中学生发明活动方案.docx
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中学生发明活动方案
中学生发明活动方案
厦门一中黄建通
发明活动是青少年科技教育活动的主要形式之一。
在中学开展发明活动对开发学生的创造力十分有益，是培养青少年科学素养、提高中学生综合实践能力的重要途径。
本方案依据中学生特点和知识水平及自学能力，以厦门一中学生发明活动现有的形式为基础，因校制宜地提出另一些拓展性改进措施，形成一个具有可操作、可持续发展的具体活动方案。
本活动方案是我校在若干年内发明活动的指导性方案，亦可作为其他中学开展发明活动的参考方案。
一、活动背景
学生创新能力的培养需要学校构筑一个活动平台，这个活动平台包括对发明活动的高度重视、活动时间和经费的保证、师资力量、培训教材、活动场所和必要的设备等诸多因素，这是学校开展发明活动的前提条件。
厦门一中是福建省重点中学，1994年通过一级达标学校评审，2001年被评为“全国科技教育先进单位”。
从1982年起，我校开展了发明与制作的科技活动，并长期参加各级的科技竞赛。
20多年来，我校学生的作品共摘取市级以上奖牌111枚（其中国际级奖牌5枚、国家级奖牌35枚），涌现出一批具有创新精神和动力实践能力的科技人才，他们分别获得中国少年科学院小院士、长江小小科学家、福建省小科学家、福建省小发明家等称号。
我校实施本发明活动方案具有下列有利条件：
（1）有扎实的活动基础。
发明活动是我校科技活动的一个亮点，是传统的竞赛项目，有着广泛的群众基础和长期的经验积累。
（2）有雄厚的物质基础。
学校为学生的发明活动创立了发明活动基地，设置了活动室、展览室、钳工室及车床等相关设备。
积极支持开展各种形式的发明与制作活动，并在学生的活动时间和活动经费上予以保证。
（3）有较强的师资力量。
作为发明基地的负责人，本人具有工科专业基础，热衷于发明创造，先后有15项发明获得专利权，有着指导学生发明活动的丰富经验和热情，有较强的动手制作能力。
同时，我校还有一批热心支持学生发明活动的各学科教师，他们在学科理论知识方面给予充分的支持和帮助。
（4）现成的校本课程教材。
本人以多年的从事发明活动的经验，编写了《青少年发明技法教程》一书，鹭江出版社于2004年出版，该书为厦门市第一本正式出版用于青少年发明活动的专著。
二、活动目标
通过多种形式的发明活动，让参与的学生在活动过程中掌握一些创造性思维方法和发明技法，而获得创新精神和动手实践能力的培养，提高科学素养和解决实际问题能力，激发科学兴趣和创造潜能；在研究课题的过程中，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，从中进一步学会观察、学会思考、学会创造。
在学习中创造，在创造中学习，这种良性的互动使学生成为具有广博的知识结构、突出的实践能力、强烈的创新意识的一代新人。
三、活动模式
1．兴趣型的发明活动
兴趣型的发明活动是指召集一些热衷于发明创造、思路敏捷的学生组成课外兴趣小组，利用课余时间进行创造性思维、发明技法、制作技能的系统培训，通过一个学年的发明活动，使其成为具备一定创造能力的实践者，并能提交一项发明作品或创新设计方案。
课外兴趣小组的人数以30－40人为宜，可分为初、高中两班分别授课，活动内容与时间安排可参照附表1。
课外兴趣小组活动的重点是对学生进行较为系统的培训，掌握基本的操作技能，激发科技发明的兴趣、捕捉创造的灵感。
活动的难点是如何合理利用学校的资源，如何科学地指导学生的发明作品并使之脱颖而出。
课外兴趣小组活动的优点是培训内容与学生的兴趣及愿望一致，教学效率高，收效大；缺点是培训面小，少数学生受益。
