科学小发明辅导材料

 

什么是科学小发明
科学小发明，是指青少年在日常学习、生活、劳动中，对那些感觉到用起来不称心、不方便的东西或方法，运用自己学过的科学知识，设计、制造出目前还没有的更称心、更方便的新物品或新方法。它同"大发明"比较起来，选择的范围比较窄，解决的问题比较单一，使用的材料比较好找，所花的经费也不多，所以称为"小发明"。
小发明作品的“三性”
1.新颖性。
     新颖性是指你在完成这个小发明之前，还没有出现过同样内容或技术的产品。也就是说，你既在街上的商店里买不到同样的产品，也没有在书刊、广播电视中看或听到过介绍；同样的发明，既没有由他人向专利局提出过申请并记载于专利申请文件中，也没有由他人申报参加各级发明创造比赛。但是，如果你在别的发明上增加了新的功能、新的方法、新的用途，或是将原有的几件物品巧妙地组合在一起，构成一个新个体，增加了新的功能，那也算具有新颖性。
例子：好客鞋
好客鞋发明过程
    一天，魏强同学跟爸爸到一个朋友家做客，一进门就把他给难住了：主人家铺着地毯，不换鞋显得不礼貌。换鞋吧，脚又有臭味。回家后，魏强就想：如果有一种拖鞋，不用脱下脚上的鞋就能穿，那该多好！后来，他从旅游鞋上的尼龙搭扣得到启发：将拖鞋上的鞋袢装上尼龙搭扣，一按就搭上，一掀就拉开，要肥要瘦不就可以调节了吗？于是他找来一双旧拖鞋，剪开鞋袢，缝上尼龙搭扣，做成了"好客鞋"。这项小发明在第四届全国青少年发明创造比赛中获得了三等奖。
分析:
魏强的小发明只不过是将尼龙搭扣这项别人的发明移植到拖鞋上，但使拖鞋有了新的功能，尼龙搭扣也有了新用途，这项小发明也就具备了新颖性。
2.创造性
   创造性是指小发明同原来的同类产品已有的技术相比，有突出的实质性特点和显著的进步。
例子：方便肥皂盒
一般的肥皂盒有点水，肥皂就会发粘，不容易取出来，肥皂的寿命也很短。天津的范平同学利用杠杆原理发明了方便肥皂盒。打开肥皂盒，肥皂就会立起来。它和同类产品相比，技术上要先进一些，获得了第一届全国青少年发明创造比赛一等奖。
例子：防虫树裙

    山西临县盛产枣子，但枣曲虫对枣子的危害很大。刘艳同学仔细观察枣曲虫的生长活动规律，发现雌虫要爬上树干与雄虫交配再残害树叶、树果。他就想了一个办法，在树干的半腰围一圈硬塑料片，内层涂上除虫药膏，使雌虫上不了树。这种简单巧妙的防虫树裙，实用性强，受到了枣农的欢迎，荣获第六届全国青少年发明比赛一等奖。

小发明的步骤
• 1.选题
• 2.构思设计
• 3.制作.改进
• 4.成功
一.确定发明对象
    搞小发明的第一步，就是要确定发明的对象，考虑研究什么问题，这就是选题。对青少年来说，应从自己所熟悉的生活实际出发，在学校、家庭及周围的生活圈中去寻找发明题材。如当你在学习、生活中遇到一些困难时，你肯定会说："要是有某某东西就好了。"这个你想的所要发明的东西就可作为发明对象。不过，同学们在选题时，一定要结合自己的知识水平和设计制作能力，不要空想办不到的发明。
二.构思设计
   体裁选好后，接着是构思设计。也就是根据基本的科学原理和经验，设计出选题对象的形态、结构、方法与实施方案。构思时尽可能想出多套设计方案，再根据可行性与实用性精选出最佳结构方案。方案以取材简单、巧妙易行、缺点最少为好。
三.制作.改进
 　构思成熟后，就可以开始制作了。制作时应尽可能利用现有条件，在少花钱甚至不花钱的前提下制作出精巧的作品。某些技术上的问题，可以向老师和家长请教，有时还可以找一些有关厂家帮助制作部分部件。
    小发明样品完成后，还要进行实践检验与改进。即将作品拿去使用一段时间，在使用中发现问题，并向家长老师和同学广泛征求意见，看还有没有改进或不合理的地方。然后综合各方面的意见，对小发明加以改进。几乎每件优秀的小发明都是"改"出来的
四.成功
    至此，你将会享受到成功的喜悦。接下来，就可申报参加各级青少年发明创造比赛、申请专利或向报刊投稿了。参赛的申报文件主要包括组委会提供的申报表、项目说明和证明材料，其中，项目说明内容为：发明的选题是怎样发现的、发明方案是怎样设计的、发明作品是怎样制作的？这项发明如何体现出新颖性、创造性和实用性？你的创造性贡献是什么？进一步完善该发明的建议和设想。附上外观图（最好还有黑白照片）、结构图、原理图和其它必要的图表资料。凡涉及医疗保健用品、动植物新品种和国家保护的动植物的小发明项目，还必须提供有关部门的证�鞑牧稀�
几个比较经典的小发明
创新作品：能让色盲者看见的红绿灯
问题提出：色盲者因为自己生理的缺陷，所以我们驾驶车辆，怎样让他们同样享受自己驾驶的乐趣？
改造方法：把传统的红绿黄灯图标改造，如红的用圆形，绿的用箭头，黄的用两个竖长方形。
其它说明：该作品已经申请专利，在这次比赛中获得金奖，并且被评委点名表扬。
创新作品：不咬纸的回形针
问题提出：在使用回形针的时候，经常会把纸咬破。
需要资金：几分钱
改造方法：1、把回形针的头向外弯曲；2、在头上加衬衫别针上的小塑料珠

