1、小学科学活动与创新教育小学科学活动与创新教育第一章第一章 小学阶段是培养儿童创新素养的重要时期，科学活动对于培养儿童的创新素养有不可取代的价值。指导小学科学活动，必须树立创新教育的理念。在活动过程中，要有意识地培养小学生的创新思维，并根据小学生的认知水平引导他们初步了解一些基本的创造技法。本章导读 创新素质创新素质 创新思维创新思维 创造技法创造技法 创新是民族进步的灵魂，是国家兴旺发达不竭的动力。创新教育就是使整个教育过程被赋予人类创新活动的特征，并以此为基础，达到培养创新人才和实现人的全面发展的目的。创新教育旨在培养创新人才，以应对知识经济的挑战，已被纳入国家创新体系中。九年义务教育阶段创
2、新教育的重要目标是创新素质的培养，创新素质的培养应该渗透每一门课程中，科学活动则是培养青少年创新素质极其重要的途径。关键概念青少年科学活动与儿青少年科学活动与儿童创新素质的培养童创新素质的培养第第一一节节 “创造”与“创新”往往会被联系在一起。“创造教育”发端于20世纪初，而在我国，陶行知在20世纪20年代就提出了“创造教育”的主张，他在创造的儿童教育中指出：“创造力是千千万万祖先至少经过五十万年以来与环境不断奋斗所获得而传下来之才能之精华，教育是要在儿童自身的基础上，过滤并适用环境的影响，以培养加强这种创造力，使他们成长得有力量，以贡献民族与人类。”改革开放以来，我国不少地区开展了“创造教育
3、”的实验，推动了教育改革的发展。“创新教育”与“创造教育”相比，有更丰富的内涵，可以说是“创造教育”的发展和升华。 创造是个体和群体根据一定的目标（或任务），运用一切已知条件（信息），产生出新颖、有价值的成果的认知和行为的活动。或者说，创造就是人们为了实现开发出前所未有的独创性成果目标，借助由灵感激发的高智能劳动，产生新社会价值的活动。 创新作为经济学的一个概念，最早是由诺贝尔经济学奖获得者熊彼特（Joseph Schumpeter）提出的。他认为创新是发明的第一次商业化应用，他还从企业的角度提出了创新的五个方面产品创新、工艺创新、市场创新、要素创新和制度创新。我们习惯上把学者们提出的经济范畴
4、内的创新称为狭义的创新，而广义的创新指的是人类为了满足自身的需要，不断拓展自己对主客观世界的认知，借以改善自身生产和生活的活动。 创造与创新在词义上虽然有一定的区别，但是两者又是不可分割的，无论创造强调的是产生对社会有意义的前所未有的事物，还是创新主张的改进和更替，这两种活动都能产生新事物，都是改变世界、推动社会发展的积极方式。我们可以把创新理解为涵盖创造、具有更丰富含义和更大外延的一个概念。创新并不是少数科学家或者发明家的专有活动，创新活动人人可为、时时皆有、处处都在。一、创新与创造 创新素质是指人在先天遗传素质基础上，后天通过环境影响和教育所获得的稳定的、在创新活动中必备的基本心理品质与特
5、征。 创新素质可由三大部分构成，即创新能力、创新意识、创新人格。 创新能力是个体运用已有的基础知识和可以利用的材料，并掌握相关学科的前沿知识，产生某种新颖、独特、有社会价值或个人价值的思想、观点、方法和产品的能力。 创新意识是指推崇创新、追求创新的观念和意识，包括好奇心、探究兴趣、求知欲、不满足现状、对新异事物的敏感、敢于怀疑以及具有远见胆识等。 创新人格是指有利于创新活动的气质、性格等方面的个性心理特征，主要包括创新责任感、使命感、事业心，顽强的意志、毅力，能经受挫折、失败的良好心态，坚忍顽强的性格等。二、创新素质的构成要素 1.科学活动能激发儿童的创新意识 只有在强烈的创新意识引导下，儿童
6、才会产生强烈的创新动机、树立创新目标，充分发挥创新潜力和聪明才智，释放创新激情。 2.科学活动有利于培养儿童的创新能力 科学活动不仅仅传授知识、技能，更主要的是培养学生的创新思维和创新能力。只有在具有创新意识的同时，具备丰富的科学知识和技能，学生才能逐步形成严谨的科学态度和高尚的科学修养。 3.科学活动有助于养成儿童的创新个性 凡有助于儿童参与创新活动、形成创新成果的个性品质,都可以涵盖在创新个性之中。创新个性的养成是一个潜移默化的过程。科学活动对儿童创新个性养成的作用是多方面的。三、科学活动对培养儿童创新素质的意义 1.从精英教育到全员参与 2.从模仿到创造 3.从教育机构到社会立体网络四、
