一、追根溯源：科技小發(fā)明的創(chuàng)意來(lái)源演講人追根溯源：科技小發(fā)明的創(chuàng)意來(lái)源01實(shí)踐印證：五年級(jí)學(xué)生科技小發(fā)明典型案例02系統(tǒng)落地：科技小發(fā)明的設(shè)計(jì)流程03總結(jié)：讓科技小發(fā)明成為科學(xué)素養(yǎng)生長(zhǎng)的“種子”04目錄2025小學(xué)五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)科技小發(fā)明的創(chuàng)意來(lái)源與設(shè)計(jì)課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終堅(jiān)信：科技小發(fā)明不是“高不可攀的專利”，而是小學(xué)生觀察生活、運(yùn)用知識(shí)、解決問題的實(shí)踐結(jié)晶。2025年新版小學(xué)科學(xué)教材中，五年級(jí)上冊(cè)特別增設(shè)了“技術(shù)與工程”模塊，明確要求學(xué)生“能基于科學(xué)原理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的技術(shù)與工程產(chǎn)品”。今天，我將結(jié)合一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從“創(chuàng)意從何而來(lái)”“如何系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“實(shí)踐案例解析”三個(gè)維度，與各位同仁共同探討五年級(jí)學(xué)生科技小發(fā)明的核心路徑。01追根溯源：科技小發(fā)明的創(chuàng)意來(lái)源追根溯源：科技小發(fā)明的創(chuàng)意來(lái)源科技小發(fā)明的起點(diǎn)，往往是“問題”與“需求”的碰撞。對(duì)五年級(jí)學(xué)生而言，創(chuàng)意并非憑空產(chǎn)生，而是源于對(duì)生活的敏銳觀察、對(duì)教材知識(shí)的遷移應(yīng)用、對(duì)跨學(xué)科資源的融合，以及對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)的關(guān)注。我將其歸納為四大核心來(lái)源，這些來(lái)源既符合兒童認(rèn)知特點(diǎn)，又能有效銜接科學(xué)課程目標(biāo)。1生活觀察：從“麻煩事”里找靈感兒童的日常生活是創(chuàng)意的“富礦”。五年級(jí)學(xué)生已有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，能感知身邊的不便：書包帶勒肩膀、鉛筆削斷鉛芯、水杯蓋擰不緊漏水……這些“小麻煩”正是發(fā)明的起點(diǎn)。我曾帶學(xué)生開展“一周問題記錄”活動(dòng)，要求每人記錄3個(gè)“讓自己或他人感到不便的場(chǎng)景”。有位學(xué)生觀察到：媽媽曬被子時(shí)，衣架總被風(fēng)吹落，需要反復(fù)撿；另一位學(xué)生發(fā)現(xiàn)，教室后排的同學(xué)擦黑板時(shí)夠不到頂端，只能踮腳。這些記錄經(jīng)小組討論后，很快轉(zhuǎn)化為具體的發(fā)明方向——前者設(shè)計(jì)了“防風(fēng)衣架”（在衣架鉤處增加橡膠防滑套），后者發(fā)明了“可伸縮黑板擦”（用竹節(jié)式伸縮桿連接擦頭）。關(guān)鍵引導(dǎo)策略：教師需教會(huì)學(xué)生用“5W1H”法（Why/為什么麻煩？What/具體問題是什么？Who/影響了誰(shuí)？When/何時(shí)發(fā)生？Where/在哪里發(fā)生？How/當(dāng)前是怎么解決的？）細(xì)化問題，避免籠統(tǒng)描述。例如，“書包重”是模糊的，而“書包帶寬度2厘米，背負(fù)30分鐘后肩膀壓痕深0.5厘米”則能精準(zhǔn)定位改進(jìn)方向。2教材延伸：從科學(xué)實(shí)驗(yàn)中找“應(yīng)用出口”五年級(jí)上冊(cè)科學(xué)教材涵蓋“光”“熱”“簡(jiǎn)單機(jī)械”“地球表面變化”等核心主題，每個(gè)實(shí)驗(yàn)背后都隱藏著發(fā)明潛力。