第2章 基础知识(2)
解题的主要内容就是如何创造，这是整个发明过程中最关键的环节。在这个环节中，要提出具有创造性的解决问题的设想或技术方案，找出实施设想或方案的途径。怎样创造性地解题呢？灵活、恰到好处地运用一些创造技法，就能巧妙地解题，甚至让人拍案叫绝。例如，人们都使用过电线插头插座，一定知道它的两大缺点：一是容易触电；二是插头容易脱落而出。克服这两个缺点当然可以彻底从插头与插座的结构上着手改造，然而这样一来要重新设计，重新开模具，重新开辟工作流水线，会大大地提高插座、插头的造价。那么，有没有什么好方法既能降低成本又能防止触电和防止插头脱落呢？
徐捷同学通过打电话，拨动电话机盘联想到在插座上也可以加一个拨盘，便很简练地解决了问题，发明了“拨盘式安全插座”。它的构造即在原有工艺的插座上加一个安全盖，盖上有两个孔，平时有弹簧使安全盖插孔与插座孔错位90°。使用时将插座安全盖拨动90°，使安全盖孔与插座孔对准，此时可将插头插入插座内。由于插头上的两脚受到拨盘的弹簧扭转的回复力，所以能防止脱落。这里不难看出，徐捷同学解题使用的是“联想构思法”与“组合创造技法”中的“主体添加法”。
又如：常用的肺活量计有笨重、结构复杂、价格昂贵、离不开水等缺点。是否可以发明一台无水肺活量计呢？张琪同学把手风琴的风箱的结构移植到自己的发明上，一种不需要用水的肺活量计便展现在人们的面前。
解题过程中，一旦富有创造性的设想和方案产生，就须进入验证和实施阶段。
验证
最初的创造性设想和方案很难是完美无缺、切合实际的。这是因为发明创造必须具有实用性。能否实用，是否先进，必须通过实际验证才能确定。在验证阶段，还需要对最初的设想和方案加以改进和完善。
实施
这是发明创造的最后一个环节，即完成发明创造，获得最终成果，使其付诸应用，产生一定的社会效益。实施既包括发明创造成果投入使用，也包括申请并获得专利，通过专利转让途径产生广泛的社会影响。实施还包括对发明创造成果的宣传和推广。实施可能是一个漫长而艰苦的过程，发明创造必须得以实施才能为社会接受和承认，并产生其应有的社会作用。
上面只阐述了发明创造一般程序的主要环节，具体的发明创造过程要丰富得多、复杂得多，其中的奥秘还有待青少年朋友亲身去体验、去探索，从中了解更详尽的发明创造过程和方法。
四、青少年发明创造活动的内容与特点
青少年发明创造活动的内容
目前，在青少年中开展的技术发明主要指青少年在日常学习、生活、劳动中针对那些感到不称心、不顺手、不方便的事物和方法，运用学习的科学技术知识，创造性地设计和制作出目前没有的产品或生产方法，或对现有的产品和生产方法进行改进与革新，从而为人们的生活、工作、学习带来方便。
青少年的技术发明中的发明与《专利法》所提倡和保护的发明本质上是相同的，但又有较大的区别。《专利法》所提倡和保护的技术发明是为了“促进科学技术的发展，适应社会主义建设需要”。青少年的发明也同样有这个目的，但是，在青少年中开展这项活动的最主要目的还是为了培养和提高青少年的创新精神与创新能力，提高他们的科学创新素质，成为未来的创新后备人才，以促进科学技术的发展和社会的进步。
对于青少年技术发明，不仅要求学生自己构思，自己设计，还要自己动手做出实物，经受实践的验证。当然，由于青少年年龄小，受到技术水平、设备或体力条件限制，在制作当中，本人不能胜任的工艺可以允许他人协助或代做。
目前在我国，青少年开展技术发明活动的项目主要包括以下四个方面：
（1）发明。包括《专利法》中所说的发明和实用新型；（2）改进。对原有物品不作本质的改变，只对它的形状、结构等旧有的情况，进行合理的改变，使其有所进步，但仍保持其原有的功能，或增加部分新的功能，使用起来更加方便、顺手；（3）革新。对原有物品的形状、结构进行合理的改革、创新，使它的功能起了变化，适应新的要求；（4）人工培育的动、植物新品种。根据遗传学原理，选择父系、母系的优点，使基因重新组合得到的新动、植物品种。但人工培养的动、植物品种要经过几代的筛选，经过小实验、中试及有关专家的鉴定，才可以被承认是人工培育的动、植物品种。
