第一章 創造發明概說
第一節 創造發明的意義
你知道成語“茹毛飲血”是什麼意思嗎?它是說在原始人還沒有發現火之前，還不知道把食物燒熟了再吃，抓到野禽和野獸以後，連毛帶血一起吃到肚子裏去。這是一幅多麼讓人吃驚的畫麵呀!簡直就像黃鼠狼偷雞吃一樣，逮到一隻，撲上去，連撕帶咬，連毛帶血，一股腦兒往肚子裏咽。難道人類曾經也是這樣嗎?不錯，這就是原始人!可是，人類與獸類畢竟不同。人類會思考，會製造工具和使用工具，會創造發明，因此，人類跟獸類越離越遠，變得越來越聰明，從而發展成為現代人類。獸類隻具有捕食、避敵等本能，更不會創造發明，因此，它們終究隻能做獸類。
那麼，人類搞創造發明的祖師爺是誰呢?是早在300多萬年以前的早期猿人，他們是人類技術發明的始祖。當時，他們以采集樹上和草木叢中的果實為生，還兼帶狩獵。在生產實踐中，他們從無到有，憑借智慧和雙手，把石塊和枝杈加工成一定的形狀，如石斧、石刀、棍棒等。
早期猿人創造的石器和木器十分粗糙，樣子也十分難看，但卻是開創性的，標誌著人類進入了創造發明時期。
一、創造發明促進了生產發展
“見風轉舵”是一個成語，比喻看機會或看人的眼色行事，多含貶義。不過，這個成語在科學技術發展史上，卻說明人類已經能利用自然界的動力——風了。
我們都知道，生產要發展，動力十分重要。原始人類最早的動力是什麼?是自己身上的肌肉。肌肉力量大的人，生產的東西就多。采果子，搬運獵物，靠的是力氣。後來，人們發現並利用動物的肌肉力量，例如用牛來拉犁，用馬來拉車等，以此提高生產力。
後來，有了磨麵粉的磨，舂米的臼，車水的水車，光靠人力畜力又顯得不夠了。人們便想到利用大自然的動力——風力和水力。於是，人們發明了風車，用它車水、磨麵、舂米，同時，人們發現也可以用水力來車水、磨麵、舂米。再後來又有了船，風吹船帆，產生推力，推動船前進。
可是，風，有時會沒有；水，有時會斷流，怎麼辦呢?人們在尋找新的動力。
水煮沸了，水蒸氣可把水壺蓋頂起來。壓力鍋裏煮東西，蒸氣太多的時候，會把壓力鍋蓋掀到天花板上去。蒸氣的力量多大呀!可是，蒸氣太燙，又不聽話，怎樣讓它為人類做工呢?許多人曾為此絞盡腦汁。
英國有個小五金商人紐科門，在總結別人的蒸汽水泵的基礎上，花了10年的時間，於1712年研究出第一台“紐科門蒸汽機”。當時英國木材缺少，隻能開采煤礦，可是煤礦挖深了容易積水，因此，紐科門蒸汽機很快就在礦井裏使用上了。1720年以後，還出口供應歐洲各國。但是，紐科門蒸汽機個子挺大，力氣卻不大，隻有5馬力～6馬力，而且蒸氣的熱量隻用了百分之一，其餘的都浪費了。
這時，出現了一個有誌青年詹姆斯·瓦特。他是英國格拉斯哥大學的儀器製作員，有研究的熱情和很強的動手能力。他在紐科門蒸汽機的基礎上進行了某些新的改進，使新的蒸汽機馬力增大了好多，燃料消耗也比原來減少了三分之二還多，而且適用性強，即它不僅用在礦井，還可用於紡織廠、煉鐵廠等。1784年英國建立了第一個采用蒸氣動力的紡織廠。到1804年，英國的棉紡織廠都采用蒸汽機作生產動力。蒸汽機的發明，推動了英國的工業革命。
蒸汽機被裝在馬車上，馬車改裝成了汽車。後來，又有人把它改成用汽油作燃料的內燃機汽車。它提高了速度，增加了載重量。
蒸汽機裝在船上，用來帶動劃水的槳輪，木船成了“輪”船，速度飛快，航運事業發達了。
蒸汽機被裝在一串火車車廂上，製成了“噴火的怪物”——火車。火車的開通，加強了兩地間的交往與流通，方便了人們生活，促進了經濟發展。
當然，蒸汽機也有不少缺點，後來，有人發明了內燃機，用汽油和柴油作燃料，體積更小，力量更大。再後來，又出現了電動機，用幹淨的電力來發動機器……
世界就是這樣在發明中不斷前進，生產效率也在發明中逐漸提高，所以，我們不得不承認：創造發明促進了生產發展。
二、創造發明推動了社會文明進步
中國古代在沒有發明紙以前，字是寫在竹片(叫竹簡)上的。據說中國第一個皇帝——秦始皇，每天批閱的文件(竹簡)達60千克之多。假如這60千克文件的內容有5萬字的話，寫在紙上麵也不過用幾百克紙。西漢時，有一位叫東方朔的文學家，給漢武帝寫了一份報告(奏章)，竟然用了3000根竹簡，重達150千克，由兩個五大三粗的武士抬進宮裏去給皇帝批閱。這真可以說是世界之最了。
當然，紙沒有發明以前，字可以寫在絹上。絹是絲織品，寬1、1米，長40米為1匹。在當時，一匹絹可以兌換360千克米，價錢這麼高的書寫“紙”實在太昂貴了!