厦门一中于1994年开展发明兴趣小组活动，1998年创建发明与制作活动基地，参加活动的学生是历届科技竞赛的主力军，摘取了大部分奖牌。
课外兴趣小组活动是我校发明活动的主要方式，也是一种行之有效的传统模式。
2．任务型的发明活动
任务型的发明活动是指针对每年一次的青少年科技创新大赛和全国发明展览会，向全校学生征集发明设计方案的活动（征集方案表可参照附表2）。
从众多的方案中选取若干个较有份量的作品或构思，经完善后参加各级竞赛。
任务型的发明活动可利用每年科技宣传周活动或中小学生科技月活动，进行一些相关知识的讲座和宣传发动，调动大部分学生参与活动的积极性和创造性，有利于发明活动的普及与提高。
任务型的发明活动最大的特点是参与面大，作品的涉及面广，普及率高，在活动的过程中可发现一些科技苗子，这些苗子又将成为发明兴趣小组的新成员；最大的弱点是培训的力度小，作品的质量较差。
厦门一中自1982年起，经常性地举办校内发明创造，科技制作、奇思妙想等形式的竞赛活动。
这种任务型的活动能让每一位学生有展示才华的机会，获得参与科技活动过程的体验，存在着由量变到质变、从失败到成功的可能。
这种任务型的发明活动与兴趣型的发明活动相互依赖，优势互补，亦为我校开展发明活动不可或缺的活动方式之一。
3．渗透型的发明活动
渗透型的发明活动是指某些具备创造学基础的教师，在本学科的课堂教学中利用每节课的三分钟时间进行创造教育的活动。
其目的，是让学生在一个学年内，除了学会课本中的知识外，还要对创造学有初步的认识，并能掌握一些基本的创造性思维方法和发明技法，使学生的创造力得到开发。
“三分钟创造教育”的教学形式通常是以一则故事的方式出现的：
先介绍故事主人翁面临的问题，然后请同学们帮他想办法、出主意，接着描述主人翁解决问题的绝招，并指出其采用何种创造性思维和创造技法，最后给同学们留下“你从这个故事中获得哪些启迪”的思考。
在“三分钟创造教育”的教学内容的选择上，我们应注重如下几个方面：
（1）教学内容应包含创造性思维方法和创造技法的基本类型，要由零散的故事组合成较为系统的创造学课程。
比如：
巧用泥鳅疏通下水道（横向思维）、长明灯最节约（逆向思维）、超声波驱虫（偶然发现）、三色猫都是雌猫（观察发现）、放屁与挖耦（捕捉信息）、六面发光的手电筒（缺点列举）、婴儿尿急报警器（希望点列举）、打水漂与高速飞机（移植）、猫为何抓老鼠（类比）、酒味西瓜（组合）等故事，就有点代表性（这些故事及教学方法可参考《中国科技教育》杂志近三年连载，由本人撰写的《青少年发明技法教学案例》）通过这些范例介绍，能使同学们较全面地接触到创造原理和发明技法的一些基础。
（2）教学内容应向学科渗透。
比如在高二制图课正多边形画法的教学中，教师除了讲解尺规法、查表法、等分圆法以外，还特意介绍了一种正多边形绘图板。
这项专利产品可快速画出任意半径值的正多边形，其原理只涉及到初二的数学知识，同学们听完后发出了“我为什么没想到”的感叹。
又如，轴测图通常是从坐标的原点向上和向前画，而教师在黑板上讲解演示的图却是倒过来画。
经过比较，同学们发现了后一种画法可以少画许多线条，免去擦掉多余线条的麻烦，是一种便捷的画图方法。
在这节课“三分钟创造教育”的时间里，教师安排的故事就是“大小硬币的故事”，这两桩毫不相干的事情，被“逆向思维”的应用有机地贯穿起来。
（3）“三分钟创造教育”只能占用每节课三分钟左右时间，因此内容的选择要短少精悍，故事情节要富有趣味性和新颖性，这样才能唤起学生的共鸣。
（4）在讲述的过程中要刻意创造一个宽松的氛围，鼓励学生积极参与讨论，发表各自的见解，同时还尽可能地给学生留下想象和回味的空间。
（5）创造教育的内容与学科内容结合在一起是最佳的教学方法，但很难做到每节课都能合拍。
倘若遇到与学科内容不关联时，宜在下课前三分钟进行创造教育。
