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思维能力是人的各种能力的核心,而创造性思维又是思维的最高形式,所以创造性思维能力是人的最高层次的能力。古今中外有突出贡献的科学家,在青少年时期大都已具有超常的创造性思维。创造性思维,对人一生成就的大小至关重要。人类社会正在进入高科技信息时代,在未来的社会里创造性劳动将成为重要的劳动形式。这种劳动性质给学校的教育和教学提出了新的要求,使得培养学生的创造性成为未来教育的一个非常重要的任务。然而,当前学校教育的现状与这种形势是很不适应的。中科院院士、北京大学校长陈佳洱教授最近指出:“获得诺贝尔奖,需要积累,需要有很好的教育。我国的教育,从小学开始,就存在着严重的问题,除教育的知识面太窄,缺乏基本素质的训练等多种不足外,最根本的问题是缺乏对学生创造性思维的培养。”因此,培养学生的创造性思维,应成为各学科教学改革的重点之一。下面就谈谈在生物教学中培养学生创造性思维能力的一些途径。
一、通过联想训练,培养创造性思维能力
联想是由所感知或所想的事物想起相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有创新价值的新的形象,但它却为能够产生新形象的想象思维活动提供一定的基础。通过自由想象可探索各种解决问题的方案,通过强制联想可找到实现预期目标的途径。联想的主要类型有接近联想、相似联想、对比联想和因果联想。
1.接近联想
接近联想是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。例如,提起有丝分裂中期的细胞特点(纺锤体清晰可见,染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上),就可能联想到细胞分裂后期每一个着丝点一分为二,两个姐妹染色单体也随着分开,纺锤丝不断地收缩变短,牵引着分开的两个染色体移向两极。这就是一种时间接近联想。当看到根的结构挂图时,可能会起到茎的结构,甚至会想到叶的结构。这就是空间接近联想。
2.相以联想
相似联想是指由于外形或意义相似引起的联想。比如,当看到油菜的花时,就会想到白菜的花和萝卜的花,这就是外形相似联想;当看到人身体上的血管时,就会想到植物的导管和筛管,这是意义相似联想。
3.对比联想
对比联想是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。比如,当看到光合作用的公式“二氧化碳 水→有机物(储存能量) 氧气”时,立即会想到呼吸作用的公式“有机物 氧气→二氧化碳 水 能量”。
4.因果联想
因果联想是指由于两事物间存在的因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的,既可以由原因想到结果,也可以由结果想到原因。在科学研究中,得益于因果联想的例子很多,我国植保专家李连昌发明微粒塑料性诱芯就是典型一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时,总有一群雄蛾追随,这使他联想到,一定是雌蛾体内释放了一种性信息素所致,由此他研制成功了枣粘虫性信息素,并制成微粒塑料性诱芯,杀虫效果甚佳,被国家认定为重大发明。
二、通过想象训练,培养创造性思维能力
想象是人脑在原有形象的基础上加工改造,形成新形象的思维过程。想象的具体类型主要有三种,即再造想象、创造想象和幻想。
1.再造想象
再造想象是根据一定的词的描述(言语、文字)或图样(图表、图解符号、模型等)的示意在头脑中形成相应的新形象的想象。例如,生命起源的教学,由于生命起源过程学生无法直接感知,只有借助于教师的语言和画面给学生创造一个想象的情景和气氛,使他们仿佛置身于远古的地球,思维随着画面的变化而自由驰骋,各种表象在大脑中变化、组合,学生在理解生命起源过程的同时,也完成了再造想象。
2.创造想象
创造想象是不依据现成的描述而独立地创造出新形象的想象。例如,将DNA的结构模型拆卸成零件,再让学生动手组装成结构模型,恰如科学家当年创造这些模型一样,启发学生也重新来一次创造。再如让学生自己设计实验方案来验证某些生命现象和规律。有的学校在做完“叶绿体中色素的提取和分离实验”后,教师鼓励学生依据分离原理设计出其他方
案。学生提出:①用汽油做层析液;②用毛细玻璃管沾些色素提取液立在圆形滤纸中心;⑧以粉笔取代滤纸条做实验。在此基础上,组织学生对这些设计进行分析讨论,从中选出可行的方案进行实验,以检验是否成功。这样学生在独立进行形象分析、实验设计、结果预测、实验操作的全过程中,都必须经过自己的创造想象。
3.幻想
幻想是创造想象的一种特殊形式,是一种与主观意向相结合并指向未来的想象。由于幻想的结果超越现实太远,有的甚至很难实现,所以人们往往把幻想同不切实际等同起来。其实许多幻想并非是真的不能实现,而只是受制于人的认识水平,才被人舍弃的。培养现实的幻想精神,对于开发智力确实是不可忽视的,在生物教学中,应经常提出一些能激起学生幻想的问题。如讲完新陈代谢可提出如下问题:对于大多数生物来说,新陈代谢越缓慢其寿命越长,为了提高人的寿命,你能想出哪些方法?
