基于專利物化的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

曹林濤，徐福衛(wèi)，裴曉敏，范建輝

(湖北文理學(xué)院 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 襄陽 441053)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育已被廣泛認(rèn)知與接受，不論是學(xué)校層面、家長層面、學(xué)生層面，亦或是社會(huì)層面，都認(rèn)識(shí)到了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育納入學(xué)校人才培養(yǎng)的重要性，并且在積極嘗試各種措施，包括且不限于科技創(chuàng)新實(shí)踐基地[1]。作為高校傳統(tǒng)辦學(xué)的延伸，實(shí)驗(yàn)論文、調(diào)研報(bào)告、專利申請(qǐng)與軟件著作權(quán)登記等原屬于導(dǎo)師、以文本內(nèi)容方式記錄與展示的成果已經(jīng)構(gòu)成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的主要載體。傳統(tǒng)模式相對(duì)陳舊[2]，實(shí)用性與技術(shù)性不明顯。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不能局限于撰寫科技論文與專利申請(qǐng)，也不能局限于商業(yè)企劃與開辦公司。我國作為制造業(yè)大國離不開資產(chǎn)性技術(shù)布局與儲(chǔ)備[3]，不僅更加需要實(shí)驗(yàn)室或車間，而且需要持續(xù)性地培養(yǎng)工匠并儲(chǔ)備工匠人才。專利構(gòu)思源于哲學(xué)與科學(xué)，具備理論基礎(chǔ)與可行性，但是質(zhì)量核心在于技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也就是產(chǎn)品導(dǎo)向，這要求申請(qǐng)過程優(yōu)先配合實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)，否則只會(huì)體現(xiàn)為創(chuàng)意構(gòu)思。經(jīng)過物化實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)，有望把人的腦力活動(dòng)與體力活動(dòng)經(jīng)由物質(zhì)(材料與工具措施)連接起來，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意構(gòu)思到產(chǎn)品的無縫銜接，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才的培育與有效產(chǎn)品的市場初見。由此而言，專利物化實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)造性人才值得期待。

一、專利物化實(shí)踐教育的目標(biāo)定位

大學(xué)教育強(qiáng)調(diào)“理論聯(lián)系實(shí)際”，重視“社會(huì)實(shí)踐”。幾乎所有的工科教學(xué)都設(shè)置有以動(dòng)手操作為措施的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，比如機(jī)械專業(yè)的“精工實(shí)習(xí)”，土木專業(yè)的“測(cè)量實(shí)習(xí)”，都是通過“做中學(xué)”來提高內(nèi)涵素質(zhì)[4]。除此之外，一般都安排有畢業(yè)前的企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。專利物化屬于實(shí)踐教學(xué)類課程，離不開動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)，但是專利作為特定的標(biāo)的，這類實(shí)踐課程又有其不一樣的內(nèi)涵，除卻基本理論，更加側(cè)重實(shí)踐技能。其一，專利基礎(chǔ)知識(shí)的科普教育，包括專利類型、專利基本屬性、專利說明書或技術(shù)交底書的要素構(gòu)成。這一點(diǎn)可以通過既有專利的類比進(jìn)行挖掘。其二，專利創(chuàng)新意識(shí)啟蒙與培育，包括為什么要?jiǎng)?chuàng)新(價(jià)值所在)以及如何去創(chuàng)新(措施所在)等。其三，成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)節(jié)培育(技術(shù)可行性實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證)。雖然當(dāng)前專利證書并沒有明確要求已經(jīng)具體實(shí)施與實(shí)現(xiàn)，但是不具備實(shí)現(xiàn)可能的技術(shù)方案也就徹底失去了實(shí)用性。這三個(gè)目的由低到高，從科普到應(yīng)用，正是專利社會(huì)功能的體現(xiàn)。大學(xué)生認(rèn)識(shí)到專利物化實(shí)踐課程的目的，或者說端正求學(xué)態(tài)度本身就是對(duì)專利認(rèn)知的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

二、專利物化的主要教學(xué)內(nèi)容

專利作為特殊的有知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬性的標(biāo)的，具有強(qiáng)烈的實(shí)用性基礎(chǔ)，但是實(shí)用性不應(yīng)該停留在紙質(zhì)申請(qǐng)或授權(quán)證書上。正如同論文應(yīng)該書寫在祖國大地上一樣，專利的質(zhì)量離不開實(shí)證與轉(zhuǎn)化，最終是導(dǎo)向產(chǎn)品。