如果一上课就讲故事，往往会出现学生静不下来的局面，影响学科内容的教学。
开展创造教育并非劳技课的“专利”，各学科都可在课堂教学中渗透创造教育的内容：
语文、政治、历史、音乐、美术等学科可引用一些典故、谋略、名人的事例；数学、物理、化学、生物等学科可引用一些发现、发明和科学家的故事。
在确保学生掌握学科知识和基本技能的前提下，寻找出与创造性思维培训的结合点，进行创造性教学。
如果我们的教师能在各学科的教学中有意训练学生的创造性思维，那么，呈现在我们面前的将是一个充满创造活力的世界。
渗透型的发明活动的优越性体现于培训面较广、创造性思维培训与学科教学内容有机结合，既能加深对学科知识的理解，又能活跃课堂气氛，是一种学生喜闻乐见的活动形式；不足之处在于培训时间太短促，基础知识量少，上升到理性认识层面的学生不多，受启迪而引发出的发明作品较少。
厦门一中自1999年起，率先在高二年段劳技课的教学中进行“三分钟创造教育”教学尝试，并取得一定的教学经验和收获。
经过一年的探索与实践，我们看到了一些可喜变化：
（1）学习兴趣有所提高。
劳技课属非高考科目，学生中普遍存在着“走过场”的心理。
自从进行“三分钟创造教育”后，同学们渐渐地喜欢上这门课。
若遇到没剩余时间讲故事的情况，同学们还是强烈要求用下课的时间来听。
甚至在期末考试时，同学们还要求先讲个故事再考试。
这说明“三分钟创造教育”是学生可以接受的模式，也说明了在学科中渗透创造教育是提高学习兴趣的一条途径。
（2）学生在学习中的参与意识有所增强。
以往学生在课堂教学中多数充当“旁听者”，主动提出问题的人廖廖无几，如今多半学生积极介入教学讨论，把自己摆到合作者的位置上来，这说明了创造教育对改善教学环境是有益的。
（3）学生分析和解决问题的能力有所提高。
经过初步阶段的启示后，同学们在分析问题时，常常会无意中出现一题多解甚至是相反的结论，呈现出发散思维的流畅性、变通性和独特性三种明显特征。
（4）学生对创造性思维方法和创造技法有了粗浅的认识。
当教师讲述的故事与以前的类型相同时，部分学生就可答出这个故事的主人翁是采用什么思维方式或发明创造技法。
这种举一反三、触类旁通能力的提高，着实让我们惊喜不已。
（5）学生的创造力所提高。
在我校举办的发明创造和奇思妙想的竞赛中，该年段学生的水平最高。
如“制造缺氧的武器”、“能自动退色的黑板书写笔”、“恶梦催醒手表”、“带传染病毒的鼠药”等优秀作品；又如：
高二（4）班李丹同学针对物理课现有的转盘式向心力演示器提出质疑，发明了单摆式向心力演示器，实现了从定性分析到定量分析的质的突破，该发明项目共获得四项国家级奖牌。
（6）教学效率有所改观。
高二年段制图课每节的教学时间，第一学期平均用35分钟，第二学期递减为25分钟左右，这也间接说明了学生接受能力的高低，是与创造力开发程度成正比的。
4.学科型的发明活动
学科型的发明活动是指开设专门的创造学课程，让学生全面介入创造与发明活动。
目前，某些学校已把创造学课程列为高中劳技学科的科目之一，并且实施多年，取得了一些经验和成果。
设置创造学课程，也符合新一轮高中课程改革的精神，可列为高中技术课程必修单元或选修单元。
与其他学科的教学一样，创造学课程的教学以班级为单位，有固定的教学时间，有专职的科任教师，有现成的教材，有必要的设备，有考核标准和手段等。
创造学课程可采用已出版的相关教材，也可自编校本课程，或者配合使用。
教学内容与课时安排视各校具体情况而定。
创作学课程的教学重点是让学生分别掌握创造性思维的基本原理和发明技法，提高学生的创造力和动手实践能力；难点是教师应依据学生的个性特征，因材施教，既重过程又重成效。
开设创造学课程的优点是教学模式规范，课时保证，易教易学，培训面大，收效明显；缺点是绝大部分学校因高考的压力和师资力量的限制，难以实施这种活动模式。
