科学性——小发明的决定因素

有教案 / 作者:啵啵霸 / 时间:2013-10-08 / 10820℃

一项优秀的小发明应当具备新颖性、先进性、实用性和科学性。这“四性”就是小发明的质量标准。

1、 新颖性——小发明的实质

    一个优秀的发明,应具备新颖性。新颖性是小发明质量标准中最重要的一条。

(1)什么是新颖性呢?

    新颖性指的是在提出这项小发明以前,或是在申请专利以前,没有出现过同样功能、构思、技术的东西,或同样的制作方法。而且这项小发明并没有以任何形式向公众公开过。这就叫做具备新颖性。

    譬如,1879年,美国发明家爱迪生发明了白炽灯,从此,在黑夜里,人们可以不再使用蜡烛、油灯了。白炽灯具有新颖性,是一项大发明。……

(2)怎样判断一项小发明有没有新颖性呢?

    第一、以时间为标准来判断。在时间上,只要发明者在提出这项发前,没有出现过功能、构思、制作、技术相同的作品或制作方法,它就具备了新颖性。

譬如,计算器的发明。1642年,法国一位只19岁的、后来成数学家的帕斯卡看到当税务官的父亲计算税务很辛苦,便决心研制计算的机器,他发明的计算器是利用齿轮转动的原理制成的,不过只是一台原始的加法器。   

第二、以公开的方式来判断。公开的方式是指:(1)尚未在国内或国外的生产、生活实践中公开使用过,尚未在商店中作为商品销售过;(2)没有通过国内外的报刊、书籍、广播、电视、电影公开过,没有在展览会上以公开或内展的方式展出过;(3)没有任何人申请专利,并已被批准授予专利权而公开了的技术。凡是在这些公开方式上没有公开过的都是新颖的。

十九世纪四十年代,美国一所医学院的学生莫顿,在一个偶然的机会,他听到化学教授杰克逊说,有一次在做化学实验时,不慎吸入一大口氯气,为了解毒,他当即又吸了一口乙醚。不料,他感到浑身轻松,不一会便失去了知觉。听了杰克逊的叙说,引起了莫顿的深思。他大胆设想,能否用乙醚来做一种理想的麻醉剂呢?于是,他便动手在动物身上作试验,以后又在自己身上试验,试验结果,证明了乙醚是一种理想的麻醉剂。1849年10月的一天,世界上第一次使用乙醚进行麻醉外科手术的公开表演成功了。从此,这位医学院二年级的学生莫顿出名了。当莫顿以乙醚麻醉剂发明者的身份向美国政府申请专利时,他的老师维尔斯和曾经启发他发明的化学教杰克逊都起来与莫顿争夺专利权。但是,从公开的方式看,维尔斯只是用笑气(一氧化二氮)成功地做过拔牙手术。  

 第三、以“公众”是否知道来判断。一项小发明要具有新颖性,必须是以前还没有向“公众”公开过的。“公众”是指那些人呢?“公众”是指被允许知道的一定范围以外的人。不论这些人的人数是多还是少,它却已失去了小发明的新颖性。这里说的被允许知道的一定范围,指的是小发明比赛的评审人员和申请专利过程当中必须经手的工作人员等等。只要发明作品仅仅属限于范围以内的人知道,不论其人数多少,该小发明作品仍被认为没有失去新颖性。

    第四、从“体性”来判断。判断一项发明是否具有新颖性,限于以现在的一个小发明的“个体”同过去已有的同类东西的“个体”相比,而不能同把过去已有的许多“个体”拼凑起来比,即不能用过去的众多个“个体”同现在的一个“个体”相比。

    例如,过去护士切割安瓿瓶要用一个工具“砂轮”,开启安瓿瓶又用另一个工具“瓶开”。而护士手中三用器的发明者,在开启安瓿瓶(可熔封的硬质玻璃容器,用以盛装注射用药或注射用水)时遇到了困难,联想到护士阿姨每天要开多少瓶盖,很不方便,于是便把砂轮夹在木柄里,作为切割安瓿瓶用。再把开启药瓶、输液的三种小工具集中在一个手柄上,发明了构思新颖的“护士三用开瓶器”。这件工具给护士工作带来很大的方便。这项发明把几个“个体”组合在一起。形成一个新的项目、一个新的“个体”,产生了的新的功能。这样,它就具备了新颖性。

