開展中小學生發(fā)明創(chuàng)造活動講座.doc

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開展中小學生發(fā)明創(chuàng)造活動講座 創(chuàng)新需要人才，人才需要培養(yǎng)。培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)造潛能的高素質人才是新世紀實現民族復興大業(yè)的前提。 　　生活中，人人都具有創(chuàng)造潛能，人人都能夠創(chuàng)造，關鍵在于如何發(fā)掘和發(fā)揮這種潛能。本講座介紹創(chuàng)造性思維和發(fā)明技法的基礎知識，旨在給青少年朋友們一把開啟創(chuàng)造發(fā)明大門的鑰匙，使之能在這片廣闊的天空中自由翱翔。 　　一、創(chuàng)造發(fā)明的思維方式 　　人們考慮問題，都應有一條正確的思路以有利于尋找、發(fā)現、分析、解決問題。然而，一般情況下，人們通常總是試圖采用過去的辦法來解決新問題，即按固定思維進行思考。 發(fā)明創(chuàng)造活動中除了有按常規(guī)的邏輯思維活動外，還有一些與人們日常思維有異的特殊思維方式，即所謂創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維使人能突破思維定勢思考問題，從新的思路去尋找解決問題的方法。通常使用的有逆向思維、側向思維、求異思維、類比思維、綜合（集中）思維、發(fā)散（擴散）思維、頓悟（靈感）思維等方式。 　　逆向思維 　　有這樣一個例子，有位作家每天早上沿固定路線散步一圈，天天如此，從無變化。有一天，因修路只好沿反方向散步，結果，剛拐彎就看到一排盛開著薔薇花的墻，心底一陣激動，“好漂亮的薔薇花，誰家栽的呢？”再往前，有家賣煙的小店，往里一瞧，里面坐著一位漂亮的妙齡女郎，心想：“想不到附近還有這么漂亮的賣煙姑娘” ，邊走邊回頭看時突然發(fā)現，根本不是那么回事，還是天天路過的煙店，坐在里面的還是原來那個姑娘，再順著剛才的路往回走，這時，剛慈愛還覺得漂亮無比的薔薇花墻也變得平淡無奇了。 　　這個例子說明，如果偶爾打破平時的行動常規(guī)和思考模式，從相反方向走一走、想一想，往往可以獲得意想不到的新鮮思路。 　　所謂逆向思維，就是指有突破常規(guī)考慮問題的固定思維模式，采用與一般習慣相反的方向進行思考、分析的思維方式。通俗地講，就是倒過來想問題。 　　比如，水總是由高向低流動，有什么辦法能使其由低向高流動呢？由此發(fā)明出各種類型的泵。日常生活中圓珠筆的漏油是一直難以解決的難題，人們認為是由于鋼珠的磨損造成的，因而許多科學家、工程師、發(fā)明家都在考慮強化鋼珠硬度、耐磨性上花費極大精力，但處于當時條件下，材料上難以突破。難道除了提高鋼珠硬度、耐磨性之外就別無他法了嗎？日本一位發(fā)明家想了一條與常人不同的思路——鋼珠磨損后筆要漏油，但如果鋼珠磨損后筆管中已沒有油可漏了，這個問題不就解決了嗎？他買來大量圓珠筆，反復使用，統(tǒng)計出常用圓珠筆寫了多少字、用了多少油開始漏油的規(guī)律，采用在管中定量灌油的方式解決了圓珠筆的漏油問題。不從常人強化鋼珠的方向思考，而是從油上動腦筋，使難題得以解決，這就是所謂逆向思維。 　　在小學大家都學過“司馬光砸缸”的故事。小孩落水會淹死，要救出落入水缸的小孩，常規(guī)方法是把人拉出水面。把一個小孩拉出水缸，對大人不成問題，但對還是少年的司馬光來說，要把同伴從水缸中拉出來卻不是一件易事，弄不好自己還可能被對方拉下水，司馬光考慮的不是常人想的“人離水能活”這一條方法，而是反過來“水離人，人也能活”這種思維方法，結果砸破水缸救出小孩，這就是一種逆向思維。 　　