7、青少年科学活动的新理念创新思维概要创新思维概要第第二二节节 创新思维是创新能力的构成要素。创新思维是思维模式上的突破，表现为摆脱固有思维模式的束缚，突破思维定式，形成新的思维方式。在小学科学活动过程中，应该有意识地培养儿童的创新思维，促进其创新潜能的发展。 创新思维目前没有统一的定义，研究者从多个方面阐述了创新思维的特征，主要包括独立性、发散性、新颖性、敏捷性、超越性、联想性、统摄性等等。创新思维是思维模式上的突破，表现为摆脱固有思维模式的束缚，在日常思维的方式之外，形成一系列新的思维方式。因此，创新思维的特征主要是在思维方式上体现出来。创新思维的思维方式可以概括为两类：一类是具有多维度特点的
8、思维方式，另一类是具有综合化特点的思维方式，每一类又包括若干具体的思维操作方式。这两类思维方式反映了创新思维的两个基本特征：多向性和综合性。一、创新思维的基本特征 所谓思维定式就是人们反复思考同类问题，在头脑中形成的一种固定的思维程序和思维模式。心理学研究认为，思维定式是心理活动的一种准备状态，是过去的感知影响当前的感知。人们反复思考和处理同类问题，在头脑中会形成一定的思维模式，再遇到同类问题时就会按照以前处理这类问题的方式进行思考。人们处理问题的成功与否对思维定式起重要的强化或弱化作用，当我们采用某种思考方式获得成功后，这种方式就得到强化，下一次碰到同类问题时就会不假思索地采用同类方式处理问
9、题。显然，思维定式能使我们省略许多思考、摸索的步骤，提高处理问题的效率。但是，思维定式会对创新思考产生妨碍和束缚。当我们面对新情况时，如果一味地沿用既定的方法，就会给思维套上枷锁，妨碍新主张、新方法的构想，为创造性地解决问题制造障碍。创新思维的多向性和综合性特征都说明只有抛开既有的思维程序和模式，才能解决新的问题，或对原有的问题形成新的解决方法。二、常见的思维定式 常见的思维定式有以下几种类型： 1.权威定式 亚里士多德是古希腊时代的哲学家，他对物质运动和生物界做过广泛的研究，直到中世纪，亚里士多德的许多观点都被奉为经典。伽利略曾讲过一个故事：一个经院哲学家从亚里士多德的书中读到“神经会合于心
10、脏”，在解剖学实验室中他又看到“神经会合于大脑”。他宁愿相信亚氏的话，也不相信事实。 权威是任何时代、任何社会都存在的现象，哲学权威往往在自己的专业领域很有建树。人们对学识、能力比自己强的人产生尊敬和崇拜，听取权威的意见和建议能使我们事半功倍。但是过分迷信权威，习惯于引证权威的观点，一旦发现与权威相违背的观点或理论，就想当然地认为自己必错无疑，这就是权威定式。 权威定式不是天生固有的，而是经历一个长期的过程才逐步建立起来的。 2.书本定式 史记廉颇蔺相如列传记载：战国时赵国名将赵奢之子赵括，年轻时学兵法，谈起兵事来父亲也难不倒他。后来他接替廉颇为赵将，在长平之战中，只知道根据兵书打仗，不知道变
11、通，贸然进攻，结果被秦军打败。数十万赵军投降了秦国，秦国将他们全部活埋了。 书本定式，指的就是在思考问题时，无视实际情况，不加思考地运用书本知识，一切从书本出发，以书本为纲。书本知识与客观现实之间存在一段距离，二者并不完全吻合，于是就有了书呆子、书生气、教条主义、本本主义的说法。赵括“纸上谈兵”就是一个典型的例子。 书本知识是纯化的知识，是经过头脑的思维加工（选取、抽象、截取）之后所形成的一般性的东西，表示的是理想化的状态，与客观现实之间往往存在着较大的差异，例如几何学中的没有大小的点、没有粗细的线、没有薄厚的面，在现实中是不存在的。在处理实际问题时，不能忽视现实状态与理想状态之间的差距。读书
