激励青少年创新发明意愿的可行途径探索

张 洁

(天津市和平区青少年宫 天津300020)

0 引 言

纵观古今，没有发明创造就没有社会历史的更迭。人类发展史归根结底是一部发明创造史。我国在五千年的历史发展进程中曾因众多的发明创造屹立于世界强国之林。而跳转至今，已从农业大国转型为制造大国，七十年的发展使我国在许多领域取得了飞跃的发展，然而基于我国十四亿巨额人口的掣肘，在多数领域我国依然处于制造大国的地位，而非智慧型创造大国，这在很大程度上限制了我国综合国力的提升。基于我国巨大的人口总量，我们真正缺少的是高素质人才的数量，这就直接反映了针对孩子的创新教育和实践培养存在着极大的短板，这与学校、家庭和社会给予孩子们的创新发明氛围是息息相关的。

发明创新是一个国家进步的不竭动力，是一个推动历史不断自省和超越的过程。孩子是国家的未来，他们有着思维的敏捷性，不羁的想象力和创造活力。因此如何保护和激励青少年的创新发明意愿，提振青少年创新教育和实践培养，为国家的科技兴盛培养更多高科技人才的途径研究势在必行。

1 激励青少年创新发明意愿的途径

1.1 树立学生自信，消除发明创造的神秘感

大多数学生面对创新发明都会有所顾虑，觉得发明家是一个高不可攀的存在，不可与之比肩，不敢奢望一试身手。因此，每次新班教学的创新发明启蒙导入显得尤为重要，可以展示介绍一些简单而实用的发明设计案例拉近学生与发明创新之间的距离。例如：为解决病人夜间测温不用开灯，不影响病人休息的难题，有学生在玻璃体温计的背面刷上了一层荧光粉，于是一支经济实用的“夜光温度计”就诞生了；为了避免烫伤婴儿，有学生将奶瓶与温度计设计融合在一体，实现了实时监控奶瓶里牛奶的温度，“测温奶瓶”应运而生；为了解决雨雪天夜间路面湿滑视线不佳的难题，有学生设计了“照明雨伞”。在一圈伞骨上安装 LED小灯，电池开关绑定在伞柄。这样的设计实现了 360°无死角照明，而且 LED 小灯体积小，亮度高，成本低，省电节能，最重要的是还不影响雨伞的收放。

通过这些发明案例介绍，学生们跃跃欲试，信心满满，感受到了发明创造可以是简单的拼一拼，改一改，多项功能的简易集成就可以极大地改善我们的生活质量。

1.2 启发学生关注生活点滴，合理挖掘创新发明热点选题

课堂上，引导学生对周围事物进行观察，功用齐全的文具、各种材质的衣服、保温杯、可调课桌椅、百叶窗帘、电子白板……目之所及所有物品从诞生、外观设计到功能的实用性处处都充斥着发明创新的印记。这些发现让学生们深刻感受到正是这些貌不惊人的发明创造给予了我们生活和学习的便利，同时也激发了学生们发明创造的激情[1]。

1.2.1 关注日常周边的实际生活，及时发现生活中的不便

所有发明创造的实质归根结底都是为了我们的生活更加便利，所以当我们生活中遇到别人没发现或者没能解决的问题和困难时，我们以积极的行动去解决它，这个过程就是发明创造。比如：墙面上能够挂澡盆的挂钩，实现了因卫生间狭小而极大程度的利用高层空间储物的构想；折叠脸盆、折叠水桶、折叠浴缸、折叠电水壶为差旅出行带来了便捷、安全、卫生，更是节省了许多行李收放的空间；带喷香装置的马桶解决了公共卫生间接连有人如厕时的嗅觉尴尬。