在日常生活中有許多用具的“缺點”往往是大家主攻的目標，但在不同使用場合，這些缺點有可能成為“優(yōu)點”，想方設法擴大缺點，使之逆用，這也是逆向思維。 　　德國一工廠生產的一種紙因嚴重化水無法使用，按常規(guī)只能打漿返工。有個工程師考慮到化水原因是吸水性太強，能否專門用這種紙來吸水呢？經過進一步“擴大缺點”制成了專用吸水紙，并申請了國家專利，增加了工廠收益。像這種“缺點逆用法”也是逆向思維的成果。 　　逆向思維可分為功能反轉、結構反轉、因果反轉、狀態(tài)反轉等幾種。 　　從已有事物的相反功能去設想和尋求解決問題的新途徑，獲得新的創(chuàng)造發(fā)明的思維方式即為功能反轉。如上述德國造紙廠發(fā)明制造的吸水紙。 　　從已有事物的相反結構形式去設想和尋求解決問題的新途徑的創(chuàng)造性思維方式屬結構反轉。如一般的門鎖鎖舌有斜口，這樣關門比較方便，但如果朝門縫中塞入硬片等卻容易把門撬開，防盜功能差，有一同學發(fā)明了“簡易防盜鎖”，把門框上鎖孔內側焊個斜片，而鎖舌卻改成方形，這樣從結構上與原鎖反轉，關門照樣方便，但由外往里撬門，由于鎖舌是方形的就不易被撬開了，從而使防盜性能大大增加。 　　從已有事物的因果關系，反過來由“果”去發(fā)現新的“因”（現象、規(guī)律），尋找解決問題的方法就是因果反轉。例如磁生電（發(fā)電機）←→電生磁（電磁鐵），聲轉電（話筒）←→電轉聲（聽筒）。 　　從已有事物的另一屬性，反轉過來，發(fā)現或創(chuàng)造一種新的產品或技術的方法稱作狀態(tài)反轉。例如，前面提到的“司馬光砸缸”、圓珠筆的改進等。 　　總之，當思考的問題用常規(guī)方法得不到解決時，應考慮轉換思考角度，缺點逆用等思維方式來重新思考，這是人們在發(fā)明創(chuàng)造時常用的方法。 　　【思考題】 　　1．什么是逆向思維？列舉常用的幾種類型。 　　2．試列舉生活、學習、工作中尋找利用逆向思維方式解決問題的一兩個例子。 　　第二節(jié) 側向思維 　　有位心理學家做過這樣一個實驗，把狗和雞關在兩堵短墻之間，在狗和雞的前面用鐵絲網隔開放了一盆飼料，雞一看到飼料馬上直沖過去，結果左沖右突就是吃不到食。狗先是蹲在那兒直盯盯看著食物和鐵絲網，又看看周圍的墻，然后轉身往后跑，繞過墻來到鐵絲網的另一邊，結果吃到了食物。我們人類在考慮某個問題時也有類似現象，有人總是死抱正面進攻的方法一味蠻干，絲毫不能解決問題，而有人則采用迂回戰(zhàn)術，用意想不到的方法，輕而易舉地獲得成功。這就是側向思維。 　　側向思維與逆向思維一樣，都是相對常規(guī)思維活動而言的。它們的區(qū)別在于：逆向思維在許多場合表現為與他人的思維方向相反，但軌跡一致，而側向思維不僅在方向上，而且在軌跡上也有所不同，偏重于另辟溪徑。 　　側向思維的關鍵是能否擺脫他人常規(guī)的思維方式或習慣思維（思維定勢）的束縛，換一種新的觀察角度去思維的途徑，主動尋求“柳暗花明又一村”。這種新角度應是不引人注目的側路。 　　有一個故事，一人想過河，便大聲問到：“哪位船老大會游泳？”話音剛落好幾個船老大圍了過來，只有一位沒有過來，他便問那人：“你水性好嗎？”，“對不起，我不會游泳！”，“好，我坐你的船！”。人們要問，為什么偏選不會游泳的船老大呢？原來，他運用了側向思維，船老大不會游泳，必然會小心劃船，比較安全。 　　側向思維一般在下述兩種情況下常用： 　　第一種情況是實現目標的途徑相當明確，原有各種思維方式、思路、方法均可達到既定目標，但由于人的習慣思維，盡管原方法有優(yōu)有劣，但往往總是死抱住一條路不變，在這種情況下就必須果斷尋找新途徑。 　　例如要剪一圓紙板，通常先在紙板上畫出一個相應直徑的圓，再用剪刀仔細剪下，花費時間較長。