17岁的那一年，父亲的作坊破产了，母亲也因为弟弟的夭折而病魔缠身，瓦特全家一下子面临困境。17岁的瓦特便跟父亲商量，他准备到伦敦学手艺，然后回来创办一个生产数学用具的工厂。
在父亲的支持下，瓦特步行了12天，来到了伦敦。来到伦敦以后，他便去拜有名的机械师约翰·摩尔根为师。瓦特非常刻苦地学习，约翰·摩尔根看这个学徒不错，所以非常愿意教这位年轻人，本来要用七年才学会的技术，结果瓦特只用了四年的时间就学会了。
学到技术的瓦特回到了家乡，准备和父亲一起重振家业。起初他们父子俩准备筹办一个数学用具的加工厂，但由于许多亲戚朋友以及同行们的劝阻，没能办成，瓦特最终只好到格拉斯哥大学里去当一名仪器修理工。
在格拉斯哥大学里，瓦特有机会接触到许多科学家。一天，瓦特站在开水房里发呆，一个戴着眼镜的教授走了进来，他居然一点也没有觉察。教授看这个年轻人傻乎乎的样子就问道：“喂，年轻人，你在这里发什么愣？”
“唉，什么？哦，我……”
教授看这个年轻人十分可爱，于是又问道：“你是哪一个班的？”
“我不是哪个班的，我是学校里专门修理仪表的工人，我来修这个水压表的。”
“刚才我好像看见你看着热气发呆。”
“是的，我一直想研究这个东西。”
“如果有工夫你可以到我的实验室来看看。”
就这样，瓦特便和大学里教热学的布莱特教授认识了。从此，瓦特便经常到布莱特教授那儿去，他从布莱特教授那里学到了很多科学理论，这对他日后改进蒸汽机有很大的帮助。1764年的一天，学校派他去修理一台用于教学的纽科门蒸汽机，瓦特听到这个消息以后高兴极了。在修理过程中，他发现了纽科门蒸汽机的蒸汽缸非常小，但是炉子里产生的蒸汽却非常大，于是他把这个问题拿去向布莱特教授请教。
在布莱特教授的指点下，瓦特计算出了水变成蒸汽后体积就扩大了将近一千八百倍，根据这一计算，纽科门蒸汽机完全可以把汽缸再制造大一些。
后来，瓦特又把自己计算出来的结果拿去给布莱特教授看，布莱特肯定了瓦特的研究是正确的。在布莱特教授的鼓励下，瓦特大胆地按自己的想法设计了一个蒸汽机的模型，但是要将这个模型变成一台真正的蒸汽机，以当时的经济条件实在太难，多次的努力都失败了，他的模型一放便是好几年，瓦特已经对这个想法失去信心了。
为了帮助瓦特，布莱特教授通过四处打听，最后终于找到了一位热心于技术开发的企业家罗巴克。罗巴克是一位专门开发煤矿的企业家和商人，当他在布莱特教授的介绍下看了瓦特的蒸汽机后，跟瓦特签订了共同开发新型蒸汽机的合同。但由于工艺技术的落后，瓦特的蒸汽机没有成功，罗巴克却因为考虑破费太大而拒绝合作。而另一位企业家博尔顿找到了瓦特，给了他经济支持。
1781年，瓦特终于发明了复动式蒸汽机和双向通汽汽缸的蒸汽机。他的这一发明使得科学技术有了大很的发展。随着蒸汽机的诞生，蒸汽火车、蒸汽轮船应运而生，它同时也宣告了一个工业时代的到来。
从注意力、观察力到创新力
注意是一种家长非常熟悉的心理现象，是指心理活动对一定对象的选择性和集中性，是心理活动的一种积极状态。一般来说，注意可以分为无意注意和有意注意。无意注意也称不随意注意，是事先没有预定的目的，也不需要作意志努力的、不由自主地对一定事物所发生的注意，这种注意是被动地由一些客观条件所引起的。例如，上课时，老师在讲台上挂出一幅图，孩子们会自然地注意到这幅图；班上来了一位新同学，大家不由自主地转过头去看这位新同学；万绿丛中一点红，就引人注目，等等。有意注意也叫随意注意，有意注意是服从于预定目的，需要作出意志努力的注意。这种注意是人的心理活动自觉地，有目的地对特定的对象的指向和集中。正因为这自觉的目的，人才能产生排除一切干扰而使注意得以维持的意志力量。因此，也有人称这种注意为积极注意。
儿童有意注意发展大致经历三个阶段：
成人以语言指示儿童的注意指向特定物体，引发儿童的有意注意；
把自觉的行为建立在自我命令的基础上，如“我要把积木再搭高一点”等，从此调节和控制自己的各种心理活动；
用内部言语来维持自己的注意，这是有意注意发展的高级阶段，小学高年级的孩子已经基本能达到这一水平。
进入小学后，学习成为孩子必须承担的责任。为了完成学习任务，发展有意注意和无意注意能力，发展注意的稳定性、集中性以及注意的广泛、分配、转移等功能，也成为必要。例如，一年级孩子在阅读时，常是一个字一个字地念，书写时也要看一个字写一个字，说明他们的注意广度很有限。四年级之后，阅读时一次能注意到整个句子，在书写时也有同样的进步。再往后，孩子开始能注意到句子与句子之间的联系，这说明其注意广度进一步发展了。另外，在一般情况下，7～10岁孩子能持续集中注意20分钟，10～12岁为25分钟，12岁以上为30分钟左右，说明注意的稳定性随年龄而提高。