此外，還可以把字寫在龜甲、獸骨、青銅器、石板上。但是，這些東西，包括竹簡在內，運送、保存都不方便，閱讀書寫起來也不方便。因此，當時文化知識傳播慢，範圍狹窄，社會文明發展也因而受到限製。
曆史呼喚輕便、實用、經濟的書寫材料的出現。終於在公元105年，東漢時的皇宮內差蔡倫和手下的工匠們用樹皮、麻頭、破布試製成了紙張。他們先把這些東西弄碎，放在水裏浸泡，待漲足浸胖後，再用石臼搗爛成糨糊狀，然後在鍋上蒸煮，在竹席上攤成薄片，放在陽光下曬幹，薄片就成了紙。這種紙薄而輕軟，適宜在上麵寫字。於是，蔡倫把試製出來的紙獻給漢和帝，請他試用並奏請推廣。
蔡倫的造紙方法推廣以後，紙成為中國惟一的大眾化的書寫、繪畫材料。可以這樣說，中國幾千年的傳統文化得以保存和流傳下來，全賴紙張的功勞。
中國發明的造紙技術，於7世紀傳到朝鮮再傳到日本。8世紀中葉以後，中國工匠到伊拉克、敘利亞等國的城市傳播造紙技術，後來通過這些國家，造紙技術又傳到了歐洲。
12世紀，歐洲的西班牙和法國最先建立了造紙廠。13世紀德國和意大利也出現了造紙廠。到了16世紀，全歐洲都開始使用紙張了。
在中國造紙方法沒傳到以前，歐洲和阿拉伯國家，使用的是羊皮紙(實質上是薄羊皮)和埃及的莎草，後來，它們都被中國紙所代替了。最後，全世界都使用紙張來印刷書報，書寫文字。
中國對世界文化的發展所做的貢獻，不光是造紙術，還有印刷術等。
7世紀，中國出現了雕版印刷。方法是把文章刻在木板上，然後把它印在紙上，這樣一下就可以印許多本書。但是一本書的雕板，可能要堆滿一間很大的屋子，很不方便。
1048年，北宋發明家畢發明了活字印刷。他用膠泥塊刻字，然後火燒硬化，成為一個一個的單字，再把單字排成文章，用鬆香和蠟把單活字黏結成一整塊，最後刷墨印刷。用完後燒熔鬆香和蠟，膠泥單字還可繼續使用。這種活字印刷法比雕版印刷進步了，而且也奠定了後來鉛字排版印刷的基礎。
畢升發明的活字印刷方法，傳到了朝鮮。朝鮮還在此基礎上創造了鉛活字和鐵活字。16世紀末年，日本侵入朝鮮，把朝鮮的銅活字和木活字搶去許多，於是，日本也學會了活字印刷。
元朝時，很多歐洲人來到中國。當時杭州等地書坊很多，刻印工人技術非常熟練，有的歐洲人在那裏住過好幾年，所以很自然地把中國印刷術也帶到歐洲去了。
造紙術和印刷術的傳播和普及，促進了人們知識的積累和交流，開闊了人們的眼界，提高了人們的文化素質，加速了世界的文明化進程。
所以，我們說創造發明推動了社會的文明進步。
三、創造發明可以幫助學生提高學習成績
這是一個很有趣的問題，創造發明怎麼會跟提高學習成績有關係呢?這個問題可以從兩方麵來說：
1、小發明活動本身就能提高小發明者的心理素質和思維品質
進行創造發明活動，要有敏銳的觀察能力，要從身邊的勞動、文體活動中去尋找發明課題。找到了發明課題，就要認真思考，想出解決問題的辦法。吃飯時想，睡在床上時想，活動時也想，漸漸就養成了勤於思考的習慣。當想不出辦法時，他們會在日常生活中去捕捉、搜集信息，從中找到適當的解決辦法。如果學生能用這種持之以恒的精神去解決學習上的問題，好多疑難問題就成了小菜一碟了。
同時，小發明課題找到以後，他們一定還要自學許多東西。因為，發明創造是走前人沒走過的路，做前人沒做過的事。看參考書，向人請教，借鑒現有的產品結構。因此，小發明家的自學能力特強。如果這種自學能力能用到學習文化知識上去，提高學習成績不也就輕而易舉了嗎?
