自制教具在教学中的作用

1、一、自制教具在素质教育中的作用（一）自制教具的主要作用观察和实验是人类认识与研究自然的基本途径，也是引导学生热爱科学、 激发学习兴趣、调动他们的积极性、主动性和创造性的重要方法和有效途径。教会学生观察和实验的本领，是自然教学的重要目的之一。在自然教学中，教师运用直观教学的方法，通过教具的演示及学生亲自动手实验，就可以较好地激发学生实验研究的兴趣，使学生在观察实验中，通过观察比较、归纳概括，提高自行获取知识的能力。这是其它教学方法所难以达到的。它在学生的素质教育中有着不可替代的作用。目前，随着教育理论的不断深化，实验教学作为学生直接认识自然、了解自然事物发展变化基本规律的重要工具、作为自然教学的

2、重要组成部分，正越来越受到人们的重视。自然实验教学运用得好，不仅有利于学生更好地获取知识， 而且对提高学生诸方面技能和能力，培养学习兴趣和爱好及形成良好的科学素质等都有着及其重要的作用。因此选择和运用好恰当的实验教具，就成为上好实验课的关键一环。随着自然教学改革的不断深入，教学内容也在不断变化。传统的实验教具已跟不上教材变化的需要，很多在教材中已不适用，急需补充新的教学仪器与实验器具，这是教学改革的需要，是发展教育的需要。但是新的教具的开发、研制、定型、生产，需要有一个较长的过程，相对课本而言，具有较强的滞后性，还不能及时满足新的实验教学的需要，自制教具就成为教师填补这一空白的重要手段。我通过

3、长期应用大量自制教具的教学实践，感觉到它在搞好实验教学、提高学生素质有着以下几方面的重要作用。1 .自制教具一般具有取材容易、经济、可大量利用现代生活产生的废弃物，而且制作都比较简单、方便，有利于师生共同完成。这不仅容易做到人人动手实验，还有利于培养学生的求知兴趣、动手能力及创造精神。例如：饮料瓶、易拉罐、吸管、小药瓶、泡沫塑料、塑料片等都是师生共同制作自制教具的常用材料。在 水的压力”一课中所研制的水的压力实验演示器，用的就是一些大饮料瓶，瓶盖、粗铁丝等，在热胀冷缩”一课中用小药瓶配上饮料管来研究液体的热胀冷缩效果就很好，学生们人人都可以亲自实验。2 .趣味性是吸引学生注意力的极好手段，它对

4、增强学生们的好奇心，激发学生们的学习兴趣，都起着重要 的推动作用。如果在实验课教学中加入一两个带有趣味性的实验，对于提高整节课的教学效果是极其有利的，自制教具正好在这方面有着巨大的优势，它不用像正规教具那样芷规”，它完全可以不拘一格从身边发生的自然现象中寻找素材来设计一些有趣的实验，这也是自然教师们经常采用的方法。例如：在 热胀冷缩”一课中的热喷泉实验，冷喷泉实验；摩擦起电”一课中的听话的小飞机等。既有趣味性，能极大地吸引学生的注意力，又含有深刻的科学道理，可激发学生去积极思考这是怎么回事？为进一 步研究开一个好头儿。3 .自制教具一般都是教师针对现有实验之不足而设计制作的。实验结果更明显更直

5、观，学生更容易观察到。例一：在三年级 水的压力”一课中，课本上的实验设计是利用两个蒙有橡皮膜的漏斗，中间用乳胶管连接起来，把其中一只漏斗按入水中，观察另一只漏斗上橡皮膜的变化，从而发现水有压力。该教具的设计和使 用都存在着较大的缺点。因为实验条件的限制，分组实验时，不可能有较多较大的玻璃容器供学生使用。由于水的深度有限，当把蒙有皮膜的漏斗放入盛有水的容器中时，另一只漏斗上橡皮膜的变化实际上是不大明显的。尤其是在观察不同深度水的压力时，因漏斗较大，水较浅，就更不容易观察到膜的变化了，而且学生 在做起实验来也很困难。这对学生的认知和实验能力的培养都是不利的。因该项实验是本课的重点实验，起着突出重点

6、突破难点的作用，如果做得不好，就会影响本节课的教学效果。为此我们对原实验作了改进，利 用蒙有皮膜的饮料瓶盖代替漏斗，并固定在一根粗铅丝的下端，让其还能自由转动；用装有红水的U型玻璃 管代替另一只漏斗，再用乳胶管将两者连接起来。在实验中，把饮料瓶盖插入水中时，随着水的深度不同， U型玻璃管中的液面就发生明显的变化；这就大大增强了直观性，学生们通过实验观察，不但能够很容易地 发现水越深，压力越大这一科学道理，而且通过改变瓶盖的角度，还能测知来自不同方向水的压力，进而发 现在水下相同的深度，各个方向上水的压力都是相同的。从而为突破本课难点起到了良好的作用。例二：在二年级 摩擦起电”一课中，课文中为证

