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掌握发明项目设计的方法
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谓发明项目设计方法，我对它的界定是：发明者在取得发明成功后，根据自己的体会，总结归纳出来的有利于发明项目设计的可操作的经验。是通过观察、实验与理性思考，根据事物的现象存在的问题或发展进化的需要，获得有所预见或意料之外的发现，形成发明设计项目，再针对性地运用思维方法，对发明设计项目进行酝酿构思，做出有积极意义的变革设计并予以实施物化检验的所有经验的总和。因此发明项目设计方法应包含发现和确定发明设计项目的方法、对发明设计项目进行酝酿构思的方法和对发明设计项目进行酝酿构思的结果实施物化检验的方法。
　　上述谈到的&变革&不是&变化&。&变化&可以没有创新，甚至可能倒退；而&变革&必须有创新，是对原事物发展进化的&变化&。其特征是：第一，对产品、方法或者其改进提出了新的技术设计方案；第二，对产品的形状、构造或二者结合，提出了适于实用的新的技术设计方案；第三，对产品的形状、图案、色彩或者三者结合，做出的富有美感的、适于工业上应用的新的设计方案。
　　没有发现就没有发明，发现是发明的前提；同时，没有变革也没有发明，变革是发明的精髓和结果。所有发明项目设计都是运用观察或实验手段以及各种思维方法，力争有所发现、有所变革才能完成的。发明项目设计的过程，首先是&从无到有&的发现事物现象存在问题的过程，接着就是运用思维方法进行酝酿构思，进行&从有到元&或&从无到有&或&从有到元再到有&或&从无到有再到无&的变革，它是解决事物现象存在问题或发展进化需要的设计过程。发明项目设计的过程，有用&老办法&（现成的经验）来解决新发现的问题的，也有用创新的、更为先进的新办法来高效率地解决&司空见惯&的&老问题&的，更有用创新的、先进的新办法来高效率地解决新发现的问题的。惟有用&老办法&（现成的经验）来解决&老问题&不在此之列。
　　青少年发明项目设计常用的方法，具有其年龄特征的经验性和技巧性。人们总结和归纳的角度和方式也大相径庭。下面介绍我从&发现是发明的前提，变革是发明的精髓和结果&的角度，总结和归纳出来的、经过了我20多年来对学生进行发明项目设计指导的实践检验、发现行之有效的几种青少年常用的发明项目设计方法。其中有对如何发现事物现象存在的问题或发展进化的需要，以便如何提出发明设计项目经验的归纳；也有对怎样解决事物现象存在的问题与变革酝酿构思的总结；还有对发明设计项目进行酝酿构思的结果实施物化检验有效途径的汇编。受篇幅所限，仅分为策略运用类设计方法、思维技巧类设计方法和操作经验类设计方法，其摘要介绍如下。
　　一、策略运用类设计方法
　　1．寻找缺点设计
　　发明项目设计者有意或无意发现了原事物的毛病、缺点、不足、差距、问题，并加以改进，从而设计出克服这些缺点、更适合人们需要的新事物的方法。寻找缺点发明方法大都是围绕原事物的缺陷加以改进，一般不触动原事物的本质与总体，属于被动型的发明方法。例如，任凯同学在我的指导下，寻找教室桌椅的缺点之一是&铁钉外露，极易挂破衣服&。据此，他发明了铁钉不易外露的&倒钩铁钉&而获得&亿利达&青少年发明比赛三等奖。
　　2．提出希望设计
　　人们常常发现自己时而有美好的希望涌现：&要是有这样的东西就好了&，&要是有一种方法能解决这个问题就好了&。提出希望发明方法的就是发明项目设计者，他们敏锐地发现了人们某些美好的希望具有创造价值，进而进行发明设计出新事物的方法，是通过发现事物被希望具有的特性，从而确定发明目标的方法，提出希望发明属于主动型的发明方法。发现希望点，需要大胆的想像、新颖的构思，有时要触动原事物的本质与总体，因此常使用提出希望发明的方法去开发新产品。
　　例如，人类始终希望飞行。早在远古时代，勇敢的人们就曾进行过一次又一次的飞行尝试。相传2000多年前在我国西汉时期，曾有人全身粘上羽毛，希望像鸟儿一样展翅飞翔。1742年，一个叫巴魁威尔的法国人也在臂上和腿上装上翅膀，拼命扇动着，从一所高房子的屋顶上跳了下来。然而，令人遗憾的是，当时的飞行尝试均以失败而告终。人类发现，希望展翅高飞似乎是太难了。但是，在20世纪初，美国的莱特兄弟发现人类千百年以来&希望飞行&仍有创造价值，进而运用自己的勤奋与智慧，打破常规思维而发明成功。又例如，北大附中高二的学生李鹏飞向我提出：希望能用脚来操纵计算机键盘，以利于手在有病痛时也能使用计算机，同时，更可为千百万手残疾的人提供使用计算机的可能性。如果他的希望能够得以实现，也不失为一项了不起的发明。
　　3．发现需要设计
　　人们常常有很多需要：有物质上的需要，有精神上的需要；有工作学习上的需要，有生活上的需要；还有休闲、娱乐上的需要。发现需要发明的方法是发明项目设计者，通过发现需要的事物或方法具有的特性，从而寻找发明目标的方法。发现需要发明设计属于主动型的发明。发现需要点，需要留心观察、细心的回忆和敏捷的思维，以及新颖的构思，因此也常使用发现需要发明方法开发新产品。
　　例如，1948年6月的一天，濒临倒闭的日本尼西奇公司老板多川博在翻阅《日本人口普查》资料时看到：日本每年要出生约250万个婴儿。他立即发现生产婴儿尿布一定大有市场。因为25O万个婴儿每人每天只用2块，一年就需要500万块尿布，如果再结合出口，那市场的需求就更大了。他马上转产生产婴儿尿布，果然获得成功。又例如，北大附中初一的学生荆莉，发现人们经常有开启玻璃罐头的需要，进而发明设计出&玻璃罐头开罐器&，获得第五届全国青少年发明创造比赛三等奖。
　　4．偶然发现设计
　　这是一种通过偶然的发现，进而形成发明构思的方法。鲁班上山被茅草割破了手，通过观察，发现茅草上有齿，进而发明了锯子；美国的若利不小心把松节油洒到了裙子上，她发现裙子不但没留下污迹，反而比别处干净，进而发明了服装干洗法；法国的尼古拉&阿佩尔发现一瓶经过煮沸又密封很好的果汁，放置很长时间却没有变质，进而发明了制造罐头的&煮沸密封法&。这种当偶然发现某种现象，并领悟到其中带有规律性的奥秘时，才产生了利用这种奥秘进行发明创造的方法，叫做偶然发现发明方法。其要领是：主动寻觅，留心现象，捕捉机遇，分析发现，理解奥秘，进行发明。
　　例如，我的学生黎小平，一次偶然的机会，由于好奇，不慎将手指伸进了未装灯泡的灯头内，狠狠地被电击了一下。这次偶然的经历激发了他的发明欲望&&能否发明一种安全灯头，在未装灯泡的情况下，灯头内的两个电极与电源处于分离状态呢？在我的指导下，他设计的&安全灯头&获得了国家专利，而且还获得第三届全国青少年发明创造比赛三等奖。
　　5．随处留心设计
　　有句俗语&处处留心皆学问，慧眼岂不识真金？&它告诉我们：要做生活的有心人，处处留心观察，引起思考，注意发现。时时处于受激状态，一旦留心观察，激发引起思考问题的新信息，就可能有新的发现而产生发明构想。在那些经常被人碰到却又熟视无睹的普遍现象中发现问题，提出问题，也不失为一种发明创造的方法。我把它叫做随处留心方法。