有同學想到用圓規(guī)畫圓，把圓規(guī)的筆尖改裝為小刀片，則成為一個很好的切圓片專用工具，不同方法解決了同一問題，還節(jié)省了時間。 　　第二種情況更為多用，為解決某一問題孜孜以求，朝思暮想，但按常規(guī)方法卻難以完美解決，這時不妨轉換一下思路，從與自己研究無關的領域中尋找解決的方法，或者請“外行”來參謀，出點子，或許很容易就能解決問題。例如．大家比較熟悉的魯班發(fā)明鋸、莫爾斯發(fā)明電報就是這種思維的典范。 　　側向思維是進行發(fā)明創(chuàng)造的有效思維方式，所謂側向思維是指相對已有思維而言的。盡量利用已有新技術及鄰近領域的成熟技術以圖從別人想不到的角度觀察、分析，達到解決問題的目標。 　　【思考題】 　　1．什么是側向思維？它與逆向思維有何不同？ 　　2．在日常生活中尋找一個能用側向思維解決的問題。 　　第三節(jié) 求異思維 　　發(fā)明創(chuàng)造的靈魂在于創(chuàng)新，善于“標新立異”是發(fā)明家的共同之處。這就需要我們有一種求異思維，在常人習以為常的工具、用具、方法中標新立異，創(chuàng)出新品。 　　求異思維的關鍵在于人不受任何框架、任何模式的約束，能夠突破、跳出傳統(tǒng)觀念和習慣勢力的禁錮，使人們從新的角度認識問題，以新的思路、新的方法創(chuàng)造人類前所未有的更好、更美的東西。 　　可以說求異就是使“圓變方，縱變橫，平面變立體，飛機入水，船上天”。 　　求異思維的主要規(guī)律和方法是對比聯想。 　　對比聯想常常與客觀事物之間的對比、語言學中的反義詞有關系，正如上面所說的方與圓、縱與橫、平面與立體、紅與藍、黑與白、天與地、大與小、長與短、寬與窄、厚與薄、高與矮、多與少、導體與非導體、金屬與非金屬、正與負、強與弱、少與多、加與減、乘與除、交流與直流、腳與手，以及名詞、動同、形容詞等都是對比聯想的素材，開啟求異思維的思路。 　　日常所說的“出奇制勝”，就是種求異思維。在戰(zhàn)場上、在工業(yè)、商業(yè)競爭中，這樣的例子不勝枚舉。例如彩電制造，屏幕越來越大、功能越來越強，按鍵越來越多，成本越來越高，使用越來越復雜，有廠家及時推出功能減少、使用方便、價格低廉的大屏幕電視，銷售量大增，就是求異思維的結果。 　　又如，可當帽子用的傘，分腳趾的襪子，別出心裁、別有趣味的文化衫，只有兩個半輪運動的自行車，冷凍室在下方的冰箱等也都是求異。 　　1981年英國王子查爾斯和王妃在倫敦舉辦耗資10億英磅的世紀婚典，商家在包裝盒上印上了王子和王妃的照片、在各類產品上設計、印制了許多紀念圖案、報刊雜志大做宣傳廣告等大發(fā)橫財，而這其中最出色的應首推一家經營望遠鏡的公司。盛典之際，人山人海，當后排的人們正為無法看到王妃風采而著急時，該公司及時推來一車車“觀禮潛望鏡”，人們蜂擁而上，不一會就搶購一空。按理說婚禮與潛望鏡之間并沒有什么直接聯系，但精明的商人硬是從中找到了兩者的內在聯系，從而獲取了豐厚的利潤。這就是“求異”帶來的成果。 　　【思考題】 　　1．求異思維的要點是 ，關鍵是 。 　　2．你能否在日常生活、工作、學習等用品上標新立異創(chuàng)造出一些新的產品？ 　　第四節(jié) 類比思維 　　類比思維是一種或然性極大的邏輯思維方式，它的創(chuàng)造性表現在發(fā)明創(chuàng)造活動中人們能夠通過類比已有事物開啟創(chuàng)造未知事物的發(fā)明思路，其中隱含有觸類旁通的涵義。它把己有的事和物與一些表面看來與之毫不相于的事和物聯系起來，尋找創(chuàng)新的目標和解決的方法。 　　發(fā)明創(chuàng)造中的類比思維，不受通常的推理模式的束縛，具有很大靈活性和多樣性。