三、通过发散思维训练,培养创造性思维能力
发散思维也称扩散思维、辐射思维、求异思维,是指在思维过程中,不拘泥于一点或一条线索,而是从已有信息出发,尽可能向各个方向扩展,不受已知的或现存的方式、方法、法规、范畴的约束,并且从这种扩散、辐射和求异的思考中,求得多种不同的解决办法,衍生出多种不同的结果。发散思维可以使人思路活跃、思维敏捷、办法多而新颖,能提出大量可供选择的方案、办法和建议,特别能提出一些别出心裁、完全出乎意料的新鲜见解,使问题奇迹般地得到解决。在生物教学中发散思维训练的主要内容有扩散列举、同解变型和引申发挥等。
1.扩散列举
扩散列举就是围绕一个问题举出多种可能相关的因素。例如,在学完家兔的知识后,让学生考虑有哪些因素可以使家兔死亡。没有食物可能饿死,没有氧气可能憋死,心脏坏了可能死,神经受损可能死,失血过多可能死,积毒过量也可能死,人杀可死,狗咬可死……再如学了生物与环境的知识以后,可让学生列举有利于可持续发展战略实施的一切可能措施,诸如控制人口数量,提高人口素质;合理利用动植物资源;保护环境,防治污染;绿化荒山,植树造林;通过生物工程寻找新能源、改良新品种;农业生产工厂化等。经常进行扩散列举训练,学生的思维会越来越活跃和开阔。
2.同解变型
同解变型就是对同一内容设计出多种形式的问题。通过变换方式求出答案能够培养思维的灵活性,从而达到训练发散思维的目的。例如,针对基因分离规律,围绕减数分裂过程中等位基因随着同源染色体的分开而分离这个实质,可以变换成:在高茎DD和高茎Dd,哪一对是等位基因?为什么?基因型不同为什么表现型相同?在减数分裂过程中,等位基因是怎样分离的?又如针对自由组合规律,围绕等位基因互相分离,非等位基因之间自由组合这个实质,可以编写多种习题:根据子代同一对相对性状的表型比直接推知亲代基因型;根据亲代基因型推知子代表型比和基因型:根据子代基因型组合数推知亲代基因型等。
3.引申发挥
引申发挥就是在思考问题时想到更深一层的相关内容。例如,讲植物的根,教材上指出,由胚根直接发育而成的根叫主根,从主根上依次生出的根叫侧根。如果要学生引申发挥的话,在讲清概念的基础上,可以发出引申性提问:是不是所有的根都是由胚根发育而来的呢?这样就可以通过日常接触的实物如玉米、甘薯、秋海棠等植物的不定根,说明不是所有的根都是由胚根发育而成的。经常进行这样的引申发挥就能提高学生的发散思维。
四、通过逆向思维训练,培养创造性思维能力
逆向思维是为了达到某一目标,将通常考虑问题的思路反转过来,以背逆常规、常理、常识的方式,出奇制胜地找到解决问题的良策的一种思维方法。逆向思维的形式主要有逆向反转、背逆常规和重点转移等。
1.逆向反转
逆向反转包括功能性反转、结构性反转和因果关系反转。下面仅以因果关系反转为例来说明逆向反转。因果关系反转是指通过改变已有事物的因果关系来引发新的设想和解决问题的新思想。例如,当生物学家研究了基因控制蛋白质合成的过程之后,认识到转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。有人就想既然能够以DNA为模板来合成RNA,那么能不能以RNA为模板来合成DNA呢?1970年发现某些致癌病毒中有一种酶,叫逆转录酶,在这种逆转录酶的作用下能够以RNA为模板合成DNA。
2.背逆常规
