宁夏科普专家优秀讲座报告文集 ：学会思维、学会创新、学会发明（二）

编辑：康 艳 审核：杨鹏斌

（主讲人：陈明泉，山东省民盟盟员，教授、山东省十大青少年 校外科技教育专家。山东省青少年科普专家团成员，山东省工程师协 会创新发明研究中心主任，中国发明协会中小学创造教育分会副会长， 中国高校创新创业教育研究中心专家库专家，山东师范大学兼职教授， 荣获《陈明泉创新发明教育科普工作室》称号，荣获第二届“影响济 南”科技人物科普贡献奖。撰写图书《创新思维与发明》（《青少年知 识产权普及教育丛书》（5 册）之一）被科技部评选为 2020 年全国优秀科普作品。研发了一套提高人的创新发明能力的课程体系，曾在国 家知识产权局、教育部教育装备研究与发展中心、中国发明协会、宋 庆龄基金会、山东省科协、山东省少科院，北京、上海，深圳，广东， 广西，宁夏，内蒙，福建，江苏，河南，河北，陕西，新疆，吉林， 云南，湖南，湖北，甘肃等单位、地区开展创新能力教育。自 1992 年开展发明创造教育，培养出了章丘四中、历城二中、长清实验小学、济南市经十一路小学等科技创新教育名校。累计培养发明创造人员 20 万余名，辅导的中学生获得科技发明比赛省级一等奖以上合计 100 余项。）

四、让学生了解创新能力的内容结构，了解自己现阶段的知识结构和创新能力结构的差异，知道自己应该学习那些方面的创新能力知识结构。

有了创新概念以后，马上涉及的第二个问题就是创新能力。创新能力是指在创新活动中，为了实现创新目的人必须拥有的能力。根据我们的研究发现，创新能力包括 4 个方面。我又用思维导图给大家展示，一是创新意向、品质结构，二是思维层次结构，三是知识结构、四是能力结构。

摘自《创新思维与发明》图书，该图书被科技部评选为 2020 年全国优秀科普作品。

在创新意向、品质结构里面，第一条就是创新观念和意识。注意我们讲创新的核心，这个地方是不是第一条强调出来了，也就说到了这个地方，我告诉大家，想创新必须把创新之门打开，这是核心。我们在座的每一个同学都要把这扇创新之门打开。要相信自己能创新， 这就叫拥有创新的观念和意识。

其他的创新意向、品质结构包括对待创新的态度，必须是积极的态度、正面的态度，还有拥有创新的价值观、人生观、世界观，道德观。还要有一个创新的兴趣，创新的胆量和决心。创新的习惯包括两个层次，一是把创新变成习惯，二是养成创新的好习惯。再就是质疑能力和批判性思维，克服由于崇信权威而造成思维定式和思维习惯， 突破思维障碍。

创新意向品质结构非常重要，同学们想一想，你有没有？如果没有，你一定要建立起来。

下一个问题，就是思维结构，思维结构包括思维层次，包含思维的角度，思维的方法，思维的位置，思维的模式，包括思维的样式， 思维形式。第三个就是理念，包括看法、主义、念头、思想、计划、打算，意见等。第四个层次是想象力，悟性和跨越思维。

一说思维，每个同学都说我有思维，我会思维，因为要天天学习， 要靠思维，天天做事要靠思维，但是当你看到思维结构的时候，你想一下你的思维结构完整吗，你在思考问题的时候，有没有用思维结构去思考问题，这就是问题。看到这个思维结构，如果你建立了这个思维结构，你在思考问题的时候，你的思维的效率，思维的质量会大大提高。

一说知识结构同学们马上想到自己天天学习的语文、数学、物理、化学、政治等等，这叫专业知识结构，这是非常重要知识，这些知识结构包括中学阶段的，大学专科，本科阶段、硕士阶段、博士等各个阶段的，随着知识层次的提高，学习内容也会有改变。第二个层次的知识结构叫发明创造的知识结构。

这些知识结构包括哪些方面呢，首先同学们来学创新，通过创新 的概念意识到自己能创新，拥有了创新的观念和意识，待打开了创新 之门，你还会有这样的疑问，我能做什么样的发明呢？发明创造知识 结构里面的发明类型解决了这个问题，发明类型总结了 8 大发明类型， 当给你介绍这些发明类型时，你会想比如思想类，组合类、想象类、创意类发明类型我能做，也就是通过发明类型解决了我能做什么类型 发明的问题，解决了了在学校，高校，企业等各个阶段可以从事那些类型的发明的问题。

