張 潔

(天津市和平區(qū)青少年宮 天津300020)

0 引 言

縱觀古今，沒有發(fā)明創(chuàng)造就沒有社會歷史的更迭。人類發(fā)展史歸根結底是一部發(fā)明創(chuàng)造史。我國在五千年的歷史發(fā)展進程中曾因眾多的發(fā)明創(chuàng)造屹立于世界強國之林。而跳轉至今，已從農業(yè)大國轉型為制造大國，七十年的發(fā)展使我國在許多領域取得了飛躍的發(fā)展，然而基于我國十四億巨額人口的掣肘，在多數領域我國依然處于制造大國的地位，而非智慧型創(chuàng)造大國，這在很大程度上限制了我國綜合國力的提升。基于我國巨大的人口總量，我們真正缺少的是高素質人才的數量，這就直接反映了針對孩子的創(chuàng)新教育和實踐培養(yǎng)存在著極大的短板，這與學校、家庭和社會給予孩子們的創(chuàng)新發(fā)明氛圍是息息相關的。

發(fā)明創(chuàng)新是一個國家進步的不竭動力，是一個推動歷史不斷自省和超越的過程。孩子是國家的未來，他們有著思維的敏捷性，不羈的想象力和創(chuàng)造活力。因此如何保護和激勵青少年的創(chuàng)新發(fā)明意愿，提振青少年創(chuàng)新教育和實踐培養(yǎng)，為國家的科技興盛培養(yǎng)更多高科技人才的途徑研究勢在必行。

1 激勵青少年創(chuàng)新發(fā)明意愿的途徑

1.1 樹立學生自信，消除發(fā)明創(chuàng)造的神秘感

大多數學生面對創(chuàng)新發(fā)明都會有所顧慮，覺得發(fā)明家是一個高不可攀的存在，不可與之比肩，不敢奢望一試身手。因此，每次新班教學的創(chuàng)新發(fā)明啟蒙導入顯得尤為重要，可以展示介紹一些簡單而實用的發(fā)明設計案例拉近學生與發(fā)明創(chuàng)新之間的距離。例如：為解決病人夜間測溫不用開燈，不影響病人休息的難題，有學生在玻璃體溫計的背面刷上了一層熒光粉，于是一支經濟實用的“夜光溫度計”就誕生了；為了避免燙傷嬰兒，有學生將奶瓶與溫度計設計融合在一體，實現了實時監(jiān)控奶瓶里牛奶的溫度，“測溫奶瓶”應運而生；為了解決雨雪天夜間路面濕滑視線不佳的難題，有學生設計了“照明雨傘”。在一圈傘骨上安裝 LED小燈，電池開關綁定在傘柄。這樣的設計實現了 360°無死角照明，而且 LED 小燈體積小，亮度高，成本低，省電節(jié)能，最重要的是還不影響雨傘的收放。

通過這些發(fā)明案例介紹，學生們躍躍欲試，信心滿滿，感受到了發(fā)明創(chuàng)造可以是簡單的拼一拼，改一改，多項功能的簡易集成就可以極大地改善我們的生活質量。

1.2 啟發(fā)學生關注生活點滴，合理挖掘創(chuàng)新發(fā)明熱點選題

課堂上，引導學生對周圍事物進行觀察，功用齊全的文具、各種材質的衣服、保溫杯、可調課桌椅、百葉窗簾、電子白板……目之所及所有物品從誕生、外觀設計到功能的實用性處處都充斥著發(fā)明創(chuàng)新的印記。這些發(fā)現讓學生們深刻感受到正是這些貌不驚人的發(fā)明創(chuàng)造給予了我們生活和學習的便利，同時也激發(fā)了學生們發(fā)明創(chuàng)造的激情[1]。

1.2.1 關注日常周邊的實際生活，及時發(fā)現生活中的不便

所有發(fā)明創(chuàng)造的實質歸根結底都是為了我們的生活更加便利，所以當我們生活中遇到別人沒發(fā)現或者沒能解決的問題和困難時，我們以積極的行動去解決它，這個過程就是發(fā)明創(chuàng)造。比如：墻面上能夠掛澡盆的掛鉤，實現了因衛(wèi)生間狹小而極大程度的利用高層空間儲物的構想；折疊臉盆、折疊水桶、折疊浴缸、折疊電水壺為差旅出行帶來了便捷、安全、衛(wèi)生，更是節(jié)省了許多行李收放的空間；帶噴香裝置的馬桶解決了公共衛(wèi)生間接連有人如廁時的嗅覺尷尬。

