书城教材教辅学生科技发明100例点评
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第8章 巧妙组合,点石成金——组合法

所谓组合发明法,就是把两种或两种以上的产品,或技术方法进行适当的结合,形成新的产品或新的技术的创造发明方法。

要运用好组合发明法,关键是要合理选择组合类型。组合类型大致可以分为四类:1.主体附加。在原有的物品的基础上加一个附件,从而补充、完善和扩大原有物品的功能。比如在冰箱壳上加个出水装置,可以直接取用冰箱内的饮料。2.同物组合。将相同的事物进行组合。如双胆保温瓶、多屏幕电视接收机等。3.异类组合。两种或两种以上不同的物品进行有机组合,产生一种新的物品。异类组合运用最广泛。4.重新组合。这种组合就是先将某物品进行分解,然后根据新的意图进行重新组合。比如将机械、电器、玩具等产品拆散,研究零件之间的联系,然后重新组合设计成玩具的新产品。

上面所说的四种类型是组合发明的基本途径,但要使组合以后产生的新东西在功能和效果上有更高的价值,必须要学会分析,避免盲目组合,使组合成为真正的创造。

案例41 带腕垫的鼠标

简介

现有的鼠标种类繁多,有滚珠鼠标、光电鼠标,但是却很少配备有手腕托。如果长时间跟电脑打交道,手腕容易出现疲劳甚至磨伤疼痛的现象,加上鼠标壳不可以随意更换,不免少了一些生活的情趣。面对这些问题的存在,何嘉欣同学想到了设计一种带有手腕垫的鼠标,把鼠标与手腕垫结合在一起使用,而且可以随个人的需要自由更换鼠标壳和手腕垫,令操作者更加舒适,同时也增添了使用的情趣。

点评

何嘉欣同学通过异类组合的方式将鼠标和手腕垫结合在一起,从根本上解决了传统鼠标操作僵硬、不够灵活舒适的问题。有的同学认为发明是科学家的事情,学生是无能为力的。其实不然,同学们之所以没能发明创造,关键在于不善于去挖掘问题所在,有些同学甚至在问题面前就已经望而却步了,这不是我们提倡的崇尚科学的精神。我们崇尚科学,更要崇尚科学的求知方法,要有不畏艰难的毅力和决心,我们身边的何嘉欣同学就是一个很好的例子。虽然,她设计的带腕垫的鼠标仍然有待验证,但最起码她迈出了第一步。同学们也应该有着这种积极进取精神,才可以真正在发明创造的领域中开拓一片自己的天空。

思考与练习

1.其实,只要我们善于观察就会发现,不仅是鼠标可以改进,电脑的其他部件同样可以加以改进,如键盘、鼠标垫、主机箱体的外观等。想一想,看看自己有没有好点子。

2.异类组合法来是一种最常用的发明创造方法,除了异类组合法以外,还有主体附加法、同物组合法、重新组合法等。同学们,你能否利用这些组合方法来改进身边的事物?或许你也能发现新大陆哦!

案例42 多功能尺

简介

梁子敬同学发明的多功能尺,主要由主尺、辅尺、转轴、量角盘等部分组成。其结构简单,却兼有直尺、三角板、量角器与圆规的功能。看,当主、辅两尺合并时,可把它当直尺使用,具有测量与画线的功能;需要量角时,只需转动辅尺,让两尺分开,立刻就变成了一个量角器,与量角盘配合使用即可量出准确的角度,还可当三角板来使用;如果需要画圆的话,方法也很简单,因为辅尺的中间开有空槽,且空槽内还有辅助定位的小孔,只需将笔尖置于适当的小孔内(确定圆的半径)再转动辅尺,就可以画出漂亮的圆形了。

点评

瞧,梁子敬同学的作品是不是很简单啊!但是它却兼有直尺、三角板、量角器与圆规几种文具的功能哦,不错吧!

这里用到的是典型的同物组合法,两把直尺一组合就出现了神奇的效果,多种功能集于一身。你看多实用啊!发明原本就在我们身边,只要你能认真思考的话,你也一样做得到。

思考与练习

1.多功能尺的组合方式够简单吧?想一想,其他的文具是不是也可以组合呢?例如:笔与笔的组合,不就可设计出双头笔了吗?试试看,其他物品进行同物组合后,会出现什么样的效果呢?

