技术发明活动的基本过程

一、 技术发明活动的心理过程

1、 技术发明活动的一般心理过程

技术发明的目的就是要创造出新的事物和方法，在技术发明的过程中创造思维贯穿始终。从创造心理上分析，人们发明活动的心理过程一般可分为准备、酝酿、顿悟、验证四个阶段。

第一，准备阶段。它是创造思维围绕着掌握问题，收集材料而展开的，并决定着创造思维以后发展的方向。

要想发明，首先要对发明的对象有深刻的了解。这就需要发明者必须有第一手的资料和与其有关的技术等方面材料。这些材料要靠发明者观察、分析、探索实际问题来获得；同时要研究收集到的与此有关的技术资料，前人申请专利的情况，社会需求情况等。在此基础上研究发明的方向和解决问题的关键。同时，对这些资料进行分析、比较、综合的思考，使发明的对象概念化、图像化和可视化。

这一阶段发明者的态度是：高度紧张，全神贯注，努力对对象进行深入的了解和探讨。

第二，酝酿阶段。这是探索解决问题的潜伏期，这一时期常常需要较长的时间。

针对掌握的问题和收集的资料，发明者常常借助于发散性思维（也就是求异思维、扩散思维），就是“不依常规，寻求变异和多种答案的思维形式”，广开思路，从不同方面去思考，分析、比较、综合寻找解决问题的最好方法。

这一阶段如同酒的酝酿，使之趋于成熟。虽然活动不如第一阶段紧张，但人的思维却时刻不停，考虑一个个方案，比较它们的优缺点；寻找解决问题的一个个方法，判断它们的可能性。发明者常用散步或拉琴等方式来“散心”，因而被旁人称为“创造的短时休息”期。

第三，顿悟阶段。这是发明的具体解决问题的明朗时期。也有称为灵感期的。

在酝酿阶段苦思冥想中，突然灵感闪现，找到解决问题的关键方法，使整个发明难题迎刃而解。

灵感在技术发明活动中的作用是十分突出的。它是人们在自觉或不自觉地想着某一问题时，在头脑中突如其来地产生一种使问题得到解决的想法。灵感往往是对某一问题进行长期研究，但久思不得其解，因此将其暂时搁置起来，去做一些与它无关的事的时候产生的。一般做一些轻松愉快的事更容易产生灵感。

第四，验证阶段。这是对发明成果进行实际验证，判断其解决方法是否正确，并寻求更科学、更合理的创造途径。

这一阶段为了完成发明，不倦的思索和探求，全力以赴，使发明成果更加完善。

2、 青少年技术发明活动的特点

青少年技术发明活动的心理过程与成年人是基本相同的，然而由于青少年的年龄特征和心理特点又与成年人有所不同，所以青少年的发明活动过程与成年人相比存在着差异。

（1）发明的动机往往出于自己的兴趣。而这兴趣的形成，一般由于以下四个原因：一是在日常生活、学习、劳动中遇到有不顺手、不称心、不方便的时候，也想试一试自己能不能通过发明创造解决问题，在试探当中对发明产生了兴趣；二是在参加校内外各种科技社团和兴趣小组、夏令营的活动当中，在科技辅导员的启发下对发明活动产生了兴趣；三是听了技术发明的讲座和阅读有关书刊产生了兴趣；四是受到家庭的影响对发明产生了兴趣。据天津市第四届青少年创造发明比赛286名获奖学生调查，由于以上四个原因形成发明兴趣的学生人数分别占286人的54.5％、25.18％和23.43％。

对发明活动有了兴趣，就驱使青少年主动地观察事物，广泛收集资料，积极选择发明的课题，勤于作品的构思。这种兴趣将在整个的发明活动中起主导作用。因此必须为青少年的发明活动创造一个良好的环境，给他们以支持、鼓励、理解和指导。使他们对发明的兴趣由好奇式的兴趣发展到喜爱式的兴趣，进而到习惯式的兴趣，这样才能持久地保持下去。

（2）课题的选择随意性大。青少年的技术发明活动不同于其他的科技活动，它在活动中不能像科技制作或实验那样，大家做同一种作品或实验，它一般是由青少年独立进行选题、构思、设计、制作的。这就决定了青少年技术发明的课题是由本人选定，并不是由他人或社会机构选定。因而课题选择的随意性比较大，而且变动频繁。

当他们对发明产生了兴趣后，就去查找自己所遇到的各种不方便的事物，从而发明的课题也不断产生。面对这断断续续产生的课题，他们一般不是把这些课题集中起来分析取舍，而是遇到什么课题，就去构思制作，刚碰到了一点困难，就可能放下这个课题又去考虑另一个课题。这就造成青少年在技术发明时碰巧也会产生一个好的构思，成功地完成一些好的发明项目；但也可能由于这样见异思迁，不深入研究，造成很多青少年在发明活动中成功率低。

