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【转帖】发明创造技法

  
 
   为让大家在青少年科技创新活动中有所遵循,开阔视野,活跃思维,下面介绍几种常见的小发明选题思路和创造技法。
  一、什么是科学小发明
  科学小发明,是指青少年在日常学习、生活、劳动中,对那些感觉到用起来不称心、不方便的东西或方法,运用自己学过的科学知识,设计、制造出目前还没有的更称心、更方便的新物品或新方法。它同“大发明”比较起来,选择的范围比较窄,解决的问题比较单一,使用的材料比较好找,
所花的经费也不多,所以称为“小发明”。
  一件优秀的小发明应具备“三性”,即新颖性、创造性实用性
  1.新颖性
  例如:好客鞋
  一天,魏强同学跟爸爸到一个朋友家做客,一进门就把他给难住了:主人家铺着地毯,不换鞋显得不礼貌。换鞋吧,脚又有臭味。回家后,魏强就想:如果有一种拖鞋,不用脱下脚上的鞋就能穿,那该多好!后来,他从旅游鞋上的尼龙搭扣得到启发:将拖鞋上的鞋袢装上尼龙搭扣,一按就搭上,一掀就拉开,要肥要瘦不就可以调节了吗?于是他找来一双旧拖鞋,剪开鞋袢,缝上尼龙搭扣,做成了"好客鞋"。这项小发明在第四届全国青少年发明创造比赛中获得了三等奖。
  其实,魏强的小发明只不过是将尼龙搭扣这项别人的发明移植到拖鞋上,但使拖鞋有了新的功能,尼龙搭扣也有了新用途,这项小发明也就具备了新颖性。
  2.创造性。创造性是指小发明同原来的同类产品相比,有突出的实质性特点和显著的进步。
  例如:方便肥皂盒

  一般的肥皂盒装点水,肥皂就会发粘,不容易取出来,肥皂的寿命也很短。天津的范平同学利用杠杆原理发明了方便肥皂盒。打开肥皂盒,肥皂就会立起来。它和同类产品相比,技术上要先进一些,获得了第一届全国青少年发明创造比赛一等奖。
  3、实用性实用性是指该发明能够制造或使用,并且产生积极的效果。
  例如:防虫树裙
  山西临县盛产枣子,但枣曲虫对枣子的危害很大。刘艳同学仔细观察枣曲虫的生长活动规律,发现雌虫要爬上树干与雄虫交配再残害树叶、树果。他就想了一个办法,在树干的半腰围一圈硬塑料片,内层涂上除虫药膏,使雌虫上不了树。这种简单巧妙的防虫树裙,实用性强,受到了枣农的欢迎,荣获第六届全国青少年发明比赛一等奖。
 
  二、小发明选题思路
     1缺点列举法
  从学习、生活中不顺当、不方便、不合意的事情着手,列举缺点, “有什么缺点需要克服的?”再去寻找克服缺点的方法,这就是缺点列举法。
  例如:四用防触电插座  

  电源插座几乎家家都有,但它很容易触电,对于小孩子来说特别危险,而且插上拔下很麻烦。上海的徐琛同学解剖了几种传统的电源插座,设计了一种"四用防触电插座",这种插座在普通插座的插孔中,加装了两道绝缘的活门,只有插头同时插入两个插孔时,才能接通电源。这样,当小孩不注意把小手或铁钉等插入任一插孔时,由于有两道门挡着,也就不会触电了。这项小发明荣获了第二届全国青少年科学创造发明比赛一等奖。
  例如:气压水瓶的改进
  气压水瓶有缺点吗?有!由于它的出水管直插瓶内水底,所以每次压水时,底部的沉淀物往往使压出的水变浑浊。北京的张雪克同学针对这个缺点,对气压水瓶作了改进,他把吸水管口接了一截橡胶管,管口加一个塑料浮球,由于球始终浮在水面上,所以气压水瓶底部的沉淀物不会从吸管吸出。该发明获得了第二届全国青少年创造发明比赛三等奖。
  研究和发现缺点,要随时留意自己日常使用的物品存在哪些不足或不方便之处,并善于抓住一件物品深究细挖。伞,是大家常用的遮阳避雨的工具,似乎没有什么文章可做,可一些大小发明家却抓住它不放,花样日异翻新,如太阳伞、双人伞、折叠伞、母子伞、快干伞、天文伞……层出不穷。再拿钢笔来说吧,它的缺点还很多,如笔帽容易脱落或丢失,笔尖容易堵塞,圆形笔杆容易从桌上滑落损坏笔尖,晚上停电或野外作业写字看不见……
2希望列举法
  在日常生活中,每个人都有这样或那样美好的愿望,如上课时,希望教师用的粉笔没有灰尘;练字的时候,希望毛笔能自动出水;上学途中下雨,希望书包能当伞用_……这种种希望之点,往往能转化为发明的课题。
  例如:自来水防冻阀门