小发明的常用技法
一、小发明创造技法之扩大增加法
   书报上的字太小，老年人看不方便，就借助放大镜来看。放大镜的作用，就是把字"扩一扩"。
    原来的电视屏幕较小，看电视节目费力，所以大屏幕彩电相继问世。这是把屏幕的面积和电视的体积"扩一扩"。
    很多人喜欢看围棋比赛，但棋盘太小，不可能像看篮球一样观战。于是，把棋盘的面积和棋子的大小"扩一扩"，做�桓鎏卮蟮钠迮坦以谇缴涎菔颈热�，让棋迷们一饱眼福。
    伞是人们常用的挡雨避阳工具，有人将它的面积扩大、再扩大，变成了街头巷尾设摊者使用的晴雨大伞、露天海滨浴场游客享受的太阳伞，使伞又找到了新的用途。瞧，"扩一扩"、"加一加"也会变得很奇妙，会引发出相当不错的发明。当你把一样物品进行扩大面积、扩大声音、扩大距离、延长时间、延伸长度、加高高度、增加数目、增添配料等扩增处理，物品的功能和用途可能就会发生本质的变化。这种"扩一扩"、"加一加"的小发明技法叫作扩大增加法。
例子：新式邮筒
  一般的邮筒只有一个或二个投递口，信投进去后都混在一起，先拣后分，费时又费力。上海的李文彪同学设计了一个新式邮筒。这个邮筒有三个投递口，分别投寄本市、外地和航空邮件。邮筒里分成三格，而且能旋转。这样，邮递员开门取信时，只要转内格，就可以按类取信了。由于收信后不用再拣，就省事多了。这个小发明就是从增加投递口的个数入手设计的，它在第一届全国青少年创造发明比赛中获得了一等奖。
例子：多功能喷杆
  山东张桂杰同学发明了一种"多功能喷杆"，在第三届全国青少年创造发明比赛中获一等奖。他是将原有喷洒农药的单喷杆改成相连的双喷杆，同时喷杆的张角和喷头的方向可以调节。使用这种双喷杆喷洒农药，可以同时喷两垄，既可以向一个方向喷，也可以在叶片上下对喷，因此提高了喷药效率，也节省了劳力。这项小发明也是从增加数目着手设计的。