7、明摩擦后的物体带电，介绍了手拿就泡接近摩擦过的物体，如果就泡亮了，就证明该物体带电了，这个实验的立意是很好的，与人们用试电笔检测日常生活中的电联系起来，只要就泡亮了就证明有电；但是摩擦过的物体所带静电一般都很少，就泡接近时只微微一闪就没有了，如果环境亮度再大一点，就很难发现这一微小的闪光。因此这个实验如要做得成功，其中一个首要的条件就 是要在黑暗条件下进行，越黑观察的效果越明显。然而一般学校很难有这样的条件，即使挂上黑窗帘，教室 内仍不是很黑，就不能达到预计的效果，尤其是在做公开课时更是如此。怎样解决这一难题呢？我们采用了 局部黑暗代替整体黑暗，把就泡卡在了黑色胶卷盒内，两端焊出两个短金属棒。

8、实验时指导学生捏住一个金 属棒，并将胶卷盒扣在一只眼上，然后将摩擦过的带电体接近另一个金属棒，学生们很容易就观察到了就泡 的微小闪亮，实验时学生们兴趣非常浓，几乎把身边所能找到的物体都拿来摩擦一下，试一试是否带电。自 制的教具既巧妙地解决了教学中的难点，又激发了学生们研究学习的兴趣和积极性。例三：在六年级电学部分，关于人体、不纯净的水和大地等是导体”不仅是本部分教材的重点，也是难点，而且与实际生活紧密联系，学生只有深刻理解人体、不纯净的水、潮湿物及大地等是导体，才能真正懂 得安全用电的意义，使之成为自觉的行动。现教科书仍延用传统的实验方法，即利用灯泡、导线、电池等组 成的，电路检验板来检验导体

9、、绝缘体，并根据小灯泡的亮与不亮来进行区分，如人体、不纯净的水等 接入电路后往往不能使小灯泡亮起来，由于没有理想教具，老师就只能告诉学生人体、不纯净的水及大地等是导体。”以上知识因为不是学生亲眼所见，亲自实验的，就不能让学生真正信服，也就很难真正理解。以上内容就成为了本课实验的一大难点。为突破这一难点，我研制了多功能电子声光演示器”教具。实验中学生们非常投入，研究兴趣极高，除了教师事前准备的以外，还把身边能找到的材料都找来实验，他们利用这一教具不但很容易地发现了人体、不纯净的水及大地是导体，而且通过实验还发现干手和湿手虽然都导电，但导电能力不一样，一个弱、一个强；湿木和干木一个导电一个不导电；

10、以上实验不仅向学生渗透了世间一切事物都是在不断发展变化的辨证唯物主义思想，也让学生对安全用电的意义有了较深刻的理解。4 .自制教具可以较好地填补现有教具的空白，易于突破教材中的重点难点，实验效果更好。例一：在 电流”一课中，电流在导体中是怎样流动的，这是一个很抽象的概念，学生们不能亲眼目睹，所以一般记忆都不很深刻，讲过后不久就忘掉了。能否制作一件教具，让学生能直观地、形象地看到电流在导体中是如何流动的呢？为此，教师应用电子学知识， 利用发光管象流水灯似的依次发光来模拟电流在导体中流动的情况。当电池反接时，电流”也要反向流动，设计制作出了电流在导体中流动演示器”，较好地解决了这一难点。该教具专利

11、获得了 9 4年首届全国新技术与产品博览会金奖”。例二:在 雷电现象”一课中，老师在讲雷电危害时，因没有恰当的教具，一般都是老师讲，学生议。有些雷电造成的危害，学生们因不是亲眼所见，印象不会深刻，有的甚至还会怀疑这是真的吗？ ”针对这一难点，教师利用起电机点燃汽油棉实验来以小比大，这不但激发了他们的好奇心，而且还加深了对雷电危害的认识。如何预防雷电给人们造成的危害呢？同学们会很自然地想到了避雷针，但是避雷针为什么能避雷的道理，学生们并不清楚，如果能亲自体验一下，这些问题也就迎刃而解了。为此教师利用起电机和一个磨尖了的小钉子，所做的模拟避雷针实验，达到了满意的效果。具体做法是让一个胆儿大的学生用

12、手去触摸起电机的带电球，一下子被电了回来；再让其他学生用手来摸，结果没一人敢上来摸了。这时老师不慌不忙地手拿钉子去触摸带电的小球，学生们惊奇地发现，老师触摸小球时一点事都没有。老师再让其他同学用同样的方法试，也都没有什么感觉。学生们都感到奇怪，老师没有正面解释，而是让一个学生上前来仔细观察钉子尖在接近带电球时所发生的情况。 学生们终于明白了原来是钉子尖把带电球一次性较大规模放电变成了细小的多次放电。所以人也就没有什么感觉了。这就是避雷针之所以能避雷的道理。5 .自制教具可缩短实验时间，在短时间内就能见到效果。世界上一般事物的发展变化往往是比较漫长的过程，教师在实验室条件下就是要千方百计用尽可能

