摘 要：“不滿足”和“好奇心”是發(fā)明創(chuàng)造的源泉，發(fā)明需要“幻想”能力，發(fā)明的實(shí)現(xiàn)依賴于發(fā)明設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是將“幻想”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的核心途徑。要使設(shè)計(jì)合理，需要制作與改進(jìn)。產(chǎn)品改進(jìn)就需要對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，要凸顯亮點(diǎn)級(jí)數(shù)據(jù)。研發(fā)成功應(yīng)注意推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：發(fā)明；設(shè)計(jì)；創(chuàng)新

發(fā)現(xiàn)與發(fā)明是人類進(jìn)步的兩臺(tái)強(qiáng)大引擎，共同推動(dòng)著歷史的前進(jìn)。2016年8月8日國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，依據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》和《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》編制，明確了我國(guó)科技創(chuàng)新的總體思路，要著力建設(shè)創(chuàng)新型人才隊(duì)伍，著力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新，努力實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”。2015年9月，教育部發(fā)布《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，提出未來(lái)五年對(duì)教育信息化的規(guī)劃，明確有效利用信息技術(shù)推進(jìn)“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)，努力推動(dòng)教育教學(xué)創(chuàng)新的發(fā)展。作為教育工作者的我們?cè)鯓尤?shí)現(xiàn)萬(wàn)眾創(chuàng)新，怎樣做一個(gè)創(chuàng)客型教師？怎樣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)明夢(mèng)？下面通過(guò)實(shí)例來(lái)探究創(chuàng)造發(fā)明的基本過(guò)程。

一、“不滿足”和“好奇心”是創(chuàng)新和發(fā)明的源泉

創(chuàng)新不僅是激動(dòng)人心的，同時(shí)也是“安全無(wú)虞”的。一般智力中80%～85%的表現(xiàn)都是由遺傳基因決定，而創(chuàng)造力則不同，三分之二以上的創(chuàng)新技能是習(xí)得的[1]。創(chuàng)意想法既不是“顯而易見的”也不是“罕見的”，第七感在任何情況給我們提供的想法都是極富創(chuàng)意的、另辟蹊徑的[2]。在我們不經(jīng)意之間看到某個(gè)物體或某種方法、某個(gè)地方令人不滿意，好奇心就會(huì)驅(qū)使我們前進(jìn)，就會(huì)使我們憧憬完美事物的誕生，在第六感和第七感的共同作用下突然產(chǎn)生靈感，一種新的想法靈光一現(xiàn)，創(chuàng)意油然而生。

如教學(xué)“空間幾何體的結(jié)構(gòu)”時(shí)，棱臺(tái)、棱錐側(cè)棱相交于一點(diǎn)，棱柱、棱錐、棱臺(tái)之間的內(nèi)在聯(lián)系這些內(nèi)容，老師上課都是通過(guò)口述，最多是做個(gè)動(dòng)畫給學(xué)生看一下，學(xué)生不能像了解物理的萬(wàn)有引力和化學(xué)的氧化還原反應(yīng)那樣可以通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。這些大多數(shù)都是紙上談兵，不能實(shí)現(xiàn)知識(shí)從實(shí)踐中來(lái)。這就使我產(chǎn)生了困惑，萌生了研究動(dòng)態(tài)教具的念頭：要是能研究出一種教具可以在變換中很直觀地反映這些東西，讓學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論那就完美了。

二、“幻想”是創(chuàng)新和發(fā)明的靈魂

我們小時(shí)候看著星星就會(huì)萌生幻想，要是有一天能夠飛到月亮上去就好了，那里應(yīng)該很好玩；總想要爸爸媽媽、爺爺奶奶將星星摘下來(lái)；看著一浪接一浪的滔滔之水，總想著要是可以到水底看個(gè)明白就好……幾十年后的今天，我們國(guó)家建立了空間站；“蛟龍?zhí)枴币呀?jīng)可以下潛7062米。因此只要敢想，只要想得到，通過(guò)不斷努力總是可以做到的?！盎孟搿笔莿?chuàng)新和發(fā)明的靈魂。“幻想”的力度越大，發(fā)明的東西就越先進(jìn)，別怕做不到。創(chuàng)造性的想法都是超前于時(shí)代的，千萬(wàn)不要被常人的觀點(diǎn)束縛。

如以往的教具都沒(méi)有解決棱柱、棱臺(tái)、棱錐之間的相互變化，無(wú)法體現(xiàn)三者的聯(lián)系，我就“幻想”著去發(fā)明一種可以變化的教具，通過(guò)連續(xù)變化去揭示事物的本質(zhì)，而不是像以往教具那樣固定不變，呆板、抽象，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這三者的認(rèn)知較為孤立，都只是停留在想象中，較難理解?？梢赃B續(xù)變化的教具當(dāng)前是沒(méi)有的，應(yīng)該是個(gè)很好玩的東西。學(xué)生可以通過(guò)動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，學(xué)生的學(xué)習(xí)也不再乏味。這種想法一提出，就遭到很多人的懷疑和否定，都認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)，都認(rèn)為不可能有現(xiàn)有的固定教具好。面對(duì)他人的質(zhì)疑我們應(yīng)堅(jiān)定信念，也許別人的質(zhì)疑越多，你的創(chuàng)意越好。

