四字诀训练创新思维

来源 :发明与创新(学生版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qrl307821498
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  如果说一个妙点子是开启科技创新的源泉,那么创新思维就是点亮妙点子的火花。
  创新思维是人类开拓认识新领域、新成果的思维活动。在学生不同学习阶段有目的地进行创造性思维方法训练,不但能启迪学生的思维,点燃创新火花,还能使学生掌握科技创新的方法。本人从事科技创新教育多年,就不同学习阶段如何进行创造性思维方法的训练略加阐述。
  想象力是获取知识的“动力”,而由此及彼的联想常能拓宽学生的视野,启发他们的思维,使创造的火花照亮科技发明的道路。
  例如,现在家用的苍蝇拍就是运用联想而诞生的。家蝇是一种令人讨厌的小动物,但是人们似乎对它带来的疾病问题漠不关心。1905年,塞缪尔克拉姆宾博士放下手头正在研究的消灭家蝇工作,受邀去看球赛。在第八局的后半场,比分持平,这时轮到本地球队击球,观众大叫“用劲打”,另外一些则高呼“重拍”,突然间,塞缪尔克拉姆宾就把球拍与苍蝇联系在一起,苍蝇拍也由此诞生。
  我校一学生在学习“物体微小形变”后运用联想,发明了“振动发电式桥梁竖向形变监测装置”,该作品还获得2012年湖南省第三十三届青少年科技创新大赛一等奖,受到了湖南大学国家重点实验室主任、著名振动专家陈政高教授的高度肯定。
  所以说,“联”是一种重要的创造性思维活动,作为科技辅导老师要有目的地训练学生的联想思维。
  转化思维是创造思维的核心,所谓“化”,即化繁为简、化异为同、化多为少,善于把一般的问题转化为特殊问题、抽象问题转化为形象问题、综合性问题转化为单一问题、未知问题转化为已知问题。
  如我校学生在设计振动发电式桥梁竖向形变监测装置的过程中,首先完成的是固定式桥梁监测装置,通过反复试验,发现固定式设计只能定点测试,且长期固定在桥下,测点有限。能否让它移动,随意测量大桥的任意地方呢?
  有了这个设想后,学生认为这似乎与自己掌握的知识相离甚远,要想完成会很困难。于是我引导学生梳理了研发思路:只要把装置化大为小,让它能灵敏地监测桥面的振动,将振动能量转化为电能,即可达到目的。
  通过几个月的探索,学生设计了好几个方案,经过不断优化,最终选用了“磁体同极相斥、异极相吸”的简单原理——“悬浮永磁体”,发明了“移动式桥梁竖向形变监测装置”。
  将遇到的问题一一化解,在科技创新学习中也必不可少。
  没有大胆的猜想,就做不出伟大的发明。科技创新过程中,需要我们在“猜想法”的指导下,预设、猜测、顿悟,让灵感像闪电般在脑海划过。
  我校“内分离自救式潜艇逃生装置”曾获全国第三届劳技创新作品大赛金奖,它的诞生就缘于学生的大胆猜想。该作品的作者是一位军事迷,通过文献查找,他发现潜艇失事大部分原因是潜艇动力出了问题。一旦潜艇动力出了故障,该怎样逃生?他大胆猜想,在潜艇没有动力的前提下,运用马德堡半球原理,结合数学知识,采用负压方式,发明了不需要外在动力的“内分离自救式潜艇逃生装置”。
  “反其道而行之”,在科技创新过程中,逆向思维不可缺少,直接发明不行,可以考虑间接处理,探求可能性。在发明史中,也有不少因逆向思维而成功的例子。
  电子反粒子(正电子)的发现源于一个奇怪方程的解。1928年,英国物理学家狄拉克创立了一个描写单个电子的方程,取得了很大成功,但同时也遇到了一个不小的麻烦,那就是该方程有两个能量解。
  一个是正解,另一个是负能解。能量总是正的,怎么可能是负的呢?这些负能态在物理上无法解释,所以人们说这个方程遇到了“负能困难”。为了克服这一困难,狄拉克抛开旧有观念的束缚,创造性地提出了“空穴假设”,认为电子和正电子是同时产生、同时湮灭的。对于这个理论,科学家们始终将信将疑,直到1932年,美国物理学家安德森和密立枢在研究一种来自遥远的宇宙射线时,才证实了狄拉克两年前的预言。
  目光转回到现在,抽油烟机早已成为厨房电器中必不可少的帮手,如何让抽油烟机不沾油?我国的抽油烟机厂家为此绞尽脑汁,绝对不沾油不可能做到,所以用户每间隔一段时间就要清洗一次。而美国一位发明家却反向思考,发明了一种专门能吸附油污的纸,只要将其贴在抽油烟机的内壁上,油污就能被纸吸收。用户只需定期更换吸油纸,就能保证抽油烟机干净如初。
  在长期的科技教育实践中,我不断探索、总结,利用“联、化、猜、反”四字诀训练学生进行“创造性思维方法”的训练,取得了一定的成效,也希望与同仁们共勉,一起为科技创新教育助力腾飞。
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