"挑战杯"科技发明制作类作品写作指南 来自于《问鼎挑战杯》 张振刚等编著

"挑战杯"科技发明制作类作品写作指南

来自于《问鼎挑战杯》  张振刚等编著

  写在前面的话：今天的推送是为了能让大家在准备“挑战杯”竞赛科技发明类作品时有所突破。近期还会有关于学术论文和调查报告的写法推送，请继续关注。“挑战杯”竞赛的准备过程就是一个不断自我超越的过程，所以一开始将作品框架打好，以后每一次修改都会轻松很多。另外，在参加竞赛时，科技发明制作类作品往往需要将实物制作出来。

  本文摘选自高等教育出版社出版的《问鼎挑战杯》一书，内容有删减。感兴趣的读者可以找来原书继续学习。

激励大学生进行科技创新，是创办"挑战杯"竞赛的根本目的。科技发明制作类作品是"挑战杯"大学生课外学术科技作品竞赛中最重要的组成部分。那么，首先便让我们了解一下什么叫做科技发明。

  科技是科学技术的简称。其中科学，是反映自然、社会和思维等客观规律的知识体系，它在本质上具有三个特征:一是体系化、条理化及用经验判断结果所能阐明的理论特征;二是能通过观察、实验考证加以证实的验证特征；三是经过若干科学家在实践中得到验证和承认，并使之规范化复证特征。它对社会文化起到知识的储备作用及科学精神、学术思想的指导作用。

  技术，则是人与自然之间进行物质、能量和信息交换的手段和媒介，是根据实践经验和自然科学原理而发展起来的各种工艺操作方法和技能，以及生产工具、物质设备等。任何技术上的发展和突破，都不能离开基础基础科学的指导，而当代技术又保证了科学起领先作用，新技术不断以新的研究手段装备科学。同时，技术的发展又是生产力发展的主导，没有技术就没有生产则是科学与技术的汇交点。

  发明，根据冠拉学说，其含义是通过技术表现出来的人的精神的创造，是征服自然或利用自然力而产生的效果。古往今来，一件件的发明改变了人类的生活，从伏羲钻木取火使人类可以吃煮熟的食物，到如今载人航天飞船完成人类邀游太空的梦想;从爱迪生发明电灯让人类可以在黑暗中守护光明，到如今电视、手机等让人与人之间"零距离"，这一切科技发明作品无不方便了我们的生活，给予了我们改造自然的能力和"人定胜天"的勇气。

  运用科学技术知识进行发明制作，是"挑战杯"竞赛寄予大学生课外科技创新的厚望。与自然科学类和哲学社科类作品不同的是，科技发明制作类作品更加注重的是应用有关的科学理论知识解决技术领域中特有问题而提出创新性方案、措施的过程和成果。在接下来的篇幅中，我们将对如何完成一个优秀的科技发明制作类作品进行详细介绍。

一、科技发明制作类作品的种类

   "挑战杯"竞赛中科技发明制作类作品分为A、B两类，参赛者应注意A类作品和B类作品的区别井慎重选择填报。其中，A类指科技含量较高、 制作投入较大的作品; B类指投入较少，且为生产技术或社会生活带来便利的小发明、小制作等。

  下面我们将列举两个例子帮助读者区分A类作品与B类作品。A类作品的代表是第十届"挑战杯"广东省赛特等奖获奖作品“机场无线智能驱鸟系统”(如图所示)， B类作品的代表是第十届"挑战杯"全国赛特等奖获奖作品"沟槽式微热管毛细芯高速旋压犁削复合成形技术。

  （1）研发背景与目的不同。A类作品的研发往往会对社会民生产生比较重要的影响，B类作品更加侧重的是产业技术方面的改进。如上文中提到两个例子，前者是针对机场驱鸟问题这一世界性的难题，在当前各种相对成熟的驱鸟方法存在缺陷的情况下，凭借超前的设计理念、丰富的机械电子研发经验、系统可行的研制方案以及卓有成效的驱鸟设备前期研制成果，进行技术革新，一起在解决驱鸟问题上做出贡献;后者则是因为电子新品的性能随着温度的升高而降低，微热管由于其高效的传热特性而成为高热流密度场合导热元件的首选。其中，沟槽式微热管由于其特性而成为两大主流方向之一。然而其核心技术——高性能毛细芯加工技术，一直掌握在日本等发达国家手中，所以为填补国内空白，该技术应运而生。