　　世界上的第一枚邮票是没有齿孔的，使用起来很不方便。直到1848年的一天，在伦敦的一家酒吧里，有位记者带了一大张邮票，却没有小刀，无可奈何之际，他用别针把大邮票扎出了一个个小孔，结果很轻松地就把邮票整齐地撕下来了。这件事被在一旁、颇有心计的发明家亨利&亚瑟尔看得清清楚楚，他佩服这位记者的灵巧，并记住了那一行行的小孔，于是产生了&为什么不在邮票印完之后就打上一行行齿孔&的联想。于是，他立即研制了打孔机，并成功地获得了打孔机的发明专利。
　　生活中有很多让人烦恼的琐碎小事，有的人能够随处留心，仔细思考，注意发现，常常因此启发了创造的&火花&，把坏事变成好事。例如，我指导的蔡娟同学，对人们司空见惯的门扣容易被小偷撬坏的现象产生了浓厚的兴趣。一次手工折纸课上，别人的折纸设计触发了她对&门扣&问题的创造灵感，终于在我和李铁牛老师的指导下，完成了这一发明设计，并获奖。
　　6．知难而变设计
　　&知难而退&是不能取得成功的，&知难而进&往往因阻力太大而难以突破。而&知难而变&既没有放弃发明目标，又可以通过&变&减小阻力，使发明容易成功。这里的&变&如同战场上的&迂回&战术。这种思考方法不是必然的、因果关系的思维形式，而是跳跃、观点可左右改变的思维方法，这样更容易发现问题，找到发明创造的突破点。
　　例如，最初的别针，针尖露在外面，很容易伤人，也容易滑落，很多人都想改革它，均因难度大而无果而终。而美国人亨特，转变直接&不伤人、不滑落&的改进型发明设计思路，而运用&重新设计&的途径，他拿了一根旧铁丝，弯了一个圈，成了圆盘式的弹簧，再设计一个扣柱，就成了一个与传统别针完全不同的新型安全别针。这就是知难而变方法产生的神奇效果。又例如，任凯同学在成功发明了&倒钩铁钉&后，信心大增。一天他找到我，说他家的冰箱连续两次因外界电路&断零&造成电压过高而被烧坏。他想设计一个过压保护装置解决这个问题，但不知如何入手。我如实告诉他，过压保护装置已经有不少人设计成功，但真正能有效地解决外界电路&断零&造成电压过高这个问题的却很少，且价格都比较昂贵。我建议他采用&知难而变&的设计思路，另辟蹊径重新设计。不久他采用270伏的压敏二极管极其简单而又巧妙地成功设计了&冰箱过压保护插头&，并因此再次获奖。
　　知难而变方法是摆脱困境的通途，重在善于变。&善变者&常常获得意想不到的发现，进而获得成功。
　　7．用途变革设计
　　古人云：&应用之妙，从负一心。&用途变革，实际就是探求和发现某一事物的新用途、新规律，从中取得全新的发明项目设计专题的方法。它包含对已知事物用途的重新探求与发现。例如，海洛因、鸦片对人类健康有极大的伤害，可是在医生手上，却又是救死扶伤的药品。用途变化法对某一事物来讲，要勇于摆脱已知条件的约束，大胆地去探索，发现其不为人知的各类功能和作用，其实就是&存同求异&的过程。例如，1964年，美国化学家西尔费研制发明了一种新胶，粘东西不牢固，不符合标准，难以推广，9年后才被一个&慧眼识珠&的开发商看中，他巧妙地改变了用途&&用于可更换的不干胶而迅速得到普及。又例如，王媛暖、郭玖林同学在我指导下，将舞厅各色彩灯的用途巧妙地进行了变革：按红、绿、蓝、黄四种颜色顺序排放彩灯，只要音乐声一起，这四种彩灯便会随着音乐的节奏顺序亮灭，这无疑对聋哑人或&耳背&的人下舞池跳舞创造了条件。该发明获&亿利达&青少年发明比赛三等奖。
　　8．加减变革设计
　　随着火药的发明，枪支也发明出来了。1598年，我国的赵士祯发明了有5支枪管的枪。在欧洲，也出现了多管枪。多管枪是为了快速射击、连续放枪设计的，但是同时它又出现了新的麻烦：一是多管枪笨重，二是多管枪发完子弹后重新装弹很慢。1881年，美国人马克辛在研制过程中，就采取了减少枪管的办法发明了单管机关枪。他利用后座力原理，完成了退壳装弹工序，把子弹事先填在弹夹里。从而使机关枪的射速达到了600发/min。这就是运用&减变革&的方法取得发明项目设计成功的典型。
　　&减变革&可以获得发现而作出新的创造发明，&加变革&也是如此。美国的海曼曾是一位卖不出画的画家。当他画素描的时候，发现总是为寻找橡皮而苦恼。小小的橡皮，很容易丢掉。于是他想出一个主意，就是在铅笔的头部装上一个小橡皮。经过反复试验，最后决定用小铁片将其固定的方法。在朋友的建议下，他把自己的发明以5万美元的专利卖给了铅笔公司，才彻底摆脱了贫困。
　　上述两种方法，就是在原有事物的基础上进行加减变革，如果发现达到了某种新奇的效果或目的，就可以做出一种发明。至于是加还是减，就由你选择了。当你觉得很难找到需用改进或可以改进的事物时，可试着从加变革或减变革的不同角度，去设想和制作，只要发现能在性能和作用上有所创造和突破，就可能做出发明。
　　如果将事物的一个或几个环节去掉，或者将其中的两个或两个以上的环节合并，使事物的环节简化而变得更加先进或科学。这种发明创造的思路叫做减少环节变革，这也是一种运用&减变革&来进行发明创造的方法。例如，从有跟袜到无跟袜减少了一个结构环节，把手表壳与表带整体化，减少了一个连接环节，用冲压加工代替车、铣、钻加工，把三道加工环节合并为一道加工环节等，都是运用了&减变革&以减少环节。使用这种方法时，首先要认真剖析事物的各个环节，然后寻找技术落后的环节、功能衰退的环节、意义或作用不大的环节和可有可无的环节，最后把有待解决的问题同每个环节联系起来思考，确定哪个环节或哪些环节可以取消或合并。当然，减少什么环节，必须从实际需要出发，可以从减少功能、减少结构设计、减少制造程序。减少操作步骤、减少易损零件、减少维修次数、减少材料消耗等各个方面来考虑，但是不论减少什么环节都不能降低质量和效率。例如，最新发明的无壳子弹体积小，重量仅为传统子弹的1/12，射击时没有弹壳后抛，不但子弹本身制造工艺简化了，而且使枪的构造也跟着相应减少了若干环节。又例如，张泉同学利用&减变革&的方法，将别人刚刚发明成功的手持微型缝纫机&减&去了一根底线，成功发明了&单线缝纫机&，并获奖。
　　9．尺寸变革设计
　　人类的思维习惯往往容易局限在常规和固定不变的模式中，因此，当身边的事物有意或无意地忽然变大或变小，便会发现产生了新奇和猛然醒悟的感觉，这时，不失时机地进行发明设计，一定可以做出发明创造来。
　　例如，袖珍计算机&&笔记本电脑的发明就是运用尺寸缩小变革的方法而获得发明设计成功的。又如，举世文明的四川乐山大佛，它没有精细考究的精雕细刻，却同样是稀世的珍宝。它的价值的精髓就在于它突破了寻常的思维习惯，发明者发现若将普通佛像运用尺寸变革法进行超&/PGN181.TXT/PGN&级&扩大&，一定可以达到非凡的效果，于是以整座山作为大佛躯体的构架，因此也就有了一般的佛像无可比拟的雄伟神韵。再如，为了满足人们审美要求的需要，厂商们运用扩大变革法把鞋跟加厚而生产出来的各式男女高跟鞋迅速成为市场的紧俏商品。
　　10．材料变革设计
　　这是一种以现有的事物作为基础，以发现新的替代物为变革思考方向，以达到创新变革的根本目的的一种发明方法。
　　例如，人类的祖先发现可用布匹材料来取代兽皮缝制衣服。又如，美国的得克萨斯公司发现用硅材料代替锗材料制作的晶体管效果更好，进而被英特尔公司利用硅&&蓝宝石技术专利发明了微处理器。再如，有人发现用食品添加剂替代食盐腌蛋，时间可大大缩短，从而发明了&快速腌蛋法&。