（3）技术发明课题范围比较狭窄。在中国发明协会举办的国家级的全国发明展中，发明项目共分为19类。但在全国和省、自治区、直辖市举办的青少年科技发明比赛中的统计，青少年技术发明项目最多也只有12类，有时只有7－8类，其中绝大多数项目属于生活和学习用品教具两大类。

青少年主要的任务是学习，他们的生活范围基本是家庭和学校，接触社会面很窄。不很了解社会需要哪些发明，工厂中设备哪些需要革新改造，即使知道，由于知识和技术力量的限制，也不能胜任。青少年技术发明的项目多是在他们身边遇到的不方便事物和方法，据对天津市第四届青少年科技发明创造比赛286名获奖者的调查，81.12％的发明者认为他们课题的产生常常是从身边的生活、学习、劳动、游戏中遇到不方便时才找到发明课题的，50％是生活用品。课题选择来自身边的好处是：选题比较容易，直觉灵敏，便于构思设计，便于实施验证，容易成功。但是这类选题是很有局限性的，范围较狭窄，加以青少年使用的物品常常是重复的，去年初中一年级学生接触的事物，今年初中一年级的学生仍会再接触，往往造成一个课题的重复，对青少年个人讲是“发明”，对社会讲并不是发明。

（4）青少年的发明活动有一定的周期性。这是由于中小学生年龄特点和心理因素的影响，以及学校教育的阶段性所决定的。从天津市第四届青少年发明比赛获奖学生数字的年级曲线和年龄曲线看，说明了青少年技术发明活动的周期性是：小学高峰期为5－6年级，即11－12岁；初中为初二、初三年级，即14－15岁；高中比较均衡，即16－18岁。

（5）青少年技术发明的工艺水平较低，在转化为产品时往往要进行第二次开发。青少年的技术发明活动是在课外时间进行的，他们的经验不多，工艺能力不强，一般只用一些简单工具进行手工操作，工艺比较粗糙。

另外，青少年对自己的发明项目构思、设计后，某些材料不易找到，限于技术设备不足，又不易制作，因而需要找一些代用品或废品制作，往往不够美观、精致、坚固。

作为技术发明的成果应该转化为产品、商品被社会接受，但青少年的发明项目要转化为产品商品前，大部分需要有关人员的第二次开发。这也是因为青少年在发明制作中，一般不考虑材料来源，常常只选取易得、价廉、加工容易的材料；对于作品使用寿命、流水生产的装配、今后的维修等都不考虑，消耗材料、工时等也是不计算的。但这些关系到质量、成本、价格的重要因素对于工厂来说是至关重要的。所以对于一件较好的青少年发明项目，在投产之前，有关人员在其构思、设计、功能、效果不变的情况下，要对其材料、结构、工艺等方面进行二次开发，才可转化为产品、商品，增加社会效益和经济效益。

（6）非智力因素对青少年发明能不能成功的影响很大。技术发明活动周期长，一次成功率不高，难度大，而青少年的年龄特点，兴趣不巩固，注意力不持久，在每一件发明过程中都会发生意想不到的各种各样的困难，对于这些困难单凭智力、创造力是不能战胜的，还需要靠良好的个性，特别是某些非智力因素，尤其是意志的作用。意志就是人自觉地确定目的，并且根据目的来支配、调节自己的活动，克服困难，实现预定目的的心理过程。青少年在技术发明活动中由选题到完成，若没有坚强意志，是难以成功的。除意志外其他的非智力因素所起的作用也是不可低估的。

3、 青少年技术发明的实施过程

（1）准备阶段。首先是提出问题。青少年发明创造的欲望和动机，就能促使他们认真观察周围的事物，积极思考，提出问题。其次是列出发明课题。面对众多的课题，要进行筛选，从中选择一项到两项符合发明要求并适合于自己的知识、技术、能力条件的课题。第三是收集资料。根据选择的课题，要多方收集有关的资料，尽可能地掌握同你的发明课题有关的最新最详细的情况。

（2）制定方案。根据确定的发明课题，制定周密的实施方案。一般说来，制定实施方案需要有以下四个步骤：第一步，列出明确的发明目标，包括这个目标的具体要求；第二步，剖析目标。对已确定的目标进行分解，分解成一些小目标，然后逐个解决为实现各小目标所必须解决的每一个小问题；第三步，形成构思。为实施每个小目标和解决每一个小问题寻找可行的途径和办法。把可行的途径和办法进行组合，构思、制定出这项发明的总体实施方案；第四步，对总体构思、实施方案进行补充和修正。要用文字或图表形式表达方案，务求全面具体。