在發(fā)明創(chuàng)造活動中常見的形式有：形式類比、功能類比和幻想類比等多種類型。 　　形式類比包括形象特征、結構特征和運動特征等幾個方面的類比，不論哪個形式都依賴于創(chuàng)造目標與某一裝置或客體在某些方面的相似關系。如飛機與鳥類、飛機與蜻蜒，由鳥的飛行運動制成了飛機，飛機高速飛行時機翼產生強烈振動，有人根據蜻蜒羽翅的減振結構設計了飛機的減振裝置。天津一個學生根據小狗爬樓的運動方式創(chuàng)作了狗爬式上樓車等都是類比的結果。 　　功能類比是根據人們的某種愿望或需要類比某種自然物或人工物的功能，提出創(chuàng)造具有近似功能的新裝置的發(fā)明方案，這種方法特別在仿生學研究上有廣泛應用，例如各種機械手、鱷魚夾等。 　　根據幻想中的某種形象、某種作用、運動裝置進行發(fā)明創(chuàng)造思維，這種思維是幻想類比。例如《海底兩萬里》的作者幻想了一種能長時間在海底活動的潛艇，經過幾十年的努力后制成的現代潛艇即是這種幻想的實施。當然，一項成功的發(fā)明也可以是以上多種類比的綜合，如各種機器人的出現絕非是一種單純的創(chuàng)造性思維所能奏效的。 　　英國的培根有一句名言：“類比聯想支配發(fā)明”。他把類比思維和聯想緊密相聯，只有有了聯想才能有類比思維，不論是尋找創(chuàng)造目標，還是尋找解決的辦法部離不開聯想的作用。 　　人們要用好類比思維，就必須提高聯想能力，學會聯想方法，特別是掌握相似聯想，是運用類比思維的重要條件。 　　【思考題】 　　1、類比必須和 結合才能有廣闊的用武之地？ 它的常見形式有 、 、 。 　　2．仿生學把人類在生活、學習、工作中碰到的一些問題與自然界一些生物功能結構進行類比，創(chuàng)造出諸如飛機、輪船、雷達等一系列產品。你能否在這方面下一番功夫，完成幾件小發(fā)明提案？ 　　第五節(jié) 綜合思維 　　在日常生活中經常會遇到這樣的情況：由兩個或更多的人 拉一輛車或劃一條船，盡管各人用力的方向各不相同，但車或船往往能走一條正確的方向——即合力的方向前進。 在發(fā)明創(chuàng)造中，同樣可以把幾個不同的主意合起來，或者相互補充取其長處重新組合起來，就能解決同一個難題或完成同一件作品，這就是綜合思維，又稱集中思維。 　　綜合思維往往可綜合多種方法，對其設計、結構、原理的優(yōu)點進行合理綜合、改進、互補，形成一個合力，達到理想目標。 通常所講的“諸葛亮會議”、“三個臭皮匠、抵個諸葛亮”等就是這個目的。 　　普通門鎖鎖舌前部是一個斜面，關門時能自動鎖上，的確很方便，但因前部是斜面，防撬方面不那么如意，若再加一方舌門鎖，鎖上后有一定的防撬作用，但關門時必須鎖兩次，很不方便。能否把兩個看似矛盾的方法綜合一下，去除雙方的弊端取其所長重新設計呢？由此誕生了一種新型防盜門鎖，上部有一斜舌，用其方便，下部有一方舌，用其可靠，兩者合一，鎖門時只要操作一次即可。還有一種鎖，其鎖舌有一個斜口，與平常鎖差不多，平時斜面剛好伸出鎖體，便于關門，一但門關上，鎖舌又自動伸出一段，方舌部分對著門縫這一段，在外用力撬鎖舌它也不會縮入鎖體。 　　綜合思維可在下列兩種情況下使用，第一種情況是幾個設想并無矛盾，分別可用在作品的不同部位，只需簡單組合即可。另一種情況是幾個設想集中在同一部位，相互之間各有長短，這時你就必須下一番功夫把它們各自具有的長處結合而消除弊端，就好像是幾個分力使它們作用在同一直線上，你必須把它們合理安排，使它們能最大程度地達到你所想得到的效果。 【思考題】 　　1．綜合思維是把幾種 、 、 、 、 、 重新結合在起，創(chuàng)造一種完美的產品。 　　2．在日常生活中，你能否在各種生活、學習、用品中找到可供綜合的因素，搞一份完善的發(fā)明提案？ 　　