实施创新三步曲

不断创新实践，使我们更聪明

实施创新“三步曲”

青少年科技创新大赛(全国、上海市、崇明县)2头脑奥林匹克竞赛

(世界、全国、上海市)3上海市第四届生物和环境科学小论文竞赛宝山杯

从“鼠标现象”看自主创新！

中国工程院院士倪光南曾经在一次演讲中以“鼠标现象”为例，揭示了电子信息产业的利益分配内幕。倪光南说，美国罗技公司WAND牌无线鼠标生产链中的利益分配是这样的：一只无线鼠标销售价40美元13美元给零部件供应商15美元归于分销商和零售商3美元给在中国苏州的装配厂剩下8美元留给自己

从这个利益分配链上可以看到，罗技公司450名员工的薪水永远要超过苏州那家装配厂4000名职工的薪水。也就是说，靠简单装配所分享的利益是最少的。

而反映鼠标核心价值的芯片制造技术，是来自零部件供应商，这部分的价值就明显体现了自主创新的价值。这种体现自主创新价值的利益分配，已经成了一个时髦的术语，叫做“鼠标现象”。

一双在我国生产的耐克鞋，我们只挣一个多美元。可是，一经拥有品牌的耐克公司出售，就值上百美元。用我们廉价的劳动力，用我们的资源，污染了我们的空气和水，却让国外的企业家挣了大钱。中国制造业所普遍采取的“代工模式”总是面临这样的尴尬，就是那么多的商品都打上了“中国制造”的标签，但是，商品的品牌却不是我们的，既不是我们起的名、我们培育出来的，也不属于我们经营且能够获益的。

众所周知，中国是一个生产陶瓷的大国，China是中国的英文国名China在英文里的另一种词义就是陶瓷，然而我们生产的陶瓷，卖到外国，前十年统计,每件平均在0.3美金,十年过后,每件平均在0.35美金。而外国品牌的陶瓷，每件平均在100美金，两者相比，我国的陶瓷品是多么不值钱。

为什么呢？关键在于，陶瓷产品做工粗糙、外观形状没有创新。自己又不肯动脑筋，去模仿人家的外观形状，结果如何呢？由于侵权（专利）而被没收或被销毁。

真是可悲之极！！！

实施创新“三步曲”一、仔细观察去发现问题让我们拥有一双发现问题的火眼金睛二、认真思考去分析问题开动我们一个思维的金脑筋想出点子三、科学实践去解决问题依靠我们十个灵巧的金指将问题解决

一、仔细观察去发现问题让我们拥有一双发现问题的火眼金睛

在我们的学习、工作、生活中存在着许许多多的问题，如果没有“问题意识”的话，是发现不了问题的。所以一定要有问题意识！在有了问题意识前提下，要做个有心人，用你的一双眼睛对自己身边的事物进行仔细的观察，你就会发现很多问题！

创新从发现问题开始：

四川火锅的故事从一次性杯子到杯托的发明

问题的类别

学习中的问题（学习用具、教室、课桌椅、黑板、学习方法、学习习惯等）

工作中的问题（工作方法、工作关系、工作效率等）

生活中的问题（衣、食、住、行、工具、用具、休闲、娱乐、生活方式习惯等）

环境中的问题（水、气、固体垃圾、嘈音、生态、动植物等）

社会热点问题（一定时期内人们关注、议论较多且比较集中的影响较大，共同关心、急于解决的问题

）问题发现的有效方法

缺点列举法

围绕现有的用具物品列出它的缺点，再针对缺点，提出改革设想，是一种有效而简便的创造方法。列举缺点就是发现问题，要发现问题，就要克服习以为常，墨守成规，常见不疑等感知障碍。创造学认为，当今世界上一切都不是完美的，都可以通过创造使它更完美。人类社会的发展、技术的进步突出体现了上述基本思想。事实上，我们仔细观察任何产品，一定能发现它总是或多或少地存在着一些缺点和不足之处，如不顺手、不方便、不省力、不节能、不美观、不耐用、不轻巧、不省料、不安全、不省时、不便宜、寿命短等等，只要不断地对现有事物的缺点、不足之处加以改进，推陈出新，吐故纳新，就能创造出许许多多新的产品来

