如何进行科技小发明.doc

如何进行科技小发明、小制作

作者：管理员  发表时间：10-09-12  阅读次数：2340 | 复制本文地址

如何进行科技小发明、小制作
    科技小发明
    什么是科技小发明，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"。科技小发明作品的重要特点为“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：好客鞋发明过程
   一天，某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，他 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:这位小同学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，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: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。某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。
    3.实用性
    实用性是指该发明能够制造或使用，并且产生积极的效果。小发明要能够做成实实在在的物品，不能只是想法或设计图纸，而且还要能够解决生产生活中的实际问题。
    小发明创造技法
    （一）   小发明创造技法之扩大增加法
    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"，做一个特大的棋盘挂在墙上演示比赛，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。
    举例1、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。某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。
举例2、多功能喷杆
  　某同学发明的一种"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。
举例3、足球射门网
 　 一女同学是个足球迷。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。
    举例4、防滑剪枝剪
    某同学家里承包了几亩果园，他和爸爸给果树剪枝时发现，用剪刀剪细的树枝还可以，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。
举例1、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！广西的某同学建议：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"。
举例2、三角形日历
    现在各家使用的日历普遍呈长方形。一同学认为，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，取得了事半功倍的效果。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.
    小发明选题思路
    （一）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。
    举例1、自来水防冻阀门
    某同学家虽装上了自来水管，但冬季院内地上的自来水管很容易受冻不出水，甚至冻裂。她了解到，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。
    举例2、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扣上，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。
    （二）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。
    盲人用自控饮水桶:某同学在一次喝水时，由于水冲得急，差一点把他烫伤了，如果是盲人倒水喝，怎么办呢？盲人从开水桶中放开水，看不见杯中的水是否已满，很不方便。于是，他设计了一种盲人冲开水的自控饮水桶。饮水桶由盛水桶、水龙头、导气管组成。导气管通入桶内直达顶部，在桶外比水龙头略长。将桶灌好开水后，用橡皮塞塞紧灌水口。使用时，杯口顶住龙头和气管弯曲处，当放水达到离杯口2_--3_厘米时，水堵住导气管，由于桶内气压小于桶外气压，所以桶内的水就无法流出来，达到了安全目的。此发明获第三届全国青少年创造发明比赛三等奖。
    该同学本身是一个健全人，但它时时处处都想到了残疾人，即使在倒水喝的时候，也不忘替残疾人着想，正是他的一颗爱心触发了发明创造的灵感。你在做某件事情时，不妨假定自己是某类伤残人，看能不能想出一个绝妙的发明题材。
    当然，更多的时候，你会感觉到自己的感官"不够用"，因为某一种感官正在从事某项工作，无法"离开岗位"去做其它的事。这时，你就成了暂时的假伤残人，只好求助于其它感官帮忙或想办法找某件物品来代替,_在这些"不够用"的情况下，你可能会迸发出创造的火花。
举例1、挂钩式水龙头
    如果用两边有耳的锅到水龙头前接水，往往一只手端锅，一只手关水龙头。端锅的那只手就很吃力，如果用粗铅丝做一个挂钩，挂在水龙头的"脖子"上，就可以把一个锅耳挂上去，充当了第二只手的作用。请你再想一想，假如拧开水龙头后，你的两只手都"残"了，而自来水在"哗哗"地流，没挂钩的一边锅耳没人端怎么办呢？
    感官的"不够用"，还体现在其功能的局限上。有时觉得手不够长、眼睛不够亮、鼻子不够灵敏等，想办法补偿其功能就是一个发明题材。
举例2、瓜果采摘器
    有位小朋友家里种了一些丝瓜，而且长势很好，只是丝瓜藤爬得高高的，不容易采摘。怎样让采摘丝瓜的手"变"长呢？他找来一根长竹竿、一只网兜和一把大剪刀，再加上螺栓、绳子、弹簧等东西，制成了"瓜果采摘器"。瞧，这么长的"手"还愁摘不到丝瓜么！
    有时候，某一种感官并没有做事情，但它想"偷懒"而不爱"上班"，也许这样会更方便一些。行，那就设计一个代它"上班"的"替身"吧！
举例3、钟闹灯亮
    某同学每天早上闹钟一响，就得从热被窝中爬起来下床去开灯，好几次都弄感冒了。要是小闹钟一响灯就亮，那该多好啊！他找了一块铁皮剪成长方形，对折，一头卡在闹钟发条的旋转纽上，另一端伸向电灯开关，这样，钟一闹，铁皮就被闹钟纽带动旋转，从而揿动开关，灯就亮了。这个小发明中，钟闹带动铁皮旋转，补偿了按开关的"手"，"钟闹灯亮"的整个过程补偿了脚走路的动作。
    感官补偿法是一种很有用的选题方法，据此搞小发明也是一项很有意义的工作。
如何完成一项科学小发明
    完成一件小发明并不是"眉头一皱，计上心来"这么简单，它要经过选题、构思设计、制作、实践检验与改进、成功等步骤。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。
    题材选好后，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。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。
    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明材料。 
    科学小发明是一件人人能做的事，也是一项趣味无穷的实践活动。只要大家用心观察周围的事物，善于发现问题，提出问题，大胆探索，动手实践，勇于突破条条框框的束缚，就会有所创新，有所发明。
    实例1:火灾报警器
    取一只废旧启辉器拆下铝壳,剪区电容,轻轻砸掉双金属片外的玻璃泡,使双金属片仍留在起辉器底座上.用细长铜丝把座与电池,电铃,小电珠串联成电路,如图所示.
调节动,静触头A,B的距离,当用点燃火柴的火焰靠近金属片时,A即膨胀与B 接触，电路接通，灯亮且铃响．
    使用时，用两根长铜丝把双金属片及其座置于易着火处，而灯与铃及电池装在人常活动的地方．当易着火处温度升高到接近着火点时，即出现声光报警．　　　　　　　　　