第五、从“主体”来判断。看这项小发明的主体部分同过去已有的东西进行比较,是不是具有新的功能,是不是有新的使用方法。假如,它们只在外形上作些改变,而主体结构和功能同过去已有的东西基本相同,就称不上具有新颖性。

    例如,农业科学家把圆溜溜的桃子、西红柿、西瓜等农作物,培养成为方形桃子、方形西红柿、方形西瓜,使它们在运输中不易滚动,容易装卸。这些水果的外形变化,增加了新的功能,它可称具有新颖性。再如,改变墨汁的配方成份,在普通墨汁中加入一定量的洗洁精和洗发精,不仅保持原有的墨汁的特性,并且适用于在有油腊的纸上和塑料制品和陶瓷制品上书写。这使“主体”功能起了变化,也具新颖性。

    再如,假使把铅笔只作长度上的改变,变长些,或变短些,这种外形变化没有引起主体功能的变化,它就不具有新颖性。

    新颖性是小发明的实质,是衡量小发明质量的决定性的一条标准。只有先确认一个项目是否具有新颖性,才能确定它是不是一项小发明。

(3)如何使你的小发明具有新颖性呢?

    通常,解决这个问题的途径有以下几条:

    第一、发明是为了满足人们生活和生产的需要,社会需要什么新用品,你就发明什么,这样的发明就有可能具有新颖性。

    例如,西瓜是盛夏消暑的佳品,人们往往凭经验和听声音来判断它的生熟程度。如果你能发明一种结构独特、使用简便、价廉物美的“西瓜测熟计”,这样的发明就具有新颖性。

    第二、大多数发明是对已有发明进行与完善所做出的一种“补充发明”即对某项已有发明进行了有成效的改造工作,这样发明也具有新颖性。

    例如,我国第一号实用新型专利“杯式感冒理疗器”,就是发明者针对法国已有发明“伤风治疗速效器”进行简化、改进、从而制造出一种结构简单、性能良好、价格低廉的新型感冒理疗器具。这样的改进发明也是新颖的。

    第三、使老产品扩大功能,变成别的领域里的新产品。这就是要求从某种产品的功能用途上动脑筋,能有所发现,有所发明。

    例如,“杀虫电风扇”的发明。在电风扇领域里,它的构造与普通台扇相同,无新颖之处,可在杀虫领域里,由于它是新式的杀虫器具,这就有新颖性了。

    第四、在没有任何已有发明的借鉴下,完全凭个人的知识和经验,运用各种发明技法进行独创,由此做出的首创发明就具有绝对的新颖性。

    例如,我国的杰出的女发明家周仪,经过多年的独立钻研,发明了世界上第一把直接度量圆弧长度的工具——弧长仪。该发明突破了“曲线不可直接度量”的禁区,是一项首创新发明。

2、先进性——小发明的技术要求

    假如一项小发明具备了新颖性,是不是就是一项优秀的小发明呢?不一定。因为,对小发明有新颖性的要求外,还要对它的使用、技术有所要求,即使用起来是否方便又省力,是否提高了工作效率,技术上是否比已有的东西先进?因此,先进性是小发明的又一个重要质量标准。

(1)什么是小发明的先进性呢?

    小发明的先进性是指一项小发明在和用途、性能类似的东西相比较,技术上有所进步,解决了以前没有解决的难题。或者,在制作上使用了新的方法、工艺,提高了性能,这就是具备了先进性。

    譬如,日本初三学生三琢幸彦发明的恒温电烙铁。通常用以焊接电子管器件的电烙铁,由于温度逐渐升高,用它来焊晶体管有可能烧坏管子。而三琢幸彦发明的恒温电烙铁,虽然在用途上、性能上与通常的电烙铁类似,但是它在恒温上却先进得多。它的做法也很简单,只是在普通电烙铁的前端安装上一个双金属片温度调节装置,这样的作品就具有先进性。

(2)怎样衡量一项小发明的先进性呢?