第二个是发明的标准，也就是做发明做到什么标准，我们使用的标准是我们国家专利法规定的专利标准，也就是发明专利，实用新型专利外观设计专利的审查和授权标准，一般情况下，发明专利有四个标准，实用新型有三个标准，当把这些标准介绍给你以后，你就知道， 原来专利的标准是这样的，我在发明的时候就会按照标准进行发明创造，按照标准选择发明的方案。

第三个怎么做发明选题。我们总结了十几种发明选题方法，针对不同的学生给出不同的发明选题方法，比如中小学生，告诉你三种方法，你学会了以后可以做发明选题。

有了发明的选题，就会提出自己的创意，看这些创意能到达什么样的技术方案，能不能达到发明专利，实用新型专利，外观设计专利的标准，这样你就可以进行发明创造了。

还有一个就是发明创造中的各种关系，比如发明和知识的关系， 发明和智商和智力的关系等。

大家最关心的是发明和学习的关系，可能好多同学认为发明影响学习，我可以负责人的告诉同学们，发明对学习非常有好处，发明可以大大提高你的学习效率，提高你的学习成绩，这就是发明对学习的影响。

发明和知识的关系是，我们在学知识的过程中，比如在学语文、物理、化学等知识时，我们学习的仅是前人已经形成的智慧，大家有没有想过这些知识是怎么来的。

好多同学说我学知识就可以了，想哪些的事干嘛呢，这就是大部分同学们的思想，这种想法是不对的，学习知识仅是学习掌握前人的智慧，知识太多了，知识是永远都学不完的，我们学知识的目的应该不是单纯的学知识，而是通过学习知识学会前人创造知识的方法，学会前人的创造知识的智慧，然后通过学到的方法，学到的智慧去创造知识，这才是我们需要真正学的东西。

最后一个结构是能力结构，能力结构包括基本能力，动手能力和专业技能。

基本能力主要包括说、写、做的能力，还有发现问题，提出问题， 解决问题的能力。

动手能力就是把想法变成现实的能力。

我们重点说一下发现问题，提出问题，解决问题的能力。过去我们都会说要学会发现问题，提出问题，解决问题，但是怎样发现问题呢，没有人告诉我们发现问题的方法，我们的课程把发现问题，提出问题的方法解决了。

了解了创新能力的知识结构，大家有什么想法。

首先是不是了解了创新能力都是有那些方面的内容结构构成，二 是了解了现阶段同学们所学的知识仅仅是专业知识而已，并且这个专 业知识是有层次的，三是要形成创新能力必须拥有创新的观念和意识， 这是核心，四是要拥有创新能力必须拥有思维结构，这个思维结构和 我们过去的思维是有差异的，五是我们常说的创新思维原来是指思维 结果的相对性对应的思维，也就是任何思维都可以是创新思维，主要在思考问题时思维的结果具有新颖性，此时的思维都称之为创新思维， 六是创新成果是有层次的，创新成果的层次取决于创新者的思维、知 识、能力结构的层次。七要提高创新能力就要补齐创新能力的知识结 构内容，然后在实现有知识到思想，到能力的转变过程，就拥有了创 新能力。

为了更好的开展创新工作，我们应该怎么做呢？我们的意见首先要改变自己的思想，拥有创新的观念和意识，二是掌握创新发明的知识结构，三是在生活中，学习中随时随地的开展创新工作，开展创新工作的核心就是对所从事的任何工作都尝试去改变，也就是创新从改变开始。这是我们对创新工作的最简洁的表述。

希望同学们从现在开始，在做任何事的时候，都要想一想我能不能改变一下，如果能够形成这样习惯，你就创新了。

五、让学生了解创新发明教育的过程，及实现创新能力需要跨越的层次：第一层次，知识学习，第二层次，创新思想形成，第三层次， 产生创新成果，第四层次，形成高层次创新成果，最后拥有创新能力。

发明创造是创新一个方面，我们的创新教育是以发明创造成果作为创新教育的教学成果的。实现有知识教育到拥有创新成果主要有四个步骤完成。

第一层次掌握发明创造知识结构，就是掌握创新能力的知识结构内容。

第二层次在学习创新能力知识结构的过程中，思考对创新的认识， 思考自己能不能进行创新，从而形成并拥有创新的观念和意识。这一步非常重要，如果没有实现这一步，学生学到的仅仅是创新发明的知识结构。

