校園“小院士”。

六、體會和思考

作為一名努力奮斗在教學一線的科學教師，我并不敢因為這一點小小的成績而懈怠。在教學中，我也發現了這種教學模式存在的問題：由于課程性質的特殊性，課堂上通常以激發學生興趣、教授發明方法、設計發明方案和思維訓練為主，久而久之，學生容易產生倦怠情緒，甚至出現靈感枯竭的情況。為了解決這一難題，我嘗試穿插視頻學習法、動手制作模型于教學中，目前看來起到了一定的作用。

經過長期思考，我認為發明創造教學還可以從以下幾個方面進行調整和改進。

在校園走廊、食堂等區域設置發明作品展示架，陳列每年的優秀發明作品，以促進更多學生投入發明創造；

在科學室開辟一個角落作為“創新方案展板”，在展板上張貼一些學生的創新方案設計，讓其他學生欣賞學習，同時幫助修改完善；

學校提供一間教室作為“發明小工廠”，提供老虎鉗、鐵絲、木板等基礎工具，使學生在有了方案之后能夠動手試一試；

聯系其他學校，帶領學生相互欣賞學習發明作品，共同成長。

我認為，中國的發明創造只是剛剛起步，未來還有很長的路要走。只有不斷反思、不斷修正，才能夠將中國的創新之路鋪墊得更寬更遠。