小学阶段，孩子从无意注意占优势，逐渐发展到有意注意占主导地位。低年级孩子还不能完全适应学校生活，无意注意在学校和生活中仍起重要作用。直观、形象、新异的教学以及教师创设的教学环境，更能引起他们的注意。上课时比较容易分散注意，做作业时也往往需要教师和家长的提醒。随着年级的增长，大脑逐渐成熟，在教师和家长的训练下，孩子的有意注意也逐步发展起来。到小学高年级，有意注意基本上占了主导地位。孩子已逐步能了解自己的学习责任，逐步理解学校和社会的行为，从而开始能自觉调节自己的有意注意。
具体生动、直观形象的事物更容易引起孩子的注意。由于具体形象思维在孩子中占比较重要的地位，特别是低年级孩子的知识水平和言语水平尚是有限，具体和直观的事物更能引起他们的注意。但随着年级升高以及孩子抽象思维的逐步发展，他们对具有一定抽象水平的教材的注意能力也逐步发展起来。
孩子的注意有明显的情绪色彩。他们容易为一些新异的刺激所激动，并将情绪流露于动作、表情，其注意表现出明显的情绪色彩。例如，在课堂上如果听得兴奋，孩子就会流露出笑意，甚至有时会手舞足蹈。
注意是孩子各种心理活动的开始和保证。培养良好的注意能力，对于发展孩子的个性，帮助孩子顺利完成学习任务，都是非常重要的。
让孩子充分明确注意的目标性，发展有意注意。
家长应指导孩子在每次学习的开始都十分明确自己的学习目的，主要学习什么，其次学习什么，把注意力高度集中在主要方面，在次要方面分配适当的精力。为了能达到明确注意中心的目的，家长可以让孩子一边学习，一边出声地念出学习的目的，以此训练孩子的有意注意，一段时间后，孩子就能学会根据学习目的集中自己的注意力。
指导孩子协调运用有意注意与无意注意。
当孩子运用有意注意学习时，由于需要意志去控制，抵抗各方面的干扰，因而常常使孩子花费大量精力，极易疲劳；而当孩子运用无意注意学习时，由于不需要意志的努力，因而不易疲劳。因此，在孩子的学习生活中，家长要指导孩子协调运用有意注意和无意注意，对于不太重要的知识内容，应该采取无意注意的学习方式，而对于重要的知识内容，应该采取有意注意的学习方式，两者交替协调运用。
为孩子提供良好的学习环境。
除了学习内容能够影响孩子的注意，学习环境也会影响孩子的注意，尤其当孩子经过一段时间的学习后开始感到疲劳时，外界的影响就更容易使孩子的注意力分散。因此，家长在给孩子安排学习环境时应该注意：
房间布置得简洁明快，不要有太多刺眼的物品和颜色，不要使房间看上去太热闹、杂乱。
要为孩子提供安静的环境，吵闹不堪的环境容易分散孩子的注意力。
要引导孩子养成学习的好习惯，不要让孩子一边玩玩具一边学习，或是一边听音乐一边学习，这样会使孩子养成对这些情景的依赖性，一旦没有了这些依赖性背景，孩子就会显得烦躁，注意力不易集中。
当然，优秀的注意能力不是天生就有的，而是后天训练的结果。下面介绍一些具体的注意力训练方法，供家长参考，家长可以根据具体的情况采取适当的方法来训练孩子的注意力。
发现训练法：让孩子对大量的信息进行跟踪、思考。如让他们数天上的星星，数路边的大树、过往的车辆，等等。
持续回忆训练法：让孩子回忆一段时间里所经历过的各种活动，如在晚上睡觉之前，让其回忆一下整天都进行了哪些活动，等等。
围绕中心训练法：具体的做法是家长让孩子以某一具体的“物”或“事”为中心，展开思考，例如，家长让孩子利用“水”字组词，要求孩子组得越多越好，等等。
观察是一种有意识、有计划、比较持久的认识某种对象的知觉活动，是人对客观事物的一种主动的认识形式。观察是孩子认识世界的重要途径，他们的许多知识都来自于观察。有研究表明，观察能力强的儿童在智力水平、知识面等方面明显高于观察能力低的儿童。
一般地，作为小学阶段的孩子，其观察具有如下特点：
对熟悉的、特征鲜明的事物进行观察，判断的正确率就较高。
这说明他们对事物的观察受其知识、生活经验和观察对象的特征所影响。
孩子观察带有较强的自我中心主义倾向。
家长都知道“盲人摸象”这个故事，盲人们所犯的错误，在孩子身上明显存在，他们对事物进行观察时，总是从自身所在的方位进行观察，而不能改换方位进行观察，但随着年龄的增长，他们犯这样的错误就逐步减少了。