例子：足球射门网
  上海的滕惠玲同学是个足球迷。她每次看足球比赛时，总要为球员"临门一脚"功夫差而遗憾万分。她想到，足球射门得分的功夫，主要是靠平时磨练出来的。于是，她设计了一个有趣的辅助器材--足球射门网。她把球门分割成9个小射门区，并在每个区域后面装上1个小网兜。她还根据射球角度的难易程度，给每个小射门区规定了一个分数，守门员难守的4个死角分数高，容易射进的角度分数低。这样，教练训练队员时，可按训练的要求，进行有趣的射门比赛。踢进的球被网兜套住，得分就一清二楚，拾球也方便。足球专家和教练说：这个小发明具有实战性、趣味性等特点，是训练射门角度的好帮手，业余、专业运动员都能用。在第九届全国青少年发明创造比赛中，该发明荣获一等奖。 这个小发明实际上是作者将一个球门分割成了9个小球门，增加了球门的数量。
例子：防滑剪枝剪
    山东的中学生林峰家里承包了几亩果园，他和爸爸给果树剪枝时发现，用枝剪剪细的树枝还可以，剪稍微粗的树枝时，树枝会在刀口上向前滑脱，要剪几次才能剪掉，既费时又费力。能不能不让树枝向前滑动呢？在老师的指导下，他在剪刀刀口外侧安装了一块带锯齿的铁板，既不影响刀口的切割效果又防止了树枝滑脱。 瞧，他只是在原来枝剪上加了一块小铁板，就解决了大问题，完成了一项小发明--防滑剪枝剪，并在第七届全国青少年发明创造比赛中获二等奖。
当你的发明处于困境的时候，你不妨有意识地把发明目标"扩一扩"或"加一加"，也许会拓宽发明的思路。
二、小发明创造技法之缩小省略法
  你知道吗？世界上第一台电脑有一间房子那么大，重30吨。后来，科学家使用集成元件，使电脑的体积不断缩小，缩到电视机大小，而且功能增强了，从而使电脑迅速普及到千家万户。现在，又相继出现了笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴式电脑。电脑越来越精致、小巧的发展变化过程，就是逐步缩小体积、省略部分元器件的结果。
  生活中我们也经常使用一些袖珍物品，如随身听、袖珍小电筒、折叠雨伞、液晶小彩电等，它们都是通过"缩一缩"技法研制出来的。缩小后的东西体积小，造价低，便于搬动、携带，给人们生活带来了很大方便。
   运用缩小、缩短、减少、减轻、分解、折叠、卷曲、删减等手段进行发明创造的技法，叫做缩小省略法，也就是通常所说的"缩一缩"、"减一减"方法。这也是一种可行的发明思路。
例子：节省木材的火柴
   "嚓"，我们常常划了根火柴，火柴梗燃不到1/2就扔了，这多可惜！广西的钱峰同学建议：把火柴梗的长度缩短1/3至1/2，再配一支能插进火柴梗的套管。用的时候，把火柴梗插进套管。这样，既节约了木材，又增大了火柴盒的容量。他的着眼点就在于"缩短长度"。
例子：三角形日历
   现在各家使用的日历普遍呈长方形。山西的关雁龙认为，这样的传统日历样子不新颖，又浪费了纸张。他从众多图形中选择了三角形，因为它具有外观形状显得最大、能节约近50%的纸张、最易于加工等突出特点。于是，他将日历芯和日历挂牌均设计成三角形，发明了"三角形日历"。全国只要有1/10的日历按三角形设计生产，每天就可节约百万元。他用"减少面积"的思路，敢于突破人们习惯的旧有模式，�〉昧耸掳牍Ρ兜男Ч�。该发明在第五届全国青少年科学创造发明比赛中获二等奖，并申请了专利。
   另外，采用折叠、卷绕的方法也能起到缩小减少体积、重量、长度的作用。如卷曲：胶卷、胶布、磁带、钢卷尺、皮卷尺等。"柔"的物品通过卷曲后由长变短，便于携带；长而"刚"的东西，通过卷曲后则达到了"柔化"、变轻的效果。
   折叠：折叠椅、折叠剪、折叠伞、折叠杯、折叠桌、折叠沙发床、木工用折叠尺等，物体的体积变小，从而节省了空间，增强了灵活性。
   伸缩：伸缩教鞭、伸缩钓鱼竿、拉杆式笔等。既能拉长使用，又能缩短，收藏、携带方便。
   此外，省略也是将一个物品更新的有效方法。如： 隐形眼镜省掉了镜框和镜架，代之以装在眼睛里的镜片。数码相机省略掉胶卷，免去了经常换冲胶卷的麻烦。
   气球炮竹用五彩气球取代各种火药鞭炮，省去了噪音、空气污染的干扰和火灾隐患。无线电话省略电话线，再将电话小型化，可将其随身携带。
    无线话筒省略电源线，讲话或唱歌非常方便。
    当然，不是任何物品都可以缩小、省略的��这要求同学们在发明过程中，既要考虑节省、方便，又要注意某部件在整体中的特殊功能和实用价值，有时也可以用更轻便、方便、耐用的材料或部件来取代物品的某一部分。
三、小发明选题思路之提出希望找选题
    在日常生活中，每个人都有这样或那样美好的愿望，如上课时，希望教师用的粉笔没有灰尘；练字的时候，希望毛笔能自动出水；上学途中下雨，希望书包能当伞用_……这种种希望之点，往往能转化为发明的课题。
    希望和需要是成功之母。在仔细观察和充分调查的基础上，从生活、学习、工作的需要出发，根据你或别人的某种希望，提出你"希望"东西的样子，再运用自己学过的知识和别人的经验，提出切实可行的办法，这种发明思路称为希望点列举法。
例子：自来水防冻阀门
    天津李秀红同学家乡虽装上了自来水管，但冬季院内地上的自来水管很容易受冻不出水，甚至冻裂。李秀红了解到，村里人希望有一种防止冬天水管受冻的阀门，她就将这一希望作为发明目标。
她和几个同学钻研探索产生了发明构思：如能制出一个阀门去掉自来水管内不用时的存水，使水管变成无水的空管，不就没有受冻问题了吗？她们动手绘图，设计阀体、阀芯、阀盖、弹簧垫等零件，用粉笔作模型，经过反复修改，一种具有通水、断水、回水功能的自来水防冻阀门诞生了，荣获第三届全国青少年创造发明一等奖。
    希望列举法和缺点列举法一样，也是一种行之有效的重要选题方法。但它同缺点列举法相比，更使发明者显得灵活、主动，因为缺点发明法是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想，一般不会离开物品的原形，而希望点列举法则是按发明者的意愿提出各种新的设想，它可以不受现有物品的限制。因此，它是一种积极的、主动型的选题思路。