【案例】弯柄雨伞的缺点

⑴伞太长，不便于携带；⑵弯柄太大，在拥挤的地方会钩住别人的口袋；⑶打开和收拢不方便；⑷伞尖容易伤人；⑸伞面透水，下大雨时里面会弹出水珠；⑹伞面遮挡视线，容易发生事故⑺钢丝与伞布的连接容易脱落；⑻抗风能力差，刮大风时会向上开口成喇叭形；

⑼骑自行车时打伞容易出事故；⑽伞布上的雨水难以排除；⑾长时间打伞走路太无聊；⑿夜间使用看不见路；⒀两个人使用时挡不住雨；⒁色彩单调容易拿错；⒂手中东西多时，无法打伞、无法收拢；⒃夏天太阳下打伞太热。针对以上缺点，

伞厂已研制出各种新伞

折叠伞可自动打开的伞可自动打开并可自动收拢的伞透明的塑料布面伞戴在头上的伞可插在背上的伞加装集水器的伞伞杆夜间可发光的伞防紫外线辐射的伞等等。有窗户的伞带有微型电筒的伞带微型风扇的伞带有微型收音机的伞带密码锁的伞伞头戴反光套的伞可以直接固定在自行车上的伞适合两个人使用的情侣伞等等。案例:案例:案例:案例:雪糕柄一定要用木材做吗？

用江米粉、白糖、水制成雪糕柄，代替木材柄，既节约木材，保护生态，又增加雪糕食用功能，吃完雪糕，再吃雪糕柄，一举两得。案例:鱿鱼的触足与凹底篮球鞋的发明

30多年前，有个日本人决定跨入生产运动鞋这一行业。他想，要在运动鞋制造业中打开局面，一定要做出其他厂家没能作出的新型运动鞋来。他买了一些篮球运动鞋进行研究。他先访问了优秀的篮球运动员，听他们谈篮球鞋存在的缺点。几乎所有的篮球运动员都说：“现在的球鞋容易打滑，止步不稳，影响投篮的准确性。”他和运动员一起打篮球，亲身体验到这一缺点。有一天他在吃鱿鱼时忽然看到鱿鱼的触足上长着一个个吸盘，他想，如果把运动鞋底做成吸盘状，不就可以防止打滑了吗?于是，他便把运动鞋的平底改成为凹底。试验结果证明，这种凹底篮球鞋比平底鞋在止步时要稳得多。案例:大蓟花植物与“尼龙搭扣”的发明1948年，一位名叫乔治.特拉尔的工程师发现，他每次打猎回来，总有一种大蓟花植物粘在他的裤子上。有一天，他好奇地用显微镜观看残留在裤子上的植物，发现每朵小花上都长满了小钩钩，他明白了这些小东西为什么紧紧钩住衣服。当他解开衣服扣子时，一个新设想冒了出来：能不能仿造大蓟花的结构发明一种“新扣子”呢？进过一段时间的研制，他终于设计出可以代替扣子、拉链或系带的一种“尼龙搭扣”，并获得了许多国家的专利权。二、认真思考去分析问题开动我们一个思维的金脑筋想出点子

你看到过这些图案吗？说明了什么？

问题存在的普遍性（思维多问几个为什么）是何？（What）如何？（How）为何？（Why）若何？（If）由何？（Who,Where）

目前世界上创造技法多达三百余种，（见后图）主要是一些非程式化的方法。这些技法都是根据创造原理及前人的创造实践，总结出来的一套普遍适用的创造方法，综合运用这些技法，对于破除习惯性的思维定势十分有效，是取得创造成果的一个不可缺少的主要因素。了解有多少种思维后的创造技法？41传统创新技法的分类逻辑思维非逻辑思维科学推理型