（3）总体设计。按照实施方案规定的目的要求，制定这个课题的整体图形和各部分的图形。由于中小学生一般没有学过机械制图，不要求他们制定规范的机械图，但是可以画出示意性的草图，包括整体的形状、大小、外观色彩等，使这项发明有一个比较完整的雏形。为了使总体设计更加完善、合理，还可以利用纸片、木材、铁丝、胶水等材料做出一个模型，再对模型进行改进，并进一步考虑先做什么，后做什么，如何装配，各部分尺寸、形状，使发明的总体设计更加完善。

（4）制作样品。按着总体设计制作出的样品并不是模型，它可以是最终的发明物品，也可以不是最终的发明物品，还可以进行改进。样品是一件实物，能够实验使用。各部分的功能应符合总体设计。

（5）评估验证。任何一件发明，只有经过实践的检验，才能判断它是不是合格。有些发明构思虽好，但在制作中，常遇到许多意想不到的问题，发明样品做成后，不能达到预想效果，不能使用，就要想办法加以补救或重新构思、制作，直到达到预想效果为止。

在整个实施过程中，制定方案、总体设计、制作样品、评估验证都会随着构思的变化而改进变化，这四个过程也常常会反复交替进行。

二、 青少年技术发明课题的选择与评估

1、 课题选择的一般原则

青少年技术发明的课题种类虽然不多，范围也较狭窄，但他们发现的问题，提出的发明课题却是五彩缤纷的，在这众多的课题中选择哪一项呢？选好的课题，有助于发明的成功。

在选择发明课题时，应注意以下几个原则。

第一，选择身边常遇到的问题作为发明。从青少年日常生活、学习、工作、游戏、走路、旅行、劳动当中寻找选择课题，对目前人们使用的用具，文具等，想一想怎样能提高效率？质量怎样能更好？怎样减少故障？怎样可以更安全？怎样可以使价格更便宜？怎样用起来更方便？等等。选择身边常遇到的问题，就便于青少年的观察，分析课题既明确又具体，也便于构思、设计，也容易成功。

第二，选择课题要从主客观实际条件出发。青少年技术发明最后的成果是要以实物形式出现，并能在实践中使用。这不仅需要青少年的构思、设计，还要经过青少年自己动手去制作、实验等过程。因此在选择课题时一定要考虑青少年是不是具备完成这项发明课题的条件。某些课题所需的知识和技术虽然能通过学习得来，但是这个目标不应距离青少年本身的科学文化知识基础太远，否则，他们在短时间内无法掌握所需知识和技术，这个课题就难以坚持下去。同时还要考虑到工具、仪器、设备、经费等条件。凡是超越了实际的可能，尽管这个发明课题很吸引人，也要实事求是地将其舍弃，免得白白浪费时间和精力。

第三，选择课题要专一并且简单易行。青少年的发明是在课余时间进行的。精力和时间都很有限，这就决定了在一段时间里选择发明课题要专一，从一事一物去构思，从一点一滴做起。这样容易成功。

提倡选择课题要专一易行，并不是说青少年的发明水平就一定很低。正因为它专一易行，青少年可以发挥想像力强，不受旧框框限制的长处，在构思上多下功夫，同样可以搞出高水平意义的大发明来。

2、 对青少年技术发明评估的标准，最根本是看它对人类对社会所起的作用。

从总体上要看它的经济效益和社会效益。具体分析，要从新颖性、先进性、实用性和科学性等“四性”来判断发明质量高低。

（1）新颖性是发明的实质。一项好的发明，首先就要具备新颖性。新颖性是发明质量标准中最重要的一条。

新颖性指的是在提出这项发明以前（包括在报送参加发明比赛和展鉴以前），或是在申请专利以前，没有出现过同样的东西或是同样的方法（这里说的同样，是指同样的技术内容）。而且这项发明并没有向公众公开过，这就叫做具备新颖性。

怎样看一项发明具备不具备新颖性呢？具体地可以从以下几个方面来看。

第一，从时间上看。在时间上，只要发明者在提出这项发明以前，没有出现过同样技术内容的东西或方法，就是具备了新颖性。

第二，从公开的方式看。公开的方式指的是：一、在国内没有公开使用过，没有在商店销售过；二、没有在国内或国外的报纸、杂志、书籍、广播、电视、电影、展览会上公开地发表过、展示过（因为用这些方法比较容易超越国家的界限）。三、没有任何人已经申请并且被批准授予专利权公开了的技术。这样的发明就具备新颖性。

第三，从“公众”看。一项发明要具有新颖性，必须是以前还没有向公众公开过的。“公众”是什么意思呢？“公众”是指在被允许知道的一定范围以外的人，尽管人数很少，但他们知道了这项发明的技术内容就是“公开”。这项发明也失去了它的新生。这里说的被允许的一定范围，指的是发明比赛展览的评审人员和在申请专利过程当中必须经手的工作人员等等。如果这些人知道了，尽管人数比较多，仍然可以被认为没有失去新颖性。