13、短的时间让学生们看到这个变化，进而发现事物变化的规律，激发起学习的兴趣和积极性。如果实验的时间较长，效 果再不明显，学生的注意力就会分散，教学效果就会受到影响。另外，只有缩短了每一项实验的时间，才有可能在4 0分钟的教学过程中，增加实验个数，加大教学密度，从而提高教学效果。例如：在四年级 热胀冷缩”一课中，气体、液体的热胀冷缩变化比较明显，学生们较容易观察到，而固体的热胀冷缩往往就不明显。需要较长的时间，老师们一般采用金属热胀球实验”，做这个实验要看到结果，约需一分钟，而如果用酒精加热金属棒的金属线胀演示实验。则需要十几分钟或更长的时间，这个实验因时间太长，既减小了实验的密度，同时因时间一长还

14、会降低学生们的注意力。为缩短实验时间，教师设计制作了带指针的金属线胀演示器，利用电加热金属丝代替了酒精槽加热金属棒，这就大大缩短了实验时间，实验一次只需几秒钟，一分钟之内就可以重复多次，而且实验的效果还非常明显。做完此项实验后，金属球也被加热好，这时老师就给学生们演示金属球钻圈实验，这时金属球已经钻不过去了。说明金属球受热后体积已经胀大了。老师接着提出问题：要想让球还能钻过铁圈怎么办？”学生们会说把球放到冷水里冷一冷就行了。这时老师可以不把球放到冷水里，而是往球上浇一杯冷水，同样是受冷，因方法不同，效果也就有较大的差异，当冷水浇到金属球上时，学生们亲眼看到了球受冷缩小后穿过铁圈的全过程。这就更

15、能激起学生们的好奇心和注意力，提高学习研究的兴趣。6 .自制教具可较快地把现代科技溶于其中，弥补现有教具之不足，使实验课上得更精彩。例如：在摩擦起电”一课中，学生们通过实验懂得了物体通过摩擦可以带上静电，带电体可以吸引一些轻小的东西。我们讲静电，难道就只是让学生们知道摩擦后的带电体能吸引一些轻小的物体吗？能不能让他们的思维再扩展一些呢？静电还有哪些更大的用处呢？为此教师设计制作了一个消烟除尘的模拟装置；用日光灯管作 烟囱”，并让蚊香的烟从 烟囱”中冒出，然后再用起电机产生静电将烟尘除掉，通过以上实验，不但使学生们加深了对静电知识的理解，开扩了他们的眼界，而且还向他们渗透了环境保护知识及现代科技

16、知识。但是，研制的 消烟除尘”教具，最初因采用感应起电机来产生静电，效果总不是十分理想，这是因为起电机产生的静电较少，用它消除一根蚊香冒出的烟还可以，多了就不行了。同时它受天气的影响又较大，一旦天气不好，实验就做不成了，而我们的实验课不应受天气的左右，即使天气不好，实验课也应照常进行，实验的效果还要越明显越好，要让全体学生都能看清楚。能不能办到呢？为此教师应用现代科技成果，又研制了电子起电机”，利用电子技术来产生高压静电，并用它来做静电的应用实验。有了它，果然效果就大不一样了，它不但不受天气的影响，而且产生的静电也大多了，即使4 5根蚊香同时点燃的烟也一下子就被消除干净了。这个实验在数百人的礼

17、堂里都能看得很清楚。另外利用电子起电机来做雷电现象及危害的实验中，用它来点燃酒精棉及做油汽爆发实验，效果都非常理想，一做就成功，这对于提高教学效果起到了关键作用。该项教具在9 6北京国际发明展览会上还获得了铜奖7 .自制教具是在广大实验教师不断实践、创新的基础上产生出来的，它为新教具的开发、生产提供了大量的可借用的素材。例如：有位研制的多功能电子声光演示器”已经成为我市很多学校电学部分必备的教具。有的中学还把它作为科技材料供学生进行制作。又如：有位教师研制的袖珍油气爆发演示器是为研究内燃机的工作原理而设计的，它是由电子打火机中的电子点火器与胶卷盒的巧妙结合而成，盒是汽缸、盖儿是活塞、点火器伸进

18、盒中的放电部分相当于火花塞。使用时，只要将沾有酒精的棉球在盒的内壁擦一擦，然后盖紧盖儿，当盒内酒精挥发与盒内空气充分混合后，按动点火器产生火花放电，油气爆发而产生巨大的能量，将盒盖崩得老远，并发出很大的响声。这个实验说明油气爆发有力量， 同时也说明了小小内燃机为什么有那么大的力量能拉着汽车到处跑。这比以前教师用火柴点蜡纸筒做油气爆发实验的效果就好多了，它不但安全可靠，而且百试百灵。后来，这位又在此基础上增加了一个纸火箭筒，成为能够反复发射的袖珍纸火箭，学生们非常爱玩，当他们俨然像位科学家那样按倒记时方式按动电钮发射火箭时，当时的心情是可想而知的。 后来该教具作为学具已写入北京市科技活动课本中被