12、主要的不是储存知识，而是运用知识。不能把理论知识具体进行运用，或者说不能把知识转化为能力，就是书本定式在作祟。 3.从众定式 从众思维定式就是不假思索地盲从众人的认知与行为。人是一种群居动物，为了维持群体的稳定性，就必须要求群体内的个体保持某种程度的一致性。这种一致性首先表现在实践行为方面，其次表现在感情和态度方面，最终表现在思想和价值观方面。随着社会的发展，这种行为准则逐渐超出个人行动的领域而成为普遍社会实践原则和个人思维原则，于是，逐渐形成了思维领域的从众思维定式。 从众思维定式的形成有诸多的心理因素：（1）当个体意识到自己与群体的行为、规范、价值之间存在不一致时，就会产生从众情境；（2）
13、群体的压力包括一些惩罚性的约束，如嘲笑、怒视、不被认可、被拒绝或被驱逐；（3）从众也是我们的一种心理安全需求。我们每个人都不可能对任何事情都了解得一清二楚，对于那些自己不太了解、没有把握的事情，我们一般都会采取“随大流”的做法；（4）持某种意见的人数的多少是影响从众的最重要的一个因素。有一个成语：少数服从多数，也就是这个道理；（5）焦虑者、缺乏自信的人或者注重别人赞许的人容易从众，生活在非常强调“集体合作”的文化中的人可能更容易从众。 4.经验定式 通过长时间的实践活动所取得和积累的经验，值得重视和借鉴，有助于人们在后来的实践活动中更好地认识事物、处理问题，例如品酒大师对酒的鉴别、老农对土质的
14、鉴别、老工人根据机器运转的声音判定机器的故障等等。然而，经验只是人在实践活动中取得的感性认识的初步概括和总结，并未充分反映事物的本质和规律。不少的经验只是某些表面现象的初步归纳，具有较大的偶然性。有的貌似有根据、理由充分，实际上却片面、偏颇；有的只是适用于某一范围、某一时期，在另一范围、另一时期则不适用。由于受到许多条件的限制，无论是个体的经验还是集体的经验，一般都不可避免地只适用于某些场合与时间。 创新思维的基本特征表现为多向性和综合性，而外在形式则多种多样，主要有以下几种类型： 1.联想 心理学认为，联想是由某一事物想到另一事物的心理过程。创造学认为，联想是由所感知或所思的事物、概念或现象
15、的刺激而想到与之有关的事物、概念或现象的思维方式。 联想的类型大致有以下几种： （1）相似联想，即对一种事物的感知和回忆引起跟它相似的事物的感知和回忆 （2）相关联想，即利用事物或现象之间存在的某种关系进行的联想 （3）对称联想，即根据事物或现象之间在时间、空间或各种属性上对称或彼此相反的情况进行联想，以获得对事物或现象的某种新的认知或引发新的设想。三、创新思维的主要类型 2.想象 想象是人在头脑中塑造过去从未接触过的事物的形象，或者将来才有可能实现的事物形象的思维方式。根据心理学的分析，想象可分为以下几种类型： （1）无意想象（2）有意想象 3.灵感与直觉 灵感也叫顿悟思维，指人在思维活动中
16、，未经渐进的、精细的逻辑推理，在思考的过程中思路突然接通，问题迎刃而解，是人的思维最活跃、情绪最激奋的一种状态。 灵感具有以下基本特征：（1）突发性（2）瞬时性（3）情绪性（4）模糊粗糙性 灵感思维的类型主要有：（1）自发灵感，指经过长时间的思考，灵感在脑中自发闪现。（2）触发灵感，指对问题进行较长时间思考的过程中，接触某些相关或不相关事物时，受其启发，有可能引发问题的某种答案或启示在头脑中突然闪现。（3）诱发灵感，指思考者根据自身的生理、心理、爱好、习惯等，采取某种方式或选择某种场合，促使问题的答案或启示在头脑中出现。 直觉是在创造性思维活动中运用有限的经验知识，直接组合问题结论的思维方法，
17、是不经过逻辑推理而对客观事物规律性的直接洞察。直觉是在艰苦的思维劳动基础上产生的认识飞跃，这种飞跃往往以豁然开朗的灵感形式表现出来。 4.逆向思维、横向思维与发散思维 逆向思维是指从事物常规的相反方面去探索思考问题，包括从常规思维路线的相反方面、构成事物常规成分的对立面、事物常规的相反功能、事物常规性质的相反方面、常规理论的相反概念等等。 横向思维也叫侧向思维。在常规思维得不到创新的情况下，新思路也不一定能够与常规思维逆向，而是换一个角度，从另一角度出发，从其他领域事物的特征、属性、机理中得到启发，悟出有利于创造性解决问题的设想。 逆向思维和横向思维的特点都在于改变常规思维的轨迹，用新的观点、
