技术创新的思维方法及专利申请

宁夏青铜峡市高级中学　王丽娜

创新是人类特有的认识能力和实践能力，是人类主观能动性的高级表现形式，是推动民族进步和社会发展的不竭动力。创新在世界经济，商业，技术，社会学以及建筑学这些领域的研究中有着举足轻重的分量。到20世纪60年代，新技术革命的迅猛发展，美国经济学家把“创新”的概念发展为“技术创新”，把“技术创新”提高到“创新”的主导地位。本文所说的创新，是指技术创新。创新是技术发展的核心所在，也是技术对人类富有挑战意义的内在原因，在人类历史的长河中，每一项技术的问世都是创新的结果，都闪烁着创新的光芒。

普通高中通用技术学科就是以提高学生技术素养、培养学生创新精神和实践能力为目标，引导学生走技术创新之路，立足于实践，以学生的亲手操作，亲历情景、亲身体验为基础，要求每个学生通过观察、调查、设计、制作、试验等活动获得丰富的操作体验，进一步激发学生的创新能力，为学生展示创造力提供了平台。而作为一名通用技术学科教师，自然要重视对学生创新能力的教育和培养，着力发展学生以信息的交流与处理、技术的设计与应用为基础的技术实践能力，努力培养学生的创新精神、创业意识和一定的人生规划能力。学生的创新活动，其实也就是产生新思想的思维活动，这些活动具有一定的开放性、开拓性、灵活性、独特性、有效性和非常规性等基本特点，而在活动中所产生的创新思维能突破常规和传统，不拘于既有的结论，是以新颖、独特的方式来解决新的问题，所以培养学生创新能力的核心就是培养学生的创新思维。

一、创新思维

创新思维是人的最高级的产生创新性、独特性和有价值的成果的思维。这种思维是创造性人才心理结构的主要组成部分，也是整个教育、科技和社会发展的基石。以曲别针的用途为例，很多人觉得曲别针就是给文件分类的，至于说其他的用途，说起来真的很困难，然而专家在进行相关的调查活动中却给出了曲别针成千上万种的用途，就连小学、幼儿园的孩子都列举了很多种我们常人没有提及到的用途。是什么导致了这种现象？是我们每天都运用的定式思维阻碍了我们。

人的思维空间是无限的，像曲别针的用途一样，其实有上万种可能的变化，但对于我们惯用的定式思维的束缚，我们只能做很局限的回答。思维定势是一种按常规处理问题的思维方式。它可以省去许多摸索、试探的步骤，缩短思考时间，提高生活或工作效率。在日常生活中，思维定势可以帮助我们解决每天碰到的90%以上的问题。但是思维定势不利于创新思考，不利于创造。它容易使我们产生思想上的防性，养成一种呆板、机械、千篇一律的解题习惯。当新旧问题形似质异时，思维的定势往往会使解题者步入误区。定势思维对人的创新活动既然无益，那么我们一定要想办法克服，当我们用原有的方法解决不了问题时，不要墨守成规，或许换一种思维方式，就可以使问题解决。那么关于创新的思维方式都有哪些？在这里我把它主要分为发散性思维、逆向思维、联想思维、移植思维、质疑思维等。

（一）发散思维

发散思维是创新思维的最基本形式，是人们进行创新活动的最重要的、最起码的看家本领。发散性思维是对同一问题，从不同角度，不同方向进行思考，产生出多种设想或答案的思维方式。发散思维又称做扩散思维、多向思维等。

1.发散性思维的特点

（员）流畅性（灵敏、迅速）：流畅性就是观念的自由发挥。指在尽可能短的时间内生成并表达出尽可能多的思维观念以及较快地适应、消化新的思想观念。

（2）变通性（不受束缚）：变通性就是克服人们头脑中某种自己设置的僵化的思维框架，按照某一新的方向来思索问题的过程。变通性需要借助横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散。例如，乌鸦喝水、哥伦布竖鸡蛋等。

