浅谈青少年科技小制作创意的产生

2022-09-28

1 引言

本文所说的创意是一种思维活动, 这种思维活动延续下去, 可能会产生新的设计或者会有发明出现。创意往往伴随着灵感而产生。

青少年的科技小制作活动, 与成年人的创造发明活动不同, 它强调从中得到的教育。目的是, 激励他们的求知欲、创造欲, 拓展科学知识、领悟科学方法、启迪科学思想, 培养责任心、自信心, 在动手动脑实践中初步建立科学的世界观和方法论。青少年的科技小制作活动与成年人的创造发明活动还有一点不同:某些科技小制作的作品对全人类来说, 并不算是发明, 但对制作者来说, 确实是“第一次”。当然也有很多科技小制作, 属于当之无愧的发明创造。

在组织青少年开展科技小制作活动实践中, 往往会出现这样的现象:辅导老师举一个例子, 紧跟着学生就会产生一大串雷同的“创意”。其根源可能是老师对科技小制作的创意缺乏有效的指导或引导。近年来同行们在论文中对某一具体的小制作的制作方法、步骤谈得较多, 对创意的一般方法谈得较少。基于以上两种现象, 结合笔者辅导青少年开展科技小制作活动的实践, 谈谈科技小制作创意的产生途径。

2 小制作的创意

好的创意离不开科学知识, 但仅有知识是不够的。创造的激情是创造的催化剂, 要有必胜的信心和饱满的热情;要善于观察问题, 做生活的有心人, 随时准备捕捉稍纵即失的灵感;还要不断尝试把学到的知识运用于实践, 并在实践中得到提高;其次要在实践中学习科学方法, 应用科学方法。

从下面几个角度出发, 可能会迸发出灵感, 从而产生好的创意。

(1) 想一想工作、学习、生活中还需要什么?能否自己制作?我们希望拥有的贵重仪器, 它的功能能否用小制作来代替?例如, 我们需要凸透镜来做实验。我们可以对凸透镜展开一系列的联想:透明的、像什么?像冰;什么形状?中间厚边沿薄;在碗里放上水, 放在冰箱里冷冻, 是否可制成“冰凸透镜”?再例如, 实验室里通常用放在亥姆霍兹线圈中的球形阴极射线管, 来观察电子在洛仑兹力作用下的运动。我们可否找一个装蛋糕的圆塑料盒 (装上水) 、一个旧扬声器上拆下来的铁氧体磁环、铜皮等东西, 做一个简易洛仑兹力演示器, 改用这种简易的装置来观察电子在洛仑兹力作用下的运动?这样想, 一种创意不就出现了吗?

(2) 想一想家庭、实验室里现有的用具、设备或仪器有什么缺陷?怎样改进?例如, 有人从刮风下雨天打伞, 下半身常被淋湿, 想到在一般雨伞的周边加上一圈透明的塑料布, 从而设计出了一种新型雨伞。再例如, 实验室里的打点计时器打的点太稠密, 不便于测量距离;并且每打一个点对纸带的运动产生一次阻碍, 打的点越密, 由于这种阻碍而造成的实验误差越大。能否改用频率低于50Hz的交流电给打点计时器供电?譬如制作频率为2 0 H z的振荡器, 把它产生的振荡电流放大后通入打点计时器。

(3) 想一想某一原理或规律与生活中哪些现象有关?根据这一原理或规律可做什么?例如, 有同学学习了液体流速与压强的关系, 利用饮料瓶、细竹管制成了简易喷雾器。还有同学根据光的反射定律, 把两个穿衣镜组合起来做成了“观后穿衣镜”。

(4) 对手头的物品 (可能被别人认为是废料) 展开全方位的联想, 想一想它像什么?这种物品的材料与哪些东西的材料相同或相近?这种材料可做什么?例如, 我们手头有一个透明的玻璃瓶子, 对它展开联想:柱状的, 玻璃的;柱状的、玻璃的东西还有哪些?柱状透镜……实际上, 这种瓶子再装上水就是一个简易的柱状透镜——只有一个方向上有放大作用, 与之垂直的方向上没有。再例如, 对易拉罐和果酱瓶展开联想:一个易拉罐放进一个果酱瓶, 多像一个量热器。可否当量热器用?

(5) 对某用具的巧妙之处认真观察, 想一想此处解决问题的模式可否移植到其他地方, 解决类似问题?例如, 有一种钥匙挂, 往上添加或去掉钥匙的时候, 只需用手按下即可打开一个缺口, 方便添加或取下;松开手, 自动弹回, 形成一个完整的圈。有位同学由此受到启发, 采用类比移植法, 发明了新型麻袋缝口针。这种针, 麻袋线很容易进入针眼。

(6) 想一想可否用新的模式来解决某一问题?是否可用别的材料来代替某种材料?例如, 泡沫塑料的切割问题, 原来的模式是用木工锯子甚至刀子来切割的。有人试图改变这种模式, 想到了利用电加热的合金丝来切割, 结果发明了电热锯。再例如, 有同学看到了弹簧秤里的弹簧, 想到要改变一下, 用橡皮筋代替弹簧, 制成了“橡皮筋秤”。

(7) 想一想某用具上再附加一些东西或者去掉一部分, 是否会增加一些功能或者具有新的功能?前面讲到的“在一般雨伞的周边加上一圈透明的塑料布制成的新型雨伞”, 同时也是“主体附加”的成功范例。

(8) 想一想改换某种东西的因果关系, 会产生什么效果?例如, 一个玩具电风扇, 通电可以旋转, 扇出风;调换一下因果关系, 让风吹扇叶, 叶轮转动, 能否发出电?

(9) 随处注意观察各种机械、电器等设备, 想一想加以简化, 是否可以做成模型或玩具?例如, 简易水轮机、简易轴流泵、车模、航模。

(10) 想一想某些机械、电器等用具, 稍加改动, 是否可变成具有其他用途的东西?例如, 由光电管和“N E 5 5 5”时基电路组成的光电控制电路, 如果把其中的光电管换成一只热敏电阻, 能否变成温度控制电路。