創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。發(fā)明創(chuàng)造是創(chuàng)新的一種重要表現(xiàn)形式。樹立中小學生發(fā)明創(chuàng)造意識，培養(yǎng)他動手動腦能力，是學校教育面臨的神圣而艱巨的任務。教育部歷來在政策上鼓勵中小學生發(fā)明創(chuàng)造，在2013年以前，全國科技創(chuàng)新大賽得獎者可以保送進入國家重點大學，2013年之后，依然具有20分的高考加分資格。近年來，在中小學的科學課教學中，不少學校把發(fā)明創(chuàng)造當成是提高和檢驗教學效果的重要手段。越來越多的中小學生發(fā)明創(chuàng)造成果展現(xiàn)出來。

靈感源于現(xiàn)實生活

2013年11月29日，第三屆廣西發(fā)明創(chuàng)造展覽交易會在桂林拉開序幕。廣西中小學生發(fā)明創(chuàng)造成果展區(qū)展出了83件中小學生發(fā)明創(chuàng)造的作品，其中包含中小學生發(fā)明創(chuàng)造作品展示和青少年科學互動體驗兩部分。

這些中小學生發(fā)明創(chuàng)造的靈感源于現(xiàn)實生活，關注生活熱點，注重解決實際問題。在學校教師的指導下，中小學生們將科學性、創(chuàng)新性、實用性進行有機結合，創(chuàng)造出具有一定的研發(fā)和應用價值的作品。參展觀眾表示，這些創(chuàng)造作品造型新穎，構思奇妙，發(fā)明點新穎，既科學又實用。一件名為智能嬰兒搖籃的作品，便是源于現(xiàn)實生活的發(fā)明。這作品結合父母照顧嬰兒的生活習慣，具有寶寶尿濕感應、自動室內溫度監(jiān)測、智能自動搖擺、智能聲控等功能，并按照一定比例搭建傳動機構，讓搖籃能按一定的角度進行適當?shù)倪\動，符合嬰兒的生活需求。

中小學生的發(fā)明成果與科學家、發(fā)明家的研發(fā)成果相比，是稚嫩的、不成熟的；但其所彰顯的科學精神、科學態(tài)度和科學方法是一脈相承的；而且，這些發(fā)明創(chuàng)造能激發(fā)更多少年的創(chuàng)新精神和實踐能力。

不以營利為目的

2000年，宋慶齡基金會與中國發(fā)明協(xié)會、中國教育學會、全國少工委共同主辦了“宋慶齡少年兒童發(fā)明獎”評選活動，這是一個全國性的少年兒童發(fā)明評選活動?！八螒c齡少年兒童發(fā)明獎”已經(jīng)國家科技部批準立項，屬于國家級獎勵。2013年8月，第九屆宋慶齡少年兒童發(fā)明獎舉行，實用而不強調科技含量的“桶內掛圈”“防爆銀行交易窗口”獲得了金獎、銀獎。

與此同時，更多獲獎項目利用了現(xiàn)代技術?！坝锰柲馨迨占柲埽烟柲苻D化成電能，把電能儲存在電池中，通過把電池中的電能進行轉換，同時利用PALM和手機里面的電磁線圈產(chǎn)生電磁感應把轉換的電能充到手機的電池中，實現(xiàn)手機無線充電?！?“本系統(tǒng)硬件部分由若干個陣列式紅外線傳感器和相關控制設備組成。軟件部分采用C語言對單片機進行編程?！边@些復雜的說明，很像是科研課題申報，但實際上卻是少年兒童發(fā)明獎小學組和高中組的部分參賽案例。這些項目沒有得到大獎的原因，是評委們覺得指導教師介入過多。

上述發(fā)明，都是利用新科技的組合，使得創(chuàng)造物具有前所未有的新功能。國家知識產(chǎn)權局專利局調研員胡宏偉表示：這就像是很多年前卡拉OK機的發(fā)明，只是簡單地把磁帶和電視結合起來一樣。今天，各種新技術更多，其所能產(chǎn)生的組合也更多，只要在生活中稍加留意，就能想出來許多新的發(fā)明創(chuàng)造?？梢哉f，我們正值發(fā)明創(chuàng)造的黃金年代。從這個角度說，這一代中小學生是幸運的。