对于与国家法律和法规有抵触的项目，对青少年身心健康有害的项目，人用药品和食品，纯计算机软件项目（不包括由软件、硬件结合的项目），都不应包括在内。
这里特别要注意的是，不要把发明同科技作品的制作混同起来。发明同科技作品的制作虽然都是青少年课外科技活动的一种形式，但是，这两种活动是有着明显的区别的。它们的主要区别是：第一，在科技制作的过程中，虽然也要发挥创新精神，但它主要是仿造，是在具有现成的图纸、样品等资料的情况下，按照图纸、样品等资料的要求去制作就可以了；而发明就要创新。第二，科技作品的工艺要求比较精细，在进行科技制作的时候，要在内部结构和外观工艺的要求上下功夫。在对一件科技作品进行评审的时候，主要是考核这件作品的制作水平，不单是考核它的构思；而发明则要求构思巧妙、新颖。第三，科技制作主要是仿造，因此比较容易获得成功，能够很快地引起大家的兴趣；但是发明要求的是创新，在选题、构思、设计上都比科技制作要困难得多，一次成功的可能性不大，在较短的时间内不容易引起大家的兴趣，甚至有些人经过几次失败后，容易灰心丧气。
青少年发明创造活动的特点
青少年发明创造活动的心理过程与成年人是基本相同的，然而由于青少年的年龄特征和心理特点又与成年人有所不同，所以青少年的发明活动过程与成年人相比存在着差异。
（1）发明的动机往往出于自己的兴趣。而这兴趣的形成，一般由于以下四个原因：一是在日常生活、学习、劳动中遇到有不顺手、不称心、不方便的时候，也想试一试自己能不能通过发明创造解决问题，在试探当中对发明产生了兴趣；二是在参加校内外各种科技社团和兴趣小组、夏令营的活动当中，在科技辅导老师的启发下对发明活动产生了兴趣；三是听了技术发明的讲座或阅读有关书刊产生了兴趣；四是受到家庭的影响对发明产生了兴趣。据天津市对第四届青少年创造发明比赛286名获奖学习的调查表明，以上四个原因形成发明兴趣的学生人数分别占286人的54.5%、25.18%和23.43%。
对发明活动有了兴趣，就驱使青少年主动地观察事物，广泛收集资料，积极去选择发明的课题，勤于作品的构思。这种兴趣将在整个的发明活动中起主导作用。因此必须对青少年的发明活动创造一个良好的环境，给他们以支持、鼓励、理解和指导，使他们对发明的兴趣由好奇式的兴趣发展到喜爱式的兴趣，进而到习惯式的兴趣，这样才能巩固持久地保持下去。
（2）课题的选择随意性大。青少年的技术发明活动不同于其他的科技活动，它在活动中不能像科技制作或实验那样，大家同做一种作品或实验，它一般是由青少年独立进行选题、构思、设计、制作的。这就决定了青少年发明创造的课题是由本人选定，并不是由他人或社会团体选定，因而课题选择的随意性比较大，而且变动频繁。
当他们对发明产生了兴趣后，就去查找自己所遇到的各种不方便的事物，从而发明的课题也不断产生。面对这断断续续产生的课题，他们一般不是把这些课题集中起来分析取舍，而是遇到什么课题，就去构思制作，刚碰到了一点困难，很可能就放下这个课题又去考虑另一个课题。这就造成青少年在技术发明时碰巧也会产生一个好的构思，成功地完成一些好的发明项目，但也可能由于这样见异思迁，不深入研究事物，造成很多青少年在发明活动中成功率低。
（3）发明创造课题范围比较狭窄。在中国发明协会举办国家级的全国发明展中，发明项目共分为19类。但在全国和省、自治区、直辖市举办青少年科技发明比赛中，据统计，青少年技术发明项目最多也只有12类，有时只有7～8类，其中绝大多数项目属于生活和学习用品、教具两大类。
青少年主要的任务是学习，他们的生活范围基本是家庭和学校，接触社会面很窄，不很了解社会需要哪些发明，工厂中设备哪些需要革新改造，即使知道，由于知识和技术力量的限制，也不能胜任。青少年技术发明的项目多是在他们身边遇到的不方便事物和方法。据对天津市第四届青少年科技发明创造比赛286名获奖者的调查，81.12%的发明者认为他们课题的产生常常是从身边的生活、学习、劳动、游戏中所遇到不方便才找到发明课题的，50%是生活用品。课题选择来自身边的好处是：选题比较容易，直觉灵敏，便于构思设计，便于实施验证，容易成功。但是这类选题是很有局限性的，范围较狭窄，加之青少年使用的物品常常是重复的，去年初中一年级学生接触的事物，今年初中一年级的学生仍会再接触，往往造成同一个课题的重复，对青少年个人讲是“发明”，对社会讲并不是发明。