以“光的反射”單元為例，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)知道“鏡子能改變光的傳播方向”，但如何將這一原理轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的工具？我曾引導(dǎo)學(xué)生思考：“小區(qū)樓道光線暗，夜間老人容易摔倒，能否用鏡子反射自然光？”學(xué)生由此設(shè)計(jì)出“樓道反光鏡”——在窗戶旁安裝可調(diào)節(jié)角度的平面鏡，將室外光線反射到樓道角落。再如“熱傳遞”單元中，學(xué)生通過“不同材料的保溫性能”實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)泡沫板保溫效果好但不防水，于是嘗試用鋁箔包裹泡沫板，制作“外賣保溫袋”，既保溫又防潮。關(guān)鍵引導(dǎo)策略：教師需在實(shí)驗(yàn)后增加“應(yīng)用遷移”環(huán)節(jié)，提問：“這個(gè)現(xiàn)象/原理能解決生活中的哪些問題？”“如果改變實(shí)驗(yàn)條件（如材料、角度、溫度），能否創(chuàng)造新功能？”幫助學(xué)生建立“科學(xué)原理—技術(shù)應(yīng)用”的思維鏈條。3跨學(xué)科融合：從“學(xué)科交叉點(diǎn)”找創(chuàng)新可能1科技小發(fā)明的魅力，在于它天然打破學(xué)科壁壘。五年級(jí)學(xué)生已接觸語(yǔ)文（表達(dá)）、數(shù)學(xué)（測(cè)量）、美術(shù)（設(shè)計(jì)）、勞動(dòng)（制作）等多學(xué)科知識(shí)，這些都能為發(fā)明提供支撐。2與數(shù)學(xué)融合：測(cè)量數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。例如設(shè)計(jì)“課桌椅高度調(diào)節(jié)器”時(shí)，學(xué)生需測(cè)量不同身高學(xué)生的坐高（坐姿時(shí)頭頂?shù)降孛娴木嚯x）、桌高（手肘自然下垂時(shí)桌面到地面的距離），通過統(tǒng)計(jì)分析確定調(diào)節(jié)范圍（如50-70厘米）。3與美術(shù)融合：外觀設(shè)計(jì)能提升發(fā)明的實(shí)用性和美觀度。有學(xué)生設(shè)計(jì)“分類垃圾桶”時(shí)，用不同顏色（紅-有害、綠-廚余）和圖標(biāo)（火焰-有害、葉子-廚余）標(biāo)識(shí)，比單純文字更易識(shí)別。4與語(yǔ)文融合：發(fā)明說明書的撰寫需要邏輯表達(dá)。學(xué)生需用“首先…然后…最后…”描述操作步驟，用“因?yàn)椤浴苯忉尶茖W(xué)原理，這既鍛煉了寫作能力，又強(qiáng)化了對(duì)發(fā)明的理解。3跨學(xué)科融合：從“學(xué)科交叉點(diǎn)”找創(chuàng)新可能關(guān)鍵引導(dǎo)策略：教師可組織“跨學(xué)科創(chuàng)意工作坊”，例如“用數(shù)學(xué)測(cè)量?jī)?yōu)化結(jié)構(gòu)”“用美術(shù)草圖展示設(shè)計(jì)”“用語(yǔ)文故事介紹發(fā)明”，讓學(xué)生在多學(xué)科協(xié)作中深化創(chuàng)意。4熱點(diǎn)啟發(fā)：從“社會(huì)需求”中找責(zé)任擔(dān)當(dāng)科技小發(fā)明不僅是個(gè)人創(chuàng)意，更應(yīng)回應(yīng)社會(huì)關(guān)切。五年級(jí)學(xué)生已具備初步的社會(huì)認(rèn)知，環(huán)保、安全、健康等熱點(diǎn)話題能激發(fā)他們的責(zé)任感。01環(huán)保主題：針對(duì)“塑料吸管污染”，學(xué)生用麥稈、竹片制作可降解吸管；針對(duì)“快遞盒浪費(fèi)”，設(shè)計(jì)“可折疊快遞箱”（用瓦楞紙制作，拆解后能折疊成平板）。02安全主題：針對(duì)“電動(dòng)車充電起火”，設(shè)計(jì)“智能斷電插座”（用溫度傳感器連接繼電器，溫度超50℃自動(dòng)斷電）；針對(duì)“老人獨(dú)居跌倒”，設(shè)計(jì)“重力感應(yīng)報(bào)警器”（安裝在座椅下，30分鐘無(wú)重力變化觸發(fā)警報(bào)）。