(一)物化標(biāo)的選擇

把特定的對(duì)象經(jīng)過操作轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物或反映工作機(jī)理與效果的實(shí)物模型，不是一項(xiàng)簡單的事情。這個(gè)特定對(duì)象可以是準(zhǔn)專利(已經(jīng)成功受理的專利申請(qǐng)或授權(quán)的專利，拿到了國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的申請(qǐng)?zhí)柣蚴跈?quán)通知)，也可以是為專利申請(qǐng)做準(zhǔn)備的創(chuàng)意構(gòu)思(待完善后提交專利申請(qǐng)文件)。實(shí)用新型類專利本身以結(jié)構(gòu)見長，方法類的發(fā)明專利也可展現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程，同樣可以作為標(biāo)的。對(duì)于學(xué)生而言，如果產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或展示方法應(yīng)用的結(jié)構(gòu)模型過于復(fù)雜，實(shí)施路徑相對(duì)艱難，實(shí)施可行性會(huì)被打折扣。一般而言，簡單的結(jié)構(gòu)或方法，比較容易成為培育性標(biāo)的。打開淘寶等電商購物網(wǎng)站，就可以發(fā)現(xiàn)同類產(chǎn)品有很多不同賣家，只是在細(xì)節(jié)上存在差異，即替代性產(chǎn)品很多。一般而言，日常生活的替代性產(chǎn)品相對(duì)容易在模仿的基礎(chǔ)上創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)。由既有零部件組裝新產(chǎn)品同樣比較容易實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)實(shí)生活中有很多產(chǎn)品需要多樣化以滿足差異化個(gè)性需求。簡單的比如拖鞋，可以由不同材料與工藝制成不同款式。非洲人進(jìn)口中國廢舊輪胎加工成備受群眾歡迎的各種實(shí)用拖鞋，就是把用廢舊輪胎制作拖鞋的方法予以物化實(shí)施。相對(duì)復(fù)雜的主題，比如手機(jī)或防洪圍堰，也可在手機(jī)外觀設(shè)計(jì)或圍堰的結(jié)構(gòu)組合上進(jìn)行集思廣益或頭腦風(fēng)暴。

(二)前導(dǎo)理論教學(xué)

在實(shí)施物化實(shí)踐前，需要掌握一些基礎(chǔ)的與專利相關(guān)的前導(dǎo)理論知識(shí)，可以在教室內(nèi)以講授與聽講的教學(xué)模式為主。為什么要重視創(chuàng)新？習(xí)總書記指出：“科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在發(fā)展全局的核心位置?！苯陙?，為促進(jìn)就業(yè)與高質(zhì)量發(fā)展，政府推動(dòng)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”?？萍及l(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新。創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，創(chuàng)新是企業(yè)與個(gè)人高質(zhì)量生存與發(fā)展的主要路徑之一。可以通過現(xiàn)實(shí)的中美貿(mào)易戰(zhàn)以及高科技企業(yè)或中小科技企業(yè)的生存與發(fā)展針對(duì)性地闡述創(chuàng)新的必要性。高科技層面，可從中興與華為面對(duì)貿(mào)易戰(zhàn)的應(yīng)對(duì)方式進(jìn)行講解；日常生活層面，可以小龍蝦清洗機(jī)或除雪機(jī)械為例進(jìn)行講解。專利與創(chuàng)新是什么關(guān)系？專利是能夠獲得保護(hù)的公開的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。對(duì)于易模仿的且有市場的產(chǎn)品，特別需要通過專利進(jìn)行有效保護(hù)。專利的分類與屬性是什么？專利包括實(shí)用新型、外觀設(shè)計(jì)與發(fā)明專利。在市場認(rèn)知層面，發(fā)明專利的價(jià)格一般高于實(shí)用新型，但最終價(jià)值取決于市場。專利的屬性具體包括實(shí)用性、新穎性與創(chuàng)造性，其中最難把握的是創(chuàng)造性。專利的組成要素是什么？專利技術(shù)交底書的撰寫技巧是什么？這類知識(shí)可以拿公開的專利與專利申請(qǐng)的比較進(jìn)行分析解說，也可以就專利申請(qǐng)過程中的審查意見的探究分析展開討論式教學(xué)。若想成為專利代理人或知識(shí)產(chǎn)權(quán)法方面的律師，可以細(xì)致研究相關(guān)的專利法律或?qū)嵤┘?xì)則。

(三)物化操作實(shí)踐教學(xué)

