书城教材教辅校园科普类活动指导手册
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第9章 学生发明创造指导(4)

3.实用性

指能被人们理解、接受、有使用意义的事物。例如你设计一种“夜光绳”,人们在日常生活中有需要,现有的条件也能制造出来,这种“夜光绳”就具有实用性。

创造发明立足“三小”

1.小目标

有个学生,他要发明一种能伸出两个指头的棉手套,以便书写。还有一位学生她要发明一个线团盒,打手衣时把线团装在里面,我免线团掉到地上滚脏。这两个小朋友的发明创造目标是小目标,小目标容易实现。

2.小问题

小问题就是发生在身边微小的人们不易觉察的问题,比如,在屋里擦玻璃时,玻璃的外面擦不到;在厨房拿油瓶,手上总是粘糊糊的;洗澡时,香皂没个合适的地方放……这些都是小问题,像这样的小问题生活中处处都有,无时不在,人人都可能碰到。只要时刻留心身边的小问题,才会从中发现创造的小目标。

3.小设计

比如,有个老大爷每天都要坐在沙发上看报纸杂志,茶几上又放满了茶具,报纸杂志看完了无处放,老大爷的孙子总想给爷爷解决这个小问题,于是他应用主体附加的方法,在沙发侧面附加了一个兜子,专供爷爷放报纸杂志。这就是发明创造的设计,小设计就是解决小问题的。

发明创造围绕“三具”

学生开展创造发明活动,可以从改革劳动工具、学习文具、生活用具开始实践,因为这些是你们熟悉常做常用的物品。

1.劳动工具

劳动工具很多比如锤子、剪刀、锯子、扳手、铁锹等。在使用这些劳动工具时总有不得心应手之处。比如,在清洗浴室时,由于部位不同,往往需要的工具不同,要是设计一种该直就直该弯就弯的拖把,即“可弯曲的浴室拖把”也是一种发明。

2.学习文具

学习文具大家更熟悉,例如文具盒、铅笔、直尺、三角板、卷笔刀、圆规等学习中使用的各种文具。各种各样的文具都值得大家动脑改进,哪怕只是很小很小的一点小改进。比如,改进一下卷笔刀刀片的角度,改变一下卷笔刀削笔的方法,增加尺子的一项功能等等都属于创造。

3.生活用具

人们日常的生活用具可谓五花八门,桌、椅、碗柜、梳子、小镜、牙刷、指甲剪、勺子、床、钟表、暖水瓶等。

其实生活中的每一件物品都可以再变一变,再改一改。如衣架就可以改成的可升降的衣架,可变形的衣架,防风的衣架,折叠式移动的衣架。又如,用梳子梳理头发后,在梳齿间的头发和污垢不易清除,把梳子弄得很脏,这是不是有可以改进的地方呢?

劳动工具、学习文具和生活用具,这“三具”是我们指导学生进行发明创造的广阔天地。只要我们指导学生留心观察,用心思考,总有一天会在这“三具”上做出发明创造的。

尝试发明创造方法

1.“加一加”创造法

是在原有基础上加一些物体、时间、次数、重量或者将两个事物组合在一起形成新的事物的制造方法。运用“加一加”进行发明创造,常常可以把物与物加或把事与物加,或把事与事加。

物与物加就是把不同的物组合起来,例如笔简与钟表、鱼缸与盆景、放大镜与镊子、拖鞋与刷子、跳绳与计数器、门锁与拉手,等等。

事与物加就是把不同的事和不同的物组合起来。例如音乐与皮球、谜语与雪糕、保键与电吹风、保键与梳头、生日音乐贺言卡等。

有位小朋友发明了一种“枕头叫醒机”。

“事与事加”就是把不同的事组合起来。例如,气象与医疗,京剧与魔术,就餐与洗衣,教学与旅游等等,事与事加,就是不同的事互相渗透,互相利用,把两种不同的事融合一体,达到一件事包含两件事的目的。

2.减一减

“减一减”就是考虑可不可以在某些事物上减去些什么吗?可以减少环节吗?可以减轻重量吗?可以减少体积吗?