（3）独特性（新角度、新观念、新特点）：独特性指人们在发散思维中做出不同寻常的异于他人的独特见解。独特性是发散思维的最高目标。

2.发散性思维的形式

（1）结构扩散：以某个事物的结构为扩散点，设想出该结构的各种可能性的思维活动。例如，苏教版通用技术教材《技术与设计2》第一章中的拱形结构的用途、壳体结构的作用等。

（2）材料扩散：以材料为扩散点，设想它们多种可能性的思维活动。例如，苏教版通用技术教材《技术与设计1》中提到的设计制作，以小板凳设计为中心，它可以用很多不同的材料来制作。再者，进行设计制作时，用仅有的木块木条铁钉木锯等工具，可以设计制作出各种实物及模型。

（3）功能扩散：就是以某种功能为扩散点，设想获取该功能的思维活动。例如，在台灯的设计与制作时，台灯除了具备主要的照明功能，还可以附加很多的功能作用。

（4）方法扩散：就是以人们解决某种问题的方法为扩散点，设想出各种可能性方法的思维活动。例如，在进行结构设计时，为了让结构更具备稳定性，可以用很多的方法方式来解决。

（5）因果扩散：是以事物发展的因或果为发散点，设想出因或果可能性的思维活动。其中包括一因多果，一果多因。例如，在进行书架设计制作时，所作的书架不够结实，那么这种结果是多种原因导致的。可能是材料、黏合物、形状等等导致的。

（二）逆向思维

逆向思维又叫反向思维，它的特点就是采用与正向思维完全不同，甚至相反的方法来思考与解决问题的一种方法。在理科解析几何中解题时经常会用到逆推法，在古代的一些战争中经常会用到这种思维。例如，三国演义里面的空城计，诸葛亮就用了逆向思维战胜了司马懿。再如司马光砸缸的例子等。

一般人们习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法。其实，对于某些问题，从结论往回退，让思路颠倒，也许会让问题简单化，找到更好的解决办法，进而有所发现，甚至有可能创造出奇迹，这就是逆向思维的魅力。在技术产品的设计中，逆向思维具有独特的、不可替代的作用。在设计的一般过程中，逆向思维可分为四种：

1.功能逆向。例如，风力灭火器。

2.结构逆向。例如，不粘锅的特殊材料特氟龙、纳米陶瓷等。

3.缺点逆向。例如，很多时尚的变形家具。

4.因果逆向。例如，爱迪生发明留声机。

（三）联想思维

联想思维是指人脑记忆表象中，由于某种诱因导致不同表象之间发生联系，同时能够发现这些表象间存在某种类似规律的无固定方向的思维活动。联想思维一般具有如下特征：

1.连续性

联想思维是由此及彼、连续不断进行的。如由A事物联想到B事物，再由B事物联想到C事物……最后由E事物联想到F事物，其中A与B在某些方面可能有共性，B与C在另外一些方面可能有共性，可能延伸到F时，它与A已经完全的不相关的两个事物，但这正是联想思维的魅力所在。

2.目的性

联想思维是从某一思考对象出发，有目的地进行，这一过程中与思考对象无关的联想会被淡化，只有能强化思想对象某一特质的联想才会被保留。

3.形象性

联想思维的基本操作单元式表象，是一幅幅画面，具有鲜明生动的形象。

（四）移植思维

移植思维是生物智能创始人在2006年提出的一个理论，是指将已知的概念、原理或方法直接或稍加改造后借用到其他领域进行创新的思维方式。例如，20世纪初法国化学家发明的汽车上的防震安全玻璃；耐克鞋的发明；雨衣的发明等都很好地体现了移植思维在技术产品发明中的应用。一般移植思维具有如下特点。