第四，判断一项发明有没有新颖性，只限于以现在的一项发明同过去已有的另一项东西相比，而不是把过去已有的许多项凑起来，用过去的“群体”同现在的“个体”相比。例如，铅笔同橡皮头的铅笔，就是一项发明，是有新颖性的。

第五，发明的新颖性要从发明项目的主体看。这就要看这项发明的主体部分是不是以前所没有过的新东西，有没有新的功能和新的用途，是不是新的方法。只有简单的外形变化，而主体结构和原理同过去已有的基本相同，就不能被认为具有新颖性。例如，过去有人把圆柱形的铅笔变成六角形的铅笔，这样可以防止铅笔滚动，增加了铅笔的新功能，这就具有新颖性，就是发明。但是，如果仅仅是改变了铅笔的长短，而没有增加新的功能，就不能算是发明。

新颖性是发明的实质，是衡量发明质量的决定性的一条标准，只有先确定一个项目是否具有新颖性，才能确定它是不是一项发明。

（2）先进性是发明的技术要求。一项发明具备了新颖性，就能算是一项优秀的发明吗？这不一定。因为有些发明项目，尽管是首创，但是使用起来，既不方便又不省力，也没有提高工作效率，技术上并不比已有的东西先进，也就不是一项优秀的发明。因此，先进性是发明的又一个重要的质量标准。

先进性是指一项发明在和性能类似、用途相同的其他东西相比较之下，技术上有所进步，能解决以前没能解决的问题，而且使用方便；或者是它改造了原有的方法、工艺，使用了新的方法、工艺、提高了原有的性能或是增加了新用途，这就具备了先进性。

怎样衡量一项发明的先进性呢？它主要采用比较的方法。两种性能类似，用途相同的东西，只要经过比较，就能看出哪一种在技术上更先进一些。人们常说的“不怕不识货，就怕货比货”就是这个意思。

先进性是技术更新的体现。发明应当是越搞越先进，而不能越搞越倒退。如果一件发明，比起同类的东西来更笨重，用起来更费事，制造起来要消耗更多的原材料，这就不具备先进性了。

在衡量发明的先进性的时候，对于还在中、小学学习的青少年朋友们来说，要求只能适当，不能不切合实际，使大家觉得高不可攀。只要是在原有的基础上增加了功能、改进了方法和工艺等方面有一点进步，就应当说具有一定的先进性。

先进性体现着发明的社会效益。实用性是说这项发明能制成产品供给人们使用时的使用价值。这就要看发明能不能解决实际问题。实用性要求一项发明能够解决生产、工作、生活当中的实际问题。这些发明做成实物以后，不但能够使用，而且能够产生良好的社会效益。

在衡量一项发明是不是能够解决实际问题的时候，首先考虑一下，这项发明能不能帮助人们办到一件或几件原来办不到的事，是不是在人们原来使用过的工具、用具上增加了新的功能，是不是让人们省了力、省了事、省了时间、省了原材料、省了地方。要考虑一下，这项发明制作和生产起来是不是比较简便易行，使用方法是不是简便，是不是容易推广普及。如果得出的答案是肯定的，那么，就可以认为这项发明具有实用性。

实用性体现着发明的社会效益。要想使一项发明具备实用性，一定要了解人们的需要和心理。

（4）科学性是发明的决定因素。衡量发明的质量，还有一个重要的标准，这就是科学性。发明是科学，来不得半点虚伪。因此，科学性是发明的决定因素。

科学性指的是发明的性能、原理构造、方法等要符合公认的科学道理，没有科学错误。判断一项发明是不是具备科学性，要经过认真的实验检查、分析、鉴定才能对它的科学性作出结论。

另一方面，要考虑发明使用后对环境是否造成污染，对人体身心健康是否有不良影响等。如果对它造成的不良后果没有有力的防治措施，也应当看作是科学性不强或不具备科学性。

在鉴定发明的科学性的时候，对于化学、生物以及一些新的学科的发明要特别慎重，有些项目必须经过有关科技部门严格鉴定，要有科学实验记录，如果没有科学的依据，就没有办法肯定他们的科学性。对使用电、火、毒性药品等关系到人身安全和健康的发明项目，更要注意确保万无一失，这也是科学性的表现之一。

对于一项青少年技术发明是不是具备“四性”，要综合起来分析。这“四性”是相互联系、相辅相成的；发明活动应按照“四性”的要求去选题、去构思、去设计、去制作。只有认真掌握这“四性”，才能使发明水平不断提高，才能搞出较好的发明来。