　　苍耳这种植物你可能见过。每当秋天野外郊游归来，它的果实会挂在你的衣裤上，它的刺毛顶端带有倒钩，可以牢牢地钩住衣服，且不易脱落。几个学生，却利用它成功发明了&苍耳粘贴板&，可用来粘贴挂图、实物，还可用来在竖直平面内粘挂围棋、象棋，作为演示之用。这是成功地运用变革传统粘贴材料进行发明设计的实例。
　　11．组合变革设计
　　按一定的技术原理，将两个以上分立的技术因素，通过巧妙的结合或重组，以便发现具有统一整体功能的新事物（新产品、新材料、新工艺、新技术和新方法）的过程叫做组合变革方法。常用的有以下几种：
　　（1）主体附加组合。主体附加组合又叫主体内插式组合，是在一主体事物内插入另一事物的技术因素，使原来主体事物的技术因素增加的发明方法。例如，我曾指导张祺同学在传统手表内插入脉冲定闹系统而成功发明&电脉冲定闹手表&，获&亿利达&青少年发明比赛三等奖。
　　（2）同物组合。将若干技术因素不同的同类事物进行组合，使产生的新事物的技术因素等于或大于被组合事物的技术因素之和。例如，我曾指导学生把军棋与跳棋进行有机的组合，并制定新的游戏规则，而发明的新型跳军棋具有的技术因素多于原来两种棋的技术因素之和。
　　（3）异物组合。将若干技术因素不同的异类事物进行组合，使产生变革的新事物的技术因素等于或大于被组合事物的技术因素之和。例如，我曾指导学生把声控、光控、磁控、温控组合起来，发明设计出&多信道报警器&，当银行或家庭受暴徒挟持而失去人身自由时，就可采用上述四种控制方式中的任何一种在隐秘的情况下方便地报警。显然其具有的技术因素多于原来四种事物的技术因素之和。
　　（4）功能组合。通过功能引申、功能渗透或功能迭加，设计出新事物的方法叫做功能组合法。例如，我曾指导学生把喂鱼和船模两种功能组合在一起，成功发明了&船模式喂鱼器&。
　　（5）材料组合。把几种不同的材料组合在一起，研制出一种很有优势的新材料。例如，将铁与铜两种材料进行有机的组合，成功发明的&铁芯铜线&满足了导电性能好、容易焊接、耐腐蚀性好、机械强度高和成本低五大优势，单纯用铁或铜材料制成的导线最多只有前三项优势。这也是采用不同的材料组合的发明设计方法。
　　（6）现象组合。把不同的物理或化学现象组合起来，形成新的技术原理，导致新的发明项目的产生叫做现象组合法。例如，把照相底片感光现象与静电现象进行组合，形成&静电照相&技术原理，从而发明了&静电照相复印机&。我曾指导学生将电磁感应现象与声振动现象进行组合，成功发明了一种&磁声传感技术&。
　　（7）元件组合。把若干元件按照一定的技术工作原理进行有机的组合，形成一种新物品。例如，我曾指导廖桡同学将亚超声接收器、定时器和电路控制器等元件组合在一起，成功发明了&亚超声定时控制器&，获全国第八届青少年发明创造比赛二等奖（银奖）。
　　（8）辐射组合。以某一新技术或令人感兴趣的技术为中心，与多方面的传统技术结合起来，形成技术辐射，从而进行了多种技术创新，发明设计出众多的项目。例如，下面列出的是&超声波技术的辐射组合&（表7-1）。
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洗衣服、洗涤钟表零件
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熔解铅、铝等合金
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可用于铝板焊接
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用于精确的线材拉丝
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超声波洁牙机
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探索金属制件内的裂缝或气泡
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超声波诊断
&&&&&&&&& B
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超声波钻孔
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使悬浮于气体或液体中的微粒沉淀
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超声波测量
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用于检测弹性模量
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测定流量、黏滞系数等
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将药液雾化以治疗疾病
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探测人体内脏切面图像
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用作声透镜
　　12．转变目标设计
　　在发明过程的后期阶段，发明者偶然获得与预期发明目标截然不同的、意想不到的、本质迥异的新事物，因此发明者抓住机遇，巧妙转变创造发明目标，作出与预期发明目标截然不同的发明创造来，这种方法叫做转变目标设计方法。
　　我们在进行某一种创造活动过程中，或许另一种甚至另几种创造活动，在我们毫不知觉的情况下已经在同步进行之中，即使我们有目标的创造活动失败了，另一种甚至另几种创造活动却不一定失败。因此，只要发现了它们的存在，及时转变创造发明目标，就会获得另一种发明创造的成果。例如，1000多年前，我们的祖先在炼丹制药的过程中，长生不老的灵丹妙药没有炼成，但却发现了硝石、硫磺、木炭三者的混合物能剧烈燃烧，由此转变创造目标，结果发明了举世闻名的火药。又如，人们在研制和使用杀虫剂的过程中，发现某些杀虫剂具有除草的效果，经过试制，于是除草剂随之问世。此外，诸如电木、青霉素、氩气、导电塑料、橡胶硫化技术、石印术等这些重大的发明创造都是转变创造目标的结果。
　　我曾指导谭小东同学试图做一项关于静脉输液完毕后报警提示的发明设计。在制作过程中，发现效果总不能超过已有的获奖项目，但由于顺利地解决了输液管容易混进空气的问题，进而转变创造发明目标，成功发明了&救护车安全输液管&，1992年获北京国际发明展览会铜奖。
　　13．转败为胜设计
　　当发明创造不能达到预定创造目标而失败时，应采取积极的态度，剖析失败的原因，力争纠正错误，重振旗鼓，继续攻关；或者将错就错，挖掘失败中潜在着的其他成功的因素，转变思路，转移创造目标，为失败得出的产物寻找市场，使其直接成为有用的创造，这就叫做转败为胜法。这种方法与转变创造方法的不同之处，在于前者已遭失败，后者正在发明创造过程之中。