19、推广应用。8 .在教学实践中不断研制和完善自制教具、努力提高自身素质是实验教师一个永恒的课题既然自制教具在学生素质教育中有着非常重要的作用，作为一名实验教师就应该在教学实践中不断学习新的科技知识，不断努力提高自身素质及创新意识。目前科学技术正以前所未有的速度飞快向前发展，新科技新材料不断涌现，这就为实验教师提供了一个广阔的天地，只要科技在发展，社会在进步；教学内容就会不断变化，国家对教具的开发与研制工作就要一直进行下去，研制和完善自制教具工作就成为实验教师一个永恒的课题。（二）在新的课程理念下自制教具仍非常必要主要体现在：1 .自制教具能有效培养学生学习的主动性。麦克斯韦说过实验的教育价值与仪

20、器的复杂性成反比，学生自制的仪器，虽然经常出毛病，但它却会比用仔细调节好的仪器能学到更多的东西在学校实验室里教学仪器数量有限，使用一般都强调要按步骤操作，如果非正常损坏，则要赔偿，甚至罚款。因此，学生普遍存在害怕心理，使用时小心谨慎，不敢越雷池一步。学生处于被动实验状态， 学习的积极性和主动性受到了压制。而自制教具取材容易，制作简单，损坏了可以再制作，这是商品仪器无法比拟的，它能有效地提高学生的学习积极性和主动性。另外，学生通过自制的教具，能加深对教材内容的深入理解。如在音调”的学习中，学生通过课后的小制作，小实验，就可以知道古代的编钟为什么能产生美妙的音乐。2 .自制教具能充分培养师生的创新

21、精神和能力。自制教具从设想开始到动手设计、制作、试用，最后定型，都要经过深入思考和反复论证。发现问题，解决问题到创造地设计出新教具，师生的能力和思维都得到极大的发展，从中可体验到创造的无穷乐趣。3 .利用学生喜欢实验的特征，激发兴趣，促使 我爱学浓厚的兴趣能弥补智能的不足，持久的兴趣会导致发明创造教师要利用学生对实验的热爱，组织好实验教学。根据教材要求和特点，精心组织教材要求的每一个实验，同时还要想方设法自制教具，增设一些对学生具有吸引力的实验，努力使物理课节节有物。如在讲大气压强时，取两个粗细差别不大的试管套起来，并在它们的间隙中倒进些水，当把套着的两试管忽 而倒过来朝下时，学生会想到细试管

22、要掉到地上，可是，细试管却徐徐上升，意外的结果有力地诱发了他们的学习兴趣。俗话说：要想知道葡萄是不是酸的， 可以亲口尝一尝”，要想把物理现象认真观察好，最好的办法是自己动手实践一下，初中物理课本序言中说得好：我们一定要懂得，只有通过细心观察物理现象和动手实验，才能真正掌握物理知识。”在教学实践中我们看到，学生对动手实验的参与意识是很强的，而普通中学又没有条件将实验室全日开放，所以在观察思考的基础上，放手让学生利用废旧材料做实验从中领悟一些物理知识，不失为一种好方法，如用普通铁皮和电线做一台小电动机模型，用健力宝易拉罐做针孔照相机”小玩具等等。当他们成功时会兴趣大增，学生对学习物理有了兴趣，他就

23、会获得成功，只要老师会选择，巧安排趣味实验, 就一定会点燃 我爱学”物理的火花，从而激发学习物理的兴趣。值得一提的是，在这里并不否认制作多媒体的重要性，只是想强调在现代教学的今天，自制教具仍然是一项重要的活动，是实验教学的有机组成部分，也是促进学校积极开展实验教学的重要途径。二、开展自制教具活动，培养学生科技创新能力自制教具是一种富有创造性的科技实践活动。通过这种活动，不仅能提高教学质量，而且能激发学生的创造精神，培养学生的创造力。作为一名教师，应根据现行中小学教材内容和大纲的要求，主要从以下几个途径 对学生进行教具制作指导。（一）从自制教具特性进行指导1 .科学性。要有严谨，认真的科学态度，

24、自制的教具反应出来的概念、规律、知识应当是科学的，正确无 误的，自制的教具不能有科学性的错误。2 .教学的适用性。自制教具首先要适用，具有明确的教学目的，符合学生的认知规律和学生年龄特征的身 心发展规律。自制教具要从教材和教学实际需要出发，选题要考虑学科的深度、广度，根据需要尽量做到能 任意拆卸、组装，这就要求我们要认真学习教学大纲，深入钻研教材，分析学生掌握知识的实际程度，根据 教学的实际需要，制定出自制教具的计划.3 .直观性。使用教具辅助教学，其目的是直观，便于学生观察、理解和记忆，它给学生以感性的、形象而 具体的知识，有助于提高学生学习的兴趣，减轻他们学习抽象概念的困难，为他们尽快地掌