背逆常规就是用反常规的方法去思考问题。近年来比较流行的逆反健身就是背逆常规的一种表现。逆反健身是指一种反人体正常状态的锻炼方法,如倒立、倒吊、倒走等。人们平常大都处于直立状态,此时头脑供血受阻,氧气、养分供应不足,以至于神经系统易疲劳;同时,长时间直立行走、正坐容易造成下肢静脉曲张及疝气、痔疮等疾病。有人通过练习倒立、倒吊,居然效果显著。一方面,倒立使头脑供血增多,新陈代谢加快,疲劳随之消除;同时此举还能强化胸腹腔内脏周围的支持组织的功能,防止胃下垂、肾下垂、下肢静脉曲张、疝气、痔疮等因重力影响形成的疾病。
3.重点转移
重点转移就是把问题的重点从一方面转换到另一方面。在科学研究或日常生活中,常会出现一些出乎意料的现象,如能不为原有的思维所束缚,抓住偶然现象跟踪追击,则可能导致新奇的创造发明。英国细菌学家弗莱明为了深入研究葡萄球菌,便对葡萄球菌进行人工培养,但在培养的过程中,因青霉孢子的侵入,葡萄球菌被杀伤,使培养失败。这时弗莱明便把注意力转移到破坏他实验的青霉孢子身上,最终发明了可以使人类平均寿命延长10年的抗菌素。
以上从四个方面列举了培养创造性思维能力的一些途径,还很不全面、很不完善。并且创造性思维能力仅是创造能力的一部分,而培养创造能力也只是实施创造性教育的部分内容,在生物教学中,要全面实施创造性教育,还有很多问题值得研究。
(责任编辑 黄春香)
一、通过联想训练,培养创造性思维能力
联想是由所感知或所想的事物想起相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有创新价值的新的形象,但它却为能够产生新形象的想象思维活动提供一定的基础。通过自由想象可探索各种解决问题的方案,通过强制联想可找到实现预期目标的途径。联想的主要类型有接近联想、相似联想、对比联想和因果联想。
1.接近联想
接近联想是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。例如,提起有丝分裂中期的细胞特点(纺锤体清晰可见,染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上),就可能联想到细胞分裂后期每一个着丝点一分为二,两个姐妹染色单体也随着分开,纺锤丝不断地收缩变短,牵引着分开的两个染色体移向两极。这就是一种时间接近联想。当看到根的结构挂图时,可能会起到茎的结构,甚至会想到叶的结构。这就是空间接近联想。
2.相以联想
相似联想是指由于外形或意义相似引起的联想。比如,当看到油菜的花时,就会想到白菜的花和萝卜的花,这就是外形相似联想;当看到人身体上的血管时,就会想到植物的导管和筛管,这是意义相似联想。
3.对比联想
对比联想是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。比如,当看到光合作用的公式“二氧化碳 水→有机物(储存能量) 氧气”时,立即会想到呼吸作用的公式“有机物 氧气→二氧化碳 水 能量”。
4.因果联想
因果联想是指由于两事物间存在的因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的,既可以由原因想到结果,也可以由结果想到原因。在科学研究中,得益于因果联想的例子很多,我国植保专家李连昌发明微粒塑料性诱芯就是典型一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时,总有一群雄蛾追随,这使他联想到,一定是雌蛾体内释放了一种性信息素所致,由此他研制成功了枣粘虫性信息素,并制成微粒塑料性诱芯,杀虫效果甚佳,被国家认定为重大发明。