　　例如，我的一位学生发明了一种洗涤剂，非但洗涤效果不佳，还有一种经久不散的怪味，虽然无毒，却奇臭无比，并且七八天后都很难洗掉。按照原定创造目标，这项发明算是彻底失败了。但我们却把这个失败当成了成功的创造&&成功发明了一种&气味标识剂&，这种&气味标识剂&可作为女性防身用。使用时，只要将这种&气味标识剂&喷射到对方身上少许，即可在对方身上留下警犬易于识别的气味标记，这样就给破案提供了良好的线索和足够的时间。另外，还可以在危险建筑、事故现场或其他禁区的周围，临时设置的警戒线和警告牌上涂上这种&气味标识剂&以作警示用，即使文盲或盲人接近时，也会掩鼻而躲，赶快离开。
　　人们遭遇失败时，一般很少运用转败为胜的方法，总想纠正错误，继续攻关，达到预定的发明目标。当通过再三的努力仍然达不到预定的发明目标时，大部分人就无可奈何地放弃了。这是一种思维惰性，可以通过尝试转败为胜法，将错就错，挖掘失败中潜在的其他成功的因素，转变思路，转移创造目标，为失败得出的产物寻找市场，使其直接成为有用的创造。
　　14．变害为利设计
　　把一些常见的、无关紧要的有害现象，通过发明创造，变成能为人类造福的有利现象的发明方法，叫做变害为利法。从古至今，发明家在发明创造中遇到有害的现象，从不轻易放过。爱迪生当年发明电话时，曾发现一种有害现象&&听筒里的杂音。他抓住这个有害现象，深入思考，终于根据这种杂音产生的机理成功地发明了留声机。
　　根据变害为利方法的定义，不难得出运用它进行发明创造的要领是&找到这一有害现象对哪些事物有利或有益&这是我们利用有害现象进行发明创造新事物的突破口。有害的现象不都是罕见的现象，也不全是能造成灾难的现象。各种有损于或不利于某事物的现象经常出现在我们周围，而把这些常见的、无关紧要的有害现象转化为有利或有益现象，也是我们对人类社会的一大贡献。
　　例如，对汽车在行驶中的震动这种有害现象，有的人发明设计避震器来减小震动使乘客免受颠簸之苦，但有人却反其道而行之，利用汽车在行驶中的震动成功发明了对乘客进行推拿、按摩的磁疗椅。又如，棉纤维遇到烧碱的浸渍就会收缩变形，对这一有害现象人们司空见惯，都在尽力避免，但有人却对它发生了兴趣，在印花滚筒上事先设计好条纹，利用刻有条纹的滚筒把烧碱液印到布面上，凡是接触到烧碱的部位就会因收缩而起皱，形成波浪式的小泡泡，这就是&泡泡纱&的由来。又例如，金属裂纹是极为有害的现象，高压容器的爆炸、大型桥梁断塌、飞机失事等，不少就是金属裂纹导致的，令人畏惧。中国甘肃工业大学的唐庆同教授，利用金属裂纹这种极为有害的现象，成功发明了世界上第一台应力断料机，可使任何机械性能的金属材料和非金属材料产生疲劳裂纹，进行分割。与目前所有的切断方法相比，应力断料机具有耗能低、效率高的优越性，整个过程只需一两秒钟，既节约了原材料，又减少了工具的消耗。再例如，我的学生利用噪声这种有害现象，发明成功了即刻消除睡意的&提神醒脑信号发生器&。
　　15．变劣为优设计
　　把一些常见的劣势现象，通过发明创造，变成能为人类造福的优势现象的发明方法，叫做变劣为优发明方法。常见的劣势现象终究是一大隐患，若在关键时候表现出来，往往对人类社会造成很大的破坏。
　　例如，&冷脆&是金属材料在低温下的特性现象。1954年冬，英国一艘3.2万吨的油船在爱尔兰海面航行时，因&冷脆&现象船体突然断裂而沉没。怎样改善金属材料在低温下的&冷脆&特性现象，一时成了科学家们的热门专题。但是，有人却反其道而行之，利用金属材料在低温下的&冷脆&特性，成功发明了对金属材料进行&冷脆&破碎工艺的处理，采用&冷脆&破碎工艺技术，l小时可粉碎废钢材30吨以上。现在低温破碎工艺技术还被用来粉碎塑料、橡胶、食品、中草药等。又例如，不干胶一旦粘在有字的纸张上时，很难再撕下来，否则就会把有字的部分&连根拔起&。我的学生利用不干胶的这一劣势，成功发明了&不干胶包书法&和可替代涂改液的&不干胶去字法&。
　　16．变废为宝设计
　　变废为宝就是利用废物进行发明创造的方法。任何产品的功能都有一定的存在期限，达到或超过这个期限，相应的功能就失去了。因此，废物是失去原有使用价值的东西。废物有两大类；一类是失去特定功能的产物，如烧毁的马达、失效的药品、报废的锅炉、过期的票证等；另一类是人类在创造有用产物时，形成的无用物，如锯末、纸屑、烟气、污水、煤渣等。
　　利用废物进行发明创造的要点是：第一，研究废物还可能有什么用处，寻找蕴藏在废物中的其他功能或有用成分。第二，研究怎样利用，并发现利用废物变革创新的方法。
　　利用失去特定功能的产物进行创造，不是恢复原有的功能，而是使其变革，从而起到别的事物的功能的作用。
　　例如，废纸不能写字了，但日本有人发明了一种废纸制炭机，制出的每块&纸炭&可燃烧1.5小时，而且火力很大；还有人把废纸切成长线条，揉搓成小纸团，加进一些营养物，可作为牛羊的饲料，牛羊吃了这种有利于消化和吸收的饲料体重可明显增加；甚至还有人将废纸用来做家具、盖房屋等。又例如，荷兰首都一家旅馆的老板，利用旧集装箱做旅客车库；德国一家饭店门前的电话亭是一只报废的大酒桶改装而成的；中国太原已试验成功从每年丢弃的1万吨西瓜皮中，可提取40多吨果胶，价值达200多万元。
　　17．持之以恒设计
　　立志于发明项目设计活动，就要持之以恒地坚持下去，这就是持之以恒方法的内涵。科学上很多发现与发明都产生于&再坚持一下的努力之中&。这是发明项目设计活动中，成功的发明者所需要的非智力品质。
　　例如，1892年，罗纳德&罗斯在显微镜下观察蚊子标本长达几个昼夜，快到午夜时，只剩下几只蚊子了，但人也困得不行了。然而，他咬牙坚持把最后几只蚊子观察完，奇迹就在此时出现了，他发现了传播疟疾的病原虫，从而发明了治疗疟疾的特效药&&奎宁。
　　持之以恒设计的要旨在于&坚持性&。坚持性包括充沛的精力和坚韧变革的毅力。在到达一定目的的行动过程中，必须具有充沛的精力和顽强变革的毅力。毅力不仅表现为坚持到底的决心，而且含有顽强奋斗的品质。在意识到行动的正确性和重要性后，不因有所失败就气馁，也不因为有所成功而骄傲，缺乏精力和毅力，否则，就不能克服重重艰难险阻，到达成功的彼岸。这是持之以恒法的核心。就创造发明而言，它可以具体表现为：坚定不移的变革信念，坚持不断的变革思考，坚持不懈的变革实践三个方面。
　　（1）坚定不移的变革信念。它是创造发明走向成功的航标灯，是指引正确的前进方向的灯塔。
　　（2）坚持不懈的变革思考。创造发明的契机来源于设想的积累。只有大量的创造性设想不断涌现和积累，才能产生具体的创造性方案。因此创造性思维必须具有连贯性。
　　（3）坚持不懈的变革实践。它是整个发明创造过程中的最后一个阶段，也是至关重要的阶段。任何构想蓝图，都必须经过创造性的实践而成为现实。而它并非是依样画葫芦那么简单。没有坚持不懈的精神，虽然成功在望，仍然会功败垂成。
　　二、思维技巧类设计方法
　　1．移植变革设计指导
　　移植变革就是以自然界和现实生活中的万事万物为参照系，主动去发现移植变革的创造价值，从而获得发明项目设计成功的发明方法。
　　是一种以仔细观察、富于联想思维、富于模仿为基础和前提的方法，也是一种最易于启发发明创造&灵感&并带来成功的高效率的方法。它给人们带来了许多具有划时代意义的重大发明创造，也就是这种方法造就了科学发展史上的众多光芒闪烁的伟大发明家。