25、握概念和规律， 并牢固地记忆创造条件。所以自制教具要遵循直观性，教具要简单明了、直观。4 .材料的廉价性。自制教具的目的是为了提高教学质量，使教”与 学”双边活动能顺利进行，所以必须考虑经济性。这就要求我们平时要眼勤、手勤，时刻留意在生活和工作中身边那些自制教具所需的废旧材料，及 时收集整理。在制作教具时，不要什么都去买，尽量做到可以不买的材料不买，从经济的角度出发，尽量少花钱、多办事。同时发动学生留心收集身边废旧材料，既能调动学生的积极性， 又能培养学生艰苦奋斗精神。5 .推广的普及性。自制教具要考虑它的使用价值，制作的教具要具有一定的代表性和推广性。这就要求我们必须认真钻研教材，熟悉教材的

26、目的和要求，教材的前后联系，这样制作的教具才具有一定的代表性和推广价值，教具使用的功能更广。6 .性能的可靠性。自制教具必须保证安全，性能可靠，要求我们在制作教具时，要细心、要有扎实的理论 知识和过硬的操作基本功。如螺丝要拧紧，线头要扎好压牢，该绝缘的地方，绝缘性要好，对高温、高压、 高转速的部位要有可靠的安全防范措施。7 .追求艺术性。在符合科学性的前提下，教具要形象生动，色彩鲜明，要具有一定的美感，能激发学生对 美的追求。但也要避免过度装饰，以免分散学生的注意力。8 .富有创造性。在符合科学性和教学的适用性的前提下，教具要不断有新创意，使其更科学、更合理。要 求我们不断地丰富和更新知识，加

27、强理论研究，积极学习和探索新工艺、新技术，勇于实践，研制新教具。（二）从自制教具的常规方法上进行指导1 .不同材料的制作方法。不同的材料有不同的制作方法，使用的工具也不一样，如玻璃教具、木质教具、模型教具等。它们制作的方法不同、工具也不一样，在制作时，既要指导他们学会使用不同的工具，又要指导他们学会用不同的方法制作不同材料的教具。2 .修复法。指修复破损的仪器设备。学生在具备一定自制教具经验的基础上，对学校现有破损仪器设备进行维修，也是学习制作教具的一种有效方法。在教师的指导下，通过对仪器拆卸、组装等维修工作，提高了学生对常规仪器的结构和装置的认识。如：学生通过对灵敏电流计的维修，了解到灵敏感

28、电流计的结构和组成装置，为学生制作灵敏电流计的教具打好基础。3 .仿制法。指仿照现有的仪器设备制作，包括从形态和结构上进行仿制。有的仪器结构简单，可以仿照制作，以弥补教学仪器之不足。如验电器，可以叫学生利用身边的废旧材料进行仿制。4 .改进法。指改进有不完美的仪器设备，包括从形态、结构、工艺、功能等方面改进。指导学生用找功能缺陷”的方法，发现目前静电实验使用的玻璃棒和橡胶棒功能单一、不方便做实验。指导学生通过改进后，在玻璃棒的一端安装橡胶棒，使一根棒具有两种实验功能，实验方便易行。5 .替代法。指利用现代物体，无须进行加工，直接作为教具使用的方法。例如利用烧杯装水替代三棱镜做色散实验，光通过三

29、棱形水柱后发生色散，解决了没有三棱镜的困难。6 .组合法：指把原来已有的几种教具经过改进组合后，可以得到功能更多的新教具。用组合法将一张圆形纸片和一张颜色不同的矩形纸片经过稍加改进后，即可演示0°到360°的扇形或锐角、直角、钝角等，也可演示变化的分数。（三）突出常用、重点教具的指导投影仪是目前在教学中最常用的教具之一，它不仅是打破学科界限的教具，也是目前使用效率最高的教具。因此，搞好对投影教具的指导，对学生今后从事教育教学大有帮助。投影软件的制作是使用投影教具辅助教学的重中之重，指导学生进行投影软件的制作是顺利使用投影仪进行教学的重要保证。在教具制作中，除了抓好对不同教具

30、制作的基本方法外，重点指导学生进行投影软件的制作，从制作的技巧、方式方法上认真加以指导，并有计划地开展制作投影软件的竞赛活动，使学生都能掌握投影仪的使用方法，静感和动感投影软件的制作技术，为今后从事教育教学作好充分准备。例如：某校2001年毕业生罗仕超同学今年 4月份在小学实习时，在自然课的教学中，制作鱼的呼吸投影软件进行教学，既有直观感，又有活动感，能把鱼的呼吸活动活灵活现地展示在学生面前。据学生反映，他们是第一次看到这样的实验，都觉得好奇，下课后都纷纷前来观看，这节课收到了预期的效果，该实习生也因此受到了指导教师的好评。学校知道后，专门安排时间，请他为该校教师作投影软件的专题讲座课，取得了

