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1、. .创造创造技法在青少年生命科学课题研究中的应用曹晓清 (上海市科技艺术教育中心 200031)摘要：本文分析介绍了5种创造创造技法在青少年生命科学课题选题、实验设计、数据处理、结果分析等方面的应用。这些技法的应用有利于开拓青少年的创新思维，培养他们的创新意识，提高工程的创新性。关键词 创造创造技法 生命课题研究 生命科学课题研究活动是青少年生物科技活动中科技含量最高的活动。青少年开展生命科学课题研究活动的价值在于通过活动树立青少年的创新意识，培养创新思维、提高创新能力。创造技法是从创造创造的活动、过程、成果中总结出来带有普遍规律的方法，到目前为止，创造技法已有300多种。创造创造和生命科学
2、作为校外科技教育的两大学科虽然教育方式和方法不同，但总体目标都是培养青少年的创新意识以及良好的创新素质。实践证明，应用这些技法，能更有效地进展创新活动。因此在青少年生命科学课题研究中应用创造创造技法有利于开阔学生的创新思维，提高工程的创新性，起到事半功倍的效果。1、青少年生命科学课题研究中所表达的创造创造技法青少年生命科学课题研究的主要赛事为19892001年间每2年举办1次的的六届青少年生物和环境科学实践活动以及该项赛事与创造创造竞赛合并后自2002年起每年举办1次的的1722届创新大赛。在对青少年生命科学工程的研究分析过程中发现，虽然工程作者并没有特意使用创造创造技法，但在这些工程，特别是
3、优秀工程的选题、研究等过程中却表达了创造创造技法的应用。通过对12届的大赛中获一等奖的238个生命科学动物、植物、微生物、医学与安康、生物化学、环境科学工程中所表达的创造创造技法进展分类，结果如表1所示：表1 12届竞赛中生命科学一等奖工程所表达的创造创造技法移植法组合法逆向法类比法联想法其它技法第1届521281第2届300542第3届3101101第4届2141133第5届1230110第6届3222132第17届250061第18届3212103第19届1320123第20届1430142第21届2530101第22届242393总计2831211612022图1 不同创造创造技法在12
4、届竞赛中所占比例图2 5种创造创造技法在历届竞赛中的情况从图1可以发现，联想法、组合法、移植法、逆向法、类比法所占比例较高，分别为50%、13%、12%、9%及7%，其他技法共占到9%。说明这5种技法适用性较为广泛。进一步分析这5种技法在历届竞赛中的情况如图2所示：联想法在各届竞赛一等奖工程中所占数量都较大，可能由于联想法表达了从某一现象通过联想给出假设进而解决问题的过程，与课题研究的方法较为相近。组合法除第2届外，在另11届工程中也适用性较好，可能由于组合法在植物混种提高产量或跨学科研究方面较有优势。移植法在历届工程中都有应用，因为不同将其他领域的研究方法或结果移植到自己的研究中，确实也是青
5、少年生命科学课题中较为常用的方法。逆向法和类比法在历届工程中虽然表达得不是很多，但在启发创新思维方面确实也能有所启发。2.五种常见创造创造技法在青少年生命科学课题研究中的运用总结历年上海市青少年生命科学优秀课题的特点及较常用的创造创造技法，发现联想法、组合法、移植法、逆向法、类比法5种创造技法较为适用。下面将通过具体事例介绍这5种方法在课题研究中的运用。1.1联想法把不同的问题，不同现象，不同的科学原理或不同的技术，统一起来进展考虑的思维方法就是联想。联想创造法，就是有意识地把由此及彼的思考方式，灵活运用到创造创造活动中，以取得具体创造创造设想或完成创造创造课题的技法。“蟾蜍口腔液消除痒辣子毒