　　例如，加拿大某大学图书馆一批珍贵图书被水泡湿了，如果采用传统干燥的方法，这批图书就毁了。因此，干燥图书的方法必须变革。有一位图书管理员想到在制作罐头时，为排除水果中多余的水分，曾采用低温存放和真空干燥的方法，建议拿一本书试一试。大家按照这个主意，先将书放进冰箱中冷冻，然后放入真空干燥箱中干燥，果然这本湿淋淋的书中的水分都散尽了。运用这种方法，这批被水泡湿了的珍贵图书都恢复了原貌。由湿书想到水果，又由为排除水果中多余的水分的方法想到有待解决的问题，根据二者相似的关系，借鉴前者来处理后者的结果，才发明创造了一种干燥湿书的好方法。这就是移植变革方法的妙处。又如，冷冻水果可以保存很久，你想过没有，能否将这一技术移植变革到其他的方面，从而产生神奇的效果呢？结论是肯定的。有人发现，经过低温冷冻处理过的机械工具，可延长使用寿命2～5倍；经过低温冷冻处理过的提琴弦和钢琴弦，不但能长期保持不走调，而且还大大延长了使用寿命；如果让-150℃的冷风吹向人的皮肤，不仅能使皮肤光滑细嫩，而且对许多皮肤病也有特殊疗效。这就是颇负盛名的&超低温美容法&。再如，我的学生刘淑祥发现：高中化学第二册课本里介绍&工业制取盐酸&的电解槽中，防止氢气与氯气混合造成爆炸的&石棉绒隔膜&，可以用到自己长期思索的&失重状态下气液的分离&实验设计上。因为石棉绒隔膜具有通液阻气的物理性质，完全可以移植到失重状态下气液分离的关键技术上来。他因此成功地获得了首届中美两国联合举办的&航天飞机科学实验方案设计&竞赛一等奖。《中国青年报》还报道&&&该方案竟是美国科学家曾经提到过的课题&。
　　2．逆向变革设计
　　逆向变革运用倒转思维的方法（把问题反过来思考）进行发明设计的方法。逆向变革可分为尺寸逆向变革（温室总希望做大，有人逆向构思发现可将其做小而发明了&花盆罩&）、方向逆向变革（抽排气扇的发明）、属性逆向变革（发现空心钢管代替实心钢管制作家具更好）、原理逆向变革（发现改利用重力压冰的&冰上破冰&船为利用海水浮力破冰的&冰下破冰&船效率更高）、功能逆向变革（发现将常规开关接通的功能改变为断开的功能能解决某个问题）等。这些都是把问题反过来思考，以便发现问题或发现更好的解决途径的发明方法。
　　倒计时就是德国电影导演弗里兹&朗格在1927年一次拍摄火箭发射的镜头时，一反顺数记时&1、2、3&&发射&，改为倒数计时&&&3、2、1发射&而引起了火箭专家的极大兴趣。专家们一致认为这种倒计时发射程序十分科学，它简单明了，清晰准确，突出地显示了火箭发射的时间逐渐减少，使人们的思想高度集中，产生准备时间即将完毕、发射就要开始的紧迫感。从此以后，火箭或导弹的发射、核装置的起爆等都采用倒计时程序。有人曾利用逆向变革的方法，一反常规的治疗措施，把风湿病患者放到冰天雪地的恶劣条件中，运用人所具有的高强的适应能力，以及毒攻毒的原理，增强患者肌体的抵抗力。在实验中，发现许多患者疼痛症状完全消失，肌体功能恢复正常，虽然少数患者没有完全恢复，但症状均明显减轻。这正是大胆运用逆向思维发明方法取得的理想效果，从事这项试验的主治医生也因此独创了风湿病的&冷治疗法&。因此在发明项目设计过程中，逆向变革方法的适时运用，也常常获得意想不到的理想效果。例如，詹翊春同学利用逆向变革方法，一反需要登上楼梯才能往高处张贴巨幅对联或横幅的常规，确定了走下楼梯站在地上也能往高处张贴巨幅对联或横幅发明设计构想，并在我的指导下，终于成功发明了&超高张贴器&，并获得媒体的一致好评。
　　3．联想变革设计
　　（1）对比联想。由某一事物的感知和回忆，引起跟它具有相反特点的事物的回忆，从而发现解决问题的途径或方法，设计出新的发明项目来，这种方法叫做对比联想。第一，可由性质属性对立角度进行对比联想。如一位同学对挂历用完扔掉这一现象进行对比联想，联想到挂历用完不扔掉的方法，于是利用粘贴法、凹凸卡法和框架插入法成功发明了粘贴挂历。第二，可从优缺点角度进行对比联想，即看到优点要想到缺点，看到短处要想到其能否变成长处，反之亦然。例如，某造纸厂某一次生产的纸因配方错误，完全不能书写，这本来是个缺陷，但造纸厂的技术人员运用对比联想法进行思维，将缺点转化为优点发明了&吸水卫生纸&。第三，从结构颠倒角度进行对比联想。例如，可从空间考虑前后、左右、上下、大小的结构，颠倒着进行联想。中国的史丰收运用这种联想法，对传统数学运算都是从右至左、从小到大、从低位到高位提出了质疑，为什么不能从左至右、从大到小、从高位到低位来进行运算呢？最后他发明了以他自己名字命名的&史丰收速算法&，就是从左至右、从大到小、从高位到低位快速进行运算的。
　　（2）相似联想。由某一事物的感知和回忆引起跟它具有在性质上接近或相似的事物的感知和回忆，从而发现解决问题的途径或方法，设计出新的发明项目的方法叫做相似联想。例如，苏联科学家在1957年发射世界上第一颗人造地球卫星时，其火箭技术尚未达到摆脱地球引力的程度，于是科学家从&用两根棍子接起来可够得着树上的鸟巢&现象，运用相似联想法，设计发明&将两支火箭接起来，一支燃尽时另一支接着点燃&的办法，终于成功地将世界上第一颗人造地球卫星送上了天。
　　（3）接近联想。发明者受到某一刺激后，想起在时间或空间上与这一刺激有关联的事物或经验，发现解决问题的途径或方法，从而设计出新的发明项目的方法叫做接近联想。例如，由&自动伞&接近联想法而发明&自动扇&；由面包加了发酵剂而变得多孔、松软的现象经接近联想法后，往橡胶里加入发泡剂而发明了&海绵橡胶&，往混凝土里加入发泡剂而发明了&多孔混凝土&是隔音、隔热的好材料。
　　（4）强制联想。使原来无缘的事物通过强制联想建立起联系，发现建立起联系的事物系统的新特征，若有意义和价值，则将其变革成新事物的发明方法叫做强制联想。例如，有人将毫无关系的机关枪与农民种地、毛巾与陶瓷、牛奶与汽水运用联想发明法发明出了高效率、高质量的播种机关枪，吸水性佳、清洁性好、抗菌力强的陶瓷毛巾，可口又富有营养的牛奶汽水。
　　强制联想是一种围绕要解决的问题，人为设置二维或多维信息渠道坐标，并在这些多维信息渠道坐标所确定的可能空间上进行充分的交合与碰撞，则有可能发现创造灵感的火花，引发发明与发现。
　　例如，对曲别针的用途，有人将该问题的有关信息分为两组：一组是有关曲别针自身的特征信息要素，如材质、重量、长度、截面积、硬度、可弯性、亮度等，作为x轴信息要素；另一组是与解决问题有关的外界信息要素，如数学、物理、化学、生物、美术、音乐、地理、历史、文学等，作为y轴信息要素。（如图7-1）
　　由图7-1可以看出：若人为地将物理与重量交合，则很自然联想到砝码；若将物理与弹性交合，则自然联想到弹簧；若将物理（电、热、磁）与材质交合，自然联想到可导热、导电和制指南针；若美术与材质交合，还可能创造一种新型的画种&&铁画；y轴上任一信息与x轴上的可弯性交合，则可将曲别针弯成各学科用得着的东西&&完全可能引发发明与发现。
　　4．幻想变革设计
　　幻想是心理学方面的专用名词，意思为指向未来的特殊想像，由个人愿望和社会需要所引起。符合现实生活发展要求的幻想，能激发人瞻望未来，变革现实的欲望，克服前进中的困难。很多伟人都认为&没有幻想，就没有人类社会的进步&。而幻想发明方法是指通过幻想，强化发明创造的动机，促进思维活化，以便发现变革现实的途径或方法。