把準(zhǔn)專利或?qū)＠暾?qǐng)構(gòu)思物理模型化，本身就是一種科學(xué)實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)，可以在實(shí)驗(yàn)室或車間以“勞動(dòng)形式”進(jìn)行[5]。物化本身具備產(chǎn)品導(dǎo)向性，不是簡單的重復(fù)性勞動(dòng)而是探究性的創(chuàng)造性勞動(dòng)，是人力與物質(zhì)的創(chuàng)造性結(jié)合。物化是把傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)延伸到試驗(yàn)室與生產(chǎn)車間的技能操作，過程與結(jié)果看得見摸得著，更具存在感，更近實(shí)用性。物化不同于傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)，其結(jié)果也不在指導(dǎo)老師的控制之下；不僅標(biāo)的一般不會(huì)統(tǒng)一，過程與結(jié)果也都會(huì)因思想與措施的差異而帶來明顯的不同。這是物化探究有別于實(shí)習(xí)或?qū)嵱?xùn)的地方。重復(fù)他人操作，實(shí)驗(yàn)的成分較多；探索未知，試驗(yàn)的比重較大。不管實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)，不論原創(chuàng)或重現(xiàn)，都是針對(duì)物體進(jìn)行重構(gòu)，產(chǎn)生展示結(jié)構(gòu)組成與工作機(jī)理的新物體。參照實(shí)驗(yàn)操作與工程施工或產(chǎn)品加工，需要類似實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行整體層面的規(guī)劃引導(dǎo)。大致包括以下方面：1)按照結(jié)構(gòu)組成與工作機(jī)理組建物化團(tuán)隊(duì)，目標(biāo)是形成物化團(tuán)隊(duì)；2)由專利大樣圖示轉(zhuǎn)化成工程結(jié)構(gòu)圖示，涉及細(xì)部特征與比例(縮尺模型或足尺物件)，目標(biāo)是把整體結(jié)構(gòu)分解為具體組成單元；3)把材料組成與要求延伸到工具與材料預(yù)處理，目標(biāo)是在工具幫助下實(shí)現(xiàn)物的載體可行與可靠；4)針對(duì)半成品或成品，開展試驗(yàn)測(cè)試，目標(biāo)是檢驗(yàn)是否能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能以及可能的有益改進(jìn)措施；5)產(chǎn)品定型后的實(shí)施過程總結(jié)與布展推介，目標(biāo)是向市場推介，尋求潛在的市場轉(zhuǎn)化人。創(chuàng)造物體以技術(shù)文案為基礎(chǔ)，需要整合智力與物質(zhì)資源(材料與工具)展現(xiàn)產(chǎn)品；創(chuàng)造性勞動(dòng)的過程，實(shí)現(xiàn)了大國工匠的校園培育。

三、專利物化操作效果的決定因素分析

(一)學(xué)生負(fù)責(zé)制

好標(biāo)的如同授權(quán)的專利一樣，具備多個(gè)技術(shù)特征并體現(xiàn)多個(gè)功能，不是單一知識(shí)原理可以實(shí)現(xiàn)的，需要頭腦風(fēng)暴與交叉合作，絕不能自我陶醉與閉門造車。干成一件事僅有熱情是不夠的，頂層的把控不僅有助于避免預(yù)期產(chǎn)品落入垃圾俗套，更有助于減少缺陷，豐富產(chǎn)品內(nèi)涵。導(dǎo)師均有做項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)與帶隊(duì)資歷，可以把多個(gè)相關(guān)的平行人員組成一個(gè)協(xié)作式團(tuán)隊(duì)。因標(biāo)的復(fù)雜程度不同，必要時(shí)甚至可以雙導(dǎo)師進(jìn)行輔助。比如湖北文理學(xué)院的挑戰(zhàn)杯參賽作品“用于車輛限高架的預(yù)警裝置”，就由電子工程專業(yè)與道路工程專業(yè)的兩位博士共同指導(dǎo)學(xué)生完成。新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)的工程設(shè)計(jì)教育[6]也是倡導(dǎo)不同領(lǐng)域?qū)W生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，并由兩名不同專業(yè)導(dǎo)師輔導(dǎo)。學(xué)生是項(xiàng)目實(shí)施主體，他們必須推舉出一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該負(fù)責(zé)人作為導(dǎo)師的直接聯(lián)系人與溝通人，既要有擔(dān)當(dāng)精神，又要能帶領(lǐng)大家發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要負(fù)責(zé)實(shí)施物化，還要負(fù)責(zé)資金的申請(qǐng)與使用。例如細(xì)分到分項(xiàng)支出類別的項(xiàng)目預(yù)算、采購與入賬等。學(xué)生的各種能力由此得到提升。