2.其实,同物组合并不单纯只是同种物品的叠加,在组合的同时,还可能产生更加有益的效果,实现功能的扩展,多功能尺的设计就很好地说明了这个问题。请认真体会其中的奥妙,把它运用于对其他物品的设计改进中去。

案例43 喷液擦窗器

简介

赵新苗同学发明了一种具有擦窗喷液装置的擦窗器。他认为传统的擦窗器只有擦洗玻璃和刮水的作用,要清洁玻璃还要先在玻璃上涂一层清洗液,再用擦窗器进行清洁,清洗工作不能连续进行,不方便,效率低。于是他想到若能在此基础上给擦窗器增加一个喷液装置,将喷液与擦窗器巧妙地结为一体,让喷液、擦洗、刮水一次性完成,就可以达到省时、省力的目的了。其原理非常简单,当拉杆往下拉,活塞下移,通过弹簧带动单向阀向下移动,贮液罐中的液体流入内腔;当拉杆向上推时,内腔当中的液体将单向阀顶开,液体顺着管道流向喷口,达到喷液清洁的目的。

点评

赵新苗同学应用组合法中的主体附加方式将喷液装置和擦窗器结为一体,使它集喷液、擦洗、刮水功能于一身,擦窗器的应用价值得以提高。喷液装置既可制作成独立部件加装在擦窗器上,也可与擦窗器设计为一体。这种新产品不仅可以应用在擦窗上,还可以应用在洗车方面。产品成本低廉,效益可观,非常有价值。同学们,看过赵新苗同学的发明后,你是否有所启发呢?

思考与练习

1.赵新苗同学发明的擦窗器集喷液、擦窗、刮水为一体,其中喷液这一环非常重要,同学们能否设想一下如何让清洁液喷射得更加均匀,让窗户擦得更干净呢?

2.赵新苗同学的发明可以说是非常成功的一个例子。同学们,你们可以从生活中列举出一些需要改进的物品吗?想一想,它们是否可以运用主体附加组合法进行功能改进和提高?

案例44 带镜的梳

简介

当人们在外出的时候,总是需要带把梳子、带面镜子整理容装。尤其是女性,整妆的时候常常会因为找不到梳子、镜子而烦恼。于是黄锦芳同学创造发明了一种带镜的梳子,它是由镜子和梳子组合而成的。在制作的时候,只需要把镜子安装在梳子的手柄处便可,使用时也可以做到一举两得。另外,黄锦芳同学还想到将这种带镜的梳设计成折合式,以减小其体积,方便人们携带。

点评

黄锦芳同学通过观察,找出了镜子和梳子的内在联系,将它们利用组合法中的异类组合方式结合在一起,制作出了一种多功能物品。这个创意非常好,既方便又实用,并且制作材料比较低廉,可谓是物美价廉,相信会受到人们的欢迎。但是,万事万物都不是十全十美的,黄锦芳同学把镜子设计安装在梳子的手柄处,镜面的大小必然也会受到手柄大小的限制,同学们,你们有办法解决这个问题吗?

思考与练习

1.我们对于梳子这个东西很熟悉,以前,也有同学设想创作一种发胶梳,在梳头的同时,有发胶液从梳子的齿缝间流出,让头发设计定型的效果更完美。同学们,你有办法把它变为现实吗?

2.除了梳子,生活中还有哪些用具需要改进?试举出一二例,想一想,能否用异类组合法实现创新。

案例45 电工多用钳

简介

黄华同学在日常生活中体会到普通的电工钳功能单一、使用笨拙。尤其是在需要用到各种各样的工具的场合,携带过多的工具更是加重了作业者的负担。于是,他发明了一种电工多用钳。其大体形状和普通的电工钳差不多,但功能却非常齐全。这种电工多用钳,将小螺丝刀、小扳手、剪线钳、剥线钳等多样工具,巧妙地组合为一体,占有空间小,使电工在维修时携带方便,使用简捷,节省了找寻工具的时间。另外,其制作的成本比较低,也大大节约了所需费用。

点评

黄华同学的这项发明就是成功运用了异类组合法,把不同用途的工具组合到一起,非常实用,扩大了其应用性范围。若能投入到批量生产中,会获得比较好的市场效应。可见,通过把几件不同功能的物品,巧妙地组合在一起,它们将会发挥出不同凡响的威力。该项作品原理简单,实用性和可操作性强,能够解决生活中的实际问题。同学们,不知道你们是否也可以找出不同功能的物品,让它们通过某种相关的途径组合在一起,看看会发生怎样的变化。

思考与练习

1.看过黄华同学利用异类组合法设计的多功能电工钳后,你对组合法有怎样的认识?