  （2）作品投入及产生的经济效益不同。A类作品投入较多，所需的工程成本较大，所产生的经济价值和社会价值也较多；B类作品往往针对的是生产工艺上的改进，经济效益较A类较少。如上文提到的驱鸟系统研制成功后，除其在计算内的7350万经济效益以外，还兼有促进国防、保证民生等社会效益。

  总而言之，A类作品无论投入和产出都大大超过B类作品，但B类作品由于其广泛联系生活的特性也是参赛者所易选取的方向。参赛者应该根据所需课题的实际情况，选择相应的参赛类别。

二、科技发明制作类作品的选题

  “好的开始，是成功的一半”，科技发明制作类作品的选题至关重要。 在“挑战杯”竞赛中，能否打破现有科学技术供给平衡的新理论、新技术，形成新的观察分析问题的观点，找准切入点，科学选题，是一个作品成败的关键。

    1、选题的原则

  科技发明制作的选题，应从其科学性、先进性以及现实意义等方面来考虑。在"挑战杯"竞赛评审标准中，科学性占30%、先进性占30%、现实意义占40%。其中，作品的科学性是基础，包括技术意义和技术方案的合理性两部分；先进性是基本要求，它包括先进程度、创新程度和复杂程度三个方面，各占10%；现实意义包括经济效益、推广价值和成熟程度，分别站15%、15%和10%。

为让读者对于选题的三原则有个直观认识，我们选取上文提到的“机场无线智能驱鸟系统”为例进行说明。

     2、选题的途径

  科技发明制作课题的来源是十分广泛的，其选题的途径有很多，概括起来主要包括以下几个途径:

  (1)从社会发展需要或当前社会热点的角度来选题。课题应该是对社会发展有益处的，是社会发展所迫切切忧的用技术及产品、绿色环保技术及产品、治疗乙肝等疾病的药物等，从这些突出的实际问题中选择课题，是科学研究的重要任务，所以这类课题的社会价值往往也比较高。如第十届"挑战杯"全国赛作品“学习影像专家决策思维的乳腺癌辅助诊断系统"，该作品针对我国乳腺癌发病率急剧上升，目前乳腺影像学专家严重缺乏的现状，研制了一套针对东方女性的辅助诊断乳腺癌的系统，为该问题的解决做出了贡献。

  (2)从专业应用实践的角度来选题。我们会在课程实验、课程设计和毕业实习、毕业设计等专业实践环节中遇到大量需要得到解决的问题，只要有细心留意，就能结合自己的实践提出许多值得研究的问题，从中就可以选择提炼出大量的课题，且选出的课题往往具有很强的针对性，具有较高的实用价值。实践中选题应注意对问题进行科学凝练、抓住问题的关键，比如当我们在实验中常常需要拧紧螺母，这是一件费时费力的事情，如果有一台机器可以自动地拧紧螺件，会让实验以及生产的效率大大提高，于是"全自动螺母拧紧机的研制"这一课题变呼之欲出。

  从参考课题指南或者规划来选题。我们可以参考一些组织机构制定的课题指南或者规划来选题，如往届"挑战杯"竞赛获奖作品或者组委为参赛者提供的参赛作品参考，国家科技部提供的973项目申请指南和“国家科技攻关计划”的重大课题规划等。而其中的部分课题，直接将其作为研究课题是很难的，建议根据自身的实际情况只将课题指南或规划中的项目作为研究方向，选择其中的子课题来进行研究。

三、作品申报书的写作

  作品申报书是参赛作品最为主要的呈现方式。参赛者应严格认真填好《作品申报书》，准确、完整、简练地表达出作品的主要内容和核心优势，方能充分展现作品的技术水平与应用价值，取得与该作品相当的奖项，主要涵盖以下内容：

