奇妙的组合法

◎贵州省毕节市第一中学 郭昭鹏

组合法是众多发明方法中的一种，就是把两个或多个物品进行适当地组合，形成新的物品的发明方法。组合法按组合方式可分为矛盾组合法、同物组合法、异物组合法、主体附加组合法。下面，我将结合实例和大家分享这四种组合法在教学中的应用。

一、矛盾组合法

矛盾组合法是把两个功能相反的物品进行组合，从而使物品具备两种相反的功能。比如：我们有时需要把钉子钉入木头，有时又需要从木头里拔出钉子，于是便有了既可以钉钉子又可以拔钉子的羊角锤；学生用铅笔写错字后，需要将字迹擦掉，于是带橡皮的铅笔出现了；夏天炎热、冬天寒冷，于是既能吹热风又能吹冷风的空调出现了；带起钉器的订书机；带擦除功能的粉笔；等等。

利用矛盾组合法确定发明选题时，一定要注意组合的两个功能必须相反。我辅导学生设计的“一种防车辆逆行的减速带”就是利用了矛盾组合法。

在交通道路中，设置单行道的目的是让车辆往同一方向行驶，不能逆行。我指导学生抓住这一矛盾点，设计了一种有效阻止车辆在单行道上逆行的减速带，如图1所示。

图1

该减速带利用琴键的设计方式，在顺行方向设置30°的斜面，斜面下方安装可伸缩弹簧。车辆顺行时，车轮顺着斜面把减速带压下去，使路面水平，车辆可正常通行，如图2所示。

在逆行方向，设置与路面垂直的竖直面，使车辆无法正常通行，如图3所示。

图3

该装置可安装在单行道入口和出口处，既能达到让车辆在入口和出口处减速的目的，又能有效预防车辆逆行。

二、同物组合法

同物组合法就是把两个或多个相同的物品组合，弥补单一物品功能的不足。比如，想要两人同骑一辆自行车，于是有人发明了双人自行车；想要家里多个床位，于是有人发明了双层床；想使装订的资料更牢固，于是有人发明了双排订书机。还有双头液化气灶、双层文具盒、多屏幕电视接收机等，这些都是利用同物组合法发明的物品。

利用同物组合法确定发明选题时，需注意所组合的两个或多个物品的功能必须相同。“酱醋两用瓶”就是我指导学生利用同物组合法发明的作品，如图4所示。

图4 酱醋两用瓶

在粉面馆里，人们需要加酱油和醋时，容易将桌子上的酱油瓶和醋瓶搞混。传统的酱油和醋都是分瓶装，既给食客取食带来了麻烦，又占用了桌面空间。“酱醋两用瓶”就能很好地解决这一问题。

“酱醋两用瓶”的大瓶内部套了一个小瓶，一瓶两用，既装酱油又装醋，外瓶内是酱油，内瓶内是醋。当取食酱油或醋时，无需端着瓶子倒，只要按压相应的按压盖，就可倒出酱油或醋，并能很好地控制用量。出酱油或醋的伸缩管可根据需要拉长或缩短，使用灵活。根据人们的生活习惯，我们还设计了提手，并且在瓶盖处标注“酱油”或“醋”的字样，方便人们取食。

三、异物组合法

异物组合法就是将两个或两个以上不同功能的物品进行组合。比如：电水壶由电热器与水壶组合而成；电热毯由电热丝与毛毯组合而成；电话手表由电话与手表组合而成；还有可以测量体温的笔、可以发光的眼镜；等等。

选题时，需注意所组合的两个或多个物品的功能不能相同。利用异物组合法，我将透明塑料球、透明塑料圆柱体组合，研究出了“球的体积公式验证演示器”，如图5所示。

图5 球的体积公式验证演示器

这个教具是让球内满载的红色液体流入下方的圆柱体中，学生可以观察到，红色液体刚好装满下方的圆柱体，由此验证球的体积公式：球的体积V= (4/3)πr3（r为球的半径）。

“球的体积公式验证演示器”使抽象的数学公式形象化，验证过程生动有趣，学生易于接受。

四、主体附加组合法

主体附加组合法是指以某一特定的对象为主体，增添新的附件，从而使新的物品性能更好、功能更强的组合方法。烧开水的鸣壶就是普通开水壶这个主体附加哨子而产生的发明；带温度显示器的电冰箱就是电冰箱这个主体附加温度显示器而产生的发明；还有带火灾报警器的吊灯、带防撬报警器的防盗门；等等。

“预防电梯门‘吃人’装置”就是利用主体附加组合法发明的作品。在现有电梯系统的基础上，加装可伸缩轴装置，在轿厢门未完全关闭时，伸缩轴插入导轨的对应插孔内，起到固定轿厢的作用，防止轿厢在门未关闭的情况下突然上升或下降，避免安全事故发生。

图6 预防电梯门“吃人”装置原理图

五、总结

运用组合法进行发明教学时，不能简单叠加、盲目组合、胡乱堆砌，而是要科学地、有机地组合。发明教学并不难，只要教师引导有方，学生学得有兴趣，就可以由浅入深，取得成效。