　　人类有追求美好事物和美好生活的愿望，也具有本能式的想像力。当现实的条件满足不了愿望的需要时，常常就有了幻想。幻想可以满足愿望的需要，更可以激发起变革奋斗的精神。家喻户晓的&嫦娥奔月&是幻想的反映，通过人类的努力，早已成为现实。由此可知，幻想是指引你明确方向和目标的方法，是克服重重困难的动力源泉。
　　怎样有效地运用幻想变革方法？首先，要求具备敏锐的洞察力，能明察秋毫，能感知不足并预知未来的发展。其次，要敢于幻想，且幻想越多越好，努力开阔思路，自由而大胆地想像，然后，将各种幻想进行筛选，发现并找出有创见性的幻想，作为自己变革现实的方向。创造性的幻想通常要以某种事物为基础，重在思维的方法，绝非漫无边际的空想。其目的在于发现突破口，不但鼓舞了信心和勇气，而且很可能做出发明创造。
　　例如，人类祖先早就有&千里眼&、&顺风耳&的发明创造幻想，几千年来，多少有识之士为之付出毕生的精力进行研究才得以成为现实。若没有科学的方法是决然办不到的。又例如，张劲松同学幻想普通铁制菜刀放在潮湿的环境里也不会生锈，终于找到了有效的方法，成功发明了&菜刀防锈卡&而获奖。
　　5．灵感变革设计
　　抓住灵感，变革现实的发明创造方法叫做灵感变革。
　　发明者的思维常常有一种直觉性，即直觉思维。直觉思维常常引发灵感，灵感就是人们的潜意识与显意识多次叠加形成的，是人们进行长期发明设计思维活动达到一个高潮阶段的必然结果。它使解决问题的思路突然明朗化，即突然发现了真谛，找到了解决问题的途径与方法。很多发明创造的成功得益于灵感思维的突破。
　　但是，灵感在人的大脑里一闪即逝，它绝不同于人大脑里反复思考成熟的某种方案，可以凭记忆而较长时间地得到保存。因此，灵感的把握和利用，必须依靠迅速及时的记录，方可实现。著名的电学专家安培，一次正行走在法国巴黎的大街上，走着走着，突然来了灵感，找遍全身的口袋却找不到记事本和笔。这时候，他看到停在路边的马车后板，他灵机一动，便把马车的后板当成了黑板演算了起来，最后总算及时地抓住了灵感，完成了他思考很长时间的推导。直觉思维的特点，决定了灵感产生的不规则性。因此，只要脑海中浮现出方案，就要立即把它记下来。至于想出来的是妙计还是愚方，以后再评价。在众多的方案中，总会有一两件是出色的。我指导傅师愚同学发明的&多用三角板&，就是得益于他获得&普通三角板可画7.5&整数倍的角&的灵感而成功的。
　　6．集团思维设计
　　这种方法与集思广益方法有共同之处：利用集体智慧，克服困难，去发现问题或寻找解决问题的方法。但是也有着明显的不同：集思广益以个人为主，以借助为辅。而集团思维，侧重在集团的能力的利用和发挥，个体在集团中只是一种组织和引导的作用。例如，在青少年的发明项目设计活动中，运用这种思维方法的具体做法是：组织能力较强的1～2个人做主持人，把有创造发明能力和爱好的人集合到一起。主持人启发众人的思路，大家一起发言，创造出一个轻松的气氛。这种方法和现代企业中厂长要求工人对工厂产品滞销问题提出合理化建议相同。运用这种方法时主持人要注意以下几个原则：严禁吹毛求疵，追求数量原则，鼓励畅所欲言，以集团为中心。
　　值得注意的是：运用集团思维法的牵头人和全体成员必须首先共同制定出活动计划，尤其应该注意计划必须有明确的总目标和阶段的目标，以提高效率。
　　例如，周木、李劲、王元勋等五位同学发明设计的&盲人计量工具系列&（盲人闹钟、盲人卷尺、盲人杆秤、盲人体温表和盲人佐料瓶），就是运用集团思维法而获得成功的，该项目获得第四届全国青少年发明比赛三等奖。
　　7．梦幻变革设计
　　运用梦幻进行发明创造构思设计的方法叫做梦幻变革方法。当发明者变革现实的愿望非常强烈，发明设计工作正向纵深进展，对所需变革的问题已大部分解决，而只剩下个别疑难的时候，发明者在睡梦中往往由于潜思维的作用，打通了变革思路，解决了疑难问题，取得了成功。
　　例如，美国化学家吉德伊尔研究高质量橡胶很多年，有一个关键部位始终没有突破，但他最后的成功，竟然是借助于梦中人的建议&&在橡胶中加入硫磺，从而使他解决了橡胶老化问题。汤川秀树博士，在刚入睡时，想出了介子的观点，促进了核物理的迅猛发展，并因此获得1949年诺贝尔物理学奖。
　　梦是思维活动的继续，是一种无意识潜思维活动。能使相隔甚远的信息意外地连接起来，从而为突破问题变革的关键部位提供启示。例如，日本发明家桥本健在设计街灯自动开关装置时，一边想着这种装置如何装在街头使用，一边入睡了。第二天早上从梦中得到了启示，由此便画出了设计草图。日本东京大学北川荣教授，经常用梦来开发想像的思路，他习惯于沿着梦的启示深思下去，得益匪浅。
　　专家认为：灵感的闪光，有很多是在半睡半醒时产生的。因为这时没有心理和生理上的种种抑制，灵感可以毫不费力地闪现出来。例如，班廷在梦中想出了胰岛素的结构。门捷列夫对在梦中&发现&了元素周期表的情形，给友人的信中说：&我在梦中看到了元素整齐地排列着的表，惊醒了我马上拿笔把它记了下来，后来这个表我只订正了一个地方。&
　　当然，运用梦幻进行发明创造构思设计是有条件的，这些条件是：第一，明确发明动机，强化变革欲望；第二，准备丰富的资料（最好多准备些图、模型），并经常查看，最好张贴在自己经常能看到的显眼位置，这样易在大脑里形成&兴奋点&，便于启动梦幻的潜思维；第三，对个别疑难问题反复钻研，苦苦思索（梦幻灵感的闪现往往需要过度思考的积累），并在入睡前自觉给予&梦中继续思考&的暗示；第四，及时记录梦情，例如，在枕边准备好笔和纸或录音机，以便醒后及时记录；第五，仔细寻找梦境与要解决问题之间的关系。
　　例如，刘勇同学发明的&拾藕煤器&，据他介绍，最初的构思就是在做梦时产生，然后在我的指导下逐步成型的。
　　三、操作经验类设计方法
　　1．直接研究设计
　　这是心理学专家根据人的思维表现和特征划分出来的一种发明项目设计方法，我们进行的发明项目设计活动，是一项思维与实践的行动。因此，把这种思维方法运用于我们的发明项目设计过程中，对于我们取得成功具有重要的作用。
　　通常我们接受思维性的教育，总是要求我们必须完成思维的全过程，并且是经过深思熟虑、方案成熟后，方可将它付诸实践的活动。但事实并非如此，发明项目设计活动也可以在知识准备不足时，直接介入研究过程，采取边思考、边学习、边实践的方法，通过实践中直接的收获（有所发现）。这样，不仅促进和完善了思考过程，还完善了设想方案，反过来又可指导和规范创造的实践。我在实践中发现这种思维方法是一种完全适合青少年的、实际有效的发明项目设计方法。实际上，有许多发明和发现都是如此。一开始只有概括的粗轮廓就动手实践，在不断的实践探索中，不断有所发现才完成了自己的创造。
　　例如，爱迪生研制灯泡的灯丝，从朋友的红胡子到衣服的纤维&&实验了上千种东西，最后确定用日本产的一种竹子制成的碳丝。又例如，学生刘三要确定了要发明一种精度较高的测定角度的仪器，在没有深思熟虑的设计方案的情况下，我鼓励他直接介入了设计过程，并且根据设计需要（特别是设计工作遇到困难时）补充了必备的数学、物理和有关电路电器的知识，最后他克服了困难，终于成功地设计出了&电动测微角规&，获得了第三届全国青少年发明创造比赛三等奖。
　　当你在发明项目设计过程中思维受阻时，你不妨用这种方法，搁置思维，抛开没有最佳方案就不能实践的片面观点的束缚，大胆地带着你的设想和初衷，直接投身于实践，争取尽快发现思维受阻的原因，尽快发现解决问题的方法或途径。