鼓勵學生多觀察生活，積極參與到家庭建設和社會生活中，才會在體驗的過程中發(fā)現問題。

1.2.2 關心國際國內時事，關注社會熱點問題

2020年，全世界遭遇了新冠肺炎疫情的侵擾，人們紛紛戴起了口罩、手套和護目鏡。這樣的突發(fā)事件也給老師鼓勵學生們發(fā)明創(chuàng)造帶來了一個契機，非同尋常的生活令學生們創(chuàng)意紛繁，催生了眾多發(fā)明創(chuàng)造：為了將疫情防控用品、水杯、飯盒、文具等分門別類收納在一個雙肩背包里，學生運用魔術貼，將 3個不同顏色的子包貼于母包外側，這樣的設計不僅易于區(qū)分，方便拆卸，還安全衛(wèi)生；校門口眾多學生測溫入校緩慢，無法保證學生與測溫老師 1.5m 的距離，而測溫小黃帽額頭內置溫度傳感器，帽子額頭外沿外置溫度顯示器，當溫度超過 37°時，外置顯示器自動報警，從根源上解決了這一難題；疫情緩解初期，學生們上課都要戴口罩，而英語課上學生想看清老師的發(fā)音口型成了難題，于是學生就將裁切下來的透明飲料瓶底，鑲嵌進按照瓶底直徑挖了洞的口罩，這樣既不影響防護，又有了可視效果；校園里每天都有物業(yè)人員身背 20kg重的消毒液噴灑校園的所有角落，身處消毒液噴霧中，既沉重又不安全。于是學生運用智能機器人戰(zhàn)車背負消毒液桶噴灑，通過編程預設噴灑路徑，既節(jié)省了人工，也消除了安全隱患。

還有感應式鞋底消毒機器人、智能公筷、聲控電梯……各種發(fā)明創(chuàng)造應運而生，學生們的奇思妙想讓他們在體驗了創(chuàng)意無限的成就感之余，更激發(fā)了他們的社會責任感，實現了自我價值的提升。

1.3 采用 STEAM教育模式，結合現代建構主義教學觀，培養(yǎng)復合型科技創(chuàng)新人才

STEAM 教育模式是通過在科學、技術、工程、人文、數學領域選取具有跨學科整合性的學習主題，生成能具有活動課程價值的 STEAM 項目[2]。建構主義教學觀主張學習的內在動機是要在學習的過程中挖掘學習的快樂，教師的教學過程是教師和學生完成合作性知識建構的過程，而學生的學習過程是探究未知世界的過程，這個過程以學生為主體，教師只充當一個組織者、指導者、幫助者、促進者，利用學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和創(chuàng)新性。

通過STEAM教育和建構主義教學觀的結合，能讓學生獲得以下收獲：

①無限的想象力和創(chuàng)造力，讓參加活動的學生們形成有創(chuàng)意的、有判斷性的思維。

②培養(yǎng)和提高學生應用多維創(chuàng)意解決問題和使用工具的技能。

③提高研究和提問的技巧，注重創(chuàng)意探索，關注細節(jié)。加強書面和口頭的表達能力，以及即興和深入的展示解決問題的技巧。

④促進對各方面特長和天賦的挖掘使用和培養(yǎng)，立足于對現實生活問題的解決。

⑤學習不同領域、不同國家的文化，增加對知識的整體認知和探索欲望。學習如何搜集、分析及整合利用資源。

⑥面對困難不再畏懼，更加樂觀積極，整個探索過程充滿了趣味和刺激。

⑦培養(yǎng)團隊合作、揚長避短以及領導能力。學會理解并欣賞團隊合作，結識新朋友，增進團隊的默契與友誼。

1.4 加強知識產權專利保護教育，鼓勵學生參加創(chuàng)新競技，保護學生的發(fā)明創(chuàng)新熱情

教學中，為了推廣青少年創(chuàng)新發(fā)明教育工作，讓更多的孩子了解參與到創(chuàng)新發(fā)明的陣營中來，鼓勵學生積極參與天津市青少年小發(fā)明設計大賽、全國青少年科技創(chuàng)新大賽、天津市青少年科技創(chuàng)意競賽等多項創(chuàng)新發(fā)明科技競賽，適時開展知識產權專利保護教育。充分利用每年的4.26世界知識產權日，策劃組織豐富多彩的宣傳活動，通過學習中小學知識產權讀本和研讀保護知識產權小故事，提高學生對知識產權和專利申請的認知，讓學生懂得如何保護自己智慧的結晶，提升知識產權保護意識，及時將競賽獲獎優(yōu)秀項目轉化為專利，從小樹立維護自己合法權益的意識。

多年的堅持結出了喜人的碩果，每年都有多名同學獲得由國家知識產權局頒發(fā)的實用新型專利證書，更有學生獲得了國際發(fā)明展金獎，還有與企業(yè)對接成功的專利轉讓，令學生真正體會了知識就是財富的意義。一次次成功的喜悅極大地推動了學生參與科技發(fā)明活動的熱情，也培育了主動申報專利，自覺保護智慧成果的知識產權保護意識。

1.5 利用“網絡少年宮”著力開展青少年創(chuàng)新發(fā)明宣傳教育

自和平青少年宮網站建立以來，青少年科普教育基地窗口成了少年宮網站一道靚麗的風景，充分發(fā)揮“網絡少年宮”的公益活動理念，整合創(chuàng)新發(fā)明科普教育資源，將創(chuàng)新發(fā)明系列教育活動、學生優(yōu)秀創(chuàng)新發(fā)明項目在網站更迭熱播，使網絡課堂成為青少年創(chuàng)新發(fā)明教育的得力助手。利用這一平臺，廣大師生和家長及時了解到最新的青少年發(fā)明創(chuàng)新教育動態(tài)和科技競賽信息，開闊了學生的視野，真正體現了科普教育的普及性。

激勵青少年創(chuàng)新發(fā)明意愿的途徑研究任重道遠，這將是科普教師立志為國家培養(yǎng)出更多高素質科技人才的畢生課題[3]。