31、良好的教学效果和社会效果。（四）在自制教具活动中，结合科技辅导员的工作性质进行指导教具制作的教学活动中，重点抓好以下几个方面的教育。1. . 培养学生的科技理念从自制教具的科学性出发， 要求学生必须具有严谨的科学态度和一丝不苟的科学精神，科学来不得半点虚假。每制作一件教具都要力求科学性和创新性，从自制教具的特性上培养学生的科技理念。2. 培养学生的动手操作能力学生通过参与自制教具的制作实践，掌握不同教具、不同材料的制作技术， 进一步锻炼他们动手操作的能力。例如，今年我校毕业生王静同学，由于她是一位女生，不爱动手，特别是电路方面的更不敢动手，通过参加自制教具的几次实践后，不仅变得爱动手了，而且对

32、电路方面的教具更感兴趣。3. 培养学生的创新潜能在进行教具制作的教学时，有计划、有目的地为学生以讲故事的方式给他们讲授一些科学发明创造的事例，既有简单的又有复杂的，让他们从中体会到，发明创造离他们并不遥远，并不是只有科学家才能做到，农民也可以进行发明创造。 只要留心身边的事物， 多问为什么，通过作一定改造后， 使之更加适用，功能更齐全、更有推广价值，也是一种发明创造，从而达到培养学生创新潜能的目的。通过富有创造性的教具制作实践活动，学生能自制一些简易教具，使原来学习成绩较差的同学能从自己艰辛付出所取得的成果中悟出比较好的学习方法，学习成绩比原来有明显的进步。如龙浩同学，因学习方法不当，物理成绩

33、经常不及格，但在老师的指导下，他对教具制作很感兴趣，一次他制作的电子自动火箭在全市科技作品大展赛中，荣获一等奖，后来他从中总结了许多成功的经验，并用类似方法钻研物理，很快他的物理成绩一跃而上，成为班上的佼佼者。三、青少年科技创新中发明活动的基本知识(一)发明和青少年发明活动1.发明和技术发明活动(1)发明的定义发明是创制新的事物，首创新的制作方法”。一般人们提到发明一词时， 常泛指在自然科学范畴之内的发明， 如我国的四大发明，发明家爱迪生、候德榜制碱法等。严格地说，在讲到发明时，应该有前面贯以技术”二字。技术是根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能，还包括相适应的生产工

34、具和其他物质设备以及生产的工艺过程或作业程序、方法。用技术发明的提法既可以区别自然科学范畴里的发明与文艺、体育、社会科学等领域中创造的新事物，也可以区别技术领域的发明与科学领域的发现。技术发明是创造新的事物或新的制作方法，这里的新”是指对全人类首创，是前人所未有过的而不是重复原有的东西。(2)专利法中发明的含义我国专利法中所说的发明是指发明、实用新型和外观设计。专利法中规定：发明是指对产品、方法或者改进所提出的新技术方案。”这个方案必须是利用自然规律，能在工业上制造或使用。它可以是一件全新产品或者是一种全新的方法。它在技术上高于实用新型。但是，科学发现和总结的思维方法等等，因为它们是客观存在的

35、未知物质或没有利用自然规律、不具备技术特征，所以不属于专利法所说的发明。另外疾病的诊断和治疗的方法也不是专利法中所说的发明，因为它们是不能在工业上制造或使用的。专利法中还规定，实用新型是指对产品的形状、结构或者结合所提出的适于实用的新技术方案。”从本质上来说，实用新型也是一种发明。专利法之所以把它从发明中划出来，是因为这类发明数量太多，专利局审查工作量太大，审批周期必然延长，反而不利于这类低档技术的保护。这类低技术型的发明对我国生 产、经济的发展起到的作用却不低。若不加以法律上的保护，就不利于调动广大群众及中、小企业的技术发 明的积极性，所以有必要将它从发明中划分出来，专设一种实用新型专利。专

36、利法中规定的外观设计并不是一种技术方案。是指对产品的形状、图案、色彩或者三项结合起来，做出富有美感并适于工业上应用的新设计。”最早在国外，外观设计是作为艺术品由版权法来保护的。但产品的外观设计毕竟与一般艺术品有着本质区别，相反它与工业生产、经营却有着密切关系。企业家都希望有 单独的法律对产品的外观设计给予保护，即在与工业生产有联系的专利法中设置了外观设计专利。外观 设计专利目的在于鼓励人们根据不同爱好搞出丰富多彩的产品外观设计，以满足人们的物质和精神上的需 要。(3)青少年的技术发明活动目前，在青少年中开展的技术发明主要是指：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

37、物和方法，运用学过的科学技术知识、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的改进与革新，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一目的，但是，青少年中开展这项活动的目的主要还是为了培养和提高青少年的创造精神和创造能力， 提高他们的科学素质与创新素质，成为未来的科技创新人才，以促进科学技术的发展和人类的文明进步。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

