專欄
小人物大發明 台灣參與IEYI競賽20年之路
邱惠恩 周明文 / 採訪報導台灣參與世界青少年發明展(簡稱IEYI)已邁入第20年，今年8月將在台灣舉辦。在人類歷史上，有許多發明改變了歷史，例如輪子、印刷術、蒸汽機等，這些發明解決許多困難，讓生活越來越便利。不過，發明是專家學者才有的能力嗎？在台灣有一群師生花時間、花精力、花資源長年鑽研發明。
高雄東光國小擁有全台唯一一個創意發明館，圖片上是學生得獎作品「伸縮好睡學童椅」。圖／獨立特派員
東光國小發明館
高雄東光國小擁有全台唯一一個創意發明館，館藏是歷屆學生的得獎發明作品。得獎最小年紀是三年級，發明作品是「伸縮安全防盜鐵窗」，既可防盜又可防止幼兒墜樓，開啟安全鎖就能逃生。「當時有兒童墜樓的社會事件，所以學生才有此發想，」東光國小退休老師楊宜倫說明。
原為資優班老師的楊宜倫，苦惱於要設計什麼教材教導資優班學生時，發現了IEYI競賽，「發展創意正是資優生很需要培養的能力，試上一堂課後發現孩子反應很熱烈，」於是2005年楊宜倫開始指導學生參與IEYI競賽。
世界青少年發明展（簡稱IEYI），發明組最小參賽年齡是國小一年級，是所有發明競賽中年齡最小的。複審評分項目包括創意性，也就是過去從未有過的發明；第二，市場效益，強調外觀精緻度及對整體社會貢獻度；第三，操作，講究結構與運作設計。
台灣從2004年開始參與IEYI，今年邁入第20年，八月份將在台灣舉辦。台灣參與IEYI的重要推手是台師大工業教育系教授洪榮昭，「他不一定要懂得很多科學原理，懂得應用器材比較重要，就像我們都是先學會騎腳踏車，才去了解齒輪原理，這叫內隱式學習，知識在探索的過程中慢慢累積起來。」
觀看東光國小創意發明館擺放的作品，的確沒有高深的科學原理。像是「衛生紙夾住器」，將髮帶圈住衛生紙盒開口處，衛生紙就能順利抽取，不會卡在抽取處。另外，「伸縮好睡學童椅」靈感來自學生共同的痛苦回憶：趴在桌上午睡，睡完常是手麻身體痠痛。有鑑於此，學生讓教室椅子透過伸縮幾個關節，就能從椅子變床，類似沙發變成沙發床。
「我才見識到說孩子其實他們潛能無限，只要你適度的引導，他們就可以有很多各式各樣的想法，」楊宜倫驚艷於孩子們的創意，即便2020年退休，仍不時返校協助師生。東光國小不僅有創意發明館，每年暑假也舉辦創意發明營隊，甚至列為學校的校本課程。
「神奇釘鞋」是可以在雪地與一般地板穿的兩用釘鞋，陳盈泰小五作品。圖／獨立特派員
「發明是我們學校一個很大的課程，所以我們那時候一直處在一個很鼓勵我們解決生活上的問題的氛圍，」東光國小校友陳盈泰，如今已是建中高二學生，他回憶當時只要有想法便會畫在紙上跟老師討論，發明氛圍相當濃厚。
陳盈泰自己本身也參加過三屆IEYI，其中一項作品「神奇釘鞋」，運用簡單的齒輪操作，就能讓釘爪自鞋底升降，進出雪地與室內無須再穿脫釘爪，相當簡便，「亮點是升降鞋底，釘爪是固定在鞋子上，因為鞋底比較不容易壞掉，」陳盈泰表示，這是小學五年級的發明，於2018年在印度舉辦的世界青少年發明展得到金牌。
連7年投入發明
智能復健手滑車讓機器來做重複性的復健動作，復健師不必長時間從旁協助手部受傷患者。圖／獨立特派員
IEYI參賽資格從國小一年級到高中職畢業，因此，有學生連續參與長達7年。
目前就讀康乃薾美國學校的邱寶萱與邱議德姊弟倆，自2018年還在就讀臺北市立大學附設實驗國民小學便投入發明，弟弟主要負責前期設計與組裝，後期的產品美化、簡報與介紹則由姐姐主責。
姊弟倆拿出今年最新的參賽作品：智能復健手滑車。手放在墊子上固定好後，按下啟動鍵，車子就開始照四種復健模式移動：直線、平行、Ｘ型、圓型，根據患者力氣大小可調整輔助程度，並設有緊急停止按鈕，按下去機器立刻停止所有動作。
智能復健手滑車靈感來自於鄰居手受傷，「我跟著鄰居去復健，看到復健師在旁邊一直站著移動鄰居的手，我覺得這種重複性的動作如果由機器來做，復健師就可以做別的事情，」邱毅徳說。
像邱家姊弟倆這樣連續投入7年課外活動，在升學主義體制下實屬難得，「國中升學壓力就來了，那學生往往屈於現實，如果也沒有老師引導的話，他自然而然就變成升學主義下的犧牲品，」楊宜倫觀察。