1.相容性

这一点在动物的器官移植上，表现得尤为明显。

2.相通性

即事物之间彼此连贯沟通，能够通过某种中介把它们连接成为一个整体。

3.优化性

移植是为了追求优化和高效，这是它明显的特点。

（五）质疑思维

质疑思维是一种不迷信书本和权威、不受传统观念束缚、也不人云亦云地跟着别人的思路转、敢于提出问题和大胆质疑，并在此基础上，推翻旧理论，做出新发明的思维方法。例如，1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。质疑思维在通用技术教学中很适用，当进行产品设计时，要鼓励学生大胆地提出产品的缺点与不足，只有这样，才能有好的产品设计的体现。

某种意义上讲，思维是高于方法的。创新思维的领域较广，它对于学生的一切创新活动都具有较好的指导意义。在进行具体的技术创新活动中，我们可以把创新思维简化为具体的发明创造方法，以有利于学生学习。

二、发明创造方法

发明创造的方法非常多，在这里主要介绍组合创造法、反面突破创造法、移植创造法、模仿创造法、微缩创造法、联想创造法、异想天开创造法等。

（一）组合创造法

组合创造法是指把两种或两种以上的事物巧妙地组合在一起，形成新的事物，或使原有事物更先进、更实用的创造发明方法。组合创造法属于发散思维或联象思维的范畴。组合思维几乎能与所有的类型的思维相结合，其威力之大，恰恰在于它与其他类型的思维和方法的结合和互补。可以用以某一特定的对象为主体，通过置换或插入其他技术或增加新的附件而使发明或创造诞生的方法。由若干相同事物的组合，其创造目的是在保持事物原有功能或原有意义的前提下，通过数量的增加，弥补功能的不足或取得新功能或产生新意义。而这种新功能或新意义是原有事物单独存在时所缺乏的。组合要素不发生质的变化，而是通过数量的增加，获得新成果。在1900年至2000年的480项重大的创新成果中进行分析发现，组合型发明开始变成技术创新的主要方式。近些年，在青少年科技创新比赛的参赛作品中，大部分都运用了组合创造法。组合创造法一般可分为三类：主体附加创造法、自身组合创造法和异类组合创造法。

1.主体附加创造法

是指在一个主体物上附加另外一件物品，产生一个新的发明方法。例如，在摩托车上增加一个限速器（如图1）。在水龙头上增加一个可以挤压出洗手液的装置（如图2）。

图1　

图2　

2.自身组合创造法

是指相同的东西或相似的东西组合在一起产生新发明的方法叫做自身组合创造法。例如，自制矿泉水瓶衣架（如图3、图4）就是应用了自身组合创造法。

图3　

图4　

3.异类组合创造法

是指两种或两种以上不同领域的技术思想组合或两种或两种以上不同功能物质产品的组合。异类组合创造法一般有元件组合（如收音机电子表笔）、功能组合（如中药配方）、材料组合（如钢芯铜线电缆、钢筋混凝土、混纺毛线）、方法组合（如喷气式发动机现象组合）等。

（二）反面突破创造法

反面突破创造法是指把事物的发展朝相反地方向去考虑，可能会获得不同的效果，会得到一种新的发明。事物在人们头脑中的印象越深刻，越持久，越固定，越不容易进行逆向思考。只有经过逆向思考，才能看到某一事物颠倒过来的意义和价值，并从中找出发明创造的新课题，找到排忧解难的好办法。任何事物都有其相反地方面，研究其相反地原理和方法、相反地方法相反地结构、相反的过程、相反地显现、相反地工艺，都具有创造性的意义。

在引导学生进行创新设计时，要鼓励学生大胆地运用逆向思维去思考世界上的事物，把已有的原理颠倒，把现有的方法反过来试一试，把现有的结构颠倒，把已有的过程逆向运行，也许真的会有新的事物产生。例如，火箭发射的倒计时，风扇和吊扇，两端开口的胶水瓶，纯金与合金的发现等。

图5　

图6　

（三）创新改变创造法

设法改变物体的重量、长度、大小、形状、材料、结构、内容、成分等使其达到产生新的功能和作用，这种方法叫做创新改变创造法。例如，健康书桌（如图5、图6）就是创新改变创造法应用的产物。