38、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，主要包括以下五方面：发明。包括专利法中所说的发明和实用新型；改进。对原有物品不做本质的改变，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；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，适应了新的要求；人工培育动、植物新品种的方法：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动、植物新品种。但这人工培养的动

39、、植物品种要经过几代的筛选，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、植物新品种。信息技术方面创新，包括软件、硬件和由软件、硬件结合的项目。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，人用药品和食品等都不应包括在内。这里特别要注意的是，不要把发明同科技的制作混同起来。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，虽然也要发挥创造精神，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能了；而发明就要创新。第二，科技作品的工

40、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。（二）青少年技术发明活动的目的，是培养有理想、有创造精神和创造能力的创新人才1 .技术发明是社会发展的需要社会发展，经济建设都要依赖于科学技术的进步。科学技术是第一生产力

41、”这个马克思主义的观点，提示了科学技术发展对当代社会经济发展的第一位的变革作用。科学技术的每一步前进，又都离不开创新。在当前 科学技术高速发展的时代，科学技术的发展更离不开科学发现和技术发明。从某种意义上说，科学技术的本 质就是创新。科学发现和技术发明又使人们认识世界、改造世界的能力上升到新水平，进而把人类社会推向 更高层次的文明。2 .社会主义现代化建设，需要造就一大批有创造精神和创造能力的创新人才建设社会主义现代化强国， 必须以经济建设为中心， 经济建设必须真正转移到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来，青少年是祖国的未来，科学的希望。现在的中小学生是21世纪的主人，承担着使我国经济达到

42、世界中等发达国家水平，基本实现现代化的重任。这就要求我们从青少年抓起，造就规模宏大的科技后备队和各行各业的创新人才。人类的历史向我们展示了这样一个事实：哪个地区和国家出现了大批创造型人才，哪个地区和国家就可成为一个经济发展、科学技术领先的地区和国家。创造精神和创造能力是当今科学技术工作者必不可少的素质之 一。我国只有培养出大批的有创造精神和创造能力的科技后备人才，才能够把我国建成四个现代化强国。3 .有创造精神和创造能力的科技后备人才，只能在创造性的活动中培养一个人的才能不是头脑里固有的，也不是从天上掉下来的，而是要通过学习、实践才能获得。发明创造是一种实践活动。创新精神和创造能力只能在创造性

43、的实践活动当中培养和发展。目前，我国学校教育还不能适应对青少年创造精神和创造能力培养的需要。一个真正优秀的学生，应该能够 把所学到的知识、技能翻出新花样来，发明创造出新东西、新方法来。如果在学校进而学习了十几年，自己 什么也不会创造，那么他的一生很可能将永远是仿造和抄袭。一个人的创新精神和创造能力要从小培养，而 青少年参加科学探索和技术发明活动，就是培养他们具有创造能力的较好途径。4 .青少年发明活动是造就科技后备人的一片沃土青少年正处于长身体、长知识的时期，智力、能力的发展迅速是升的阶段。他们朝气蓬勃，勇于冲破旧观念的束缚，求知欲旺盛，喜好新鲜事物。技术发明活动为他们提供了可以纵横驰骋的广阔

44、天地。虽然这项活动在我国开展仅 20多年，但已总结了许多可贵的经验和行之有效的辅导方法。青少年在技术发明活动中，增强自己的创新精神和创造能力，不久的将来，他们中间一定会涌现出大批的创新人才；涌现出大批优秀的发明家和科技工作者。（三）技术发明活动的过程1 .技术发明活动的心理过程（1）技术发明活动的一般心理过程技术发明的目的就是要创造出新的事物和方法，在技术发明的过程中创造思维贯穿始终。从创造心理上分析，人们的发明活动心理过程一般可分为准备、酝酿、顿悟、验证四个阶段。第一，准备阶段。它是创造思维围绕着掌握问题，收集材料而展开的，并决定着创造思维以后发展的方向。要想发明，首先要对发明的对象有深刻的

45、了解。这就需要发明者必须有第一手的资料和其有关的技术等方面材料。这些材料要靠发明者观察、分析、探索实际问题来获得；同时要研究收集到的与此有关的技术资料，前人申请专利情况，社会需求情况等。在此基础上研究发明的方向和解决问题的关键。同时，对这些资料进行分析、比较、综合的思考，使发明的对象概念化、图像化和可视化。这一阶段发明者的态度是：高度紧张，全神贯注，努力对对象进行深入的了解和探讨。第二，酝酿阶段。这是探索解决问题的潜伏期，这一时期常常需要较长的时间。针对掌握的问题和收集的资料，发明者常常借助于发散性思维（也就是求异思维、扩散思维），就是不依常规，寻求变异和多种答案的思维形式”，广开思路，从不同