     (7)研究成果。

     (8)作品的社会经济效益分析。

     (9)产业化前景。

  写作注意事项：作品申报书必须是说明文的形式，在编写其内容时采用的表达方式要体现人文性，但同时要把理工科的逻辑思维融入其中，一定要注重结构，做到简明、完整、准确、形象、规范。作品申报书还要注意六要素：重点要突出、调研要深入、选题要新颖、一句要充分、态度要认真、撰写要规范。

   "挑战杯"竞赛作品的申报书中，需要参赛者填写的主要包括封面、申报者情况、申报作品情况和当前国内外同类课题研究水平概述四个部分，下面针对这四个部分的写作分别进行分析，并将前面提到的第十届

  "挑战杯"大学生课外学术科技作品竞赛特等奖作品"沟槽式微热管毛细芯高速旋压犁削复合成形技术"为示例，以便读者能够更好地领会各部分的写作要点。

（一）封面

  封面的主要作用是为评委提供参赛作品最基本的信息，包括作品编号(序号)、作品名称、申报者学校(学院)、申报者姓名和作品类别，其中最重要的就是作品的名称。

  在作品的评审中，评委对作品的第一印象非常重要，而对作品的第一印象一般是来自于作品的名称。好的作品名称可以先声夺人，提升作品的档次，给评委留下深刻的印象，使评委有兴趣去详细了解作品的内衍。

  一个好的作品名称首先要能直观地反映出作品的内容、可以正确、清晰、简明扼要地阐述科研主题思想、要准确地使用关键词和主题词、要反映出其科学性和先进性、要有一定的深度和内涵，做到不俗、不浅。

  一般来说，作品名称的确定是申报书编写过程中最难解决的关键问题之一，是要在总结归纳作品整体内容的前提下进行的。所以，如果在开始填写申报书时命名存在困难，可以先编写完申报书内容和作品研究内将，最后再根据作品内容进行作品名称的编写。

（二）申报者情况

  在填写"挑战杯"申报书中的申报者情况时，需根据个人项目或集体项目选择A1表或A2表，按照要求如实地进行填写，最同学历应置于首位，相应的作品会被划入第一作者学历组别。

（三）申报作品概况

  该部分是申报书的主体部分，基本上涵盖了作品的所有信息，主要包括:作品设计、发明的目的;作品的基本思路;作品的创新点，技术关键和主要技术指标;作品的科学性、先进性;使用说明及该作品的技术特点和优势，作品的适应范围，推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测，以及作品的获奖情况、进度、知识产权情况和作品形式等基本信息。下面将对各项的写作方法分别进行阐述。

l.作品设计、发明的目的

  作品设计、发明的目的阐述要做到语言准确，立论依据充分跟，论证体系完善且条理清晰。由于当前科学研究既高度综合又高度分化，新知识、新理论更新加快，即使在同一领域，由于研究背景和方法不同，对一个课题的理解、看法也差异很大。因此，在填写该部分内容时，要在查阅大量国内外文献资料，广泛调研的基础上，尽可能地把作品研发的意义、特点和创新点充分表达出来。要清楚、客观、全面地说明国内外同行的研究状况，如已研究的程度、所有的方法和手段以及发展趋势，要特别指出目前需要解决问题以及没有解决的原因，提出对此问题的解决办法及要达到的目的。

  这部分的设计与论证是作品申报中的关键环节。力求做到论证要素体系应比较完善，重点从产品研究的意义，以及同类研究工作国内外研究的现状与存在问题，产品的特色和创新之处及其立论根据，以及研究工作的成果及其效益等这些主要因素来论证，评委专家往往根据这些要素进行评议。同时，论证材料中的实际调查数据和资料会使参赛课题更加生动、有特色、更具有说服力。同时，在进行这部分内容的编写时，一定要注意论述的条理性，做到思路清晰，简明扼要，图文并茂的表达出作品发明、设计的目的和意义。