鼓励学生多观察生活，积极参与到家庭建设和社会生活中，才会在体验的过程中发现问题。

1.2.2 关心国际国内时事，关注社会热点问题

2020年，全世界遭遇了新冠肺炎疫情的侵扰，人们纷纷戴起了口罩、手套和护目镜。这样的突发事件也给老师鼓励学生们发明创造带来了一个契机，非同寻常的生活令学生们创意纷繁，催生了众多发明创造：为了将疫情防控用品、水杯、饭盒、文具等分门别类收纳在一个双肩背包里，学生运用魔术贴，将 3个不同颜色的子包贴于母包外侧，这样的设计不仅易于区分，方便拆卸，还安全卫生；校门口众多学生测温入校缓慢，无法保证学生与测温老师 1.5m 的距离，而测温小黄帽额头内置温度传感器，帽子额头外沿外置温度显示器，当温度超过 37°时，外置显示器自动报警，从根源上解决了这一难题；疫情缓解初期，学生们上课都要戴口罩，而英语课上学生想看清老师的发音口型成了难题，于是学生就将裁切下来的透明饮料瓶底，镶嵌进按照瓶底直径挖了洞的口罩，这样既不影响防护，又有了可视效果；校园里每天都有物业人员身背 20kg重的消毒液喷洒校园的所有角落，身处消毒液喷雾中，既沉重又不安全。于是学生运用智能机器人战车背负消毒液桶喷洒，通过编程预设喷洒路径，既节省了人工，也消除了安全隐患。

还有感应式鞋底消毒机器人、智能公筷、声控电梯……各种发明创造应运而生，学生们的奇思妙想让他们在体验了创意无限的成就感之余，更激发了他们的社会责任感，实现了自我价值的提升。

1.3 采用 STEAM教育模式，结合现代建构主义教学观，培养复合型科技创新人才

STEAM 教育模式是通过在科学、技术、工程、人文、数学领域选取具有跨学科整合性的学习主题，生成能具有活动课程价值的 STEAM 项目[2]。建构主义教学观主张学习的内在动机是要在学习的过程中挖掘学习的快乐，教师的教学过程是教师和学生完成合作性知识建构的过程，而学生的学习过程是探究未知世界的过程，这个过程以学生为主体，教师只充当一个组织者、指导者、帮助者、促进者，利用学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创新性。

通过STEAM教育和建构主义教学观的结合，能让学生获得以下收获：

①无限的想象力和创造力，让参加活动的学生们形成有创意的、有判断性的思维。

②培养和提高学生应用多维创意解决问题和使用工具的技能。

③提高研究和提问的技巧，注重创意探索，关注细节。加强书面和口头的表达能力，以及即兴和深入的展示解决问题的技巧。

④促进对各方面特长和天赋的挖掘使用和培养，立足于对现实生活问题的解决。

⑤学习不同领域、不同国家的文化，增加对知识的整体认知和探索欲望。学习如何搜集、分析及整合利用资源。

⑥面对困难不再畏惧，更加乐观积极，整个探索过程充满了趣味和刺激。

⑦培养团队合作、扬长避短以及领导能力。学会理解并欣赏团队合作，结识新朋友，增进团队的默契与友谊。

1.4 加强知识产权专利保护教育，鼓励学生参加创新竞技，保护学生的发明创新热情

教学中，为了推广青少年创新发明教育工作，让更多的孩子了解参与到创新发明的阵营中来，鼓励学生积极参与天津市青少年小发明设计大赛、全国青少年科技创新大赛、天津市青少年科技创意竞赛等多项创新发明科技竞赛，适时开展知识产权专利保护教育。充分利用每年的4.26世界知识产权日，策划组织丰富多彩的宣传活动，通过学习中小学知识产权读本和研读保护知识产权小故事，提高学生对知识产权和专利申请的认知，让学生懂得如何保护自己智慧的结晶，提升知识产权保护意识，及时将竞赛获奖优秀项目转化为专利，从小树立维护自己合法权益的意识。

多年的坚持结出了喜人的硕果，每年都有多名同学获得由国家知识产权局颁发的实用新型专利证书，更有学生获得了国际发明展金奖，还有与企业对接成功的专利转让，令学生真正体会了知识就是财富的意义。一次次成功的喜悦极大地推动了学生参与科技发明活动的热情，也培育了主动申报专利，自觉保护智慧成果的知识产权保护意识。

1.5 利用“网络少年宫”着力开展青少年创新发明宣传教育

自和平青少年宫网站建立以来，青少年科普教育基地窗口成了少年宫网站一道靓丽的风景，充分发挥“网络少年宫”的公益活动理念，整合创新发明科普教育资源，将创新发明系列教育活动、学生优秀创新发明项目在网站更迭热播，使网络课堂成为青少年创新发明教育的得力助手。利用这一平台，广大师生和家长及时了解到最新的青少年发明创新教育动态和科技竞赛信息，开阔了学生的视野，真正体现了科普教育的普及性。

激励青少年创新发明意愿的途径研究任重道远，这将是科普教师立志为国家培养出更多高素质科技人才的毕生课题[3]。