苦樂參半的發明過程
發明從無到有是一個漫長的過程，需要有人適當的引導。圖／獨立特派員
發明是從無到有的過程，引導學生的第一步：觀察生活、發現需要。「我總是跟學生說你們要當一個生活的不滿足，也就是不要滿足於現況，」楊宜倫表示，自己會鼓勵孩子平常拿一個筆記本，記錄下生活遇到的問題。
臺北市立大學附設實驗國民小學老師、同時也是邱寶萱、邱議德姊弟的指導老師豐佳燕指出，觀察問題有分幾個層次，首先，發現問題，第二，你覺得這是一個問題，第三，你覺得這是一個有必要被解決的問題。
學生發想的過程中，創意總是天馬行空、無邊無際，甚至如果不切實際該怎麼辦？「不用批評，不要說:『這怎麼可能啊』、『這太誇張了啦』，」豐佳燕認為，老師要學習不預設答案，也不潑學生冷水，否則學生參與的興致也一併熄滅，「讓學生自己想想看這些天馬行空的方式有沒有做出來的機會」。
引導學生發明的第二步：擴充學生的生活與知識資料庫。楊宜倫表示，自己會蒐集許多創意發明的例子給學生分析與歸納，「解決問題是一個觸類旁通的過程，你可能一下子想不出方法，可是在你看了很多的東西或者市面上很多的例子之後，也許突然之間就想到解決方法。」
「有共變思維，發明過程中就能減少摸索的時間，」洪榮昭解釋，發生事情通常都不是單一因素，以麵包烤焦為例，烤焦原因可能是溫度、時間、食材、擺放的位置等，共變能力是基於大量的生活與知識基礎，也可在發明過程中培養出來。
引導學生發明的第三步：實驗實作。「發明需要綜合型的能力，有科技、數學、工程，不太可能一個人全都會，因此很強調團隊合作，」豐佳燕是資優班老師，但他喜歡讓資優班跟普通班學生一起合作，「資優班學生有比較多的優勢能力可以協助團隊成長，但同時他們也學習到普通班學生其實也表現得很好。」
對學生而言，發明過程無疑是苦樂參半，「找到適合的零件真的很痛苦，」邱議德表示，網路上的零件品質參差不齊，買回來，組裝後發現不合適，又要重新買回來再試，不斷重複同一個過程直到成功，「當辛苦這麼久後終於成功，那一刻真的很開心」。
「當然還是會想得金牌，但投入作品的時候不會想這些，」邱寶萱認為，雖然得獎對學習簡歷有幫助，但更多是自己有興趣，「想要解決問題才是真正的動力，而且也可以考驗自己對一件事情的耐心和持續性」。
由於IEYI會到其他國家比賽，「向全世界各國的人介紹自己的作品，對我來說是一個很新奇的經驗，」陳盈泰回憶三屆出國參賽的時光。
陪伴孩子的家長也是苦樂參半。「這個不行啊，」邱寶萱與邱議德的母親劉靜萍本身從事設計，也是個點子王，他回憶自己剛開始陪伴孩子常武斷的評論孩子的想法作法，「後來我發現我一開始就打滅孩子的想法，他們可能就沒興趣」。
劉靜萍認為，投入發明的過程中，孩子有很多情緒，包括挫折、憤怒、與同組同儕的摩擦，都需要家長跟著孩子走過一遍。劉靜萍進一步發現，探索過程中累積起來的不只有知識還有素養，「包括組裝、合作、自律、習慣都內化成自己的基本素養，一輩子都用得到，別人不可能搶走。」
拿到金牌然後呢?
參與IEYI的發明作品，多年來，不乏有廠商等來詢問，但最後都不了了之。像是陳盈泰的神奇釘鞋已申請台灣跟美國專利，「我想要把我這個想法賣給美國大公司，但是後來發現有點麻煩又很花錢，就沒有繼續做。」
投入發明教育的老師與學生並不了解商品化或市場化的操作模式，即便有好的點子，仍停留在學術領域內。
洪榮昭以日本青少年兒童發明展為例，金牌作品會擺在MITSUKOSHI百貨，公共電視會介紹學生的作品，並且找企業界或天使投資來現場。
另外，發明過程中需要機器設備與耗材，也常讓師生傷透腦筋，像是陳盈泰的神奇釘鞋，為了符合鞋子的弧形角度最終還是得找廠商協助製作，「有時學生有很棒的想法，找廠商卻沒有錢的話，怎麼做出來是一個大問題，」楊宜倫表示，或許政府可列出一些可合作的單位或廠商名單。
「有時變成好像是有錢人參加的活動，」豐佳燕認為，或許教育單位可以有類似國科會計畫的平台，學生提案子，經過審查通過後，可拿到所需的設備與資金。
