小发明，大教育

小发明，大教育

■本刊记者 宋 亮

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。发明创造是创新的一种重要表现形式。树立中小学生发明创造意识，培养他动手动脑能力，是学校教育面临的神圣而艰巨的任务。教育部历来在政策上鼓励中小学生发明创造，在2013年以前，全国科技创新大赛得奖者可以保送进入国家重点大学，2013年之后，依然具有20分的高考加分资格。近年来，在中小学的科学课教学中，不少学校把发明创造当成是提高和检验教学效果的重要手段。越来越多的中小学生发明创造成果展现出来。

灵感源于现实生活

2013年11月29日，第三届广西发明创造展览交易会在桂林拉开序幕。广西中小学生发明创造成果展区展出了83件中小学生发明创造的作品，其中包含中小学生发明创造作品展示和青少年科学互动体验两部分。

这些中小学生发明创造的灵感源于现实生活，关注生活热点，注重解决实际问题。在学校教师的指导下，中小学生们将科学性、创新性、实用性进行有机结合，创造出具有一定的研发和应用价值的作品。参展观众表示，这些创造作品造型新颖，构思奇妙，发明点新颖，既科学又实用。一件名为智能婴儿摇篮的作品，便是源于现实生活的发明。这作品结合父母照顾婴儿的生活习惯，具有宝宝尿湿感应、自动室内温度监测、智能自动摇摆、智能声控等功能，并按照一定比例搭建传动机构，让摇篮能按一定的角度进行适当的运动，符合婴儿的生活需求。

中小学生的发明成果与科学家、发明家的研发成果相比，是稚嫩的、不成熟的；但其所彰显的科学精神、科学态度和科学方法是一脉相承的；而且，这些发明创造能激发更多少年的创新精神和实践能力。

不以营利为目的

2000年，宋庆龄基金会与中国发明协会、中国教育学会、全国少工委共同主办了“宋庆龄少年儿童发明奖”评选活动，这是一个全国性的少年儿童发明评选活动。“宋庆龄少年儿童发明奖”已经国家科技部批准立项，属于国家级奖励。2013年8月，第九届宋庆龄少年儿童发明奖举行，实用而不强调科技含量的“桶内挂圈”“防爆银行交易窗口”获得了金奖、银奖。

与此同时，更多获奖项目利用了现代技术。“用太阳能板收集太阳能，把太阳能转化成电能，把电能储存在电池中，通过把电池中的电能进行转换，同时利用PALM和手机里面的电磁线圈产生电磁感应把转换的电能充到手机的电池中，实现手机无线充电。” “本系统硬件部分由若干个阵列式红外线传感器和相关控制设备组成。软件部分采用C语言对单片机进行编程。”这些复杂的说明，很像是科研课题申报，但实际上却是少年儿童发明奖小学组和高中组的部分参赛案例。这些项目没有得到大奖的原因，是评委们觉得指导教师介入过多。

上述发明，都是利用新科技的组合，使得创造物具有前所未有的新功能。国家知识产权局专利局调研员胡宏伟表示∶这就像是很多年前卡拉OK机的发明，只是简单地把磁带和电视结合起来一样。今天，各种新技术更多，其所能产生的组合也更多，只要在生活中稍加留意，就能想出来许多新的发明创造。可以说，我们正值发明创造的黄金年代。从这个角度说，这一代中小学生是幸运的。

根据发明创造本身的规律，绝大多数新发明是没有市场价值的；所以，成年人和科研机构只会对明确有市场价值的发明感兴趣并投入研发。而中小学生的发明创造活动并不以营利为目的，这就大大拓宽了发明创造的范围。根据大数法则，其中出现具有市场价值的发明专利也是一种必然结果。

强调自行完成

中小学生有条件进行发明创造的探索，中小学校也开了科学课。那么，在科学课上应如何引导呢？胡宏伟认为，一些小发明创作过于复杂，不像是中小学生的作品。“有些都是硕导、博导的课题，学生真正参与的比例能有多大？”胡宏伟表示∶发明课程作为教学本身，应着重指导学生自己动手进行发明创造，教师不要介入太多；否则，就是教师的发明创造了。能激发孩子动手动脑，对传统的事物有所创新，就叫小发明。他表示，通过各种发明大赛，让孩子们能自己动手，有兴趣去做，发明创作课的教学目的就达到了。

山西省科学技术协会副主席关原成教授表示∶“小发明要反映学生的能力，是创新能力的具体化。科学课教学应着重在发明本身，而不在科研及论文上。”

获得了第九届宋庆龄少年儿童发明奖金奖的小发明“桶内挂圈”，就是一个非常简单的作品，但是反映了创作者的实际动手能力∶一个普通的塑料桶，上部卡了一些钢圈，钢圈上设置了多个挂钩，可在桶内挂置多个抹布、雨伞、洗过的鞋子等，挂钩上套上一顶“安全帽”，保护使用者在挂抹布时不伤手。关原成认为，中小学生在教师指导下进行发明创造，选题要构思巧妙，源于生活。这就要求中小学生在生活中进行观察，发现问题，看到大家都看到而没有想到的问题。构思巧妙体现出好的解决办法，别人没想到的，自己想到了。学生发明还应具有成本低的特点。用最少的钱、最便宜的东西，实现自己的创造，体现节约意识和成本意识。