厦门一中目前虽然尚未开设创造学课程，但正积极充实和构筑相关的软硬件，预计于2006年与新一轮高中课程改革同步实施。
四、问题与对策
1.活动模式的选择
在中学开展发明活动，是一个循序渐进、由浅入深、从易到难、逐步开发和完善的过程。
各校应根据本校科技活动的基础、师资力量、活动场所及相关设备等情况，因地制宜地选择适宜的活动模式。
要注意普及与提高相结合、点与面相结合、过程与结果相结合。
2.教育观念的转变
创造教育与传统教育在教育目的、教学内容和模式上有着明显的差异，应在下列几个方面进行观念转变：
（1）把以教师为中心转变为以学生为中心;
（2）把以学生被动接受知识转变为主动猎取知识;
（3）把灌输课本知识转变为引导学生在学习的过程中培养创造力;
（4）把严谨规范的课堂转变为生动活泼的探究场所；
（5）把重思维的结果转变为重思维的实践过程;
（6）把供给学生唯一标准答案转变为鼓励学生探索用多种方案进行析辩;
（7）把强调学生在教学中的统一性转变为接受学生在教学中的差异性;
（8）把培养知识型人才转变为培养创造型人才。
3．教学方法的转变
（1）创造发明活动不同于常规的课堂教学，教师是通过“辅助”和“引导”来完成教学任务的，辅导员是学生的朋友、参谋和组织者。
应尽量采用启发式、座谈式的教学方式进行教学，这种相对宽松的环境对培养学生的学习主动性、趣味性和集体创造精神有利。
（2）青少年皆有强烈的求知欲、旺盛的探索精神和天真的童心，这些都是形成创造力的前提条件和宝贵资源。
但他们在兴趣、志向、能力、性格等方面存在着差异。
因此，应当尊重每个学生的个性，注意创造个性品质的培养，鼓励大胆质疑和创新，为他们提供自由发挥、自我表现的机会，因势利导，营造一个研讨热烈又不偏离主题的群体氛围。
厦门一中在一次“你希望出现什么新产品”的专题讨论会上，学生们提出几百个新“希望”，其中不乏有“隐身衣服”、“让人也能吃草”之类的重大课题。
（3）延迟判断。
不要立刻对学生的创新思路和改进措施进行评判，应给他们足够的时间去探索和创造,让思路的闸门大开,让方案蜂拥而出。
对一些不切实际的设想,也应首先肯定学生的创新精神，然后才指出不足之处和研究方向。
（4）“授之以鱼不如授之以渔。
”教师不仅要让学生了解和掌握创造性思维和发明技法，更重要的是通过许多实例的介绍，让学生学到科学家和发明家发现问题和解决问题的方法，由此受益终身。
（5）要重视教学的实践性。
从创造性思维和发明技法的模拟训练、社会活动、课题攻关和样品制作等方面进行。
学生在动手和动脑的实践中，不仅提高了创造力，有时还能发觉自己是一个发现者和探索者，真正体验到智慧的力量和创造的欢乐，更加激发创造的热情。
（6）当学生在活动中遇到困难时，教师应及时给予鼓励和指导;当学生完成一个课题后，要引导他们向更高的目标迈进。
厦门一中陈欣同学设计的“斜面上物体受力演示仪”，曾获得市教具设计三等奖，再经过两年多的努力，进行了五次重大改进，最后摘取全国发明展览会金牌和全国青少年创新大赛一等奖。
（7）在教学中，要培养学生具备广阔、深刻、独立和敏捷的思维能力，还要培养学生养成敏锐观察、勤于思考、好奇心强的良好习惯。
（8）不定期举行小发明竞赛。
通过竞赛，可以满足学生自我表现的心理，调动争强好胜的积极性。
同时，也是对教学效果的一次检验。
4．教学方案设计
（1）创造发明课程应包含创造心理学、创造性思维、发明技法等内容，还应适当穿插一些综合性的训练，比如专题讨论会、校外活动、模型制作、小发明竞赛等内容。
（2）在课堂上宜采用设问的方式，这样传授的知识学生印象深刻，同时也锻炼了学生的思辨能力。
（3）要突出案例分析。
通过案例分析能使学生对别人的思维方式和创造过程有了较充分的了解，也有利于对其模仿和能力的提高。