    主要采取比较的方法。将小发明作品与用途相同、性能类似的东西进行比较,看一看发明作品在技术上是否先进一些。

    例如,优秀小发明“新型胶水瓶”,它是利用直角三角形斜边大于直角边的原理,改变原有胶水瓶不合理的结构。使用时可以用刷子蘸胶水,一直到把胶水用干净为止,克服了普通胶水瓶胶水快用完时,小刷蘸不着胶水,有些胶水就不得不浪费掉。所以这种“新型胶水瓶”比起其他胶水瓶来,就先进多了。

3、实用性——小发明的社会效益。

    需要是发明之本。我们搞小发明是为了满足社会和人们的各种需要。因此,一项优秀的小发明不但应具备新颖性和先进性,还应该具备实用性。实用性也是小发明的一条重要的质量标准。有些小发明,虽然结构新颖,技术也比较先进,但是不实用,制作上难度很大,或者不能投入生产。或者,即使生产出来,使用起来却极为不便。也就是,这些作品社会效益很差。这样的小发明就不具备实用性。因此,在搞一项小发明的时候,一定要认真想一想,这项小发明有没有实用性。

    (1)什么是实用性?实用性是指这项小发明能制成产品供人们使用,使用起来方便,价值大。

    爱迪生在发明电灯的过程中,详细分析了弧光灯等各类灯的全部资料。他根据“不管哪种发明,必须首先考虑实用价值,既要适合大众需要,又要经济实惠”的原则,认为:白热电灯光度虽弱,但比较经济,只在玻璃泡里装上一个小段耐热材料,电流把它烧到白热化时便会发光,是一种理想的灯泡。但是,关键是必须为白热灯找到一种理想的耐热材料。为此,他研究了煤气灯的全部历史,分门别类试验了1600种耐热材料、6000余种植物纤维,试验一次一次失败,但他不气馁,最后终于发明了经验实用的电灯。

(2)怎样衡量一项小发明是否具有实用性?

    首先,看这项小发明是不是可以做成实物。任何一项小发明不能只有想法、构思,画出几张设计图纸,制作了象征性的模型,而必须做成实物。因为只有实物,才可能经过检验,证明这些想法、设计是合理的、可行的,证明确实能够使用。任何一项小发明只有经得起实践的检验,才能说具有实用性。有些小发明虽然构思新颖,但是在实施、制作的时候,不能达到预想的效果,显示不出它的使用价值。

    例如,有几个同学看到住在高层建筑的住户往楼上运东西的时候,都感到十分不便。于是提出了发明“阳台小吊车”的设想,把一些笨重的东西吊到阳台上来。他们只用三合板做了高层楼房的小模型,把一个玩具电动机、木制吊车杆用螺丝夹在用三合板做成的“阳台立墙”上。因为没有做成实物,就无法通过实际应用的检验。他们设计的时候,也没有考虑到阳台立墙的承受力。如果这种“阳台小吊车”真正做成实物交付使用,很可能会由于多次提升重物,使阳台立墙受力的一面发生断裂、倒塌。所以这个只限于模型的“阳台小吊车”是没有实用性的。

    其次,要看小发明能不能解决生产、工作、生活中的实际问题,产生良好的社会效益。

    例如,平时人们空的拖鞋只能朝一方向穿进去,如果脱拖鞋的时候,把拖鞋放倒了,那么到穿的时候还需把它摆正才能穿。日本一位退休妇女横山康子想到,要是能发明一种两面都能穿的拖鞋该多好。不管顺放倒放,只要脚一下地就能很快地穿上。她经常思考着这个问题,终于想出了一个办法,发明了两面都可穿的鞋。她的发明很简单,只是将拖鞋的十字搭攀移到中央就成功了。这一项发明很快得到了日本厂商的注意,制造出新式的拖鞋,供应市场。这种发明的实用性就很强。

    总之,在衡量一项小发明是不是解决实际问题的时候,应考虑一下:

(1)是不是使人们原来使用过的工具、用具,增加了新的功能;