(二)資金保障制

物化屬于產(chǎn)品試驗(yàn)性制作，沒有資金，再強(qiáng)的大腦也沒有重構(gòu)物質(zhì)產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)條件，這就與以PPT與板書的平面媒體教學(xué)沒有本質(zhì)區(qū)別一樣。雖然實(shí)踐教學(xué)育人不用支付學(xué)生勞務(wù)費(fèi)，但是材料需要購買，工具器具需要提供，同時(shí)指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生把創(chuàng)意構(gòu)思轉(zhuǎn)化為技術(shù)實(shí)現(xiàn)的腦力勞動(dòng)過程需要?jiǎng)趧?wù)費(fèi)。轉(zhuǎn)化思路不一樣，原材料不一樣，工具器具不一樣，加上實(shí)施過程中不好把握的某些變數(shù)，試驗(yàn)成本也會(huì)不同。因?yàn)槌杀镜牟淮_定，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人需在事前、事中就資金需求多次與校方職能部門進(jìn)行溝通。事前協(xié)商，事中調(diào)整。調(diào)整包括技術(shù)優(yōu)化，也包括過程監(jiān)督。耗材種類繁多，價(jià)格不一，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的小產(chǎn)品可以勞務(wù)費(fèi)形式(團(tuán)隊(duì)勞務(wù)費(fèi)或者單人次勞務(wù)費(fèi))進(jìn)行支持。結(jié)果表明：溝通有助于取得必要的較大資金支持，溝通有助于職能部門對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量的把控；資金的投入與物化產(chǎn)品效果成正比，資金越充足越能趨近體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能的產(chǎn)品化。

(三)融合服務(wù)制

離開了材料與工具，很難把構(gòu)思與專利實(shí)物化。做飯需要廚房，物化需要操作間，例如承載設(shè)備、工具、儀器的實(shí)驗(yàn)室、辦公室、車間等。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室包括省部級(jí)以上平臺(tái)等都是開放性的[1]，便于設(shè)施的獲取。3D打印技術(shù)有助于低成本構(gòu)架物質(zhì)模型，但對(duì)于結(jié)構(gòu)間的結(jié)合以及工作機(jī)理的展示有缺陷。例如湖北文理學(xué)院開發(fā)“雙扇交叉型雨水篦子”時(shí)，采用3D打印技術(shù)制作了縮尺的樹脂模型，每個(gè)成本在200～300元。與此同時(shí)，與合作企業(yè)在河北邯鄲制模與生產(chǎn)球墨鑄鐵的足尺產(chǎn)品60件，成本在2萬元。模型方便攜帶展示與交流，但只有實(shí)物產(chǎn)品才能滿足工程應(yīng)用性展示。很顯然，雨水篦子的物化融合了實(shí)驗(yàn)室打印與工廠車間兩個(gè)平臺(tái)?！?017年湖北文理學(xué)院專利物化大賽”中，部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)思路很巧妙。部分同學(xué)利用淘寶網(wǎng)平臺(tái)購買成熟產(chǎn)品，拆分后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室改裝，較好地降低了產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的難度與成本。比如“可調(diào)重心的網(wǎng)球拍”“磁吸式手電筒”以及“自動(dòng)光感伸縮雨棚”，均是對(duì)既有產(chǎn)品的改造式開發(fā)。又比如產(chǎn)品“粉塵吸附裝置”，它借助了木匠，鐵藝產(chǎn)品借助了焊工與鐵匠。總之，多平臺(tái)的融合服務(wù)把學(xué)校與社會(huì)工匠或車間結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了文本資料的實(shí)物化，更好地完成了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，有助于產(chǎn)品特別是實(shí)用小產(chǎn)品的開發(fā)與創(chuàng)造性培育。

專利物化由于標(biāo)的明顯與專利相關(guān)，更加側(cè)重專利創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，更好地落實(shí)了實(shí)踐操作育人環(huán)節(jié)，而且把平面創(chuàng)新與物理實(shí)物創(chuàng)造結(jié)合起來，落腳點(diǎn)導(dǎo)向了產(chǎn)品創(chuàng)造。功能替代性的簡單結(jié)構(gòu)或方法，由于成本小、實(shí)踐難度小，比較適合作為物化實(shí)踐標(biāo)的。導(dǎo)師牽頭的學(xué)生負(fù)責(zé)制、有溝通的資金保障制與多平臺(tái)的融合服務(wù)制是基于專利物化進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)造性培育的決定因素。在充分實(shí)踐基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地制度化，有望為本科生或研究生的專利教育與成果轉(zhuǎn)化入門服務(wù)，更好地完善素質(zhì)教育。

致謝：感謝湖北省知識(shí)產(chǎn)權(quán)局高校知識(shí)產(chǎn)權(quán)推進(jìn)工程對(duì)本項(xiàng)目的鼎力支持。