演绎法

归纳法

类比法

自然现象和科学原理探索法

等价变换法

KJ法

类推法

组合法

分解法

形态分析法

信息交合法

横向思考法

奥斯本检核表法

5W1H法

和田法

智力激励法（头脑风暴法）

联想法

逆向构思法

形象思维法

灵感启示法

大胆设想法

特性列举法

缺点列举法

希望点列举法技法原理具体技法名称主要思维形式组合型形象思维型列举型有序思维型联想型60思考分析问题最有效的几个方法

（一）奥斯本“检核表”法1.能否他用（引入）

2.能否借用（转移）

3.能否改变（改用）

4.能否扩大（增加）

5.能否缩小

6.能否替代

7.能否调整（更换）

8.能否颠倒

9.能否组合1、能否他用？包括稍作改革可以扩大的用途。吸尘器1、能否引入

现有事物能否引入其他设想？是否可以模仿？能否产生系列成果？例如：1.火柴（防风、长效、保险等）

2.医学上的微爆破技术，就是模仿了城市高楼爆破技术，为肾结石病人带来了福音。2.能否借用？引入其他的创造性设想管道疏通工具血管疏通仪2、能否转移

现有事物的原理、方法、功能能否移植至其他领域？例如：电吹风→被褥烘干机

3、能否改用？改变获得新品电炉电热毯3、能否改变

能否改变现有事物的形、色、声、味等。例如：1.小号上的消音器；

2.当灌装液体时，圆形漏斗下端会阻碍瓶内空气的流动，液体不宜下流。把漏斗下端变成方形，插入瓶口时便留出了空隙，瓶内空气能顺利溢出，使液体下流顺畅。4、能否扩大？扩大使用范围或延长使用寿命等超声清洗仪超声检测仪4、能否增加能否增加事物的使用时间、频率、尺寸、强度、性能？能否扩大或夸张？例如：某日本牙膏厂发明在牙膏中加入特殊物质，当刷牙时间超过3分钟以上时，该物质会使口内牙膏由白变黑，以此提醒人们已达到了必要的刷牙时间。因为只有刷牙时间达到3分钟时，才能消灭牙周细菌。5、能否缩小？缩小体积、减轻重量或分割化小等人类第一台计算机5.能否缩小

能否使现有事物缩小、减轻、分割？能否变成流水线？例如：铁路工字型铁轨6、灯丝能否替代？寻找局部或整体的替代品6.能否替代

能否用其他材料代替现有材料（成本、功能、能源、成分、过程等）。例如：1.纸杆铅笔

2.

日本人中松义郎在飞机场观察飞机起飞时，空中飞来的沙子迷了他的眼。他想到沙子是从地上被卷起来的，如果把沙子换成农药，农药粉末就会从下往上飞起，使得被喷洒的农药不在叶子上面，而在叶子背面，大大提高了对虫子的杀伤率。于是他设计了农药喷洒装置，将其附加在直升机上，从而发明了喷洒农药专业飞机。7、能否调整？调整型号、顺序等获得便利或新的用途7.能否更换

能否更改变化现有事物的程序（模式、操作工序、因果关系、速度、频率、工作规范等）？例如：非同步化上班大学非同步放假

8、能否颠倒使用？（逆行发明）大炮打桩机8.能否颠倒

能否使现有原理、功能、位置、工艺颠倒过来？例如：1.电动机→发动机

2.富士写真胶卷公司开发出新式照相机，降低了胶卷的报废率。9.能否组合？几种发明组合起来获得新品9.能否组合

能否使若干事物（部分）组合，产生更大功能、效果。例如：大炮、堡垒、机动车→坦克（二）希望点列举法

希望点列举法是根据发明者提出来的种种需求和希望，经过归纳和概括，寻找发明课题和设计的构思的方法。它不同于被动型的缺点列举法和特性列举法，不受现有物品的束缚，应用范围较广，是一种主动型的小发明技法。列出希望点，需要大胆设想，充分发挥创造性思维，把科学幻想转化为现实。希望点列举法的具体做法：可围绕一个发明课题列出各种需要与希望，然后收集起来进行综合分析，制订出可行性的发明方案。