例子：全方位昆虫观察箱
    自然课上，老师抓了只昆虫让同学们观察其身体结构，每位同学都要单独将昆虫标本盒仔细看一遍，还看不全昆虫的各个部位，一节课就这样你看一下我看一下结束了。河北的田江华同学看到这种情景后，并没有局限在对标本盒的改进上，而是提出了新的希望：如果有一个观察箱，把昆虫放在里面。从各个方面都可以看到昆虫的各个部位，那该多好啊！
    他根据镜片反射的原理和观察部位与反射角度相关的原理，分别用四块、六块、八块镜面玻璃进行上下左右不同部位的组�希�最后以观察范围最大的145°角组合成全方位昆虫观察箱，它可以供十几位同学从不同角度同时全方位的观察昆虫标本，既省事，有省时。该发明获得了第五届全国青少年创造发明一等奖。
    当然，提出希望并不是暂时难以实现的科学幻想，更不是不着边际的胡思乱想，而应该从身边的事物、日常生活出发，提出恰如其分的希望，并思考找出切实可行的办法。
    这就要求"小发明家"做个有心人，善于观察生活中的细节，琢磨在自己或别人遇到某种困难时希望有什么好物品或好方法。同时，还要做个热心人，积极了解人们对所需物品的意见，主动调查用户心目中所希望物品的样子和性能，再根据大多数人的急需和自己的能力确定发明课题。
例子：全保护荷花餐巾台布
    吃饭时漏掉的饭菜很容易将衣服弄脏，也给扫地的人带来不便，西方人吃饭时在胸前围上餐巾布，在腿上铺一块盖布，也很不方便。山西的李珍同学就想，如果有一个不使衣服弄脏又方便实用的餐桌布就好了。她将这一希望作为发明目标，设计了"全保护荷花餐巾台布_"。她将台布的周围做成尖形的花瓣垂在桌的四周，吃饭时，只要把花瓣尖端的扣眼扣在胸前的纽�凵希�花瓣就可以代替餐巾和盖腿布，吃饭人的衣服和地板就不会被食物弄脏了。这项小发明获得了第五届全国发明展览会铜牌奖。
    人们多种多样的需要和无限美好的愿望，为创造发明提供了无限广阔的天地，只要我们经常了解人们的需要，把握人们的希望之点，则发明的课题将取之不尽。
四、小发明选题思路之补偿感官找选题
    人体是一部相当灵巧而完美的活的机器，它的主要部件--感觉器官（眼、耳、鼻、舌、手等），是摄取、存储和处理信息的重要工具，它们既有各自的独特功能，又相互配合得相当协调、默契。
    然而，感官的功能并非无限，有时需要补偿。如口传音不够洪亮，不够遥远，而且转瞬即逝，于是人们发明了喇叭、麦克风、电话和录音机以补偿其功能。为了弥补肉眼视野的局限，人们发明了望远镜、电视、雷达等。人们还发明了放大镜、显微镜帮助人眼"明察秋毫"。
    感官也并非时时处处都完善无缺，它的伤残或"假伤残"也需要加以补偿。如针对伤残的某些生理缺陷（聋、哑、肢残等），可用聋人电话、哑语、轮椅等代偿。即使是一些健全的人，有时因处于特殊情况致使成为"假伤残"。如两手提着重物，却逢下雨要打伞，就出现了"手伤残"，这样就要设法用其它部位或物体来代替"假伤残"部件的功能。
    感官功能的补偿或伤残的代偿，往往是导致小发明的导火线，根据这种思路选题的方法称为感官补偿法。