18、新的角度、新的方法去研究和处理问题。 发散思维是从一个问题或主题作为思维的出发点或中心，向四面八方想开去，以探求尽可能多的潜在答案、设想或解决办法，这是一种从多个角度、多种途径去探求和设想，最终获得问题圆满解决的思维方法。创造技法基础创造技法基础第第三三节节 创造技法是通过对创造活动的实践经验进行概括、总结、提炼而得到的创造发明的一些基本原理、技巧和方法。创造技法是在创新思维作用下的一种实用技能，是直接以发明创造为主要目的的实践方法。 “头脑风暴法”原意是指精神病患者头脑中短时间出现的思维紊乱、产生各种各样胡思乱想的现象。创造学中借用这个概念来比喻思维高度活跃、打破常规而产生大量创造性设想的状
19、况。 头脑风暴法的原理是通过强化信息刺激，促使思维者展开想象，引起思维扩散，在短时间内产生大量设想，并进一步诱发创造性的设想，可见想象与联想对创造性设想的激发作用。 头脑风暴的原则是： （1）自由畅想。（2）延迟批评。 （3）以量求质。（4）综合改善。（5）限人限时。一、头脑风暴法 列举法是通过列举事物的相关属性来促进全面考虑问题，防止遗漏，从而形成多种构想方案的一种创造技法。列举法是美国内布拉斯加大学的R.克拉福德教授在1954年研究总结出的一种适用于具体事物发明创造的技法。特性列举法是其基本形式，以后在其基础上又发展出缺点列举法、希望点列举法等。二、列举法 1.特性列举法 特性列举法也叫属
20、性列举法，常用于老产品的改进。这种方法是通过对改进对象的特性进行详细分析，迫使人们逐项认真思考并深入研究，进而诱发创造性的设想。它的一般实施步骤是： 第一步，对象剖析。首先进行系统分析，即将研究对象逐步分解为若干个子系统，直至可以直接成为基本单元的组合为止。 第二步，特性列举。一般从三个方面来罗列每个子系统的各种特性：名词特性如部件、材料等；形容词特性如轻重、颜色、形状等；动词特性如功能、作用等。特性分析得越详细越好。 第三步，设想开发。针对罗列的各种特性逐一进行推敲，对如何改变或改进原有特性提出设想。 第四步，设想处理。对获得的某种设想进行处理，分别给予实施、舍弃或再开发。 2.缺点列举法
21、缺点列举法是分析研究对象各个方面的不足之处，并予以罗列，从而有针对性地提出各种设想来加以改进和完善。 3.希望点列举法 希望点列举法是从社会需要或个人愿望出发，通过列举希望来形成创造目标和构想，进而产生出实用的创造发明。希望点列举法常用来开发新产品。 希望点列举法的思考原则是：如果能如何如何该多好啊！根据所要解决的问题，将能想出来的希望点一一列出来，设想各种解决问题的方法，最终求得可行的方案。 设问法是通过多角度提出问题，从问题中寻找思路，进而作出选择并深入开发创造性设想的一类创造技法。设问法通过系统化的提问方式，避免了无目标的思考，使创新者能正确有效地把握发明创造的目标和方向。三、设问法 1
22、.检核表法 检核表法是现代创造学的奠基人奥斯本创立的一种创造技法。检核表法的基本内容是围绕一定主题，将有可能涉及的各方面罗列出来，设计成表格形式，逐项检查核对，并从中选择重点，深入开发创造性思维。用以罗列有关问题供检查核对用的表格即为检核表。在研究对象比较简单、需要检核的内容不甚复杂时，也可列成检核清单形式。在日常生活中人们较多地使用这一类检核清单。奥斯本创造的检核表法原有75个问题，可归纳为9组提问：能否他用。能否借用。能否改变。能否扩大。能否缩小。能否替代。能否调整。能否颠倒。能否组合。 2.和田十二法 和田十二法又称聪明十二法，是我国的创造学者许立言、张福奎借鉴奥斯本检核表法的基本原理，