  天津李秀红同学家乡虽装上了自来水管,但冬季院内地上的自来水管很容易受冻不出水,甚至冻裂。李秀红了解到,村里人希望有一种防止冬天水管受冻的阀门,她就将这一希望作为发明目标。
  她和几个同学钻研探索产生了发明构思:如能制出一个阀门去掉自来水管内不用时的存水,使水管变成无水的空管,不就没有受冻问题了吗?她们动手绘图,设计阀体、阀芯、阀盖、弹簧垫等零件,用粉笔作模型,经过反复修改,一种具有通水、断水、回水功能的自来水防冻阀门诞生了,荣获第三届全国青少年创造发明一等奖。
  希望列举法和缺点列举法一样,也是一种行之有效的重要选题方法。但它同缺点列举法相比,更使发明者显得灵活、主动,因为缺点发明法是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想,一般不会离开物品的原形,而希望点列举法则是按发明者的意愿提出各种新的设想,它可以不受现有物品的限制。  
  3、偶然发现法
例如:多功能拼贴板
  一个星期天,山西的李琳同学做作业时,放在写字台上的三角板忽然拿不起来了。原来,三角板上沾了水,就紧紧贴在玻璃板上了。这个偶然发现引起了李琳的思考:水又不是万能胶,怎么能将三角板和玻璃板""在一起呢?通过分析和查阅资料,她才明白这是大气压力的作用,水将三角板和玻璃板之间的空气赶跑了,那之间变成了真空,于是,周围的大气压力就把三角板紧紧压在玻璃板上。她巧妙地利用真空和大气压力的作用,用一个旧镜框镶一块塑料板,沾上水可以拼上各种小塑料片,要修改或另贴时,只要把水搽干净就行了。李琳将这个小发明取名为“多功能拼贴板系列”,既可供学生做手工游戏,又可供教师上课时演示。
水开了,壶盖不断被顶起来,谁没见过呢?但只有英国的瓦特对这种现象仔细观察、认真思考,最终发明了蒸汽发动机。牛顿也是从苹果落地这一极普遍的自然现象中,偶然发现了万有引力。
  4、感官补偿法  
人体是一部相当灵巧而完美的活的机器,它的主要部件--感觉器官(眼、耳、鼻、舌、手等)。感官的“不够用”,体现在其功能的局限上。有时觉得手不够长、眼睛不够亮、鼻子不够灵敏等,想办法补偿其功能就是一个发明题材。
  例如:钟闹灯亮

  陕西的刘鹏同学每天早上闹钟一响,就得从热被窝中爬起来下床去开灯,好几次都弄感冒了。要是小闹钟一响灯就亮,那该多好啊!
  他找了一块铁皮剪成长方形,对折,一头卡在闹钟发条的旋转纽上,另一端伸向电灯开关,这样,钟一闹,铁皮就被闹钟纽带动旋转,从而揿动开关,灯就亮了。这个小发明中,钟闹带动铁皮旋转,补偿了按开关的"""钟闹灯亮"的整个过程补偿了脚走路的动作。
  感官补偿法是一种很有用的选题方法,据此搞小发明也是一项很有意义的工作。
  
三、小发明创造技法
1联想法
  当你研究一个发明对象时,把你已经知道的物品或曾经看到的某种现象同研究的对象联系起来,加以比较,从中受到启发,或者是对某种技术的模仿和借鉴,从而打开思路,创造出新的东西来。
  例如:多用升降篮球架