03健康主題：針對(duì)“學(xué)生握筆姿勢(shì)錯(cuò)誤”，設(shè)計(jì)“矯正握筆器”（硅膠套上設(shè)置三個(gè)凹槽，對(duì)應(yīng)拇指、食指、中指位置）；針對(duì)“課間喝水不足”，設(shè)計(jì)“定時(shí)提醒水杯”（內(nèi)置計(jì)時(shí)器，每40分鐘發(fā)出蜂鳴）。044熱點(diǎn)啟發(fā)：從“社會(huì)需求”中找責(zé)任擔(dān)當(dāng)關(guān)鍵引導(dǎo)策略：教師可結(jié)合新聞事件（如世界環(huán)境日、全國(guó)安全宣傳周）開展“社會(huì)問題研討課”，引導(dǎo)學(xué)生思考“我能為這個(gè)問題做些什么”，將社會(huì)責(zé)任感融入科技實(shí)踐。02系統(tǒng)落地：科技小發(fā)明的設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)落地：科技小發(fā)明的設(shè)計(jì)流程有了創(chuàng)意，如何轉(zhuǎn)化為可操作的發(fā)明？五年級(jí)學(xué)生需要掌握“問題界定—方案設(shè)計(jì)—原型制作—測(cè)試優(yōu)化”的系統(tǒng)流程。這一過程不僅是技術(shù)實(shí)踐，更是科學(xué)思維（如假設(shè)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)記錄）和工程思維（如成本控制、用戶體驗(yàn)）的綜合訓(xùn)練。1第一步：?jiǎn)栴}界定——讓需求更清晰“問題界定”是設(shè)計(jì)的基石。我常提醒學(xué)生：“模糊的需求會(huì)導(dǎo)致失敗的發(fā)明。”例如，有學(xué)生最初想設(shè)計(jì)“更好的鉛筆”，但經(jīng)追問“哪里不好？”“誰(shuí)需要？”后，才明確是“小學(xué)生削鉛筆易斷鉛，希望削筆時(shí)鉛芯不斷”。具體操作步驟：（1）用“需求清單”明確用戶：列出發(fā)明的目標(biāo)用戶（如“10-12歲小學(xué)生”“社區(qū)保潔阿姨”），并記錄他們的具體痛點(diǎn)（如“握筆時(shí)手指酸”“彎腰撿垃圾累”）。（2）用“對(duì)比分析”明確現(xiàn)有方案：調(diào)查市場(chǎng)上類似產(chǎn)品（如普通衣架、傳統(tǒng)削筆刀）的優(yōu)缺點(diǎn)，標(biāo)注“哪些功能可以保留？”“哪些問題必須改進(jìn)？”（3）用“核心目標(biāo)”鎖定方向：提煉發(fā)明的核心目標(biāo)（如“防風(fēng)”“防斷鉛”“省力”），避免設(shè)計(jì)時(shí)偏離主題。2第二步：方案設(shè)計(jì)——讓創(chuàng)意可視化方案設(shè)計(jì)是將抽象創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為具體圖紙的過程。五年級(jí)學(xué)生需掌握“頭腦風(fēng)暴—草圖繪制—材料選擇”的方法，這一階段需要鼓勵(lì)大膽想象，同時(shí)兼顧可行性。具體操作方法：（1）頭腦風(fēng)暴：以小組為單位，用“思維導(dǎo)圖”列出所有可能的解決方案。例如設(shè)計(jì)“防灑水杯”時(shí)，學(xué)生提出“增加密封圈”“設(shè)計(jì)傾斜自動(dòng)閉合蓋”“縮小杯口直徑”等方案，再通過投票選出3個(gè)最優(yōu)方案。（2）草圖繪制：用鉛筆在A4紙上畫出設(shè)計(jì)圖，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸（如杯蓋厚度2mm）、結(jié)構(gòu)（如“螺紋連接”）、材料（如“食品級(jí)塑料”）。我要求學(xué)生至少繪制2版草圖，一版“理想版”（不考慮成本），一版“現(xiàn)實(shí)版”（基于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室材料）。2第二步：方案設(shè)計(jì)——讓創(chuàng)意可視化（3）材料選擇：結(jié)合“成本—性能—安全性”三原則。例如制作“太陽(yáng)能小臺(tái)燈”，學(xué)生對(duì)比了LED燈（節(jié)能）與普通燈泡（易發(fā)熱）、硬紙板（輕便但不耐用）與亞克力板（耐用但成本高），最終選擇“LED燈+亞克力板”組合。