三、設(shè)計(jì)是創(chuàng)造發(fā)明的核心

創(chuàng)造性的本質(zhì)是瞬間的頓悟，而創(chuàng)造性的想法是從無(wú)意識(shí)中神秘出現(xiàn)的，它產(chǎn)生于你拒絕慣例時(shí)。當(dāng)你不拘泥于那些陳舊的做事方式，獨(dú)自一人時(shí)更具有創(chuàng)造力[3]。發(fā)明都要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的呈現(xiàn)，需要邏輯的推理、思想的啟發(fā)、原理的再構(gòu)建、靜靜的思考。

一件衣服穿起來(lái)是否舒服，是否好看，本質(zhì)上取決于設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是制作一件衣服的核心。如要實(shí)現(xiàn)我之前的“幻想”就需要我將四棱柱的上底面進(jìn)行變換，準(zhǔn)確地講應(yīng)該是大小和形狀的改變，因?yàn)槔馀_(tái)的上底面比下底面小，為棱錐時(shí)就變成了一個(gè)點(diǎn)。可怎樣才能變?。窟@需要從邏輯上去分析設(shè)計(jì)。小的話就會(huì)有一部分消失，往哪里消失？這是我設(shè)計(jì)要解決的第一關(guān)。我想到了小紙扇的折疊，想到窗簾的收縮、抽屜的隱藏、睡覺(jué)時(shí)體驗(yàn)到的衣服的重疊……可都不是理想的方案。學(xué)生作業(yè)本交得參差不齊，我在看作業(yè)時(shí)，習(xí)慣性地用手一靠，就齊了，我連忙重復(fù)了幾次，很好的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生了：將面進(jìn)行分割，一上一下不就成了！

可怎樣才能連續(xù)變化？這成了設(shè)計(jì)的第二關(guān)。設(shè)計(jì)需要邊思考邊實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐、觀察，需要軌道，于是在四周設(shè)計(jì)了軌道，理論上得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)上底面變化時(shí)，四側(cè)棱會(huì)一起變化，怎么辦？側(cè)棱變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)側(cè)棱與上、下底面所成角度在變化，又怎么實(shí)現(xiàn)……設(shè)計(jì)中一連串的問(wèn)題和困惑比洪水還兇猛。有些可以采取個(gè)個(gè)擊破，有些則需要總體實(shí)現(xiàn)。

在設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到障礙，某個(gè)部位的功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但“他山之石，可以攻玉”。市場(chǎng)上同類型產(chǎn)品、同功能的零配件的工作原理還有強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)，都會(huì)為我們解決某些障礙提供強(qiáng)有力的支持，可以借鑒。但我們不應(yīng)該期待有完全一樣的配件，否則我們的設(shè)計(jì)就不是發(fā)明。

四、發(fā)明的實(shí)現(xiàn)：制作

我們的設(shè)計(jì)是否科學(xué)，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。我們需要將他做成產(chǎn)品，哪里可以加工制作？對(duì)于一個(gè)普通老師來(lái)說(shuō)，這是件非常麻煩的事，也許比設(shè)計(jì)更痛苦?？梢宰约杭庸?，也可以嘗試找作坊，找精加工店，當(dāng)然最好的是與設(shè)計(jì)產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)的工廠。找到加工的地方后，需要提供相應(yīng)的圖紙、參數(shù)，還需要不厭其煩地和工人說(shuō)明加工要求，一般他們根本就不知道你要做什么東西（這也許是好事，說(shuō)明你的東西達(dá)到了發(fā)明級(jí)別，一看就懂、一說(shuō)就會(huì)的肯定不是發(fā)明）。尤其新功能的實(shí)現(xiàn)，很多零配件在市場(chǎng)上根本就無(wú)法買到。留下的也許只有一種方案：自己設(shè)計(jì)，工廠加工。

五、數(shù)據(jù)處理與改進(jìn)

人們常說(shuō)：“三分長(zhǎng)相七分打扮。”“金無(wú)足赤，人無(wú)完人?！币苍S當(dāng)你看到初加工完的產(chǎn)品時(shí)，你會(huì)差點(diǎn)崩潰，這產(chǎn)品和你想象的也許完全不一致，功能上也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這是再正常不過(guò)的事。就如游泳顯露身上的疤痕一樣，不好看的都出來(lái)了，浸在水中還會(huì)帶著一絲的疼痛。因此原有設(shè)計(jì)中的不足也會(huì)隨著產(chǎn)品的加工和實(shí)踐顯露出來(lái)。這時(shí)我們需要改變?cè)O(shè)計(jì)的參數(shù)，零配件的位置、方向，更換其他結(jié)構(gòu)的零配件，修改力度的大小……甚至需要整體重來(lái)。