  冬季上体育课时,上海的方黎同学看到全班40多人只有一个篮球架练习投篮动作,投一次篮要等很长时间,同学们不仅没学会投篮,还冷得够呛。心想:如果能有一个可供几个同学同时练习投篮的球架该多好啊!
  有一天,她和三个同学坐在一个方桌上吃早点,四人各坐一方。哦,有了!做个东南西北四个方位都有球圈的球架,不就可以提高四倍的效率吗?晚上,她绘设计图时,妹妹说:"你给我们幼儿园的小朋友也设计一个篮球架好吗?"一句话提醒方黎还必须考虑球架的高度问题。后来,她又联想到家里的落地扇。如果球架也能像落地扇一样可升可降,不就可以适合各年级同学使用了吗?在老师和同学们的帮助下,"多用升降篮球架"诞生了,在第一届全国青少年科学创造发明比赛中获得了二等奖。  
  运用联想法要求同学们在平时多看、多想、多在脑中放一些供联想的事物。有时也许只是一句话、一个故事、一次游戏,都会激发起你发明的灵感呢!
  2、移植法
  把大家已经知道的原理,已有的物品或方法等,移植运用到自己的发明上,得到一项新的发明。如前面讲到的"好客鞋",就是作者将已有的发明"尼龙搭扣"移植到拖鞋上发明的。
  例如:充气太阳灶太阳

  能对人们极有吸引力,但目前的太阳灶造价高,工艺复杂,又笨重(50千克左右),调节也麻烦,野外工作和旅游时携带就不方便了。上海的连鑫等同学在调查研究的基础上,明确了主攻方向:简化太阳灶的制作工艺,减轻重量,减少材料消耗,降低成本,获取最大的功率。他们首先把两片圆形塑料薄膜边缘粘结,充气后就膨胀成一个抛物面,再在反光面上贴上真空镀铝涤纶不干胶片。用打气筒向内打气,改变里面气体压强,随着打气的多少,上面一层透明膜向上凸起,反光面向下凹,可以达到自动会聚反射光线的目的。这种"无基板充气太阳灶"只有4千克重,拆装方便,便于携带,获第三届全国青少年科学发明创造比赛一等奖。
    3组合法
  如果你细心观察和思考,就可以发现你周围的许多东西是由两种或两种以上的物体组合而成的。如带橡皮的铅笔是由橡皮和铅笔组合而成,电水壶是由电热器与炊壶组合而成。带日历的手表,带温度计的台历架,带有圆珠笔的钢笔等,都是由两种东西组合而成的一种新东西。像这样将已有的两种或多种物品或部件进行巧妙地组合,构成新的更好的物品的发明方法称为组合法。
  组合可分为近缘组合和远缘组合。
  近缘组合是指待组合的事物原本是“一家人”,或者是“直系亲属”,它们常常在一起“接触”,虽各自有着不同的功能,但彼此间有着密切的内在联系。那么,可以将它们“固定化”地结合在一起,形成一个有机的整体。
  例如:编码杆秤

  杆秤这种传统的计量工具,使用时间不下千年了。但由于它的秤杆和秤砣是分开的两个部件,所以携带很不方便,特别是有些人还利用换秤砣的方式坑人,使消费者深受其害。于是,四川的张鹏程同学对传统的杆秤作了改进,他在杆秤上开槽,把秤砣做成条形,并把两者通过活节铆在一起,使两者不能分开,再刻上编码。不用时,可以把秤砣镶在杆秤的槽里,既携带方便,又可防止弄虚作假,有利于维护消费者的利益。
  这项名为“编码杆秤”的小发明荣获了第五届全国青少年发明创造比赛一等奖。其成功之处就在于巧妙地将秤杆和秤砣这两件“形影不离”的部件综合在一起,把传统的杆秤来了一番革命性的变革,是成功地运用近缘组合的范例。
  有时两件事物不是“亲戚”,甚至一点联系也没有,但把它们巧妙地组合在一起后,就增加了新的功能,出现了新的事物,这就是远缘组合。如伞是大家常用的雨具,而手电筒是照明用具,两者本不相干,但把它们组合在一起,下雨天走夜路时,既可遮雨,又可照路,一举两得。还有人把星座图绘制在伞面的内侧,那么在打伞的同时又可观察星空,增加天文知识,岂不妙哉!
  巧妙的组合是无穷无尽的。注意组合的规律性,可以给发明者提供创造性的想象天地。然而,组合并不是凑合,不加选择地把两样物品随意组合在一起是行不通的,也没有必要。
4扩大增加法
  书报上的字太小,老年人看不方便,就借助放大镜来看。放大镜的作用,就是把字“扩一扩”。原来的电视屏幕较小,看电视节目费力,所以大屏幕彩电相继问世。这是把屏幕的面积和电视的体积“扩一扩”。很多人喜欢看围棋比赛,但棋盘太小,不可能像看篮球一样观战。于是,把棋盘的面积和棋子的大小“扩一扩”,做一个特大的棋盘挂在墙上演示比赛,让棋迷们一饱眼福。伞是人们常用的挡雨避阳工具,有人将它的面积扩大、再扩大,变成了街头巷尾设摊者使用的晴雨大伞、露天海滨浴场游客享受的太阳伞,使伞又找到了新的用途。
  例如:新式邮筒
    