(2)是不是让人们省了力,省了时间,节约了原材料;

(3)这项小发明制作和生产起来,是不是简单易行;

(4)使用方法是不是简便;

(5)是不是容易推广普及。

    这五个方面衡量,如果它是符合的,那么,就可以认为这项小发明具有实用性。

    应该明确:实用性体现着小发明的社会效益。判断一项小发明是不是实用,真正的、最高的权威不是发明者本人,而是使用这项发明成果的人。

4、科学性——小发明的决定因素

    衡量小发明的质量,还有一个重要的标准,就是科学性。

(1)什么是小发明的科学性呢?

    科学性指的是小发明的性能、原理、构造、方法等要有科学依据,不违背科学原理,没有科学性错误,不损害人们、社会的整体、长远的利益。

    譬如,曾经有人设计过永动机。这种机器不消耗任何能量和燃料,却能源源不断地对外做功。

    先进性是技术革新的体现,是鉴别小发明质量高低的重要标准,小发明应当越搞越先进。

这个“永动机”的设计方案。轮子中央有一个转动轴,轮子边缘安装着12个可活动的短杆,每个短杆上的一端装有一个铁球。方案的设计者认为,右边的球比左边的球离轴远些,因此,右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样,轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去,并且带动机器转动。你认为它真会那样吗?

    我们仔细分析一个就会发现,虽然右边每上球产生的力矩大,但是球的个数少,左边的每个球产生的力矩虽然小,但是球的个数多。于是,轮子不会持续转动下去而对外做功,只会摆动几个,便停在图中所画的位置上。

    永动机的设计违反了能量转换和守恒定律,因此,它是不科学的,也是不会成功的。

(2)如何判断一项小发明是否有科学性呢?

    这是一项比较复杂的工作。一般要经过认真的实验检查、分析、鉴定。这些工作除了有些项目发明者可以自己做以外,有不少项目需要有关科研单位帮忙解决,才能对它科学性做出结论。

    例如:“多功能生态灯具”是一项引人注目的小发明。它的灯罩是一个密封的玻璃球,里面装有水,小热带鱼在水草丛中游来游去,柔和的灯光透过水和玻璃球灯罩射出来,灯具下还附加时间显示、定时喷香、放出电子音乐、收听广播和兼作文具盒等多种功能。设计别具一格,是一个新颖实用的灯具。这个密封的灯罩里不透空气,能够养鱼,鱼能存活好几个月,即不用换水,也不用喂食,草总是那样的绿,水总是那样的青。这是什么原因呢?有没有科学道理呢?经过国际上的查新检索,证明它是前所未有的。经过对水的配方实验及较长时间的使用验证,证明它确实能在特定造型密封容器的小环境中保持鱼、水、草、空气的平衡。因此,这种“多功能生态灯具”是符合科学性的。

    在鉴定一项小发明的科学性时,不仅考虑作品本身,还要注意考虑其它因素,如环境因素、安全因素等。有一位同学发明一种无泪蜡烛,是用几层塑料薄膜把普通蜡烛包起来,使蜡烛亮度增大,不流泪,耐燃。但是,这种蜡烛在燃烧过程中,周围的塑料也跟着燃烧,塑料燃烧时放出有毒气体,造成了环境污染,危害人们的健康。所以,这项小发明不具有科学性。因此,在创造发明过程中,一定要按照一定的科学道理进行构思、设计与制作,决不能盲目行事。

    优秀的小发明应具备新颖性、先进性、实用性和科学性,这是小发明的质量标准。这“四性”是互相联系、相辅相成的,没有新颖性就不成为创造发明;有了新颖性,但不先进,不可能促进科学技术的进步,就没有实际意义;没有实用性,不会被人们承认,缺乏使用价值,起不到提高经济效益和社会效益的作用;没有科学性,在科学原理上站不住脚,或者发明不了,或者即使发明了但没有使用价值,也就没有发明的必要。因此,鉴定一项小发明要以“四性”综合起来进行分析。按照“四性”的要求去选题、去构思、去设计、去制作。这样,才有可能搞出比较好的发明来。

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