孩子对三维空间和二维空间的转换是困难的。
由于他们思维发展水平还较低，空间概念和方位意识的发展水平较低，这使其在观察三维空间和二维平面时常常出现错误。
孩子观察力的发展表现出一定的阶段性。
认识个别对象阶段：
即只看到事物中的各个对象，或者各个对象的一个方面。如让孩子观察一幅画，他们可能只看到画中的某一物体，如一棵树等，这种情况的发生多出现在学龄前幼儿中，小学低年级孩子也时有发生。
认识空间联系阶段：
即可以看到各个对象之间能直接感知的空间联系，在画面上或实际现实中能够直接看到的各个物体之间的空间联系。
认识因果联系阶段：
即孩子可以认识对象之间不能直接感知到的因果联系，如看到电灯亮了，就能推知有人开灯。
认识对象总体阶段：
能从意义上完整地把握对象总体，理解图画主题。研究表明，小学低年级孩子大部分属于认识空间联系和因果联系阶段；小学中年级孩子大部分属于认识因果联系阶段；小学高年级孩子大部分属于认识对象总体阶段。
培养孩子的观察力，要提出明确的观察目的。只有明确提出观察的目的和任务，才能正确地引发注意，使注意指向必须知觉的对象上。
看图说话是训练孩子观察力的一个好方法。在这项活动中，家长先要引导孩子了解观察任务，如图画中画的是什么地方，有什么人，是什么时候，人在干什么，怎样干的……在这样的引导下，孩子也逐渐学会对自己提出观察的目的和要求，从而能进一步进行积极主动的观察。同时要教给孩子观察的顺序和方法。没经过训练的孩子观察时很零乱，无条理，观察的顺序和方法都不正确，这会影响到观察的效果。例如，看油画要离画远一些，而观察中国工笔画就需要距离近一点。在观察事物时，要告诉孩子先观察什么，再观察什么，重点观察什么。观察时要尽可能运用多种感觉器官参加活动。在学习时，多种感觉器官的参与可以使大脑从多方面进行分析综合，还能加强记忆。观察时多运用语言，在语言的配合下，孩子能更好地对事物进行分析和概括。通过观察后的启发提高，培养孩子构建观察内容、计划、方法的能力。从由家长指导到独立观察，是培养孩子观察力的必由之路。最后，培养孩子的观察力，必须培养他们分清观察中的主次和透过现象看本质的能力。观察的最终目的就是发现事物的本质特征，因此，培养孩子观察力的重要一环，就是鼓励和教会他们看到事物的主要方面，在观察中发现问题，寻找事物的本质联系。
从记忆力、想象力到创新力
记忆是人脑对过去经历体验过的事物的反映。记忆包括识记、再认识和再现三个阶段。用信息加工的观点解释记忆过程，认为记忆是人脑对所输入信息进行编码、储存和提取的过程。记忆的机制是人脑在外界刺激作用下，形成暂时神经联系，留下痕迹，这些痕迹在复习时经强化而得到巩固；再现时，旧痕迹受到激活。有了记忆，人才能积累知识经验，因此，在孩子的发展中，记忆力的发展是非常重要的。
根据记忆的性质，可以把记忆分为无意记忆和有意记忆。所谓无意记忆，是指没有预定任务，在不知不觉中进行，不需要付出艰苦的意志努力的记忆。无意记忆带有明显的偶然性，人在日常生活中经历的许多零碎的事，都是通过无意识的方式获得的。幼儿记忆的主导形式就是无意记忆。当孩子进入小学后，就要逐步实现以无意记忆为主向以有意记忆为主的转化。有意记忆是有预定目的任务、有意识地进行的记忆，进行有意记忆必须付出意志努力，并需要运用一些有效的方法。有意记忆需要高度的自觉性，学习时必须把自己的注意集中于识记的对象上；为了完成记忆任务，必须采取一定的措施，按一定的方法和步骤进行。为了让孩子系统地获得知识技能，必须进行有意记忆。
由于进入小学后孩子所面临的任务发生变化，学习不像游戏，不能随心所欲，而需要严格要求。因此，为了完成学习任务，孩子必须发展有意记忆，使记忆能服从学习任务。孩子有意记忆是随年龄增长而不断发展的。6～7岁，孩子的有意记忆和回忆能力初步发展，并能凭借言语的中介作用，开始控制自己的记忆过程。入学后，有意记忆发展更快。一般情况下，有意记忆主导地位的显著表现是从三年级开始的。虽然同记一件事，有意记忆的效果要比无意记忆的效果好，但两种记忆在学习中都是不可缺少的。孩子有意记忆的发展，并不否定无意记忆的作用。孩子很多知识的积累和思想的提高，是通过无意记忆起作用的。如影视节目、父母或教师的人格对孩子潜移默化的影响，就是在不知不觉中储存在孩子头脑中的。