6、素的实验报告课题就得益于因果联想。教师从“暑假期间，我们在庭前屋后树下休息，或在野外活动的时候，为什么经常会觉得浑身痛痒开场启发学生进展联想，究其原因是痒辣子刺蛾幼虫的毒毛能随风飘扬，如果刺入皮肤，就造成浑身痛痒。那能否找到更有效的药物呢？在思考陷入瓶颈的时候。教师又启发学生，有什么东西敢吃痒辣子吗？同学们联想到鸭子和蟾蜍会吃它，鸭子吃了痒辣子以后痛苦难受，甚至死亡，而蟾蜍连吃好几个却假设无其事。“为什么蟾蜍吃了却没事呢？从这一结果进一步联想到蟾蜍的口腔液可能会消除痒辣子毛的毒素，于是开场了课题研究。通过“暑期野外有时身上痛痒难当痒辣子毒毛作怪什么东西敢吃痒辣子为什么敢吃蟾蜍口腔粘液能解毒这一
7、系列联想过程最终产生了这一非常具有创新性和实用性的小课题。从上面的例子可以发现，正是通过列出“为什么身上会痛痒蟾蜍口腔粘液能解毒这一系列的关键词，启发学生有效地进展联想，最终才发现了课题。在使用联想法时，可以通过只写出最初和最后的结果的关键词，中间局部充分发挥联想，来帮助我们进展创新研究。1.2移植法把大家已经知道的原理，已有的物品或方法等，移植运用到自己的创造上，这种方法叫做移植法。“上海市小羽藓重金属含量历史变化及环境关系的研究这一工程在测得上海市31个样点和6090年代相关历史样品的重金属含量后，在数据处理环节，却被难住了，因为作者希望能直观地在上海地图上显示出不同区域的重金属浓度，而一
8、般的列表或作图都达不到这样的效果。在环境监测中心请教专家其他问题时，偶然看到他们绘制的上海环境年鉴SO2浓度分布等值线图，该图通过不同颜色的等值线显示出上海不同区域的SO2浓度的变化，由此立刻意识到这正是他要找的作图方法。这种分布格局地图是用Arcmap9.0标准软件进展绘制的，因此将该软件移植应用到绘制上海市苔藓体内重金属浓度分布等值线图，从图中明显可以发现上海市环境重金属污染的空间分布格局显示市中心污染较为严重，郊区较轻的特点，这与上海市工业区位的实际分布也是一致的。在辩论和展示过程中，专家都对这种数据处理方法很感兴趣，认为不但很好地展示了研究结果，同时也是该工程重要的创新点之一。通过将S
9、O2浓度分布等值线图的作图方法移植应用到上海市苔藓体内重金属分布图，绘制了新颖直观的上海市苔藓体内重金属分布格局图，数据处理效果好，由此得出的结论也更具说服力，最终的展示效果也非常出色。移植法的应用非常广泛，除了上例中用到的方法的移植外，还有原理、构造、材料的移植，通过运用移植法往往能找到解决问题的捷径。1.3组合法组合法就是将一种事物同其他一种或几种事物结合起来，产生新的设想，形成新的产品。运用组合的方法，就是把分散的，已有的物品或方法原理，进展巧妙地调节，并重新恰当地进展组织合成。“常春藤和爬山虎共同生长的初探课题的小作者希望通过在高架下种植攀缘植物到达四季常绿的效果。目前高架的支柱上大多
10、爬有爬山虎，爬山虎的攀缘能力虽强，但到了冬天就会枯萎，而在校园里发现的另一种攀缘类植物常春藤，攀缘能力虽然比爬山弱，却能四季常绿，所以想到能否将爬山虎和常春藤共同种植，如果能的话，他们是不是能爬得更高？经过实践发现常春藤和爬山虎不但能共同生长，而且长势较好，并且爬山虎可以带着常春藤共同向高处攀缘。采用先种一年爬山虎，再种植常春藤的方法，发现一年后，爬山虎能爬上墙面大约一米左右，这时再种植常春藤，就可以使常春藤借助爬山虎，从而攀上墙面，并且常春藤宽大的叶片可以为爬山虎遮荫，使爬山虎的生长发育得到补充和改善，形成大量的气生根和强壮的吸盘，使得爬山虎越爬越高。最终使高架的支柱上四季长绿！又如“富营养