（4）课堂练习也是不可缺少的。
课堂练习实质上就是一个训练过程，通过训练不仅能巩固知识，更重要的是能提高学生举一反三、触类旁通的能力。
（5）“最好的创造教育是教师占用最短的时间，最坏的创造教育是教师占用学生所有的时间”。
合理安排时间，多给学生留出思考和探索的空间及集体讨论的时间。
5．对教师特殊要求
（1）要有扎实的基础知识和广泛的科技知识。
“资之深则左右逢其源”，一个掌握丰富知识的人通常相对思路活跃，善于恰当地提出问题，揭示研究对象的本质，确定与其他现象之间的联系，准确而又迅速地解决问题。
（2）注重知识更新和信息积累。
在科技高速发展的今天，不断更新和积累知识是不落伍的重要环节。
开展创造发明活动就必须对某些领域的最新技术有所了解，让青少年的接触面和兴奋点尽量与最新科技成果接近。
信息的积累有助于对发明项目是否具备新颖性作出迅速判断，甚至能激发新的探索和发明的欲望。
（3）教师不仅要掌握创造心理学、创造性思维、发明技法等方面的知识，并能在辅导青少年创造发明活动中有效地传授和熟练地运用，从而使学生在获取知识的同时提高创造力。
（4）正确处理“博”与“专”的关系。
要求教师的知识面面俱到、样样精通是不现实的。
除必备的基础知识外，应根据自己的特点和实际应用的相关领域选择学习的内容，力求“全面懂一点，一点懂全面”。
（5）要有较强的控制能力。
创造性教学强调激励，激励能使思维活跃，也会造成课堂秩序的混乱。
教师要有“不失控”能力，该放就放，该收就收。
必要的控制不是压制，而是为激励创造了更有利的外部条件，要刻意营造一个适度喧闹的教学环境。
（6）要有较强的应变能力。
创造教育的目标是开发每位学生的创造潜能，而不是培养少数尖子，要对大多数学生因材施教显然不是一件轻松的差事。
因此，必须要有普遍性和特殊性相结合、原则性和特殊性相结合、原则性和灵活性相结合的教学方法，要有现场调控能力，要有使每位学生的创造力的提高达到比较接近的教学效果。
（7）要有较强的组织能力。
校外活动是发明活动的一项内容，通过参观工矿、农村、科技竞赛、科技影视等校外活动，开阔学生的视野，培养学生独立发现问题和解决问题的能力，每次外出，教师都要在衣、食、住、行、安全等方面有充分的考虑和合理的安排。
（8）要有一定的社交能力。
发明活动不仅要靠师生的共同努力，还要得到上级科教部门、校外辅导员、家长等各方面的关心和支持。
因此，教师应擅长与社会各界交往。
（9）要有较强的动手能力。
教学中有时要组织学生进行小制作活动，有时许多发明方案需做出样品进行验证，其中大部分需要在教师手把手的指导下完成制作。
（10）要有一定的表达能力。
表达能力包含能说、能写、能画，它不仅是教学上的需要，也会在竞赛中给评委和观众留下较好的印象。
五、评价体系
评价是指对学生在知识与技能、过程与方法、情感态度和作品价值等方面进行定性定量描述。
客观、合理的评价有助于学生了解自己在发明活动中已取得的成绩、不足之处和整体效果，也有助于教师及时调整和改善教学措施。
1．评价的原则
（1）整体性与多样性相结合
在让所有学生在原有基础上都得到发展的前提下，通过多种方式和手段关照不同水平（或不同个性特征）的学生在不同方面的发展，避免用一把尺子、一个标准来衡量不同学生。
（2）过程评价与结果评价相结合
发明活动的结果固然重要，但学生在参与活动过程中对创造性思维方法和发明技巧的理解、体验和收获更为重要。
因此，学生的参与程度、参与水平和态度是主要的评价指标。
（3）综合性评价与阶段性评价相结合
综合性评价包含学生在学习中的知识和技能方面获得的情况、学生在活动过程中掌握方法和情感态度等方面的发展状况，用综合评价促进学生的全面发展。
同时，也要注重根据不同教学阶段确定不同的评价项目，甚至根据具体情况以日常性的随机评价，从而提高评价的针对性和有效性。