2.请用异类组合法,想想我们身边的物品是否有可组合的类型。

案例46 阶梯地拖

简介

人们在日常生活中打扫楼梯时,会发现阶梯很难清洁。一般地拖的形状结构适合在一个平面工作,而楼梯是呈90度角延伸上去的,如何快速、有效地清扫楼梯呢?如果用两个地拖面组成一个有折角的地拖,那么不就可以同时清扫楼梯台阶转角的两个面了。于是包晓波同学设计的阶梯地拖诞生了:将两个地拖毛刷面做成90度折角,连接处采用万向节,便于转向,并用操作手柄固定,操作手柄也可收缩,很适合楼梯台阶处的清扫工作。

点评

这个发明确实简单、实用。包晓波同学运用了同物组合法,由一般地拖的形状结构适合在一个平面工作,想到了用两个地拖面组成有折角的地拖,就能同时清扫楼梯的台阶转角的两个面了。其结构合理,便于各种场所的台阶清洁。可以肯定,如能投入生产,一定会有市场。

思考与练习

1.地拖除了需要折角,你还希望它具有哪些功能呢?试着用组合法附加上你需要的功能,能做到吗?

2.日常清洁时除了阶梯还很有一些地方是难以清洁到位的,如茶壶内部、窗子外部、风扇叶片等等,你有好办法吗?如果有,请写出设计方案。

案例47 黑板报线尺

简介

梁晓晴同学在出黑板报时发现,在又大又长的黑板上用木尺划一条条直线是最厌烦的事,效率既不高,划出来的效果也不怎么理想。于是她想到在黑板的四周分别安装四条固定铁线,以上下、左右分别组成两条平行导轨,再分别在两条导轨间拉上一条细铁丝,细铁丝可在导轨上自由滑动,从而在出板报时方便定位画平行线或垂直线。

点评

梁晓晴同学的这种将定位线尺附加在黑板上的设想非常有创意。其实,这种线尺不仅可以用在出板报方面,也可以用于教师的课堂教学,尤其是数学老师的教学。黑板经过附加组合的改进设计后,实现了一次性投资,即可永久使用。其改进方式成本低,而且操作起来非常方便,省时省力,有效地提高了工作效率,具有较高的实用价值。不知道梁晓晴同学有没有想过使用电动机正反转的方式来控制铁线在导轨上的运动呢?若能采用这种方法,可以省不少力哦!

思考与练习

1.的确,使用平行或垂直导轨可以让线尺作上下、左右的运动,那同学们有没有想过如何让线尺作对角线的平行移动呢?数学老师在课堂上画三角形或是平行四边形时,可是非常实用的哦!

2.梁晓晴同学使用附加组合法将线尺和黑板有机地结合,在一定程度上完善了黑板的功能。可见,附加组合法在创造发明中确实非常实用,同学们是否联想到其他物品,可使用附加组合法增加其使用价值呢?

案例48 话筒灯

简介

传统的话筒只有一种功能,那就是将声音扩大,作为会议或演出等场合使用,而一旦遇到特定的环境,比如说光线不足时,也给使用者带来诸多不便。为了解决这个问题,陈红梅、徐茂山同学想到,将话筒和灯通过组合的形式结合在一起,问题就迎刃而解了。这一款话筒灯的结构特点是:照明灯位于话筒下方,可以根据不同场合的需要由连接杆来调节其照射位置和照射范围。灯和话筒的控制开关是相互独立的,当光线不足时,把灯打开,方便使用者阅读文稿;当环境光线充足时,可以把灯关闭。

