科學發明創造思維過程中的原型啟發效應

張瓊

【摘要】創造性思維對人的發展來說至關重要，它在很大程度上決定著一個人的創造力。本文將科學發明創造中的相關問題當作實驗對象，對創造思維過程中的原型啟發效應進行了分析和研究。

【關鍵詞】科學發明 ； 創造思維 ； 原型啟發效應

【中圖分類號】B842.5 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）04-0257-02

一、科學發明創造實驗問題的初步設計

（一）主要目的

將發明創造領域中的科學問題集中在一起，用來作為分析實際生活中創造性思維的產生途徑和創造性問題解決的主要參考。

（二）方式與途徑

1.試驗對象

選取某學校的在校學生36人，其中一半為男生、一半為女生，平均年齡大約為18歲，視力處于正常水平。

2.材料選擇

本次研究計劃在每個不同的學科領域內搜集相關的科學發明創造案例，根據三大不同的標準從中選擇材料：第一，簡單通俗，也就是基本不涉及到專業的知識。第二，獨特性，也就是所選擇的材料需具備一定的新穎性，對于一些大多數人都知道的常識性案例則應排除在選擇范圍之外。第三，啟發式思維，指的是科學家在某種原型的啟發下而解決創造性問題的案例。通過進行多次預實驗之后，最后篩選出三十多個科學發明創造的實驗問題，各個題目都涉及到一個原型材料、一個科學問題以及一個參考答案，以下是某題目的實例：

（1）科學問題

我國在成功發射神舟六號飛船之前，科學家們曾在一段時間一直在思考宇航服的設計問題，考慮到太空環境的特殊性，宇航員在出艙之后穿的衣服必須要具備一定的硬度，以便更好地承受來自太空的大氣壓，同時也必須具備可靈活彎曲的特征，從而為宇航員的出艙活動提供方便，那么，要怎樣設計宇航服才能使其同時滿足上述兩大特性呢？

（2）原型

被煮熟之后的蝦，其身體表面的外殼既具有一定的堅硬度，同時也能靈活彎曲。

（3）參考答案

把宇航服之上必須具備靈活彎曲特性的部位按照蝦的外殼形狀進行制作。

3.實驗設計和相關流程

本次實驗主要采用個別測試法，分別設計了無原型學習小組和有原型學習小組兩大實驗組，并將三十多個發明創造問題按照平衡抵消的原則進行設計。具體做法如下：首先把所有問題平均分為兩部分，其中一部分屬于無原型題目，另一部分則屬于有原型題目。實驗對象里的一半測試無原型題目，另一半則相反，分別按照“無原型——有原型”和“有原型——無原型”的順序進行，測試過程中可給予適量的休息時間。以下分別為有原型學習組和無原型學習組的實驗流程：

（1）有原型學習組的實驗流程

首先展示1秒的注視點，然后展現其原型，實驗對象在理解之后馬上按住空格鍵，這時便記錄下原型啟發下的反應時間。之后再展示另一個科學問題，測試對象在了解問題之后快速想出解決方法，并在第一時間按住空格鍵報告結果，主試人員會自動對結果作出判斷并打分。

（2）無原型學習組的實驗流程

首先展示1秒的注視點，然后展現一個科學問題，測試者在快速了解問題之后思考出解決問題的方式，在思考出答案之后第一時間按住空格鍵上報結果，主試人員會自動對結果進行判定，并記錄0（錯誤）或1（正確）分。

（三）結果分析

本次研究對三十多個問題在有原型學習條件下和無原型學習條件下的問題解答的反應時間和正確率進行對比分析，最終發現有原型學習組解答問題的平均正確率為0.82，平均反應時間為41.81秒；無原型學習組解答問題的平均反應時間為73.4秒，平均正確率為0.28，。從上述數據可以看出，有原型學習組在解決科學問題時不僅在反應速度上更勝一籌，而且正確率也要高得多，由此可總結出以下結論：有原型材料的學習方式有助于發明創造問題的解決，其表現出明顯的原型啟發效應。

二、科學發明創造實驗問題的有效性驗證

（一）主要目的

利用威廉姆斯的著名實驗來對科學發明創造實驗問題當作創造性分析工具的有效性大小進行驗證。

（二）方式與途徑

1.測試對象

某學校在校學生五十多人，其中男生和女生的數量各占一半，所有被試者的平均年齡約為19歲，視力基本處于正常水平。

2.材料

本次研究共選擇了和上述研究相同的三十多個發明創造問題開展實驗，與此同時，還利用了著名學者威廉姆斯的創造性傾向測試實驗對所有測試對象的創造性傾向進行測試，本次測試中共包含五十個題目，這些題目可分別歸為挑戰性、想象性、奇特性和冒險性四類，事實證明，這些題目對于測試個體的創造性傾向來說具有較高的可信度和有效性。

3.操作流程

首先對測試對象進行創造性傾向測試，之后由主試帶領完成三十多個發明創造問題，整個實驗流程同上。

（三）結果分析

在測試出所有被試者的創造性傾向及其解決發明創造問題的得分之后，將二者進行對比，結果表明：創造性傾向測試總分和解決問題的得分具有極大的相關性，同時，挑戰性、好奇性和冒險性三大因素也和得分息息相關，而且其與好奇心、冒險性的相關度均在0.01的水平上表現得比較明顯，解決問題的得分和挑戰性因素的相關性在0.05的水平上表現得最為明顯。最終可總結出以下結論：本研究中原型啟發的實驗設計能準確測試出被試對象的創造性能力。

三、未來研究展望

創造無論是對于個人的發展還是社會的發展來說都非常重要，它是我國經濟社會發展的主要動力來源。盡管當前國內外有關創造性問題解決的研究已經取得了比較豐碩的成果，但是在科學發明創造領域內有關創造性問題解決的研究并不多，有關科學性創造問題的研究能在很大程度上提升人們解決現實生活中各種問題的能力，同時也能在培養創造性人才、改進創新思維能力等方面提供科學依據。在今后科學發明創造領域內有關創造性思維的實驗研究中，應當將科學問題庫作為最主要的研究途徑，具體來說，可朝著以下幾個方面進行深入探究：第一，原型事件在人腦中的表征形式以及不同表征形式對創造性問題解決的影響程度。第二，個體不同的人格特點是否會對創造性問題的解決產生影響。第三，原型事件學習的時間和數量大小對創造性問題解決的影響程度如何。

總之，科學發明創造領域的創造性問題的解決與有無原型學習條件具有很大的關系，不管是在反應時間還是在解決問題的正確率方面，有原型學習條件下都比無原型學習條件具有更多的優勢，這就說明原型在科學發明創造領域的思維過程中占據十分重要的地位，它能帶來極大的啟發效應。

參考文獻

[1]朱丹，羅俊龍，朱海雪等.科學發明創造思維過程中的原型啟發效應[J].西南大學學報（社會科學版），2011，37（5）：144-149.

[2]漆捷.試論創造思維[C].//2008中國高校創造教育論壇論文集.2008：251-255.