但在重來(lái)或修改設(shè)計(jì)前應(yīng)記錄下前期設(shè)計(jì)產(chǎn)品的各種合理的、不合理的數(shù)據(jù)，可以按等級(jí)分類。合理數(shù)據(jù)一般可分為：亮點(diǎn)級(jí)、優(yōu)級(jí)、良級(jí)、合格級(jí)；不合理的數(shù)據(jù)一般可分為：致命級(jí)、危害級(jí)、影響級(jí)、誤差級(jí)。然后對(duì)合理數(shù)據(jù)的取舍一定要保留好亮點(diǎn)級(jí)數(shù)據(jù)，這是我們產(chǎn)品的命運(yùn)所在；對(duì)于優(yōu)級(jí)數(shù)據(jù)可以嘗試通過(guò)改進(jìn)盡可能變?yōu)榱咙c(diǎn)級(jí)數(shù)據(jù)；對(duì)于良級(jí)、合格級(jí)數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能使之變?yōu)閮?yōu)級(jí)數(shù)據(jù)，減少合格級(jí)數(shù)據(jù)的比例。對(duì)不合理數(shù)據(jù)的處理中，致命級(jí)數(shù)據(jù)是不能出現(xiàn)的，這必須重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)危害級(jí)數(shù)據(jù)需要改進(jìn)，必須達(dá)到不影響產(chǎn)品的整體效果，降為影響級(jí)，最好降為誤差級(jí)。對(duì)于影響級(jí)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)參數(shù)修正，位置、角度、力度等調(diào)節(jié)使得影響降至最低，變?yōu)檎`差級(jí)。對(duì)于誤差級(jí)數(shù)據(jù)，可以接受的就暫且讓它存在，可以規(guī)避的必須轉(zhuǎn)化為合格級(jí)或良級(jí)。

根據(jù)數(shù)據(jù)處理的基本方法，產(chǎn)品一般都需要經(jīng)歷改進(jìn)階段，改進(jìn)后的產(chǎn)品再生產(chǎn)、再改進(jìn)、再生產(chǎn)……直到“幻想”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。就這樣一種具備多種功能的，解決了棱柱、棱臺(tái)、棱錐之間的相互變化（可以隨意變化，隨意傾斜，變化不同所得圖形不同），展現(xiàn)三者相互聯(lián)系的動(dòng)態(tài)教具發(fā)明成功。它可實(shí)現(xiàn)空間圖形：直棱柱、斜棱柱、棱臺(tái)（含正棱臺(tái)和其他任意棱臺(tái)），正棱錐和非正棱錐等連續(xù)變化，以及棱柱、棱錐、棱臺(tái)結(jié)構(gòu)特征的假設(shè)與驗(yàn)證[4]。

產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣不僅取決于設(shè)計(jì)，更依賴于科學(xué)的優(yōu)化改進(jìn)。

通過(guò)多個(gè)回合的改進(jìn)實(shí)踐，一個(gè)比初步設(shè)想更好的、功能更豐富的產(chǎn)品成型了，改進(jìn)是產(chǎn)品優(yōu)化的必經(jīng)之路。

六、產(chǎn)品功能推廣

通過(guò)產(chǎn)品的實(shí)踐試用和破壞性試驗(yàn)，我們會(huì)意外發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品還有許多的新的功能，這也是我們發(fā)明的意義所在。一個(gè)發(fā)明的意義應(yīng)該不僅僅在于它本身，也許它的附加意義更大，達(dá)到長(zhǎng)尾理論效應(yīng)[5]。要記錄下這些附加的功能，這是專利申請(qǐng)需要的數(shù)據(jù)，也是今后新產(chǎn)品研發(fā)的寶貴數(shù)據(jù)。

積極心理學(xué)表明，創(chuàng)造力是在人潛能驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的，只要你有心，具有創(chuàng)造性個(gè)性：好奇心、想象力、挑戰(zhàn)性和冒險(xiǎn)性，不斷發(fā)現(xiàn)和挖掘人本身固有的積極潛能，你將會(huì)具有無(wú)窮的創(chuàng)新能力[6]。只要你有顆好奇的心，敢于“幻想”，肯堅(jiān)持，勇往直前，百折不撓，你一定能成為創(chuàng)客型教師，也必將成為一個(gè)優(yōu)秀的創(chuàng)客。

參考文獻(xiàn)：

[1]（美）杰夫·戴爾，赫爾·葛瑞格森，克萊頓·克里斯坦森.創(chuàng)新者的基因[M].曾佳寧，譯.北京：中信出版社，2013：8-9.

[2]（美）威廉·達(dá)根.第七感：一念改變?nèi)松鶾M].隋雨亭，譯.北京：新華出版社，2016：8-9，55-57.

[3]（美）R.Keith Sawyer.創(chuàng)造性：人類創(chuàng)新的科學(xué)[M].師保國(guó)，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2013：461-466.

[4]段賢清.立體幾何圖形活動(dòng)教具：中國(guó)，205692441[P].2016-11-16.

[5]（美）克里斯·安德森.長(zhǎng)尾理論[M].喬江濤，譯.北京：中信出版社，2006.

[6]梁 惠，馬 東.運(yùn)用積極心理學(xué)的方法培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造力[J].科教導(dǎo)刊，2010（11）：160-161.

（作者單位：湖南省長(zhǎng)沙縣第一中學(xué)）