　　2．原型变革设计
　　原型变革是从根本上变革某种事物的原理或结构、形式或内容、材料或成分的发明创造方法，是对某种事物的重新创造。原型变革的目的不是创造别的事物，而是创造不同于原型的同类事物。例如，能发出音乐的缝纫机、袖珍缝纫机、电动缝纫机等都属于在原型上的改造，而超声波熔接缝纫机就是对原型从根本上变革的创造。因为后者缝接的手段不是用针线，而是采用先进的超声波技术使布料熔化接合，引发了缝纫机的革命。所以，原型变革法是一种创造性最强、难度最大的发明创造。
　　例如，包扎伤口或患处一直用纱布做绷带，而美国埃默里大学研制出一种&水性绷带&。这种绷带由两层很薄的塑料夹着一个水分夹心层构成的，其作用原理是由活动的水通过两层膜渗透保持伤口湿润，并且可以从伤口深处吸出过量的水分，能比较容易地去掉伤口的坏死组织，减小伤口的范围，促进伤口愈合和新组织的生长。而俄罗斯有人从树木中提取某种有效成分，制成能取代纱布绷带的一种以蛋白和多糖为主要成分的膏状体，只要在创口处薄薄地涂上一层，即可形成薄膜，这种&涂层绷带&的透气性能极好，还可阻止细菌进入创口。这两种绷带克服了纱布绷带限制包扎部位活动、防碍透气和血液循环、需要经常拆换以及不便观察愈合等缺点。水性绷带与涂层绷带就是与纱布绷带不同原型的同类的事物。
　　任何事物发展到一定阶段，都将面临淘汰，在原事物上不管进行多少改进，只能完善这一事物，相对延长其生命，而不会使其超脱终究将要被新事物淘汰的客观规律。因此，我们应该用审视的眼光看待一切似乎非常熟悉的事物，看能否通过我们的创造性劳动，找到替代它们的新事物而产生根本性的变革。这样，才能不断推动人类社会向前发展。
　　衡量一项发明创造是不是原型上的根本变革，主要是看事物的原型是否发生了根本性或实质性的改变。如果旧事物原型的原理或结构、形式或内容、材料或成分，在新事物上有的荡然无存，有的焕然一新，这样的发明创造就属于原型上的变革。例如，传统的电锯加工木料时，有10&的木料变成木屑。英国北爱尔兰一家锯木厂，研制出一种新的加工木料的设备，用这种设备切割木料不会产生木屑，其速度比目前最快的电锯还要快3倍。这种&锯&切割木料时，锯片本身不移动，而是利用滚筒将木料以极快的速度从锯上推过。因为这种新的加工方式速度快、推力大，所以木材从锯上挤过时不会产生木屑。从据开到挤开，从有屑切割到无屑切割，就是实现原型变革的发明创造。又例如，我指导廖桡同学发明的&高压控气灵敏传感器&就是对传统气控传感器的一次原型上的根本变革。因此该项目获得大奖是在情理之中的。
　　3．检核表设问设计
　　检核表设问最早是美国的奥斯本提出的，其设问分两个层次：第一层次是了解事物的基本情况，如是什么（它是怎么来的，有什么用）？为什么（其原理、特点怎样）？怎么做（怎么用）？第二层次是发现创新意义层次，如它有无其他用途？它能否引入其他的创新设想（在其他的地方被借用或借代）？它是否可以改动？它是否可以扩展用途或延长寿命？它可否再缩小、减轻或被分割？它有没有替代品？它能否更换型号或顺序？它能否颠倒过来使用？等等。当然，也还可以提出一些其他的设问，这要视具体情况而定。例如，对&电熨斗&通过设问可能产生&新的电熨斗&的发明，也可能产生非电熨斗的其他类型的发明。例如，我的学生就成功发明了&电熨斗塑料粘合机&。
　　4．集思广益设计
　　顾名思义，这是一种依靠集体智慧，克服困难，去发现问题或寻找解决问题的方法，最终取得发明成功的思维方法。凭个人的智慧和力量，在许多情况下，会感到心有余而力不足，而一旦把问题拿出来和大家共同讨论研究，便发现很快可以找到办法，使问题迎刃而解。
　　发明项目设计是一项物质的创新活动。其困难重重，难度之大比一般活动要大得多。仅凭我们个人的能力，常常很难逾越和克服它。你应该想到集思广益的方法；运用团队协作的力量，才是正确的解决问题的方法。集思广益方法分为三种：
　　（1）请教法：就是把自己的难点拿去请教有关专家，以求得解决方法。
　　（2）共同探讨法：把自己的整个设想以及难点所在和盘托出，依靠集体的智慧和力量，克服困难共同完成创造过程。
　　（3）借鉴法：这是与前两种方法稍有不同的方法，它不是与人商酌式地提出自己的疑难，而是自己带着疑难去从生活中或从书本上寻找发现解决问题的方法。目的仍然是借鉴别人的智慧。我与肖拥军老师共同指导谭小东同学发明的&浓度计算尺&就是采用&借鉴法&而发明成功的。
　　5．溯源变革设计
　　这是一种以具有强烈的好奇心为前提，为满足好奇心的需要，而刨根问底、寻找变革机遇的发现式发明项目设计思维方法。它以凡事都要弄清所以然为目的，以积极的态度努力探索，直致发现问题和找到解决问题的方法而获得成功为最终的目的。正如&打破沙锅问到底&所说的，不达目的决不罢休。这也是发明项目设计活动中，成功的发明者所需要的非智力品质。
　　好奇心是发明家必备的素质。溯源变革更是发明者培养好奇心，获取发明成功的发明项目设计思维方法。美国发明大王爱迪生一生大约有2000项成功发明。这一丰硕成果的取得，因素是多方面的，但是他从小爱提问题，爱&打破沙锅问到底&的探索的思维个性，无疑是他成功因素中最重要的一环。他童年时代的趣闻轶事就充分说明了这一点。他为了弄清为什么青草不燃烧而干草却能燃烧的问题，便把仓库中的干草点着了，造成了火灾；为了弄明白母亲所说的鸡蛋能孵出小鸡的道理，便把鸡蛋拿到仓库里自己学着母鸡的样子&孵起来&。也正是因为这一喜欢溯源变革的个性，上学三年后，他便被老师认为是&笨&而退了学。最终也正是这种凡事都要穷追不舍，非要弄清楚&为什么&的思维个性，使他有了许许多多的新发现、新发明，成了世界上鼎鼎有名的大发明家。
　　薛新亮同学也正因为具有凡事都要弄清楚&为什么&的思维个性，才在我的指导下，成功发明了&海洋清污船模&，并获奖。在香港第三十届联校科学展览会上，&海洋清污船模&成了抢眼的&热门&展品。
　　6．文献研究设计
　　这是一种通过对发明专题有关的文献资料进行检索和研究，从而获得创造灵感，发现解决问题的途径或方案的一种发明方法。甚至还可能由此获得另外的创造灵感，形成新的发明创造专题。
　　例如，到各地的知识产权局（过去叫专利局）去查阅与自己发明设想有关的专利文献资料的工作就叫做专利查新。通过专利查新可以迅速了解与自己发明设想相关领域的研究情况，获得灵感，找到发明设计的途径或方法。我曾指导过的很多学生就是运用这种发明方法去知识产权局查找专利文献资料，才得以做出成功的发明创造来。
　　7．观察实验设计
　　这是通过对产生问题的情况或现象进行反复、仔细的观察，从而发现产生问题的原因，再通过设计并进行实验，找到解决问题的途径或方案的一种发明方法。在这个过程中，常常还需要辅助采用其他的发明方法。例如，一位同学就是通过仔细的观察，才发现录音机产生绞带的原因是&/PGN199.TXT/PGN&&收带轮变慢&引起&主导轴松弛&所致，从而再设计并进行了多次实验，将常规开关接通的功能改变为断开的功能，终于成功发明了&录音机防绞带装置&。
　　8．专家咨询设计