  例子：电子芯片的性能随着温度的升高而降低，微热管由于其高效的传热特性而成为高热流密度场合导热元件的首选，其中沟槽式微热管由于其特性而成为两大主流方向之一。然而其核心技术——高性能毛细芯加工技术一直掌握在日本等发达国家手中。鉴此，为填补国内空白，本发明提出一种高效沟槽式微热管高性能毛细芯加工技术。

  1、作品基本思路

  作品基本思路主要包括研究方法和技术路线等内容，是为完成研究内容而设计的研究方案和技术措施，它包括理论分析、试验方法、工作步骤等一整套计划安排。正确的研究方法和技术路线是保证作品研制顺利进行的基本条件之一。所以，一个好的科技发明制作必定是通过科学合理的研究方法和技术路线研制出来的。这部分填写时要注意做到设计周密、方法科学，技术先进可行，措施具体明确，切忌含糊不清、模棱两可。优秀的作品基本思路不仅能帮助评委更好地了解作品，而且周密、科学、合理的基本思路和技术路线还可以体现出作品的科学性。

  2、作品创新点、技术关键和主要技术指标

  作品创新点、技术关键和主要技术指标旨在将作品的创新价值与技术价值直观地反映给评委，是申报书的重要部分。

  作品的创新主要包括如下内容：

（1）研究思路上的创新。在研究思路上另辟蹊径，在科学研究上选取 一个全新的角度去看待问题，是对作品最重要的创新要求。如上文中提到“学习影像专家决策思维的乳腺癌辅助诊断系统”这一课题，其从影像统计学角度解决医学难题，从多学科的交叉点入手，即是在研究思路上有所创新。

(2)研究内容上的创新。对于普遍研究的热点问题，从侧面入手研究其相关的其他问题。如在研究硬件存储系统的容量和吞吐率基础上，研究硬件存储系统的功耗问题，这就是研究内容上的创新。

(3)研究方法上的创新。比如同样解决视频数据检索问题，不是像别人那样用视频标注的方法，而是采用为视频建立概念索引的方法，这就是手段上的创新，它是作品应该具备的一个基本条件。

  在进行作品创新点的撰写时，要注意根据作品的实际情况，明确地体现出作品在研究思路、研究内容和技术手段上的创新，创新点罗列出来，让评委容易看到。同时，要注意创新点要真正的体现作品的创新性，千万不要将非创新的信息滥竿充数地加上去，在这种地方投机取巧往往得不偿失。

  作品创新点写作示例：1.采用高速充液旋压成型和犁削复合成形技术。2.生产的微沟槽在管内沿轴向分布的微沟糟具有多尺度粗糙形貌特征，即在尺度为亚结构(尺度0.1 mm量级)的沟松槽壁面分布尺度为微结构(尺度10 -100µm量级)的茸状组织。作品的技术关键主要包括以下几个方面:①制作过程中所采用的关键技术；②制作必需工具的设计和加工技术;③制作装备的设计和加工技术；④为提高作品性能而采用的关键技术等内容。对于以上内容撰写时应按照重要的程度采用逐项列举的方式，简单明了的方式呈现。

  作品的技术关键示例：

  1、微沟槽表面多尺度粗糙形貌生产技术。2.高速旋压梨削复合程序技术专用刀具设计。

  作品的主要技术指标应按照作品的实际情况，根据作品的类型而定，例如生产设备类作品的技术指标应该包括生产速率、寿命、成本、作品的 规格及性能等指标内容。在撰写作品的技术指标之前，应该首先了解一下 目前市面上该种产品或者类似产品的主要指标，在这些基本指标的基础上，再加上该作品的特色指标，组合成作品的技术指标。一般来说技术指标主要通过一些技术数字表现出来，撰写时也应按照重要的程度采用逐项列举 的方式。

   主要技术指标写作示例：微沟槽超薄毛细铜管高速旋压犁削复合成形专用装备加工微沟槽超薄毛细铜管速度>10m/min,专用刀具使用寿命>100m，成本