根據(jù)發(fā)明創(chuàng)造本身的規(guī)律，絕大多數(shù)新發(fā)明是沒有市場價值的；所以，成年人和科研機構只會對明確有市場價值的發(fā)明感興趣并投入研發(fā)。而中小學生的發(fā)明創(chuàng)造活動并不以營利為目的，這就大大拓寬了發(fā)明創(chuàng)造的范圍。根據(jù)大數(shù)法則，其中出現(xiàn)具有市場價值的發(fā)明專利也是一種必然結果。

強調自行完成

中小學生有條件進行發(fā)明創(chuàng)造的探索，中小學校也開了科學課。那么，在科學課上應如何引導呢？胡宏偉認為，一些小發(fā)明創(chuàng)作過于復雜，不像是中小學生的作品?！坝行┒际谴T導、博導的課題，學生真正參與的比例能有多大？”胡宏偉表示：發(fā)明課程作為教學本身，應著重指導學生自己動手進行發(fā)明創(chuàng)造，教師不要介入太多；否則，就是教師的發(fā)明創(chuàng)造了。能激發(fā)孩子動手動腦，對傳統(tǒng)的事物有所創(chuàng)新，就叫小發(fā)明。他表示，通過各種發(fā)明大賽，讓孩子們能自己動手，有興趣去做，發(fā)明創(chuàng)作課的教學目的就達到了。

山西省科學技術協(xié)會副主席關原成教授表示：“小發(fā)明要反映學生的能力，是創(chuàng)新能力的具體化?？茖W課教學應著重在發(fā)明本身，而不在科研及論文上?！?/p>

獲得了第九屆宋慶齡少年兒童發(fā)明獎金獎的小發(fā)明“桶內掛圈”，就是一個非常簡單的作品，但是反映了創(chuàng)作者的實際動手能力：一個普通的塑料桶，上部卡了一些鋼圈，鋼圈上設置了多個掛鉤，可在桶內掛置多個抹布、雨傘、洗過的鞋子等，掛鉤上套上一頂“安全帽”，保護使用者在掛抹布時不傷手。關原成認為，中小學生在教師指導下進行發(fā)明創(chuàng)造，選題要構思巧妙，源于生活。這就要求中小學生在生活中進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題，看到大家都看到而沒有想到的問題。構思巧妙體現(xiàn)出好的解決辦法，別人沒想到的，自己想到了。學生發(fā)明還應具有成本低的特點。用最少的錢、最便宜的東西，實現(xiàn)自己的創(chuàng)造，體現(xiàn)節(jié)約意識和成本意識。

大連市發(fā)明協(xié)會副秘書長于春杰認為：教師要引導學生發(fā)現(xiàn)問題，學會觀察生活。在學生思考解決方案的過程中，教師要引導學生先學會查新，就是查詢以前有沒有雷同的，是否一樣，自己的創(chuàng)新點在哪里。在教師指導下，學生要自己完成最后的構思設計，這才是完整的發(fā)明創(chuàng)造教學。

不同地區(qū)均可開展

由于各界對中小學生發(fā)明創(chuàng)造的態(tài)度都是積極的，而且要求并不高，所以從發(fā)達地區(qū)到內地縣城，發(fā)明創(chuàng)造課程適合各種類型的學校。

在山東省菏澤市，市教育局主動推動中學生發(fā)明活動，中學生的發(fā)明創(chuàng)造成績斐然。2013年底，第五屆 “山東省少年兒童發(fā)明獎”揭曉，獲評“山東省少年兒童科技發(fā)明教育基地”的曹縣第一中學用發(fā)明創(chuàng)造促教學，連續(xù)9年在全菏澤市教學質量評比中名列第一。

在上海，“上海市青少年科技創(chuàng)新市長獎”的2013年獲獎者周潤東，曾是一位調皮的學生。他剛升入上海三新學校初中部時，不寫作業(yè)、上課睡覺、有時還與教師頂嘴。但在校外活動課上，他喜歡探究問題、善于動手的能力被科技教師發(fā)現(xiàn)。周潤東對餐飲店衛(wèi)生間的照明浪費現(xiàn)象提出質疑，他調查發(fā)現(xiàn)高檔酒店衛(wèi)生間使用率最低，大多數(shù)時間都處于無人使用狀態(tài)，平均每日浪費照明時間約為12個小時。每年松江地區(qū)酒店和飯店衛(wèi)生間照明浪費的電就超過345萬度，折合人民幣達207萬元。周潤東在指導教師幫助下，設計出了 “激光阻斷式”照明節(jié)電系統(tǒng)方案，實現(xiàn)無人狀態(tài)下的自動斷電。他已申請了國家專利，獲得“上海市明日科技之星”榮譽稱號，獲得“上海市青少年科技創(chuàng)新市長獎”。