图7　

图8　

图9　

图10　

（四）移植创造法

把某一事物的原理，特性，方法，现象，结构等运用在另一事物的上做出的发明创造的方法，叫做移植创造法。例如，耐克牌运动鞋、书籍湿变干、雨衣的发明等都是应用了移植创造法。当你对某一事物的原理、特征、方法、外形、现象感兴趣时，请你试着去了解他，研究它掌握它，试着大胆地把它应用到其他事物中去，或许你会有新的发现。例如，自由落体试验仪器（如图7）、多功能可调节方向的扳手套盒（如图8）就是学生应用移植创造法创新的技术产品。

（五）仿生发明创造法

是指通过模仿生物的形状、结构、颜色、性能、动作等，来实现新的创造的方法叫做仿生发明创造法。例如，锯子，雷达，声呐技术，袋鼠式母子雨衣等的发明就很好地应用了仿生发明创造法。

（六）微缩创造法

就是把生活当中某些物体的体积缩小但保持其功能及作用，这就是微缩创造法。例如，计算机、小袋装洗发水，或者培育的小型蔬菜等都是微缩创造法应用的典型创新产品。

（七）缺点列举法

在产品发明中，将缺点和不足列举出来，提出改进方案，形成新的有创意的设想，产生新的发明的方法，叫做缺点列举法。我们在日常生活中，总会接触到有缺点的事物，如不顺手、不方便、不省力、不节能、不美观、不耐用、不省料、不安全、不省时缺乏某种功能等，都可以加以改进，从而发明出受人欢迎的新产品。例如，学生发明的隔音耳塞（如图9、图10）就是应用缺点列举法的一个技术创新产品。

（八）联想创造法

大胆地把生活中的各种事物联系在一起，有时也会出现一些意想不到的发现，这就是联想创造法。例如，酒味西瓜、锯琴等就是联想创造法应用的具体体现。

（九）奇思妙想法

这些构思在历史上很少发生，或从来没有发生过，甚至有些构思在当前的科学，技术，经济条件下无法实现。可以鼓励学生大胆的，超现实的，甚至是勇敢地去想象生活中还未实现的，现有的科学技术还达不到的一些事物，这种方法叫做奇思妙想法。例如，美梦机、随意清洗的手机、变形金刚手机等都是奇思妙想法应用的具体体现。

三、专利申请

技术作为创造性劳动的成果，是技术发明者智慧和劳动的结晶，它凝结着丰富的社会价值和经济价值。在技术实现其价值的过程中，技术发明者对此享有一定的权利，这些权利受到法律的保护。知识产权制度正是保护技术发明者的合法权益，对技术创新活动，从发明创造构思开始，一直到研究、开发、实现产业化、走向市场这一全过程起激励、信息传播和市场保护作用的制度。其中专利制度是技术、法律、经济三位一体的知识产权保护最重要的形式，是一技术上的发明创造为基础，在《专利法》的保护下，以独占市场为主要特征，以谋求发明创造获得最大经济效益为目标的国际公认和通行的手段。专利权是不能自动取得的，对于符合新颖性、创造性、实用性的发明或实用新型技术，必须履行《专利法》所规定的专利申请手续，向国家专利局提交必要的申请文件，经过法定的审批程序，最后审定是否授予专利权。

（一）专利的类型及专利授权时间

在中国专利有三种类型，即外观设计专利、实用新型专利和发明专利。发明人可根据自己对产品的保护要点进行选择保护方式。

如果需要保护产品的形状、图案、色彩以及三者的结合，就要申请外观专利。申请外观的产品必须是立体产品。

如果需要保护产品的形状、构造或者其结合所提出的适用的新的技术方案，一般多申请实用新型专利。

如果产品的创造性和新型性是前所未有的，那么即申请发明专利。同时生产加工制造某种产品的方法或者配方只能申请发明专利。

要判断专利的类型，最好委托代理公司，由其专利代理人对其进行专业的分类。对于发明专利而言，除一些需要保密发明专利外，一般的发明专利需要经过受理、初审、公布、实审和授权公告这些阶段。一般情况下，自受理起18个月会进行公布，然后进行实审阶段，一般情况3年左右才能获得授权，但不排除更长的时间。为了加快获得专利权的期限，可以申请提前公开，这样在初审合格后，即进行公布，然后进入实审阶段，这样可以加快授权进度。另外，有些特殊情况，还可以进行加快审查的请求，但手续比较复杂，费用也会较高。就实用新型和外观设计而言，需要经过受理、初审和授权公告阶段，由于不需要进行实质审查，因此实用新型和外观设计获得授权的时间较短，一般为6~10个月。