小發明家的思維特點是：圍繞一個問題，思維呈現全方位探索狀態，思路寬廣而靈活，多變而獨特。養成這種思維特點後，對於課堂學習，幫助極大。
因此，學生參加小發明活動，隻會促進課堂學習，更何況中小學生的發明創造作品，多數都是活學活用課堂知識的結果。例如，運用杠杆原理創造的“小雞喂食器”，運用電子知識創造的具有記憶和告知功能的“多功能門鈴”等。而且一些發明作品本身就是教具或學習用具，如“旋轉磁場實驗儀”等。
2、有許多創造發明作品，其用途就是為了提高學習成績的
如四川某小學學生發明了一個“排幹擾學習器”，它的結構就像醫生用的聽診器，隻是把聽頭改成一個玻璃漏鬥。使用時，聽診器的兩端塞在耳朵裏，玻璃漏鬥放在嘴下方。當你朗讀課文，背誦外語單詞時，自己的聲音通過橡皮管，再回到自己耳朵裏，排除了外界嘈雜聲的幹擾，可以專心致誌地學習，避免或減少分心。使用這種學習器，對提高學習效率，很有幫助。
又如，日本發明大王中鬆義郎，他發明了一個學習椅，也叫“聰明椅”。人坐在聰明椅上以後，數學運算能力提高，記憶力增強，思路活躍，腦子會變得靈活。據測算，坐過聰明椅20分鍾後，其頭腦的靈活程度可提高了30%左右。
聰明椅的理論基礎是什麼呢?是向大腦輸送比正常的血液循環所能輸送的更多的氧和營養成分，也就是說，它把氧和營養成分大量地迅速地送進大腦。
聰明椅放腳的部分裏邊裝著一種裝置，它能使腳往心髒上部輸送比心髒所能輸送的更多的氧和營養。靠近頭部的裝置能使氧和營養集中到大腦中來。因為大腦思考時需要更多的氧和營養物質。假如你觀察一下正在緊張思考的人，他頭部太陽穴的血管會暴得老高，這就是一個明顯的證明。
當然，中鬆義郎花了18年時間發明和完善的聰明椅的結構很複雜，裏邊有射線裝置，有電子線路，有生物化學的技術應用，並不像我們介紹的那麼簡單。但小發明對提高學習成績的作用，由此可略見一斑。
學習活動是人類健康發展所必需的。隨著社會的進步，科技與文化的飛速發展，人類得不斷地學習，即所謂活到老，學到老。所以，創造發明那些能提高學習效率的作品，越多越好。
第二節 創造發明的基本方法
一、發明從模仿中來鋸的發明鋸，是木工的常用工具。傳說是中國木工始祖魯班發明的。
有一次，魯班上山時手抓茅草向上爬。不小心茅草把他的手劃了一個大口子，鮮血直流。魯班感到奇怪：軟軟的茅草怎麼會把手劃破呢?他把草葉拿在手上仔細看，發現茅草的葉緣有許多尖銳的細齒。再拿草葉在手上一拉，又是一道口子。魯班受到啟發，請鐵匠幫助，造出邊緣有許多尖銳細齒的鐵條，用來鋸樹，又快又省力。這就是最早的鋸。
模仿發明法
像莫尼埃和魯班這樣，模仿生物或自然現象進行發明創造的方法，叫模仿發明法。
運用模仿發明法，可以從需要解決的問題出發，尋找自然界中相類似的事物與現象，研究它們的道理，用這些道理解決遇到的問題。莫尼埃就是這樣做的。還可以從自然界的一些現象或事物出發，把其中的道理與需要解決的問題聯係起來，進行發明創造，魯班則是這樣做的。
鋼筋混凝土的發明
現代建築大量使用的材料——鋼筋混凝土，是法國園藝師約瑟夫·莫尼埃模仿植物根係與土壤之間的結構而發明出來的。