第六節(jié) 發(fā)散思維 　　通常人們考慮問題，由起點（提出問題）到終點（解決問題）總喜歡按一條思路進行，走不通就打住。 換一種方式，從多個不同角度換一個思路去考慮卻很容易就能解決問題，這種圍繞一個問題，突破常規(guī)思維的束縛，沿不同方向去思考、探索，尋求解決這一問題的各種可能性，由一點到多點的思維形式就叫做發(fā)散思維，又稱擴散思維、多向思維、輻射思維。 擴散的范圍愈廣，產生的設想就愈多，解決問題的可能性就愈大。面對一個新方法、新技術、新規(guī)律、新產品、新現象，對一個訓練有素的發(fā)明者，他會考慮能否有其他更多的用途，制作更多類型的作品，設計新的裝置，開創(chuàng)一個個新的技術種類，一項項新的系列化產品，一片片新的應用領域。 　　發(fā)明活動中發(fā)散思維的常用操作方式有以下幾類： 　　1．材料發(fā)散 　　用某種材料為基點，設想它的多種用途，并對材料的各種專用特性進行研究、改進，達到要求的目標。如紙：可寫字、包裝、制作玩具、引火等。 　　2．功能擴散 　　以某種事物（品）功能為擴散中心，設想這種功能的其他用途。如：燈——發(fā)熱、發(fā)光、取暖、烘烤、印相、發(fā)信號等。 　　3．形態(tài)擴散 　　以某種事物形態(tài)（顏色、形狀、聲音、氣味等）為擴散中心設想出能被利用的各種可能性。如釘子：可釘木板（把兩種材料連結，掛物體）、釘墻面（水泥釘）、釘塑料（熱固化材料，補洞等用）、釘鞋（防滑）、做釘耙（工具）等。 　　由此可見，發(fā)散思維實際上與前述綜合思維是相反的思維方式，綜合思維由多點集中到一點，而發(fā)散思維是由一點擴散到多點。 　　1898年，居里夫婦發(fā)現了放射性元素，自此以后，許多科學家采用他們的方法，又發(fā)現了一系列放射性元素，又有人在用途上動腦筋，使放射性由實驗室走到工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、科研等領域，現在在育種、消毒、殺菌、治病、食品保鮮等方面都得到了廣泛應用。 　　應用發(fā)散思維，首先應尋找合適的發(fā)散源，掌握發(fā)散源的科學原理、技術基礎，運用發(fā)散思維，尋找新的應用領域去創(chuàng)造、去發(fā)明、去制造社會所需要的新產品。 　　當然，要正確掌握發(fā)散思維需要大家認真學習，真正理解和掌握各學科的基本知識，并能仔細觀察生活，做發(fā)明的有心人，才可能應有成績。 　　第七節(jié) 創(chuàng)造性思維的特征 　　創(chuàng)造性思維具有哪些特征呢？靈活性、流暢性和獨創(chuàng)性是創(chuàng)造性思維三個最重要的特征。 　　靈活性反映思維的廣度。敢于突破固定思維，善于從不同側面考慮問題，就容易找到解決問題的方法。 　　流暢性指思維的速度（敏捷性）。由于重視思維的發(fā)散，重視聯想和想象，重視從不同角度思考問題，因而思維過程中少有阻滯，善于擴散，在很短時間內就能產生大量新的觀念、設想和方案。 　　獨創(chuàng)性（新穎性）反映了思維的深度，它是創(chuàng)造性思維最重要的特征，也是創(chuàng)造性思維的最高層次。由于能突破傳統(tǒng)思維的束縛，不重復使用過去的方法解決問題，也就能獲得過去未有的新成果，表現出獨創(chuàng)性。思維的獨創(chuàng)性常能導致新穎產品的出現。玩具中的變形金剛，能將自來水變成礦泉水的礦泉壺，不用膠卷的一次成像照相機的設計、制造都是獨創(chuàng)的典型實例。 　　要提高創(chuàng)造思維水平，必須要善于學習，具有廣博的知識，還要勤于思考，靈活運用，有意識培養(yǎng)、鍛煉自己的思維能力，并能積極參加實踐，努力把各種設想付諸實施，這樣在動手動腦過程中，創(chuàng)造思維水平才能不斷提高。