第三层次在掌握发明创造知识结构和拥有创新观念和意识的基础上，学会学会了发现问题，提出问题的方法，能够发现问题，提出问题，此时学生能提出创意，创新的方向包罗万象，在提出创意的过程中。学生会有几个突破。第一个突破是能提出第一个创意，实现了从无到有，从 0 到 1 的突破，此时不要介意学生提出的创意的水平， 二是要介意学生能够实现的突破，这是核心，只有学生认识到自己能提出创意了，他才能够意识到自己拥有了创新能力，他才能够提出更多的创意，实现创意数量的增加，在众多的创意中就会有优秀的创意。此时已经实现了创意数量有 1 大 N 的突破，也就是从有到优，从优到质的突破。

第四层次指导学生在专业方向上进行创新，实现专业创新，这一步主要是面向大学生和企业的，对中小学生只要实现了第三步，能提出创意，提出更多的创意就可以了。

《创新思维与发明》教育成果的层次与标准

如图，传统的教育是老师教，学生学，也就是创新教育的第一层次。老师教的是创新发明的知识结构，学生学的是创新发明的知识结构，这个过程对老师，对学生都是可控的，可以通过考试来测试学生掌握知识的情况。

这是第一步，必须做，但是要拥有创新能力必须实现第二步，学生必须学会感悟，实现有知识到思想的突破。这个过程需要学生感悟，这个感悟的核心就是改变对创新的认识，对发明的认识，拥有创新的观念和意识，只有通过感悟才能达到第二层次。

到了第二层次后，学生还不能说拥有了创新能力，还需要实现第三层次的突破，这时要求学生在掌握创新发明知识的基础上，在拥有创新观念和意识的基础上，在掌握发现问题，提出问题方法的基础上， 能发现问题，提出问题，也就是实现创新成果从无到有，从有到优， 从优到质的转变。

要实现第三层次，学生要将创新能力与专业结合，在专业方向上实现专业创新，拥有专业的创新成果。

从以上各个层次的变化可以看出，拥有创新能力包含掌握创新发明的知识结构，包含拥有创新的观念和意识，包含拥有创新成果，只有实现了这三个方面的变化，我们才说学生拥有了创新能力。

六、让学生了解创新能力和各个学科的关系，和学习的关系，拥有创新能力能更好的促进学科学习，提高学习成绩。

创新和各个学科的关系

创新解决的是人的能力提高问题，是让人的创新能力提高。学科是专业方向，专业方向是每个人学习或工作方面。

创新教育具有横断性的特点，也就是当人拥有创新能力以后，他可以和任何学科结合，在任何学科的发展方向上进行创新与发明。对同学们来说，就是当你拥有创新能力以后，你可以把这个能力用在学习上，提高学习效率，提高学习成绩。

创新、创意、创客、发明、专利之间的关系

当前在各个学校都在开展创科教育，大部分都称之为创客教育， 创客教育指的是把创意变成现实的教育，这个问题来了，这个创意是谁的，如果是别人的创意，你只是在把别人的创意变成现实，你可能就是个装配工程师。能不能换一个思路，先有自己的创意，然后把自己的创意变成现实，成为创客，这才是我们追求的创客教育。

怎样实现呢，就是要先开展创新发明教育，提高学生的创新能力， 让学生能提出创意，然后指导学生把把自己的创意变成现实，成为创客。

创新、发明、创意、专利、创客之间的关系

各个学校开展了好多形式，内容的创客活动，比如机器人，无人机、人工智能，变成，3D 打印等创客活动。

我们的创新发明教育和他们的关系是，我们的创新发明教育提出创意，提出的创意方向保罗万象，可以是不涉及产品创意，可以是涉及产品的创意，涉及产品的创意可以是任何方向的创意，也可以是涉及机器人，编程，无人机，人工智能，3D 打印等方面的，涉及这些专业方向的创意称为专业创新。专业创新有两个方向，一个是提出的在专业方向上的创意，另一个是利用这些专业技术可以实现的创意。有这个图，我们同学在学习创新的时候，就知道哪一个是基础的了，学校在安排创新类课时就知道怎么安排了，应该现开设什么课程，然后怎么安排安排机器人编程、无人机、人工智能、3D 危害等其他课程了。

学习本创新发明课程注意的问题

首先要充分认识我们创新发明发明课程的特点： 我们创新发明课程是世界上最难做的事：

世界上做难做的是指之一是传授思想，我们的工作就是把创新的思想传授给别人，并让别人接受。

所以我们说我们的创新能力培养就是把创新的思想传授给学生， 是世上最难的事难在哪里？

知识学习的检验效果是能不能掌握，属于记忆，很好鉴别，评价。提高创新能力需要学员理解，需要认同，需要记忆，需要感悟，需要结合自己找到和过去的差别，所以这个过程是最难的。