3第三步：原型制作——讓創(chuàng)意“立起來(lái)”原型制作是最讓學(xué)生興奮的環(huán)節(jié)，但也是最易受挫的階段。教師需提前做好安全培訓(xùn)（如使用剪刀、熱熔膠槍的規(guī)范），并引導(dǎo)學(xué)生分步驟操作。具體操作流程：（1）材料準(zhǔn)備：根據(jù)設(shè)計(jì)圖列出材料清單（如PVC管50cm、彈簧2個(gè)、螺絲4顆），并標(biāo)注數(shù)量和規(guī)格（如彈簧直徑1cm，長(zhǎng)度5cm）。（2）加工制作：按“主體結(jié)構(gòu)—功能模塊—裝飾美化”順序組裝。例如制作“可伸縮黑板擦”時(shí)，先組裝伸縮桿（用3節(jié)直徑遞減的PVC管嵌套），再固定擦頭（用海綿包裹），最后用彩色貼紙裝飾。（3）工具使用：教會(huì)學(xué)生正確使用基礎(chǔ)工具（如尺子測(cè)量、鉛筆標(biāo)記、剪刀裁剪、螺絲刀擰螺絲），復(fù)雜工具（如電鉆）需教師輔助操作。4第四步：測(cè)試優(yōu)化——讓發(fā)明更完善測(cè)試是發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵，優(yōu)化則是迭代提升的核心。我要求學(xué)生用“數(shù)據(jù)記錄+用戶反饋”雙維度評(píng)估發(fā)明效果。具體操作策略：（1）量化測(cè)試：設(shè)計(jì)具體的測(cè)試指標(biāo)。例如測(cè)試“防風(fēng)衣架”，需記錄“風(fēng)速2級(jí)/5級(jí)/8級(jí)時(shí)，衣架掉落次數(shù)”；測(cè)試“保溫袋”，需記錄“放入60℃熱水，30分鐘后水溫下降多少℃”。（2）用戶體驗(yàn)：邀請(qǐng)目標(biāo)用戶（如同學(xué)、家長(zhǎng)）試用，收集定性反饋。例如“可調(diào)節(jié)課桌掛鉤”測(cè)試時(shí)，有學(xué)生反饋“掛鉤邊緣太尖，容易刮到衣服”，團(tuán)隊(duì)隨即用砂紙打磨邊緣；“定時(shí)提醒水杯”測(cè)試時(shí)，家長(zhǎng)提出“蜂鳴聲太刺耳”，團(tuán)隊(duì)改用“音樂提示”。4第四步：測(cè)試優(yōu)化——讓發(fā)明更完善（3）迭代改進(jìn)：根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行1-2輪優(yōu)化。例如“太陽(yáng)能滅蚊燈”首次測(cè)試時(shí)，紫外線燈功率不足，滅蚊效果差，學(xué)生調(diào)整為“雙燈管+電網(wǎng)加粗”，第二次測(cè)試滅蚊率從30%提升至80%。03實(shí)踐印證：五年級(jí)學(xué)生科技小發(fā)明典型案例實(shí)踐印證：五年級(jí)學(xué)生科技小發(fā)明典型案例為了更直觀地呈現(xiàn)“創(chuàng)意來(lái)源—設(shè)計(jì)流程”的落地過程，我選取三個(gè)典型案例，這些案例均來(lái)自近兩年指導(dǎo)的學(xué)生項(xiàng)目，涵蓋生活工具、環(huán)保裝置、智能設(shè)備三類，具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。1案例一：“可調(diào)節(jié)高度的課桌掛鉤”（生活工具類）創(chuàng)意來(lái)源：學(xué)生觀察到教室課桌側(cè)面的掛鉤高度固定（離地70cm），低年級(jí)學(xué)生（身高120cm）夠不到，高年級(jí)學(xué)生（身高150cm）覺得太低，書包易蹭地。設(shè)計(jì)流程：?jiǎn)栴}界定：目標(biāo)用戶為“身高120-150cm的小學(xué)生”，核心需求是“掛鉤高度可隨身高調(diào)節(jié)”。方案設(shè)計(jì)：頭腦風(fēng)暴提出“滑軌調(diào)節(jié)”“彈簧卡扣”“螺紋升降”三種方案，最終選擇“彈簧卡扣”（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低）；草圖標(biāo)注掛鉤主體（PVC管）、彈簧（直徑1cm）、卡扣（塑料片）的尺寸。原型制作：用PVC管切割成15cm長(zhǎng)的主體，側(cè)面鉆3個(gè)孔（間隔5cm），安裝彈簧和塑料卡扣，底部固定掛鉤。