（4）青少年的发明活动有一定的周期性。这是由于中小学生年龄特点和心理因素的影响，以及学校教育的阶段性所决定的。从天津市第四届青少年发明比赛获奖学生数字的年级曲线和年龄曲线看，说明了青少年技术发明活动的周期性是：小学高峰期为5～6年级，即11～12岁；初中为初二、初三年级，即14～15岁；高中比较匀衡，即16～18岁。
（5）青少年发明创造的工艺水平较低，在转化为产品时往往要进行第二次开发。青少年的技术发明活动是在课外时间进行的，他们的经验不多，工艺能力不强，一般只用一些简单工具进行手工操作，工艺比较粗糙。
另外，青少年对自己的发明项目构思、设计后，某些材料不易找到，限于技术设备不足，又不易制作，因而，须要找一些代用品或废品制作，往往不够美观、精致、坚固。作为技术发明的成果应该转化为产品、商品被社会接受，但青少年的发明项目要转化为产品、商品，大部分需要有关人员的第二次开发。这也是因为青少年在发明制作中，一般不考虑材料来源，常常只选取易得、价廉、容易加工的材料，对于作品使用寿命、流水生产的装配、今后的维修等都不考虑，消耗材料、工时等也是不计算的。但这些关系到质量、成本、价格的重要因素对于工厂来说是至关重要的。所以对于一件较好的青少年发明项目，在投产之前，有关人员在其构思、设计、功能、效果不变的情况下，要对其材料、结果、工艺等方面进行二次开发，才可转化为产品商品，使其增加社会效益和经济效益。
（6）非智力因素对青少年发明创造能不能成功的影响很大。技术发明活动周期长，一次成功率不高，难度大，而青少年的兴趣不巩固，注意力不持久，在每一件发明过程中都会发生意想不到的各种各样的困难，对于这些困难单凭智力、创造力是不能战胜的，还需要靠良好的个性，特别是某些非智力因素，尤其是意志的作用。意志就是人自觉地确定目的，并且根据目的来支配、调节自己的活动，克服困难实现预定目的的心理过程。青少年在技术发明活动中由选题到完成，若没有坚强意志，是难以成功的。除意志外，其他的非智力因素所起的作用也是不可低估的。
五、青少年发明创造课题的选择与评估
课题选择的一般原则
青少年发明创造的课题种类虽然不多，范围也较狭窄，但他们发现的问题、提出的发明课题却是五彩缤纷。选好课题，有助于发明的成功。
在选择发明课题时，应注意以下几个原则：
第一，选择身边常遇到的问题作为发明课题。从青少年日常生活、学习、工作、游戏、走路、旅行、劳动当中寻找选择课题，对目前人们使用的用具、文具等，想一想怎样能提高效率？质量怎样能更好？怎样减少故障？怎样可以更安全？怎样可以使价格更便宜？怎样用起来更方便？等等。选择身边常遇到的问题，便于青少年的观察，分析课题既明确又具体，也便于构思、设计，也容易成功。
第二，选择课题要从主客观实际条件出发。青少年技术发明最后的成果是要以实物形式出现，并能在实践中使用。这不仅需要青少年的构思、设计，还要经过青少年自己动手去制作、实验等过程。因此在选择课题时一定要考虑青少年是不是具备完成这项发明课题的条件。某些课题所需的知识和技术虽然能通过学习得来，但是这个目标不应距离青少年本身的科学文化知识基础太远。否则，他们在短时间内无法掌握所需知识和技术，这个课题就难以坚持下去。同时还要考虑到工具、仪器、设备、经费等条件。凡是超越了实际的可能，尽管这个发明课题很吸引人，也要实事求是地将其舍弃，免得白白浪费时间和精力。
第三，选择课题要专一并且简单易行。青少年的发明创造是在课余时间进行的，精力和时间都很有限，这就决定了在一段时间里选择发明课题要专一，从一事一物去构思，从一点一滴做起。这样容易成功。