    实例2:自动加水器
    很多同学往往喜欢养些小动物，如小鸡、小鸭、小猫等等，为了给它们喝水，得经常往盆里加水。有位小朋友，发明了自动加水器，再也不用天天往盆里加水了。

    材料：铁皮桶、圆木塞、硬塑料管和搪瓷碗。
工具：虎头剪、钻子。
    制作方法：
    1．在铁皮桶顶开一个圆洞。
    2．用一个圆木塞，塞住桶顶的圆洞。
    3．在圆木塞中间钻一个圆孔，插一根硬塑料管。管子伸向桶内的一头离开水面，另一头伸向桶外的搪瓷碗，比碗边低一点儿。
    4．在桶的下面开个出水口，装上水龙头，再接上塑料管，管子的另一头伸向碗底。
    好，自动加水器做成了。当水龙头一打开，水就流入碗内。碗里的水位越来越高，浸没那根长塑料管管口的时候，水就不再流出来了。要是碗里的水被小动物喝掉了，水位低了，长塑料管的管口脱离了水面，空气又能从塑料管进入桶内，水又流出来了（见图3）。
这样，只要往大铁桶内加一次水，碗里的水始终是满满的，不用天天加水了。

    实例3:用塑料做的潜水艇
    潜水艇是现代海军作战的一种攻击型舰艇。在辽阔的海面，潜水艇一会儿上浮，一会儿下沉，出色地完成各项战斗任务哩！
　　你想到过吗？利用废旧塑料瓶，就能制作一艘逼真的潜水艇，它还能在水里一浮一沉地航行哩！通过这个小制作，能进一步帮助我们理解物体沉浮的原理。
    材料和工具：
    废旧塑料瓶一只，塑料套管或细橡皮管2根，橡皮泥、橡皮胶布和卡纸少量。剪刀、刀片和小锥子等。
    制作方法：
    （1）先用刀片将废旧塑料瓶的瓶底整齐地切下来，待用（图1）。
    （2）在瓶内放一小块橡皮泥，并用橡皮胶布固定，作为压舱物。再在瓶盖上分别钻两个孔，将一长一短的两根塑料套管装入，也用橡皮胶布固定（图2）。
    （3）用橡皮胶布把刚才切下的瓶底固定在原处。注意密封，可以多绕几圈（图3）。
    （4）再接上管子，相信这一步大家看图就会明白吧！经过以上操作潜水艇就做好了。
    玩法：
    先找一只面盆盛大半盆水，手拿潜水艇慢慢放入水面，水就会从下面的塑料管中流入瓶内，当瓶内装满水后，潜水艇就沉没在水底。
这时，嘴从上面的塑料管中慢而均匀地吹气，潜水艇内的水受到空气的压力，就会从下面的管子里排出来。排出的水有一股反作用力，会推动潜水艇慢慢地前进。随着水的不断排出，潜水艇就一边航行一边上浮哩，真是有趣极了！
    如果停止吹气，水又会自动流入瓶内，潜水艇又下沉了。你一定觉得很好玩的哩！

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