二、通过想象训练,培养创造性思维能力
想象是人脑在原有形象的基础上加工改造,形成新形象的思维过程。想象的具体类型主要有三种,即再造想象、创造想象和幻想。
1.再造想象
再造想象是根据一定的词的描述(言语、文字)或图样(图表、图解符号、模型等)的示意在头脑中形成相应的新形象的想象。例如,生命起源的教学,由于生命起源过程学生无法直接感知,只有借助于教师的语言和画面给学生创造一个想象的情景和气氛,使他们仿佛置身于远古的地球,思维随着画面的变化而自由驰骋,各种表象在大脑中变化、组合,学生在理解生命起源过程的同时,也完成了再造想象。
2.创造想象
创造想象是不依据现成的描述而独立地创造出新形象的想象。例如,将DNA的结构模型拆卸成零件,再让学生动手组装成结构模型,恰如科学家当年创造这些模型一样,启发学生也重新来一次创造。再如让学生自己设计实验方案来验证某些生命现象和规律。有的学校在做完“叶绿体中色素的提取和分离实验”后,教师鼓励学生依据分离原理设计出其他方
案。学生提出:①用汽油做层析液;②用毛细玻璃管沾些色素提取液立在圆形滤纸中心;⑧以粉笔取代滤纸条做实验。在此基础上,组织学生对这些设计进行分析讨论,从中选出可行的方案进行实验,以检验是否成功。这样学生在独立进行形象分析、实验设计、结果预测、实验操作的全过程中,都必须经过自己的创造想象。
3.幻想
幻想是创造想象的一种特殊形式,是一种与主观意向相结合并指向未来的想象。由于幻想的结果超越现实太远,有的甚至很难实现,所以人们往往把幻想同不切实际等同起来。其实许多幻想并非是真的不能实现,而只是受制于人的认识水平,才被人舍弃的。培养现实的幻想精神,对于开发智力确实是不可忽视的,在生物教学中,应经常提出一些能激起学生幻想的问题。如讲完新陈代谢可提出如下问题:对于大多数生物来说,新陈代谢越缓慢其寿命越长,为了提高人的寿命,你能想出哪些方法?
三、通过发散思维训练,培养创造性思维能力
发散思维也称扩散思维、辐射思维、求异思维,是指在思维过程中,不拘泥于一点或一条线索,而是从已有信息出发,尽可能向各个方向扩展,不受已知的或现存的方式、方法、法规、范畴的约束,并且从这种扩散、辐射和求异的思考中,求得多种不同的解决办法,衍生出多种不同的结果。发散思维可以使人思路活跃、思维敏捷、办法多而新颖,能提出大量可供选择的方案、办法和建议,特别能提出一些别出心裁、完全出乎意料的新鲜见解,使问题奇迹般地得到解决。在生物教学中发散思维训练的主要内容有扩散列举、同解变型和引申发挥等。
1.扩散列举
扩散列举就是围绕一个问题举出多种可能相关的因素。例如,在学完家兔的知识后,让学生考虑有哪些因素可以使家兔死亡。没有食物可能饿死,没有氧气可能憋死,心脏坏了可能死,神经受损可能死,失血过多可能死,积毒过量也可能死,人杀可死,狗咬可死……再如学了生物与环境的知识以后,可让学生列举有利于可持续发展战略实施的一切可能措施,诸如控制人口数量,提高人口素质;合理利用动植物资源;保护环境,防治污染;绿化荒山,植树造林;通过生物工程寻找新能源、改良新品种;农业生产工厂化等。经常进行扩散列举训练,学生的思维会越来越活跃和开阔。
2.同解变型