46、方面去思考，分析、比较、综合寻找解决问题的最好方法。这一阶段的如同酒的酝酿，使之趋于成熟。虽然活动不如第一阶段紧张，但人的思维却时刻不停，考虑一个个方案，比较它们的优缺点；寻找解决问题的一个个方法，判断他们的可能性。发明者常用散步或拉琴等方式来 散心”，因而被旁人称为 创造的短时休息”期。第三，顿悟阶段。这是发明的具体解决问题的明朗时期。也有称为灵感期的。在酝酿阶段苦思冥想中，突然灵感闪现，找到解决问题的关键方法，使整个发明难题迎刃而解。灵感在技术发明活动中的作用是十分突出的。它是人们在自觉或不自觉地想着某一问题时，在头脑突如其来地产生一种使问题得到解决的想法。灵感往往是对某一问题进行长期研究

47、，但久思不得其解，因此将其暂时搁置起来，去做一些与它无关的事的时候产生的。一般做一些轻松愉快的事更容易产生灵感。第四，验证阶段。这是发明成果进行实验验证，判断其解决方法是否正确，并寻求更科学、更合理的创造途径。这一阶段为了完成发明，不倦的思索和探求，全力以赴，使发明成果更加完善。(2)青少年技术发明活动的特点青少年技术发明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。发明的动机往往出于自己的兴趣。而这兴趣的开成，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

48、试一试自己能不能发明创造解决问题，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，在科技辅导员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和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名获奖学生调查，以上四个原因形成发明兴趣的学生人数分另1J占286人的54.5% 28.18% 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。因此必须为青少年的发明活动创造一个良好的环境，给他们以

49、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。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。这就决定了青少年技术发明的课题是由本人选定，并不是由他人或社会工作所选定。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

50、，刚碰到一点困难，很可能就放下这个课题又去考虑别一个课题。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；但也可通用由于这样见异思迁，不深入研究事物，造成很多青少年在发明活动中成功率低。技术发明课题范围比较狭窄。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、直辖市举办的青少年科技发明比赛中的统计，青少年技术发明项目最多也只有12类，有时只有78类，其中绝大多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，

51、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，加以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。青少年的发明活动有一定的

52、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：小学高峰为 56年级，即11 12岁；初中为初二、初三年级，即 1415岁；高中比较 均衡，即1618岁。青少年技术发明的工艺水平较低，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，一般只是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，因而需要找一些代用品或废品制作，往往不够

53、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、加工容易的材料；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、效果不变情况下，要对其材料、结构、工艺等 方面进行二次开发，才可转化为产品商品，增加社会效益的经济效益。非智力因素对青少年发明能不能成功的影响很大。技术

54、发明活动周期长，一次成功率不高，难度大，而青 少年的年龄特点，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。(3)青年少年技术发明的实施过程准备阶段。首先是提出问题。青少年有了发明创造的欲望和动机，就能促使他们认真观察周围事物，积极 思考，提出问题。

55、其次是列出发明课题。面对众多的课题，要进行筛选，从中选择一项到二项符合发明要求 并适合于自己的知识、技术、能力条件的课题。第三是收集资料。根据选择的课题，要多方收集有关的资料， 尽可能地掌握同你的发明课题有关的最新最详细的情况。制定方案。根据确定的发明课题，制定周密的实施方案。一般说来，制定实施方案需要有以下四个步骤：第一步列出明确的发明目标，包括这个目标的具体化要求；第二步剖析目标。对已确定的目标进行分解，分解成一些小目标，然后逐个解决为实现各小目标所必须解决的每一个小问题；第三步形成构思。为实施每个小目标和解决每一个小问题寻找可行的途径和办法。把可行的途径和办法进行组合，构思、制定出这项发

56、明 的总体实施方案。第四步对总体构思，实施方案进行补充和修正。要用文字或图表形式表达方案，务求全面 具体。总体设计。按照实施方案规定的目的要求，制定这个课题的整体图形和各部分的图形。由于中小学生一般没有学过机械制图，不要求他们制定规范的机械图，但是可以画出示意性的草图，包括整体的形状、大小、外观色彩等，使这项发明有一个比较完整的雏形。为了使总体设计更加完善、合理，还可以利用纸片、 木材、铁丝、胶水等材料做一个模型，再对模型进行改进，并进一步考虑先做什么，后做什么，如何装配，各部分尺寸、形状，使发明的总体设计更加完善。制作样品。按着总体设计制作出的样品并不是模型，它可以是最终的发明物品，也可以不

57、是最终的发明物 品，还可以进行改进。样品是一件实物，能够实验使用。各部分的功能应符合总体设计。评价验证。任何一件发明，只有经过实践的检验，才能判断它是不是合格。有些发明构思虽好，但在制作 中，常遇到许多意想不到的问题，发明样品做成后，不通用达到预想效果，不能使用，就要想办法加以补救 或重新构思、制作，直到达到预想效果为止。在整个实施过程中，制定方案、总体设计、制作样品、评估验证都会随着构思的变化而改进变化，这四个过程也常常会反复交替进行。2 .青少年技术发明课题的选择与评估(1)课题选择的一般原则青少年技术发明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，在这众多的课题中选择哪一项呢？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