1案例一：“可調(diào)節(jié)高度的課桌掛鉤”（生活工具類）測(cè)試優(yōu)化：首次測(cè)試發(fā)現(xiàn)卡扣易松動(dòng)，改用金屬片加固；第二次測(cè)試邀請(qǐng)不同身高學(xué)生調(diào)節(jié)，90%反饋“操作方便”。成果：該發(fā)明獲區(qū)級(jí)“小學(xué)生科技節(jié)”二等獎(jiǎng)，已在學(xué)校20間教室推廣使用。2案例二：“太陽(yáng)能滅蚊燈”（環(huán)保裝置類）創(chuàng)意來(lái)源：教材“能量轉(zhuǎn)換”單元中，學(xué)生學(xué)習(xí)了“太陽(yáng)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)化，結(jié)合夏季教室蚊蟲多的問題，提出“用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)滅蚊燈”。設(shè)計(jì)流程：?jiǎn)栴}界定：目標(biāo)場(chǎng)景為“教室夜間滅蚊”，核心需求是“節(jié)能、安全、無(wú)化學(xué)污染”。方案設(shè)計(jì)：對(duì)比“電擊式”（滅蚊快但有噪音）與“誘捕式”（安靜但見效慢），選擇“電擊式+紫外線誘蚊”組合；草圖標(biāo)注太陽(yáng)能板（5V）、紫外線燈（3W）、電網(wǎng)（細(xì)鐵絲）的連接方式。原型制作：用亞克力板制作外殼，頂部安裝太陽(yáng)能板，內(nèi)部固定紫外線燈和電網(wǎng)，底部設(shè)置接蚊盒。2案例二：“太陽(yáng)能滅蚊燈”（環(huán)保裝置類）測(cè)試優(yōu)化：首次測(cè)試發(fā)現(xiàn)白天太陽(yáng)能板充電不足，夜間滅蚊燈無(wú)法啟動(dòng)，調(diào)整為“太陽(yáng)能板+可充電電池”組合；第二次測(cè)試在教室使用3天，滅蚊數(shù)量從日均5只提升至20只。成果：該發(fā)明被學(xué)校納入“綠色校園”建設(shè)項(xiàng)目，目前在3間實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期使用。3案例三：“自動(dòng)提醒關(guān)窗器”（智能設(shè)備類）創(chuàng)意來(lái)源：新聞報(bào)道“暴雨突襲，教室窗戶未關(guān)導(dǎo)致地板泡水”，學(xué)生聯(lián)想到“能否用傳感器自動(dòng)提醒關(guān)窗”。設(shè)計(jì)流程：?jiǎn)栴}界定：目標(biāo)場(chǎng)景為“雨天/大風(fēng)天教室關(guān)窗”，核心需求是“提前3分鐘提醒，避免雨水進(jìn)入”。方案設(shè)計(jì)：選擇“濕度傳感器+蜂鳴器”組合（濕度超80%觸發(fā)提醒）；草圖標(biāo)注傳感器位置（窗戶外側(cè)）、蜂鳴器位置（教室前方）、電池盒（9V）的安裝方式。原型制作：用防水塑料盒封裝傳感器和電路，用雙面膠固定在窗戶外側(cè)，蜂鳴器粘貼在黑板上方。3案例三：“自動(dòng)提醒關(guān)窗器”（智能設(shè)備類）測(cè)試優(yōu)化：首次測(cè)試發(fā)現(xiàn)傳感器誤報(bào)（如灑水打掃時(shí)濕度升高），增加“延時(shí)觸發(fā)”功能（濕度超80%持續(xù)2分鐘才報(bào)警）；第二次測(cè)試在暴雨天氣準(zhǔn)確觸發(fā)，提醒率100%。成果：該發(fā)明被學(xué)校安全處列為“教室安全輔助設(shè)備”，已在10間教室試點(diǎn)安裝。04總結(jié)：讓科技小發(fā)明成為科學(xué)素養(yǎng)生長(zhǎng)的“種子”總結(jié)：讓科技小發(fā)明成為科學(xué)素養(yǎng)生長(zhǎng)的“種子”回顧整個(gè)課件內(nèi)容，我們可以清晰看到：五年級(jí)學(xué)生的科技小發(fā)明，本質(zhì)是“觀察生活—遷移知識(shí)—解決問題”的實(shí)踐過程。其創(chuàng)意來(lái)源于對(duì)生活的熱愛、對(duì)教材的延伸、對(duì)學(xué)科的融合、對(duì)社會(huì)的關(guān)切；其設(shè)計(jì)依賴于系統(tǒng)的流程（問題界定—方案設(shè)計(jì)—原型制作—測(cè)試優(yōu)化）；其價(jià)值不僅在于產(chǎn)出一個(gè)“小發(fā)明”，更在于培養(yǎng)學(xué)