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第22章 附录(2)

6.逆向思考法

电磁感应现象是科学家法拉第一生中最重要的科学发现。大家知道1820年,奥斯特发现了电流的磁作用,当电流在金属丝中流动时,金属丝附近的磁针会偏向一边。不久,安培也发现带电流的导线能像磁铁一样相互作用。法拉第在了解了前人的知识后,用逆向法进行了思考。他想:既然电流能产生磁,那么磁能否产生电呢?为了验证这一想法,他和他的助手进行了多次实验。直到1831年,他偶然地把一根磁棒掷到一个线圈中,引起了电流的出现。法拉第发现的这一现象叫做电磁感应现象。他的这一划时代的重要发现,奠定了今天电磁学的基础,同时导致了发电机的发明。这种发明技术法叫做逆向思考法。当人们按照常规思考问题时,常常受到经验的支配,不能全面地、正确地分析事物。而倒过来想一下,采用全新的观点看事物,却往往有所发现。

7.移植发明法

广东省南雄县南龙中学初中一年级的杜建国同学发明了“折叠玩具箱”。他是把每个箱子装一类衣服和折叠式用具的原理移植来的。他想:家里玩具多,放在一个箱子里,往往为找一件玩具翻箱倒柜。于是想出了办法,用三合板做了一个折叠式玩具箱。它和折扇差不多,每个小盒用铰链连接,既能打开,又能合拢,还挺轻便。他还在每个小盒上贴上标签,写上每个盒子里有什么玩具,找起来方便多了。

这种创造发明技法叫做移植发明法,也称移植法、渗透法。这种技法是将某个学科领域中已经发现的新原理、新技术、新方法,移植、应用或渗透到其他学科、技术领域中去,为解决其他学科、技术领域中的疑难问题提供启动或帮助,从而使它得到新进展的一种创造发明方法。

从思维的角度看,移植法可说是一种侧向思维方法。它通过相似联想、相似类比,力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事物或现象之间,发现它们的联系。因而,它与类比发明法(简称类比法)、联想发明法(简称联想法)有着密切的关系,在很多情况下还与灵感思维有关。

8.巧妙仿生法

地球上的生物在漫长的进化过程中,通过自然选择,形成了许多卓有成效的器官或形态,其结构的精巧和可靠达到了令人难以置信的地步。例如,螳螂能在0.05秒的瞬间,计算出眼前小昆虫的速度、方向和距离,并能将其一下子捕获。蝙蝠是靠超声波定位的,蝙蝠的超声波定位器只有几分之一克,但是它能精确地导向,蝙蝠能依靠它迅速捕到昆虫,上万种蝙蝠在一个山洞里飞翔互不碰撞。生物具有各种丰富多彩的功能,具有复杂和精巧的结构,其奇妙程度是难以想象的。我们能否把生物的这些功能、结构运用到技术发明上去呢?

有一门仿生学的科学,它就是把各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,希望在技术发明中能够利用这些原理和机理,实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。其实,某些动物的器官很值得模仿制造。例如,螳螂的钩头大刀、壁虎脚上的吸盘、树懒的爪子、鳄鱼的鳞片、袋鼠的尾巴等,都和我们日常生活中的某些工具或物品相似。或许,从模仿这些动物的器官中可以获得某些有益的东西。

9.废物利用法

江苏省靖江县斜桥中学初中三年级的朱力同学,14岁时做出了简易铅笔刀这件小发明。他说“我有一把大人刮胡子用的废刀片,削铅笔很快,但是,刀片容易断,真可惜。用纸板剪两个等腰三角形,中间挖一个矩形方孔,用三个鞋眼钉起来,把刀片夹在里边,就好用多了。”

这些小发明构思巧妙,少花钱,有实效,废物利用得多好啊!这种发明技法叫做废物利用法。废物利用法应用广泛,大有作为。近些年来,随着各国工业的发展,公害已成为世人所关注的重大问题。由于大气、水源和土壤等环境污染日益加重,人类的健康受到严重的威胁,公害事件不断发生,生态系统也遭到破坏。为此,许多国家都专门制订了环境保护法,成立了专门的行政管理机构,同时加强了环境的监测和治理。各种各样的废物旧料,经过科学的分析之后,还可以发现它们具有反复利用的价值,产生多次增值的效果。科学研究表明,鸡的消化肠道比较短,食进的饲料还未充分吸收就排出体外。因此,在鸡的粪便中还含有较多的营养物质,经过适当的处理后,就可以用来喂猪。而猪的粪便可以放进沼气池发酵产生沼气,沼气可以用来点灯点火。发酵后的沼气液可以用来灌溉农田。