(1)减少环节。什么是减少环节呢?有一个小朋友发明“只拧一颗螺丝的新式锁扣”。

(2)减轻重量。例如,明明发明的“家用管道疏通器”,原来全部用金属材料,后来特大部分零件为尼龙,重量大为减轻,使用起来更加得心应手。

(3)减少体积。什么是减少体积呢?有些发明创造本身就有体积上的限制,不能太长,也不能太小,像圆珠笔的笔杆、衣服上的扭扣、订书钉、菜刀、手表等。例如学生发明尖头鞋刷。

3.变一变

主要有变原理、变结构、变材料等。

(1)变原理。什么是变原理呢?例如,根据螺旋千斤顶“变”的原理,发明设计了液压千斤顶,而学生发明了作品“按扣开关”。

(2)变结构。什么是变结构呢?例如,一般沐浴器只有一个喷头,有个小同学发明的多功能沐浴器把喷头分别换成了海绵、刷子等。

(3)变材料。什么是变材料?例如,我国的象棋曾以铜、象牙这样的材料做棋子,后来以木、瓷、塑科学材料来代替,在原理和结构不变的前提下,用其他材料来替代原来的材料就是换材料。又如,饮料瓶盖里面的垫片,以前是用橡胶制成的,后来用低发泡沫塑料片代替,这样就节省了大量橡胶。

4.反一反

任何事物都同方向有关,方向、方法、用法,一经成为人们的既定思想、常规知识和习惯行为,就很难改变。大家如能对此进行“反一反”,把方向过来,把方法反过来,把用法反过来,说不定某个事物经你这么一反,会有新意、出奇效、生生发明创造。

“司马光破缸救人”是由“人离开水”,颠倒过来,变成“水离开人”。于是,他搬起石头破缸,使水流出来,小朋友得救了。

英国科学法拉弟,“把磁转变成电”颠倒过来,实现了“磁转变成电”,发明了世界上第一台发电机。

指导学生学习运用“反一反”的方法开展小发明,可能着重从三个方面加以引导,一是反方向,二是反方法,三是反用法。

指导过程中应注意的问题要注意谋求发明创造的巧,而不是高精尖。要注意引导学生进行一些系列化的设计。如椅子系列、衣架系列、各种各样的卷尺。

要善于发现学生发明创造的闪光点,从学生幼稚的想法、甚至是幻想中去发现学生发明创造的闪光点。要注意解决学生制作过程中的各种困难。如材料、工具、仪表、工艺、制作、解说等困难。有些作品可以反复加以改进,多角度加以改进,选出最佳方案。

要注意把握教师指导的度,主要是方向、方法的引导,要注意引导学生自己去探索,充分考虑学生活动中的各种需要和可能,以及可能出现的困难。适度指导,恰到好处。不要包办代替,甚至以老师的思维代替学生的思维。多看相关报刊、杂志,了解相关信息,扩大视野。

扫除学生发明创造障碍

通过探索、研究,人们发现原来学生在进行小发明、小创造时,会经常受到心理、思维、技能和时热四个障碍的影响,只要扫除这四个障碍,小发明、小创造活动就会开展得如火如荼,否则活动开展起来只能是事倍功半,甚至是徒劳。

那么学生在小发明、小创造之路上这四个障碍是如何产生呢?又如何扫除呢?

扫除心理障碍

所谓心理障碍,就是认为发明创造很神秘,不是自己能做得了的事,是科学家、工程师等专家的事情,或说根本不知发明创造是什么。该障碍形成的原因主要是人们的一种从众、定势的心理影响,认为只有搞科学的人才有能力进行发明创造,其实发明创造就在你我的身边,发明创造处处皆有、人人皆行,平常生活中谁都会想些办法,这些办法就是发明创造。

根据心理学研究表明:教育要适应受教育者的心理发展水平,实际上也就是教育要适合受教育者的心理,使受教育者能够接受、掌握教师所教的知识、技能等。因此,一开始不要告诉学生我们来学习如何进行发明创造,而是结合学生较熟悉的事物对学生进行无意识的引导认识:尝试最浅显的改进性发明的认识,这类发明学生容易接受,创作又容易成功。

如教师刚开始不要告诉学生是学发明知识,而是像平时课堂提问一样,问学生:“你们每天学习都要用到哪些文具,这些文具用起来有没有不方便的情况呢?”

这时学生会七嘴八舌地发言:“我的笔有时写了一会儿,突然没水了。”

“我的文盒具经常往地上掉。”

“我喜欢看书,但经常碰到一些不认识的字,查字典又耽误时间,影响阅读!”

随着大家的问题越来越多,教师就要趁机选中一个较容易解决的问题着手,启发学生思考:文具盒放在桌面上,确实容易掉下,那么有没有办法使它不容易掉呢?布置大家回去把自己想到的办法写下来作为作业交给老师。

接下来第二次,教师要选择学生中提出的一些可行性的办法。如制作课桌时,在桌面上安置一块磁铁,文具盒会被吸在桌面,在文具盒的底部加上吸盘。采取这样一些方法,与学生一起探讨,请大家点评是否行得通,或者说大家还有没有其他办法。这样,学生又在不知不觉中对各种办法提出了自己的见解,还会想出其他办法的。

最后老师告诉学生们:你们想到的办法,制成实物或模型就是小发明。

学生一听,顿时欢呼道:原来小发明小创造这么简单,我也能行!