发明案例

古今中外，世界上的许多东西都是根据人们的希望和需求创造出来的：人们希望像鸟一样飞上天，于是就发明了气球、飞机；人们希望冬暖夏凉，就发明了空调设备；人们希望成为“顺风耳”、“千里眼”，就发明了收音机和电视机；人们希望夜如白昼，就发明电灯；人们希望快速计算，就发明了电子计算机等。例如，人们希望夜间上下楼梯时，路灯能自动亮、自动灭，于是就发明了光声控开关；人们希望打电话时能看到对方的形象，就发明了可视电话；人们希望洗手后不用毛巾擦也能干，于是发明了电热干手机；人们希望擦楼上玻璃窗不会发生危险，于是发明了磁性双面擦窗器等等。一鸣惊人的“拌饭食品”

日本一家食品公司的一名职员，在行路时无意发现一位母亲正在喂孩子吃饭。母亲要孩子多吃点，孩子摇着头偏不肯吃。后来母亲在饭内拌了一些红烧鱼的鱼汤，孩子竟然愿意吃了。做者无心，看者有意。这位职员联想到母亲为了孩子健康，总希望孩子多吃点。如果我们公司专门生产一种拌在饭内就使饭变得美味可口、增进食欲的“拌饭食品”，一定会受到家庭主妇的欢迎。他向公司提出了建议，推出一系列味道不同的“拌饭食品”，结果一鸣惊人，获得了巨大的成功。

（三）和田12动词法

基本内容：根据12个动词提供的方向去设问，诱发创造性的设想。是上海和田路学校首次使用，来源于检核表法。

12个动词是：加、减、扩、缩、变、改、联、学、代、搬、反、定。1.加－加

加一加是在进行创造活动中，可以考虑在这件事物上还可以添加什么?加长、加高、加厚、加宽一点行不行?例如，伽利略发明的望远镜就是“加一加”的典型例子。欧洲有个磨镜片的工人，一次，他偶然把一块凸透镜片与一块凹透镜片加在一起、他透过这两片镜片向远处一看，惊讶地发现运处的景物可以移到眼前来。这个发现，后来给科学家伽利略知道了，他对这个无意之中“加一加”而形成的事物进行了研究，终于发明了望远镜。2.减－减

减一减是将现有事物能减去（简化）些什么？在原来的事物上还可以减去点什么?

例如，简化汉字；隐形眼镜就是将镜片减薄、减小，并减去了镜架而发明的。

3.扩一扩

扩一扩是将现有物品在功能、结构等方面还可以扩展吗？放大一点，扩大一点，会使物品发生哪些变化？这件物品除了大家熟知的用途外，还可以扩展出哪些用途?

如把一般望远镜扩成又长又大的天文望远镜。这种望远镜就像大炮—般，能见度是人肉眼的4万倍，放大率达3000倍。用它看星空，38万公里远的月亮，就好像在128公里的近处一样。4.缩一缩

缩一缩是将原有物品的体积缩小一点，长度缩短一点会怎样，可否据此开发出新的物品。

我国的微雕艺术是世界领先的，其实质也是“缩一缩”。它缩小的程度是惊人的，能在头发丝上刻出伟人的头像、名人诗句等，成为一件件的珍品。

生活中的袖珍字典、微型录音机、照相机、浓缩味精、浓缩洗衣剂等都是“缩一缩”的结果。传统花盆"半个花盆”利于植物采光的“半个花盆”,又节约空间发明案例5.变一变

变一变是指改变原有物品的形状、尺寸、颜色、滋味、音响等，从而形成新的物品。它可以从内部结构上，如成分、部件、材料、排列顺序、长度、密度、浓度和高度等方面去变化；还可以从使用对象、场合、时间、方式、用途、方便性和广泛性等方面变化；也可以从制造工艺、质量和数量，对事物的习惯性看法、处理办法及思维方式等方面去变化。6.改一改