　　这是一种在选题前后都能采用的发明方法。通过专家咨询，可了解你所要研究领域的前沿和有关你所需要的知识，并能激活你的创造思维，甚至引发你的灵感思维，选到发明创造专题或找到解决发明创造专题的新思路、新方法等。这里专家的界定对青少年来说，泛指一切对某一方面有较扎实的知识功底，并有相当丰富的理论或实践经验的人。他们可以是教授、研究员、高级工程师，也可以是有经验的教师、技术员或技术工人（含农工）。例如，一位同学在发明&灵敏气压计&之前，就运用这种方法去咨询了与&灵敏气压计&发明有关的气象局、计量局、化工厂等单位的有关专家，才发现可采用多种解决问题的方案，最终选择了其中的一种才得以成功的。
　　9．小处着手设计
　　注意小事物，往往小事物能起大作用。当我们要解决一个大问题时，往往从小处着手进行研究，发现每一个小处的特征及对整体所起的作用，进而发现问题和解决问题。初涉发明项目设计活动的青少年尤其要学好这种发明方法。
　　例如，今天的游泳比赛的速度比20年前快了许多，这得益于从小处着手的一项发明。原来，这既不是因为现在的运动员身材更高大，也不是因为现在运动员的饮食质量更好，更不是因为现在教练员对游泳技术研究得更透彻，而是有人从保护眼睛的小处进行研究，发现游泳运动员在经过氯化物处理的水中进行训练，没有高质量的保护镜，每次最多只能游米就得休息，否则眼睛就因长时间受刺激而又痒又痛。这就促使新型高效防水的游泳镜的发明问世，运动员戴上这种游泳镜保护了他们的眼睛，每次在水中的游程可达15 000～20 000米。有了这个小东西，运动员的成绩必然会提高了。
　　青少年的发明项目设计也许没有瓦特发明蒸汽机那样的轰动效应，但仍然是一项对人类社会有益的发明。只有脚踏实地、扎实地干，有始有终，哪怕是小小的创新也是成功的表现。千万不能眼高手低，似乎小问题不可能做出大发明，因而不屑一顾。
　　从小处着手的发明项目设计活动往往可以因陋就简，难度小，不复杂，容易发现问题和解决问题，也就容易取得周围人的支持和理解。例如，我指导周木同学发明成功的&方便黑板刷&，就是在普通的黑板刷上焊上了一根羽毛球拍的长柄，看似事小，意义却非同凡响。第一，可以在使用时避免粉笔灰污染手；第二，矮个子的同学用它可以方便地擦到黑板的顶部，无形把手&延长&了。
　　10．潜功能发掘设计
　　通过对事物具有的潜功能的发掘进行发明创造的方法，叫做潜功能发掘。探索事物的潜功能是迷人的创造之路。因为事物的显功能总是先入为主，再加上人们认识水平的限制，致使事物的潜功能不易被发现。因此事物的潜功能往往是人们在偶然的情况下发现的，有的发现了也不以为然，没有将其利用来进行发明创造。我们不但要增强探索事物潜功能的主动性，而且还要强化发现事物潜功能后进行发明创造的意识。
　　例如，第一次世界大战期间，一个士兵在慌乱之中拿起一口铁锅扣在头上冲上前沿阵地。战斗结束后，他成为这个阵地上惟一活着的人。铁锅防弹的潜功能被人发现了。但是，好长一段时间没有人利用铁锅防弹的潜功能进行发明创造。直到有一天，法国将军亚得里安来医院慰问伤员，知道这件事情后，脑海里顿时闪现要设计发明&钢盔&的念头。不久，法国工程师根据亚得里安将军的指示，设计出现在用的军用钢盔。
　　伞作为中国古代的一大发明而称誉世界。伞的发明者的初衷，是解决遮阳避雨问题的。他做梦也没有想到，伞还具有&缓降功能&和&减速功能&，从而发明创造了降落伞和减速伞。从某种意义上来说，不仅伞有潜功能，任何事物都有潜功能，只不过没有被人发现罢了。
　　又例如，早在新石器时代，中国就有了陀螺。数千年以来，陀螺一直屈就为一种玩具任人抽打。终于有人对它的功能提出了质疑和挖掘，人们才发现了陀螺还具有奇特的纠偏功能。奥地利科学家根据陀螺原理，于1898年发明了世界上第一架&陀螺自动操纵舵&。鱼雷装上这种仪器，任凭海浪怎样冲击都能准确无误地奔向目标。
　　怎样才能增强探索事物潜功能的主动性？科学家认为：需要人们树立重新观察事物、重新认识事物的观念、思想和方法。事物的潜功能只有在新的观察、新的认识中才能被发现和理解。例如，人们一直没有发现和利用洗衣机的潜功能，不知是哪位聪明的牧民，大胆地把牛奶倒入洗衣机里通电搅拌，经过5、6分钟后切断电源，待牛奶停止翻滚后，奶中的水分与奶汁已经分离开了，奶汁浮在上面，舀出后即可制成各种形状的酥油饼。与手工掏奶相比，工效大大提高了，而且使牧民从繁重的体力劳动中解放出来。此法很快就在牧民中流传开来，且这一创举为研制真正的酥油加工机械提供了宝贵的资料。
　　11．分解变革设计
　　将一个整体进行创造性的分解，使分解出的每一部分都成为一个新的整体，也可使分解出的某一部分或分解出的某些部分成为一个新的整体，使分解的结果产生了新的意义或新的价值。这种发明创造的方法叫做分解变革方法。分解变革与组合变革相对应。分解变革可分为分解再组合变革和分解不组合变革。
　　将一个整体创造性的分解后，再组合成为一个新的整体就是分解再组合变革。例如，长筒靴能使人身材修长，潇洒挺拔，但穿脱都非常不方便。运用分解再组合创造法，就很容易解决这个问题。思路是：将长筒靴分解成靴和靴筒两部分，再由靴和靴筒组合成长筒靴。靴筒展开后近乎一张皮革，靴和靴筒分别穿脱，可不分先后。该靴较传统长筒靴更易擦拭、上油和保藏。
　　将一个整体创造性的分解后，其中某一部分或某些部分可自成体系成为一个新的有意义或有价值的整体。这样的创造就叫分解不组合变革。例如，1825年美国一位妇女为了让丈夫的衣领经常保持干净而又不用经常洗衣服，于是，她把衬衫的衣领拆下后，使衬衫成为两个独立的部分&&衬衫领和无领衬衫。在穿的时候无领衬衫不必每天都换，而衬衫领却可以方便的每天一换，这就达到了发明创造的初衷。又如，将房中地毯分割成面积相等（如都是0.5平方米）的若干块，每一块都有独立的意义，可像铺瓷砖一样方便地进行拆分组合，经常走动的地方如有磨损，只需换一块就行了，不必整张都换。隔一段时间，还能重新排列组合成新的图案，并使地毯磨损均匀。
　　1954年世界杯足球赛在瑞士举行，阿迪达斯公司抓住了开赛前的时间，深入到运动员中间，广泛地听取了运动员的意见和要求后，非常迅速地研制出一种可以更换鞋底的足球鞋。决赛的日子到了，那天伯尔尼的万克多夫体育场上一片泥泞，赛场上的匈牙利队员奔跑费劲且狼狈不堪，而穿阿迪达斯公司生产的可以更换鞋底的足球鞋的联邦德国队球员，却依然雄姿勃勃，健步如飞。比赛结果是：联邦德国足球队第一次登上了世界冠军的宝座。这就是分解变革法产生的奇效。
　　12．反馈调节设计
　　反馈调节就是指根据发明目标变化信息的来回传递而作出相应的及时调节，不断的通过反馈，发现问题和发现解决问题的方法，它可以加速变革的进程，使发明设计尽快获得成功。可以说，发明过程中遇到的问题越多或遭到失败的次数越多，运用反馈调节方法的次数也就越多。
　　在青少年发明项目设计中，无一例外都要用到反馈调节方法来完善自己的发明项目设计。例如，前面介绍的湖北省武昌实验中学的蔡颖同学在她的发明项目设计中，就不下几十次根据反馈信息而及时调整自己的发明设计方案。她的成功是勤劳与智慧的结晶，更是她善于发现和捕捉反馈信息，并多次运用反馈调节方法，发现寻找解决问题的方法而获得成功的。
　　在发明项目设计过程中，不断地发现和收集反馈信息，并根据反馈信息发现、寻找解决问题的方法，及时修正和弥补自己创造的不足，这也是发明取得成功的重要方法之一。 &&
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