一般的邮筒只有一个或二个投递口,信投进去后都混在一起,先拣后分,费时又费力。上海的李文彪同学设计了一个新式邮筒。这个邮筒有三个投递口,分别投寄本市、外地和航空邮件。邮筒里分成三格,而且能旋转。这样,邮递员开门取信时,只要转内格,就可以按类取信了。由于收信后不用再拣,就省事多了。
  这个小发明就是从增加投递口的个数入手设计的,它在第一届全国青少年创造发明比赛中获得了一等奖。
  5、缩小省略法
  世界上第一台电脑有一间房子那么大,重30吨。后来,科学家使用集成元件,使电脑的体积不断缩小,缩到电视机大小,而且功能增强了,从而使电脑迅速普及到千家万户。现在,又相继出现了笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴式电脑。
  生活中我们也经常使用一些袖珍物品,如随身听、袖珍小电筒、折叠雨伞、液晶小彩电等,它们都是通过“缩一缩”技法研制出来的。    
例如:节省木材的火柴
     
“嚓”,我们常常划了根火柴,火柴梗燃不到1/2就扔了,这多可惜!广西的钱峰同学建议:把火柴梗的长度缩短1/31/2,再配一支能插进火柴梗的套管。用的时候,把火柴梗插进套管。这样,既节约了木材,又增大了火柴盒的容量。他的着眼点就在于"缩短长度"
  另外,采用折叠、卷绕的方法也能起到缩小减少体积、重量、长度的作用。如卷曲:胶卷、胶布、磁带、钢卷尺、皮卷尺等;折叠:折叠椅、折叠剪、折叠伞、折叠杯、折叠桌、折叠沙发床、木工用折叠尺等,物体的体积变小,从而节省了空间,增强了灵活性;伸缩:伸缩教鞭、伸缩钓鱼竿、拉杆式笔等。既能拉长使用,又能缩短,收藏、携带方便。
  6、形态改变法
圆溜溜的西瓜容易滚动碰伤,运输也不方便。于是,科学家经过反复研究,培育出了方形西瓜。那么装载和运输起来就方便多了。
  现有的一些物品和方法,换一种方式看:改变现有东西的形状,改变制作工艺,改变物品的结构,如把原来方形的改成圆形的,把直的改成弯的,把红色的改成蓝色的,把无香味改成有香味的……你也许会觉得比原来的更方便些。这种发明技法叫做形态改变法。
  例如:方形漏斗

  用漏斗往瓶子里灌液体时,因瓶口和漏斗都是圆形的,瓶里的空气不易排出,液体流得很慢,所以需要一边灌,一边提动漏斗,否则灌得稍快一点儿液体就会溢出。河南的王岩同学则改变了传统漏斗的形状,把漏斗下口的圆形改成方形,使圆瓶口与方形漏斗之间留有较大的空隙。这样,往瓶里灌液体时,瓶里的气体会沿着瓶口的空隙流出来,既方便了使用,又节省了时间。
  在发明创造方面,你有什么好选题、好设想,赶快行动吧!

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