（4）教师评价与学生自评相结合
发挥不同评价主体在评价中的作用，将教师的评价与学生的自评、互评及其他人员参评有机地结合起来，发挥各类评价主体在评价中的作用。
2.评价内容
评价要体现学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等内容。
根据学生对课程的理解和运用状况，对学生的综合水平进行评价。
（1）知识与技能
知识评价分为陈述性评价和程序性评价两个部分。
陈述性知识评价倾重学生在理解的基础上记忆；程序性知识评价则倾重学生在实践的过程中融会贯通，解决实际问题方法的正确运用。
技能评价主要从学生使用工具和设备的技能、试验技能、交流技能等方面进行考核。
（2）过程与方法
过程与方法的评价主要从学生解决实际问题的能力、提出技术方案的灵巧性等角度，考核其作品是否比别人简单有效、是否将所学的理论知识运用到作品中、设计上是否有创意、功能上是否满足要求等。
（3）情感态度与价值观
在活动过程中，评价内容还应包括学生是否富有想象力、善于批判，是否具有精益求精、实事求是的态度，是否具有克服困难、解决难题的信心和意志，是否具有良好的合作精神，是否有勇于创新的个性品质，是否关心他人，是否解决实际问题等方面。
3．评价的方法
评价的方法包括案例测试、作品评价、访问交流、活动报告等形式。
这些评价方法各有特色，在不同评价阶段或对不同评价对象，灵活运用这些评价方法。
（1）案例测试
选取某些来自生活的典型案例或命题，以书面的形式考查学生对原理的理解、技术方法的综合利用或将技能迁移到新课题的能力。
（2）作品评价
对学生在发明活动的过程中设计制作的作品或方案，要从新颖性、创造性、实用性、独特性等方面进行综合性评价。
新颖性是指发明方案所设计的形状、构造或技术方法是前所未有的，且未被公知公用；创造性是指发明方案与现有的物品或技术方法相比有实质性的特点和明显的进步；实用性是指发明方案能够制造或者使用，并且能够产生积极的效果；独特性是指发明方案与现有事物不相同或不相近似。
对于成功的方案或作品，除了进行新颖性、创造性、实用性、独特性方面的评价外，还要从设计的合理性、思维的变通性、产品的经济性、应用的社会性、成功的原因与不足等角度进行评价；对于不成功的方案或作品，要着重评价创作过程中的合理之处和有价值的地方，看其是否有思维的闪光点，是否能总结出失败的原因和教训。
对于有改进可能的方案或作品，允许重新设计，并重新进行评价。
（3）访谈交流
与学生面谈，了解学生阶段性学习状况，对自己的期望、满意程度、存在的问题和困惑等，利于教师有针对性掌握学生学习情况，及时解决问题。
（4）活动报告
记录学生在活动过程中有价值或有意义的信息，记录学习过程中的感受，设计过程中遇到的问题及解决的办法，方案或作品的独到之处及评价，形成学生发明活动档案资料。
在中小学开展发明活动是一种活跃思维、开发学生智力和动手实践能力的科技教育活动，符合教育教学规律和课改精神，具有鲜明的时代特征，体现当代科技发展方向和教育理念。
通过科技活动，可以使学生学到的知识运用于实践，又从实践中学到新的知识，形成“在学习中创造，在创造中学习”的良好氛围。
经验表明，创造力人皆有之，创造力可通过学习和训练得以提高。
中小学开展发明活动是一个具有较强可操作性的科技教育活动，有一定的活动基础和社会影响力。
本方案提出的活动框架可作为其他中学开展发明活动的参考模式。
各校在实施时应根据各自特点，因地制宜开展发明活动。
对本方案进行必要的修改、补充和完善，制定出更科学合理的活动方案，培养出更多更好的创新型人材，这也是本方案设计的目的。
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