改一改是指从现有事物存在的缺点入手，发现该事物的不足之处，如不安全不美观的地方，然后针对这些不足寻找有效的改进措施，以进行发明和创新。“改一改”技巧的应用范围很广，如拔盘式电话机改为琴键式电话机，手动抽水马桶改为自动感应式抽水马桶等。7.联一联

联一联是考查现有事物与其他事物有何联系或能进行何种组合。例如，澳大利亚有人发现一片甘蔗地里的甘蔗产量提高了50%。这是由于种甘蔗的前一个月，有一些水泥洒落在田里。科学家认为水泥中的硅酸钙改良了土壤的酸性，导致甘蔗增产。这种结果与原因联系起来使人们研制出了“水泥肥料”。8.学一学

学一学是对现有事物的模仿和学习。

例如，汽车自发明时起，给人一个固定的功用----拉，拉人、拉货。但人们想到汽车也可以像机车那样“推”着货物，于是便有了推土机----在汽车的前面加一个大铁板。9.代一代

代一代是用其他事物来替代原有事物，如塑料、陶瓷等材料替换。

10.搬一搬

搬一搬是将现有事物移植到别的场合去应用，如哨子搬成鸽哨。

11.反一反

反一反是将现在事物原理、方法、结构、用途等的颠倒，如吹尘器反成吸尘器

12.定一定

定一定是对现有事物数量或程度变化的量化，如噪声显示器。

三、科学实践去解决问题依靠我们十个灵巧的金指将问题解决

上述思维和分析后的金点子（研究方案），最终产生的新事物，主要是通过我们十个灵巧的金指来实现的。

研究成果的形式可以任选一种形式一个研究作品（实物或样品）一篇论文或研究报告一幅科幻画一个科学实践活动一件DV作品解决问题过程需要知晓的事（一）创新大赛竞赛学科分类中学组项目设13个学科： 数学、物理、化学、微生物学、环境科学、生物化学、医学与健康学、工程学、计算机科学、动物学、植物学、地球与空间科学、社会科学；小学组项目分为技术发明和科学研究两个类别。（二）科技创新成果竞赛项目的评选标准

——“三自”和“三性”原则“三自”：自己选题、自己设计和研究、自己制作和撰写。“三性”：科学性、先进性、实用性。（三）研究课题的三个条件：第一，别人所没有想到的；第二，先进的；第三，符合科学道理的。

科学探究不同于大发明，是根据青少年已有的科学技术知识和实际能力，在日常学习、生活、工作和劳动中，对那些感到不方便、不称心的东西，提出改进、改革和创新的设想。所以科学探究是实用新型的"身边科学"。（四）选题的四个原则：第一要新；第二要小；第三实用；第四科学。（五）设问研究的课题是否突出四性有条件做吗——重视可行性有创意吗——探讨新颖性有用途吗——讲究实用性有根据吗——审视科学性（六）常见的五种科学研究方法1、观察法

2、实验法

3、文献法

4、访谈法

5、问卷调查法问题研究课题（方案）实施创新论文成果解决问题的全过程（生物与环境研究举例）动物学科：用黄花蒿植物汁液防止“菜青虫”的研究

发现问题：在二块邻近种植青菜的地里，发现一块地的青菜被“菜青虫”咬得面目全非，而另一块地没有此现象，到底是什么原因？

仔细分析：原来在没有发生“菜青虫”危害的一块地旁，长着许多黄花蒿植物，而有“菜青虫”危害的另一块地旁，未发现有黄花蒿植物，这是否与黄花蒿植物有关呢？

课题立项：用黄花蒿植物汁液防止“菜青虫”的研究。

撰写研究方案（金点子）并实施：采集黄花蒿植物、捣岁碎黄花蒿植物取汁液、配比汁液各浓度、选择四周没有黄花蒿植物的，种植有“菜青虫”危害青菜的农田，用不同浓度的黄花蒿植物汁液喷洒（并设对照组）、观察记录情况、统计分析研究结论。