23、结合我国创造发明，特别是上海和田小学创造教学的实际，与和田小学一起提出来的。1991年上海创造学会正式将其命名为“和田十二法”。和田十二法总结提炼出以动词提示进行检核，简单的十二个字“加”、“减”、“扩”、“缩”、“变”、“改”、“联”、“学”、“代”、“搬”、“反”、“定”，概括了解决发明问题的12条思路。具体内容如下：加一加。减一减。扩一扩。缩一缩。变一变。改一改。联一联。学一学。代一代。搬一搬。反一反。定一定。 3. 5W2H法 5W2H法是美国陆军最早提出的一种创造技法，从7个方面设问以期得到创造方案，这7个方面的问题是： Why为什么是这样的颜色、形状？为什么使用这种材料？ What
24、任务是什么？条件是什么？方法是什么？重点是什么？ Who谁会做？谁来做？谁不能做？谁会赞同？谁会反对？ When何时开始？何时结束？ Where何处可以做？ How怎样去做？怎么样效果会好？怎样得到？怎样改进？ How much需要多少人力、物力、财力？产量多少？有多少获利？ 组合法是指将两个或两个以上已有事物的一部分或全部进行适当的组合，使得到的新事物在性质和功能等方面发生变化，以产生新的价值。 根据不同的分类标准，组合法有多种类型。按照组合物的性质，组合法主要分为同类组合、异类组合、主体添加与重组组合。四、组合法 1.同类组合 同类组合是两种或两种以上相同或近于相同事物的组合。同类组合的目
25、的是在保持事物原有功能或原有意义的前提下，通过数量的增加，来弥补功能的不足，或获取新的功能、产生新的意义。而这种新功能或新意义，是原有事物单独存在时所缺乏的。例如，双针双杆缝纫机特别适宜缝制双线的牛仔衣裤，V形磨刀石只要来回推拉可一次将刀的两面磨好，日本松下电气公司据说也是靠发明了双插座发财起家的。 2.异类组合 异类组合是指参与组合的事物来自不同的领域，互相渗透，互相促进，使组合后的整体发生变化，获得新功能，产生新意义。各组合物一般没有明显的主次之分。 根据参与组合的对象不同，异类组合可有以下各种情况： （1）元件组合。（2）功能组合。（3）材料组合。（4）方法组合。（5）技术原理与技术手段
26、的组合。 3.主体添加 主体添加是以某事物为主，再添加另一附属事物以实现组合创造。围绕一个主体，可以进行各种各样的添加，因此主体添加是为数最多的一种组合技法。 4.重组组合 重组组合是在事物的不同层次分解原来的组合，再按新的目的重新安排。重组组合是在一件事物上实施，组合过程中，一般不增加新的东西，主要是改变事物各组成部分之间的相互关系。 1.创造与创新的区别与联系是什么？ 2.你认为对于小学生而言，怎样的活动是创新？试举例说明。 3.观察搜集我们生活中思维定式的例子，并分析其类型。 4.有人认为发散性思维属于创新思维，而收敛性思维则不属于创新思维，你如何看待收敛性思维与创新的关系？讨论及思考题
27、 分析下列小发明案例中运用的创造技法。 上海市和田路小学学生方黎，在上体育课时看到全班40多个同学只有一个篮球架练习投篮动作，这样练习投篮就需要排长队。她想，如果能有一个可供几个同学一起练习投篮的球架多好啊！于是，她决定以改革篮球架为发明课题，设计一个可供多人同时使用并适合各年级同学使用的篮球架。 她找到了这一发明课题，并明确了发明目标及这个目标的具体要求之后，就把总目标分解成了以下两个小目标：怎样才能使多人同时投篮；篮球架的高度是多少才适合各年级同学。 她先思考第一个问题。有一天，她和3个同学一起去吃早点，4个人各坐方桌的一方。突然，她灵机一动，想到，如果做一个东、南、西、北4个方向都有篮球筐的球架，练习投篮效率不就可以提高4倍吗？于是将实现第一个小目标的困难解决了。 接着，她思考第二个问题。篮球架的高度如果按照高年级同学的身高设计，低年级同学练球就不方便；如果按低年级同学的身高设计，对高年级同学又不合适。她在家里冥思苦想的时候，忽然看到了落地灯杆。她想如果球架也能像灯杆一样可升可降，不就可以适应不同年级同学的身高了吗？于是她将落地灯杆的升降技术移植到篮球架上，使第二个小目标中的问题迎刃而解。练习题THANKS