点评

这是一项非常新颖的设计,既不会影响话筒本身的正常使用,增加照明灯后,又完善了话筒的功能。这种异类组合的方法非常实用。有些同学觉得这种发明自己也会,的确,当我们看到别人所想出来的东西时,我们会恍然大悟,原来这个创意可以这样来实现。可是,这之前自己为什么就没想到呢?所以说,生活是靠点滴积累起来的,我们只有在生活中善于去观察问题,思考问题,才可以解决问题。陈红梅、徐茂山同学的发明是非常实用的,相信一旦得到推广应用,会有比较好的市场前景。

思考与练习

1.看过陈红梅、徐茂山同学的发明之后,你认为这种话筒灯还有没有其他需要改进的地方?如何改进?

2.找找我们身边的事物,通过观察它们的特征、功能、结构等,想一想有哪些物品可以运用组合法组合在一起产生新的功能。

案例49 可驱蚊台灯

简介

我们知道,普通台灯只能够用来照明,但不能用来驱蚊、清洁空气。试想,若能将照明和驱蚊两者结合起来,那不就可以解决两个方面的问题了吗?于是,灵感就这样在麦锦锋同学的脑海里触发了,进而发明了一种可驱蚊台灯。驱蚊台灯是在原有的普通台灯的基础上,在台灯的顶部增加一个金属盒,当台灯照明时,利用台灯灯泡所产生的热能(60℃~70℃即可)来加热驱蚊液或驱蚊片(也可以是有利空气清新的香料),驱蚊液或驱蚊片经蒸发后所产生的气体弥漫在空气中,从而达到驱蚊的效果。

点评

看过麦锦锋同学的这项发明,也许你会感叹:这多容易,加个盒子而已!可是,为什么自己就偏偏没有想到呢?是呀,发明创造有时就是这么简单!重要的是要留心生活,善于思考。麦锦锋同学就是通过自己对身边事物的观察,采用主体附加法将驱蚊盒附加在台灯上,发明了非常方便、实用的可驱蚊台灯。同学们,走入生活,相信自己;发明创造,我也能!

思考与练习

1.想一想麦锦锋同学的可驱蚊台灯还可扩展什么样的用途?不驱蚊的时候能否用来净化空气或为空气消毒呢?

2.能否考虑将其他功能的物品和台灯组合呢?比如说计算器、复读机等,大胆试一试。

案例50 多功能健身圈

简介

健身,是现代人追求生活质量的表现,而健身圈以其随时随地都可使用的方便性赢得人们的青睐。传统的健身圈极少数有记忆圈数的功能,且不能调节重量,不能进行按摩。钟桂玲同学利用组合设计法发明了一种多功能健身圈,它主要是由外圈、内圈、突起按钮、计数器、注水孔、注水腔几部分组合而成。健身时,当健身圈转过一圈后,人体自然会接触内圈的突起按钮,信号传到计数器记数,能准确计算出呼啦圈转过的圈数。此外,这种健身圈还能注水,可以通过控制注水量的多少来调整健身圈的重量,内圈体布满凸起的按摩小球,起按摩保健的作用。

点评

健身圈利用人体(腰部)的摆动,根据离心力作用原理,使健身圈绕着人体转圈,从而达到健身的目的。钟桂玲同学设计的这一款多功能健身圈集健身、计数、调重和保健多项功能于一体,将计数器、注水腔和按摩球附加组合在健身圈上,设计理念非常新颖,让人们可以根据自身不同的情况,选择不同重量的健身圈,真正享受到健身纤体的乐趣。加上其制作成本不高,价格能够被人们所接受,相信一旦投入到市场中,它就会受到广大消费者的欢迎。然而,看过钟桂玲同学的这项设计以后,我们也不禁会提出这样的问题,既然这个健身圈是利用人体和内圈突起按钮的接触来实现计数,但是事实上可以做到这种紧密接触吗?就算可以的话,又是否能够实现准确计数呢?同学们,你们有怎样的看法呢?

思考与练习

1.同学们,你们认为钟桂玲同学设计的健身圈还有需要改进的地方吗?如果有,请设计方案。

2.考虑一下是否可以在钟桂玲同学设计的健身圈的基础上加装个定时器,让爱美的女士们享受到更加完美的健身运动呢?