10.专利发明法

在查阅专利文献的基础上创制发明新产品是一种很好的发明技法。1938年,匈牙利拜罗和他的弟弟申请了圆珠笔的专利,第二次世界大战期间开始在阿根廷正式生产。美国人雷诺兹从专利文献中得到了这个情报,1945年,他设法弄到一支这样的圆珠笔回到美国。雷诺兹断定,圆珠笔将有一定的销路。为此,他极力想制造出一种新的圆珠笔,但又不能同拜罗的专利相冲突。最后,在专利律师的帮助下,雷诺庇终于试制出一种新型的圆珠笔。这种圆珠笔畅销世界,销售量远远超过了拜罗的圆珠笔。这种发明技法称为利用专利发明法,简称专利发明法、专利分析法。它是一种利用情报、专利的发明方法。

同学们!看完这些方法是不是有马上动手,把自己的灵感记录下来的想法呢?马上记录下来吧,也许你的这个发明,会给很多人带来更加方便或舒适的生产、生活方式,来做个发明家吧!

二、创造发明的程序

任何发明创造都有其相应的程序和步骤,同学们要创作的发明虽小,过程也是很艰难的。哪怕是一件极其简单的小发明作品,它的创作都不是一想而就,一作而成的。没有细心观察,善于联想,绝不会有闪光的发现;没有绘图制作,反复实验改进,绝不会有成功的作品。“观察→联想→设计→绘图→制作→实验”,整个创作过程的各个环节,都不可忽视。只有把握住交叉反复的各个环节,才能搞出高水平的小发明。这里简单给你简述一下小发明的创作程序。

第一步:观察

观察是小发明入门的向导。世界闻名的生物学家达尔文说过,我既没有突出的理解力,也没有过人的机智,只是在觉察那些稍纵即逝的事物并对它进行精细观察的能力上,我可能在众人之上。要想搞小发明作品,首先要注重观察,善于观察周围的事物,提高自己的观察能力。

例如,获得全国第一届青少年科技创造发明比赛一等奖的“方便香皂盒”,发明者就是通过观察一般香皂的结构和特征,发现了它的不足:由于盒里潮湿,常常使香皂和盒子粘住,不易取出来。然后巧妙地运用了杠杆原理进行构思、设计、制作。当人们打开香皂盒时,杠杆使盒里的香皂立起来,使用起来很方便。可见观察是创造发明的基础,任何创造发明都来自对事物的认真观察。

事实上,每一个人每一天都在观察,但是有些人能从观察中发现发明课题,而有些却不会。为什么呢?法国细菌学家巴斯德说得好:“在观察的领域中,机遇只偏爱那种有准备的头脑。”

第二步:联想

什么叫联想?联想是从一事物想到另一事物的心理过程。从当前的事物回忆起有关的另一事物,或从想起的一件事物又想到另一事物,都是联想。联想能力就是旧观念同现实结合,进而产生新观念的能力。联想能力强的人容易捕捉发明课题,容易形成新的构思。

联想可以使大家接收到更多信息的启示,激发灵感,加速小发明的进程。要想做到善于联想,就要有广博的知识、丰富的阅历,并勇于突破传统思想和习惯势力的束缚。

第三步:设计

同学们针对某一事物的优缺点,提出了大量的问题和产生了众多的联想,由于受知识的限制,其中有的是可能达到的想象,有的是创造性的积极幻想,但也有的是毫无把握的空想。要获得“小发明”的课题,还必须从联想中进行筛选,淘汰那些不切合实际或暂时达不到的想法。

通过筛选,有了基本上可行的课题,就可以进行初步的设计。在对某一课题的各种设计中,又会出现简单问题复杂化和复杂问题简单化的情况,既有具备创造性、先进性的,也有无创造性、过时的;既有具备使用价值的,也有无使用价值的。这时就需要辅导老师帮助你们再次进行筛选,寻找确属小发明的可行的设计方案。

第四步:绘图

对于中小学生来说,可行性设计方案往往只是一个想象的粗浅轮廓。无论想象物多么简单,都必须绘出加工图纸(根据不同年龄、年级,提出不同的要求)。这是制作小发明前的必要步骤。同时,这也有利于训练绘图能力,培养同学们科学的严谨细致的工作作风。

第五步:制作

有了加工图纸,准备好原材料和各种制作工具,然后按图纸进行制作。制作中,如果发现图纸有问题,可以修改图纸或者重绘。当然,在制作中还可能会遇到各种意想不到的困难,这需要请辅导老师和家长协助排除。

第六步:实验

小发明作品制作后,要进行实验。在实验中证实或修订自己设计的方案。小发明作品是要不断改进的,需要多次的观察、联想,反复的设计、绘图,进行再制作,再实验。

第七步:说明

发明作品完成后,公开时,要写出说明书,以便推广使用。说明书的内容,一般包含功能、结构、器材、制作、操作、原理等几个方面。有些发明作品,一看示意图就明白的,就可写得简单一些,不要面面俱到。

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