11、化浅水小水体系统生态修复的研究一文，首先选题时就考虑通过组合法用多种植物来尝试进展生态修复。因此在实验设计中，将不同的植物进展组合以研究其修复效果。最后在结果应用中除了特别强调对不同的植物，由于其吸收净化效果不同，适用性不同，生活周期和抗逆性也不一样，在选种时要综合考虑，组合进展搭配种植，构建水生植被系统外，还与工程学相结合，探索了5种工程化操作方案。组合法在课题研究中可以通过对研究对象、方法、手段等进展组合来获得更好的创意或解决方法，但运用组合法要求通过组合能到达1+12的效果。以上两个课题通过组合法确实到达了这样的效果。前者通过研究对象的组合取得了很好的种植效果。后者通过研究对象的组合构建
12、了富营养化浅水小水体的生态修复系统，其效果明显优于用单种植物进展水体净化，在研究方法上也通过与工程学组合提高了工程的实用性和创新性。课题研究通常会局限于单一学科，但对青少年的课题研究而言，在某一领域研究得非常深入显然有很难，而且从生活中发现的问题往往需要综合不同学科知识加以解决。因此将的原理、事实或不同学科的研究结果进展组合也许更能发现适于青少年研究的课题。 1.4逆向法逆向思考，就是换一个角度或者倒过来思考问题的创造思路。在探索创造课题时，如果想不出妙计，不妨改变一下思路的顺序，从事物的正反、上下、左右、前后、里外、因果等颠倒一下去思考，常常会产生奇妙的方案。例如近年来加拿大一枝黄花作为外来
13、入侵植物在上海地区造成一定危害，造成这种危害除了植物本身生长快、繁殖力强以外，更主要的是它所释放的物质通过化感作用抑制了其他植物的生长。按照传统思维可能会考虑通过抑制这种化感作用以减少它对其他植物生长的影响。运用逆向法进展思考，那么会对这一特性加以利用，想到如果加拿大一支黄花对植物有抑制作用，那么这些物质被提取出来后，能否用于抑制杂草和真菌的生长呢？由此产生了“关于加拿大一枝黄花除草抑菌作用的研究这一课题。又如“不同颜色对昆虫的引诱力课题的研究结果显示鲜艳的色彩更吸引昆虫，特别是蓝色对苍蝇的吸引力很强，因此最初的结论里建议大家不要穿鲜艳的颜色，但这显然不符合人们爱美的心理，而逆用结果，建议生产
14、捕蝇器的厂家将装置改为蓝色，在几乎不增加本钱的情况下，却能更好地吸引苍蝇，提高灭蝇效果，立刻显示出研究的实用性和创新性。通过上面的两个例子可以发现，在没有运用逆向法之前，工程缺乏创新性，特别是后者在高中生物课程中也有颜色对昆虫吸引力的相关介绍。运用了逆向法，对于加拿大一枝黄花从单纯的治理上转变为利用其特性研制更平安环保的植物除草剂，而后者将结果用于更好的灭蝇，明显提高了工程的创新性。在工程的选题、实施甚至结果应用中，如果绞尽脑汁也想不出好方法来，不妨改变一种思考方法，从事物的反面去思考一下，也可能会有所收获。有意识地使用逆向法进展思考将有助于我们打破思维定势，开阔思路，提高工程的创新性。1.5
15、类比法类比方法，就是通过两个或两类不同的事物进展比拟分析，找出它们的相似点，之后再根据这些相似点或一样点，把其中某一事物的有关知识或结论，推移到另一个对象事物中去的一种创造技法。例如“红花酢浆草“记忆行为的发现与探索这一课题。我们通常认为植物叶片闭合应该是感光的，小作者们在一次偶然的时机发现在很暗的隔间里放了2天的红花酢浆草白天在几乎没有阳光照射地方，叶却依然是张开的。为什么没有光也会张开叶片？记忆是人和动物神经系统的一项根本机能，通过与动物记忆行为进展类比，猜想植物是否也有记忆行为？由此提出了一个大胆的假设：红花酢浆草是否具有记忆行为，它记住了这个时候应该是白天，所以就张开了叶片。研究结果发现，改变环境中光照射的时间，其叶片的开闭情况开场显示原来的节律性特征，随着处理时间的延长，叶片的开闭节律会改变，并逐渐形成新的节律性。由此发现红花酢浆草睡眠运动的昼夜节律是可以改变的，而且，一旦这种昼夜