大连市发明协会副秘书长于春杰认为∶教师要引导学生发现问题，学会观察生活。在学生思考解决方案的过程中，教师要引导学生先学会查新，就是查询以前有没有雷同的，是否一样，自己的创新点在哪里。在教师指导下，学生要自己完成最后的构思设计，这才是完整的发明创造教学。

不同地区均可开展

由于各界对中小学生发明创造的态度都是积极的，而且要求并不高，所以从发达地区到内地县城，发明创造课程适合各种类型的学校。

在山东省菏泽市，市教育局主动推动中学生发明活动，中学生的发明创造成绩斐然。2013年底，第五届 “山东省少年儿童发明奖”揭晓，获评“山东省少年儿童科技发明教育基地”的曹县第一中学用发明创造促教学，连续9年在全菏泽市教学质量评比中名列第一。

在上海，“上海市青少年科技创新市长奖”的2013年获奖者周润东，曾是一位调皮的学生。他刚升入上海三新学校初中部时，不写作业、上课睡觉、有时还与教师顶嘴。但在校外活动课上，他喜欢探究问题、善于动手的能力被科技教师发现。周润东对餐饮店卫生间的照明浪费现象提出质疑，他调查发现高档酒店卫生间使用率最低，大多数时间都处于无人使用状态，平均每日浪费照明时间约为12个小时。每年松江地区酒店和饭店卫生间照明浪费的电就超过345万度，折合人民币达207万元。周润东在指导教师帮助下，设计出了 “激光阻断式”照明节电系统方案，实现无人状态下的自动断电。他已申请了国家专利，获得“上海市明日科技之星”荣誉称号，获得“上海市青少年科技创新市长奖”。

陇西县种和初级中学教师王永林告诉《教育》记者，该校把科学小制作作为一项全校性活动，培养学生动手能力。学生可以将课堂上学的知识在验证的基础上自行运用、发挥，自由地表现丰富的想象力与创造力。为实现人人参与，要求每班成立科技制作小组，该校长年在班级内部开展各种小发明、小制作、小实验和小考察活动，保证科技创新教育的顺利开展，并将科技创新教育的成果纳入班级年度考核当中，发动同学们广泛参与。常年坚持科技创新活动的结果，除了产生出一些新颖的小发明之外，更重要的是，多数学生都形成了良好的心理品质，在实验和制作的过程中能克服困难、坚持不懈。学生养成了创新意识，能自主或小组合作创制出小作品。学生的观察、思考的能力得到了提高，对生活中存在的问题能提出自己的看法并能制定符合实际的调查、研究计划。

菏泽一中的发明创造课 图/刘海声 陈志刚

只要促进教学就是成功

发明课可以有两种截然相反的教学方向，都能产生有效的教学效果。一种是证实，还有一种是证伪。相对而言，证伪似乎更有趣。

永动机的设计违反了能量转换和守恒定律，因此被一致认为是不科学的，也是不会成功的。但是指导学生尝试发明“绝对不可能实现”的永动机的过程本身，却是物理原理和数学计算的绝佳教学机会。虽然最终难免失败，但还是有一定意义。比如，这样一种永动机设计∶在密闭的容器中，用热循环推升的活塞带动马达发电，当活塞叶片升到行程顶部时，叶片从水平改变为垂直角度，重力使得叶片自然下落，下落到底部后再闭合，热循环被推升到顶部。所发电力用于加热液体或者气体维持热循环。从原理上看，这是可行的，因为其利用了地球引力的作用，并通过机械改变叶片角度获得不同的升力和重力。但是在实际操作中需要精密的计算或者精细的制作，培养学生的数学能力和动手制作能力。最终或许会发现，由于摩擦力等因素，这种设计也许难以实现。但整个过程产生了教学的效果。

另外一种相反的教学方法是放弃理论环节，注重实际结果。这也是宋庆龄少年儿童发明奖目前所推崇的。成都师范附属小学白鹭溪分校学生胡禹霄，在观察生活中发现了问题，并想出了“防爆银行交易窗口”的点子。这个设计获得了第九届“宋庆龄少年儿童发明奖”银奖。她和妈妈去银行的时候发现，现在的银行交易窗口下面都有一个很大的凹槽，虽然银行现在柜台上面的安装的都是防盗玻璃。但劫匪还是可以通过这个凹槽把手枪或者是炸弹之类的武器伸进去。她把交易窗口设计成了一个长方形凹槽，里面放用防弹玻璃做的一个盒子和一个盖子。任何时候，这个交易窗口有盒子的存在都是封闭的。该发明基本上没有科学原理蕴含其中，但是具有一定实用性。

宋庆龄少年儿童发明奖的金银奖表明，目前中国的少年儿童发明教学观还是低估孩子们的潜力，并且不重视科学知识的传播。为此，关原成则建议∶学校建立科学工作室，进行科技含量更高的发明教学。关原成算了一笔账，如果利用现有的教师，每年一个科学工作室需要投入30万元左右。科学工作室可以邀请校外专家，比如企业工程师、设计院设计师等。担任指导教师，让实践的方法走进学校。“学校也应该主动、开放一些。”关原成说，“大家其实都很愿意为教育做贡献。”不管哪种方法，只要能促进教学就是成功。