隴西縣種和初級中學教師王永林告訴《教育》記者，該校把科學小制作作為一項全校性活動，培養(yǎng)學生動手能力。學生可以將課堂上學的知識在驗證的基礎上自行運用、發(fā)揮，自由地表現(xiàn)豐富的想象力與創(chuàng)造力。為實現(xiàn)人人參與，要求每班成立科技制作小組，該校長年在班級內部開展各種小發(fā)明、小制作、小實驗和小考察活動，保證科技創(chuàng)新教育的順利開展，并將科技創(chuàng)新教育的成果納入班級年度考核當中，發(fā)動同學們廣泛參與。常年堅持科技創(chuàng)新活動的結果，除了產(chǎn)生出一些新穎的小發(fā)明之外，更重要的是，多數(shù)學生都形成了良好的心理品質，在實驗和制作的過程中能克服困難、堅持不懈。學生養(yǎng)成了創(chuàng)新意識，能自主或小組合作創(chuàng)制出小作品。學生的觀察、思考的能力得到了提高，對生活中存在的問題能提出自己的看法并能制定符合實際的調查、研究計劃。

只要促進教學就是成功

發(fā)明課可以有兩種截然相反的教學方向，都能產(chǎn)生有效的教學效果。一種是證實，還有一種是證偽。相對而言，證偽似乎更有趣。

永動機的設計違反了能量轉換和守恒定律，因此被一致認為是不科學的，也是不會成功的。但是指導學生嘗試發(fā)明“絕對不可能實現(xiàn)”的永動機的過程本身，卻是物理原理和數(shù)學計算的絕佳教學機會。雖然最終難免失敗，但還是有一定意義。比如，這樣一種永動機設計：在密閉的容器中，用熱循環(huán)推升的活塞帶動馬達發(fā)電，當活塞葉片升到行程頂部時，葉片從水平改變?yōu)榇怪苯嵌龋亓κ沟萌~片自然下落，下落到底部后再閉合，熱循環(huán)被推升到頂部。所發(fā)電力用于加熱液體或者氣體維持熱循環(huán)。從原理上看，這是可行的，因為其利用了地球引力的作用，并通過機械改變葉片角度獲得不同的升力和重力。但是在實際操作中需要精密的計算或者精細的制作，培養(yǎng)學生的數(shù)學能力和動手制作能力。最終或許會發(fā)現(xiàn)，由于摩擦力等因素，這種設計也許難以實現(xiàn)。但整個過程產(chǎn)生了教學的效果。

另外一種相反的教學方法是放棄理論環(huán)節(jié)，注重實際結果。這也是宋慶齡少年兒童發(fā)明獎目前所推崇的。成都師范附屬小學白鷺溪分校學生胡禹霄，在觀察生活中發(fā)現(xiàn)了問題，并想出了“防爆銀行交易窗口”的點子。這個設計獲得了第九屆“宋慶齡少年兒童發(fā)明獎”銀獎。她和媽媽去銀行的時候發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的銀行交易窗口下面都有一個很大的凹槽，雖然銀行現(xiàn)在柜臺上面的安裝的都是防盜玻璃。但劫匪還是可以通過這個凹槽把手槍或者是炸彈之類的武器伸進去。她把交易窗口設計成了一個長方形凹槽，里面放用防彈玻璃做的一個盒子和一個蓋子。任何時候，這個交易窗口有盒子的存在都是封閉的。該發(fā)明基本上沒有科學原理蘊含其中，但是具有一定實用性。

宋慶齡少年兒童發(fā)明獎的金銀獎表明，目前中國的少年兒童發(fā)明教學觀還是低估孩子們的潛力，并且不重視科學知識的傳播。為此，關原成則建議：學校建立科學工作室，進行科技含量更高的發(fā)明教學。關原成算了一筆賬，如果利用現(xiàn)有的教師，每年一個科學工作室需要投入30萬元左右?？茖W工作室可以邀請校外專家，比如企業(yè)工程師、設計院設計師等。擔任指導教師，讓實踐的方法走進學校?！皩W校也應該主動、開放一些。”關原成說，“大家其實都很愿意為教育做貢獻?！辈还苣姆N方法，只要能促進教學就是成功。