把一种思想传给你，而且让你接受，你能把不能介绍呢？你马上会说，我为什么要接受，这个观点必须改变，我怎么接受，这就是学习的方法问题。

知识学习的检验效果很简单，很好考核，但是创新能力的学习首先是知识学习，然后是学生的认同，记忆，感悟，更重要的是还有结合自己找到和过去的差异，更重要的是还要实现两次转变，一个是拥有创新观念和意识的转变，另一个是拥有创新成果的转变，这些都增加了学习创新能力的难度。

在这个学习的过程中，学习的是知识，改变的是思想，提高的是能力。

我们的工作方式

通过载体，也是我们给出的案例，总结出里面的思维特点，让同 学们把思维特点掌握，在自己思考问题时能利于这思维特点思考问题。让你掌握在思维特点，并将这些思维特点强化运用，我们就说你拥有了思维能力，拥有了创新能力。

在教学时我们案例仅仅是载体，大家的关注点不要在我们的案例上，而是案例带给我们的启示，我们希望通过案例，你能想到什么， 你能有什么新的收获，案例带给我们的思维转变。

七、让学生在学习知识的过程中，学会总结思维方法，学会用创新的方法思考问题，学会探索知识的来源，拥有探索知识的思想。

测试题------

数学题 ：请给出以下答案例 1：3+5=？

例 2：8= ？ + ？

答案： 可以是：8=1+7

8=2+6

8=3+5

8=4+4

可以是： 8=9+（-1）

8=20+（-12）

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此时就已经有无数个答案了

可以是：8=2×3+2

8=88÷8+（-3）

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这种类型也有无数个答案

可以是：8 = 2、2+5、8

8 = 3、15+4、85

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这种类型也有无数个答案。

按这个思维，8=？ + ？的答案由无数个，可以是： 小学阶段：整数、小数、分数------

初中阶段：幂函数------

高中阶段：对数、三角函数------

大学阶段： ------

研究阶段： ------

从思维角度： 3+5= 8，

其结果是唯一的，思维方式是逻辑思维8= ？+？，

这种转换可以看做是逆向思维，转换以后，其结果有无数个，结果的内容与知识层次有关。对每一种表达方式的分析属于归纳思维。

追求每一种答案的思维模式是发散思维。8= ？+？

也就是这两个小题，展示给我们的有四种思维方式：分别是： 逻辑思维，逆向思维，发散思维和归纳思维。

从学习角度，我们有没有想过在学习知识的过程中想过里面包含的思维方式呢？

当我们用思维方式思考问题，思考的效率是不是可以大大提高。同学们能不能在学习知识的过程中学会里面包含的思维方式，并总结出来，形成自己的思维方式，提高思维的效率和质量呢.

学习很重要，但更重要的是在学习知识的过程中，学会里面包含的思维方式和思维方法，用思维方式和思维方法指导我们的学习，提高学习效率，提高学习质量。

由此可以看出，改变一下思维方式，思维的结果可能发生重大的变化。这就是思维的魅力，思维的价值所在。

今天给大家讲创新，大家有没有想过创新的答案呢？ 8 怎么写的？可不可以这样写呢？

比如写成： 8=0+0

8=3+3

8=6+9

8=S+S

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这种答案给我们什么启示：

这种答案超出了数学的范围，但是这些答案从创新教育是可以成立的。这些答案属于创新的答案。

为什么我们想不到呢。因为我们已经习惯了做题，很少去想创新， 所以我们想不到这些答案。

到这个地方同学们是不是感觉到有创新了，启示到现在这个题还没有做完，我在问，为什么：

3+5=？

为什么？ 例 2：8=1+7

8=9+（-1）

8 = 2、2+5、8

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这个问题的意思是知识的来源是什么？我们能不能探索知识的来源，如果能够掌握知识来源的方法，我们就可以创造知识。

到了这个地方，同学们发现我们的知识在我们这个地方仅仅作为载体，我们在学习知识的过程中，有没有考虑过里面的思维，有没有考虑里面的创新，有没有考虑过知识来源，更重要的是有没有考虑一个怎样去创造知识。

课堂学习的时间是相同的，书本上的知识内容是相同的。要提高学习的效率，快速的掌握知识，需要掌握方法，才能提高效率。知识是前人发明的，我们学习知识的目的是快速的掌握前人的智慧，提高自己的能力，也就是我们现在所学的知识是载体，通过知识探索创造知识的方法，掌握创造知识的方法，去创造知识才是我们学习的目的。

实现超越，采用传统的学习方法是远远不够的，必须掌握科学、实用、高效的学习方法，只有这样才能超越他人，走在前列，只有创新创新的方法，去创新，才能创新更多更好的知识。