经过多次这样探讨,使学生们知道:凡是别人没有做过、想过的事或别人没有做好的事,自己想了、自己做了,这就是发明,这就是创造。即使别人做过,但自己不知道,自己把问题解决了,对于自己来说也是发明创造。

采取这种方法使学生对小发明、小创造的认识能够达到水到渠成的效果,彻底揭开学生心理认为发明创造只有科学家、工程师才能办得到而自己不是这块料的神秘面纱,彻底扫除学生心理第一障碍。

扫除思维障碍

所谓思维障碍,在明白了何为发明创造后,很多学生对自己提出一个问题、一个新的思想,总怕别人笑话,缺少对旧事物否定的勇气,不敢大胆地破旧立新,或者想到的老是些别人想到过的问题,甚至说我想不出一件思路来。

该障碍形成原因是尽管发明创造活动多种多样,但其创造过程是有规律可循的,而学生就是没有掌握这种活动规律。针对这种思维障碍,应该采取相应的措施。

1.提供信任和支持

老师首先要为学生提供必要的支持和信任,使其明白成功之路积累了或多或少的失败;其次主要原因是学生没有掌握发明创造方法、原理,所以要指导学生掌握各种常用的简单的发明技法。

(1)克服缺点法。明确每种物品都有或多或少的缺点,改正了其不足缺点就是发明。

(2)希望发明法。设计出能满足某种需要的物品,就是发明。

(3)组合发明法。将不同物品组合在起,增加了功能或减少了材料也是发明……

2.提供信息知识

如果学生信息不足、思维定势,老师就要指导学生多看些青少年科技教育的课外书籍、科技教育电视片等多角度收集信息。如《小学科技》中的“小小发明家”、《小爱迪生》中的“挑战爱迪生”、《少年发明与创造》等栏目内的发明创造作品,中央电视台少儿节目“大风车”栏目中“奇思妙想”、“异想天开”等开阔思路的节目,从中找出别人的发明思路来源,启发和开阔自己的思维。

3.开展实践活动

同时,引导学生广泛地多参加或接触各种活动,多观察周围的事物,从不同人、不同地点、不同时间活动中找出它们的不足和需要,寻找发明课题。

当然,对学生来说,根据他们的知识结构,我们要求的只能是些小发明、小创造,哪怕只是一个想法,只要是有别与其他的,都是值得肯定,关键是让他们的思维得到锻炼、想象能“飞”起来。

经过这样一系列的学习,学生的思维活跃了,不再胆怯了,从原来不敢想,变成了大胆地想了,好点子层出不穷。

扫除技能障碍

所谓技能障碍,是指有了一个好的发明课题,但就是由于主观、客观等条件限制,就是不知怎样动手完成作品,或者是动手了难以达到预期目的,导致经常失败,最后干脆与它说声bye-bye。

该障碍形成的原因是由于学生年龄较小,各方面条件、技能等缺乏或欠佳,如工具缺少、金属焊接技能等动手制作时会出现各种各样的困难,又对成功过于心切。

但动手实践是把构想变为现实必不可少的途径,它是培养学生动手的最好机会,如果这一步没有做好,学生会产生畏难情绪,甚至再也不走“回头路”,逐步放弃自己的进行发明创造念头。

俗语说得好“不怕做不到,就怕想不到”,在学生有了好的发明点子,要变成实物时,老师要根据实际情况,首先要求他们在脑中设计完成,并将他的想法用文字或简单的图画表达出来。

然后,老师再与他一起画图纸、找材料、制作、改进,或者让其告诉家长、同学,请家长或同学一起参与完成,有的由于当时条件不具备,甚至还请他人帮忙完成。

不过,在制作过程中,老师要有目的、有针对性的,系统地指导和训练学生掌握发明的技能。在作品的完成过程中,老师也不能要求太高,以增强学生的信心。

经过多次实践,一步一个脚印,水到渠成,学生的畏难情绪就会不翼而飞,最终完成的作品既有科学性,又具有一定的工艺水平。

扫除时热障碍

所谓扫除时热障碍就是活动刚开始充满激情,但进行了一段时间后就变得冷淡,甚至兴趣全无,对活动不能持续。产生这种障碍的原因是因为少年儿童的好奇心与探究环境的倾向,最初只是潜在的动机力量。这种潜在的因素只有通过实践活动并在实践活动中不断取得成功才能逐渐形成和得到稳固。