同解变型就是对同一内容设计出多种形式的问题。通过变换方式求出答案能够培养思维的灵活性,从而达到训练发散思维的目的。例如,针对基因分离规律,围绕减数分裂过程中等位基因随着同源染色体的分开而分离这个实质,可以变换成:在高茎DD和高茎Dd,哪一对是等位基因?为什么?基因型不同为什么表现型相同?在减数分裂过程中,等位基因是怎样分离的?又如针对自由组合规律,围绕等位基因互相分离,非等位基因之间自由组合这个实质,可以编写多种习题:根据子代同一对相对性状的表型比直接推知亲代基因型;根据亲代基因型推知子代表型比和基因型:根据子代基因型组合数推知亲代基因型等。
3.引申发挥
引申发挥就是在思考问题时想到更深一层的相关内容。例如,讲植物的根,教材上指出,由胚根直接发育而成的根叫主根,从主根上依次生出的根叫侧根。如果要学生引申发挥的话,在讲清概念的基础上,可以发出引申性提问:是不是所有的根都是由胚根发育而来的呢?这样就可以通过日常接触的实物如玉米、甘薯、秋海棠等植物的不定根,说明不是所有的根都是由胚根发育而成的。经常进行这样的引申发挥就能提高学生的发散思维。
四、通过逆向思维训练,培养创造性思维能力
逆向思维是为了达到某一目标,将通常考虑问题的思路反转过来,以背逆常规、常理、常识的方式,出奇制胜地找到解决问题的良策的一种思维方法。逆向思维的形式主要有逆向反转、背逆常规和重点转移等。
1.逆向反转
逆向反转包括功能性反转、结构性反转和因果关系反转。下面仅以因果关系反转为例来说明逆向反转。因果关系反转是指通过改变已有事物的因果关系来引发新的设想和解决问题的新思想。例如,当生物学家研究了基因控制蛋白质合成的过程之后,认识到转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。有人就想既然能够以DNA为模板来合成RNA,那么能不能以RNA为模板来合成DNA呢?1970年发现某些致癌病毒中有一种酶,叫逆转录酶,在这种逆转录酶的作用下能够以RNA为模板合成DNA。
2.背逆常规
背逆常规就是用反常规的方法去思考问题。近年来比较流行的逆反健身就是背逆常规的一种表现。逆反健身是指一种反人体正常状态的锻炼方法,如倒立、倒吊、倒走等。人们平常大都处于直立状态,此时头脑供血受阻,氧气、养分供应不足,以至于神经系统易疲劳;同时,长时间直立行走、正坐容易造成下肢静脉曲张及疝气、痔疮等疾病。有人通过练习倒立、倒吊,居然效果显著。一方面,倒立使头脑供血增多,新陈代谢加快,疲劳随之消除;同时此举还能强化胸腹腔内脏周围的支持组织的功能,防止胃下垂、肾下垂、下肢静脉曲张、疝气、痔疮等因重力影响形成的疾病。
3.重点转移
重点转移就是把问题的重点从一方面转换到另一方面。在科学研究或日常生活中,常会出现一些出乎意料的现象,如能不为原有的思维所束缚,抓住偶然现象跟踪追击,则可能导致新奇的创造发明。英国细菌学家弗莱明为了深入研究葡萄球菌,便对葡萄球菌进行人工培养,但在培养的过程中,因青霉孢子的侵入,葡萄球菌被杀伤,使培养失败。这时弗莱明便把注意力转移到破坏他实验的青霉孢子身上,最终发明了可以使人类平均寿命延长10年的抗菌素。
以上从四个方面列举了培养创造性思维能力的一些途径,还很不全面、很不完善。并且创造性思维能力仅是创造能力的一部分,而培养创造能力也只是实施创造性教育的部分内容,在生物教学中,要全面实施创造性教育,还有很多问题值得研究。
(责任编辑 黄春香)