（二）专利申请的程序

1.提交申请阶段

申请人提交请求书、说明书及其摘要、权利要求书等文件一式两份，申请文件应打印或印刷。

2.受理阶段

专利局收到专利申请后进行审查，如果符合受理条件，专利局将确定申请日，给予申请号，并且核实过文件清单后，发出受理通知书，通知申请人。

3.初步审查阶段

经受理后的专利申请按照规定缴纳申请费的，自动进入初审阶段。初审前发明专利申请首先要进行保密审查，需要保密的，按保密程序处理。

在初审是要对申请是否存在明显缺陷进行审查，主要包括审查内容是否属于《专利法》中不授予专利权的范围，是否明显缺乏技术内容不能构成技术方案，是否缺乏单一性，申请文件是否齐备及格式是否符合要求。若是外国申请人还要进行资格审查及申请手续审查。不合格的，专利局将通知申请人在规定的期限内补正或陈述意见，逾期不答复的，申请将被视为撤回。经答复仍未消除缺陷的，予以驳回。发明专利申请初审合格的，将发给初审合格通知书。对实用新型和外观设计专利申请，除进行上述审查外，还要审查是否明显与已有专利相同，不是一个新的技术方案或者新的设计，经初审未发现驳回理由的，将直接进入授权秩序。

4，公布阶段

发明专利申请从发出初审合格通知书起进入公布阶段，如果申请人没有提出提前公开的请求，要等到申请日起满15个月才进入公开准备程序。如果申请人请求提前公开的，则申请立即进入公开准备程序。经过格式复核、编辑校对、计算机处理、排版印刷，大约3个月在专利公报上公布其说明书摘要并出版说明书单行本。申请公布以后，申请人就获得了临时保护的权利。

5.实质审查阶段

发明专利申请公布以后，如果申请人已经提出实质审查请求并已生效的，申请人进入实审程序。如果申请人从申请日起瞒年还未提出实审请求，或者实审请求未生效的，申请既被视为撤回。

在实审期间将对专利申请是否具有新颖性、创造性、实用性以及专利法规定的其他实质性条件进行全面审查。经审查认为不符合授权条件的或者存在各种缺陷的，将通知申请人在规定的时间内陈述意见或进行修改，逾期不答复的，申请被视为撤回，经多次答复申请仍不符合要求的，予以驳回。实审周期较长，若从申请日起两年内尚未授权，从第三年应当每年缴纳申请维持费，逾期不缴的，申请将被视为撤回。

实质审查中未发现驳回理由的，将按规定进入授权程序。

6.授权阶段

实用新型和外观设计专利申请经初步审查以及发明专利申请经实质审查未发现驳回理由的，由审查员作出授权通知，申请进入授权登记准备。经对授权文本的法律效力和完整性进行复核，对专利申请的著录项目进行校对、修改后，专利局发出授权通知书和办理登记手续通知书，申请人接到通知书后应当在2个月之内按照通知的要求办理登记手续并缴纳规定的费用，按期办理登记手续的，专利局将授予专利权，颁发专利证书，在专利登记簿上记录，并在2个月后于专利公报上公告，未按规定办理登记手续的，视为放弃取得专利权的权利。

学生在通用技术学科中创新能力的培养除了要在思维与方法上给予指导外，还要与创新实践活动紧密结合，用理论指导实践，让实践来巩固理论。只有这样，我们的创新教育才能一步一步地得以实现。