展示创新成果形式：论文植物学科：为什么我们没吃过“赤豆芽”？

发现问题：平常我们都吃过“绿豆芽”、“黄豆芽”，但从来没吃过“赤豆芽”。到底是什么原因？

分析问题：是否与赤豆发芽过程有关？还是其他原因？课题立项：为什么我们没吃过“赤豆芽”？

撰写研究方案（金点子）并实施：选择相同数目、不同的豆（绿豆、黄豆、赤豆）进行发芽试验；记录发芽试验中各数据；统计分析试验结论。

展示创新成果形式：论文小学科学研究学科：探究身边的生物遗传变异

发现问题：在学校和社区的绿化地带，发现有柏树、八角金盘、月季等植物的花卉，叶，小枝条等奇怪的变形。

分析问题：是否这些植物产生了遗传变异？还是其他什么原因？什么因素使它们产生变化？

课题立项：探究身边的生物遗传变异

撰写研究方案（金点子）并实施：采集变异的花卉，叶，小枝条作为标本保存；采访绿化管理人员，了解他们的管理措施（包括排除嫁接等）；调查周围环境因素；提取变异部分植物基因；对照正常部分植物基因；目前变异植物后代是否还会有此现象（遗传或不遗传）；分析结论写出研究报告论文。

展示创新成果形式：论文环境学科：“宝山区区域范围内生产性废物利用对减轻环境污染的调查分析与建议”

发现问题：宝山区是个生产制造型大区，生产过程中会产生大量的生产性废物，这些废物到底去了那里？

分析问题：如何使这些废物既得到利用，又不影响环境二次污染。现状如何？我们青少年应该关心它，通过调查、实验，提出我们的建议。课题立项：“宝山区区域范围内生产性废物利用对减轻环境污染的调查分析与建议”

撰写研究方案（金点子）并实施：调查的方法与内容方法：采取座谈、实地调查与查找资料数据分析。内容：1、宝山区是钢铁冶炼生产的大区，如宝钢、一钢、五钢，以及搬迁过来的其他钢铁企业，对居住在宝山的居民产生了严重的环境污染影响的背景调查；2、宝山区所有企业生产性废物的类别（钢碴、废油。。。。。。）；3、宝山区生产性废物每年产生的总量；4、宝山区生产性废物对环境造成的影响程度，居民的反响；5、宝山区生产性废物目前处理的方法和途径等现状；6、宝山区生产性废物利用的技术、工艺，存在的问题（怎样克服生产性废物利用的二次污染、回收所需的部分后，终端垃圾的处理）；写出调查分析报告及对政府和企业提出合理科学的建议。

展示创新成果形式：调查分析报告论文动物学科：“农药中加入‘咖啡因’对抗药性害虫防治效果的研究”

发现问题：抗药性害虫的表皮神经对药液产生抵抗抑制，从而使农药进不了体内，起不到杀灭它的作用。

分析问题：咖啡因能使人产生兴奋感，过多的咖啡因还能使人产生轻度的神经麻醉。当农药中加了咖啡因，接触到抗药性害虫的表皮，是否会产生兴奋感，打破了害虫的表皮神经抵抗抑制的状态，使农药有效进入害虫体内，从而起到杀灭它的作用呢？

课题立项：“农药中加入‘咖啡因’对抗药性害虫防治效果的研究”

撰写研究方案（金点子）并实施：实验材料与工具：某农药、咖啡因、抗药性害虫、容器、农药喷洒器、天平等实验设计：1、不同农药中加入一定量的咖啡因，对不同害虫防治的效果；2、一种农药中加入不同量的咖啡因，对一种害虫防治的效果比较；3、镜检观察害虫表皮受农药和咖啡因混合液作用的变化等。记录统计分析，撰写成论文。