科学发明创造思维过程中的原型启发效应

张琼

【摘要】创造性思维对人的发展来说至关重要，它在很大程度上决定着一个人的创造力。本文将科学发明创造中的相关问题当作实验对象，对创造思维过程中的原型启发效应进行了分析和研究。

【关键词】科学发明 ； 创造思维 ； 原型启发效应

【中图分类号】B842.5 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）04-0257-02

一、科学发明创造实验问题的初步设计

（一）主要目的

将发明创造领域中的科学问题集中在一起，用来作为分析实际生活中创造性思维的产生途径和创造性问题解决的主要参考。

（二）方式与途径

1.试验对象

选取某学校的在校学生36人，其中一半为男生、一半为女生，平均年龄大约为18岁，视力处于正常水平。

2.材料选择

本次研究计划在每个不同的学科领域内搜集相关的科学发明创造案例，根据三大不同的标准从中选择材料：第一，简单通俗，也就是基本不涉及到专业的知识。第二，独特性，也就是所选择的材料需具备一定的新颖性，对于一些大多数人都知道的常识性案例则应排除在选择范围之外。第三，启发式思维，指的是科学家在某种原型的启发下而解决创造性问题的案例。通过进行多次预实验之后，最后筛选出三十多个科学发明创造的实验问题，各个题目都涉及到一个原型材料、一个科学问题以及一个参考答案，以下是某题目的实例：

（1）科学问题

我国在成功发射神舟六号飞船之前，科学家们曾在一段时间一直在思考宇航服的设计问题，考虑到太空环境的特殊性，宇航员在出舱之后穿的衣服必须要具备一定的硬度，以便更好地承受来自太空的大气压，同时也必须具备可灵活弯曲的特征，从而为宇航员的出舱活动提供方便，那么，要怎样设计宇航服才能使其同时满足上述两大特性呢？

（2）原型

被煮熟之后的虾，其身体表面的外壳既具有一定的坚硬度，同时也能灵活弯曲。

（3）参考答案

把宇航服之上必须具备灵活弯曲特性的部位按照虾的外壳形状进行制作。

3.实验设计和相关流程

本次实验主要采用个别测试法，分别设计了无原型学习小组和有原型学习小组两大实验组，并将三十多个发明创造问题按照平衡抵消的原则进行设计。具体做法如下：首先把所有问题平均分为两部分，其中一部分属于无原型题目，另一部分则属于有原型题目。实验对象里的一半测试无原型题目，另一半则相反，分别按照“无原型——有原型”和“有原型——无原型”的顺序进行，测试过程中可给予适量的休息时间。以下分别为有原型学习组和无原型学习组的实验流程：

（1）有原型学习组的实验流程

首先展示1秒的注视点，然后展现其原型，实验对象在理解之后马上按住空格键，这时便记录下原型启发下的反应时间。之后再展示另一个科学问题，测试对象在了解问题之后快速想出解决方法，并在第一时间按住空格键报告结果，主试人员会自动对结果作出判断并打分。

（2）无原型学习组的实验流程

首先展示1秒的注视点，然后展现一个科学问题，测试者在快速了解问题之后思考出解决问题的方式，在思考出答案之后第一时间按住空格键上报结果，主试人员会自动对结果进行判定，并记录0（错误）或1（正确）分。

（三）结果分析

本次研究对三十多个问题在有原型学习条件下和无原型学习条件下的问题解答的反应时间和正确率进行对比分析，最终发现有原型学习组解答问题的平均正确率为0.82，平均反应时间为41.81秒；无原型学习组解答问题的平均反应时间为73.4秒，平均正确率为0.28，。从上述数据可以看出，有原型学习组在解决科学问题时不仅在反应速度上更胜一筹，而且正确率也要高得多，由此可总结出以下结论：有原型材料的学习方式有助于发明创造问题的解决，其表现出明显的原型启发效应。

二、科学发明创造实验问题的有效性验证

（一）主要目的

利用威廉姆斯的著名实验来对科学发明创造实验问题当作创造性分析工具的有效性大小进行验证。

（二）方式与途径

1.测试对象

某学校在校学生五十多人，其中男生和女生的数量各占一半，所有被试者的平均年龄约为19岁，視力基本处于正常水平。

2.材料

本次研究共选择了和上述研究相同的三十多个发明创造问题开展实验，与此同时，还利用了著名学者威廉姆斯的创造性倾向测试实验对所有测试对象的创造性倾向进行测试，本次测试中共包含五十个题目，这些题目可分别归为挑战性、想象性、奇特性和冒险性四类，事实证明，这些题目对于测试个体的创造性倾向来说具有较高的可信度和有效性。

3.操作流程

首先对测试对象进行创造性倾向测试，之后由主试带领完成三十多个发明创造问题，整个实验流程同上。

（三）结果分析

在测试出所有被试者的创造性倾向及其解决发明创造问题的得分之后，将二者进行对比，结果表明：创造性倾向测试总分和解决问题的得分具有极大的相关性，同时，挑战性、好奇性和冒险性三大因素也和得分息息相关，而且其与好奇心、冒险性的相关度均在0.01的水平上表现得比较明显，解决问题的得分和挑战性因素的相关性在0.05的水平上表现得最为明显。最终可总结出以下结论：本研究中原型启发的实验设计能准确测试出被试对象的创造性能力。

三、未来研究展望

创造无论是对于个人的发展还是社会的发展来说都非常重要，它是我国经济社会发展的主要动力来源。尽管当前国内外有关创造性问题解决的研究已经取得了比较丰硕的成果，但是在科学发明创造领域内有关创造性问题解决的研究并不多，有关科学性创造问题的研究能在很大程度上提升人们解决现实生活中各种问题的能力，同时也能在培养创造性人才、改进创新思维能力等方面提供科学依据。在今后科学发明创造领域内有关创造性思维的实验研究中，应当将科学问题库作为最主要的研究途径，具体来说，可朝着以下几个方面进行深入探究：第一，原型事件在人脑中的表征形式以及不同表征形式对创造性问题解决的影响程度。第二，个体不同的人格特点是否会对创造性问题的解决产生影响。第三，原型事件学习的时间和数量大小对创造性问题解决的影响程度如何。

总之，科学发明创造领域的创造性问题的解决与有无原型学习条件具有很大的关系，不管是在反应时间还是在解决问题的正确率方面，有原型学习条件下都比无原型学习条件具有更多的优势，这就说明原型在科学发明创造领域的思维过程中占据十分重要的地位，它能带来极大的启发效应。

参考文献

[1]朱丹，罗俊龙，朱海雪等.科学发明创造思维过程中的原型启发效应[J].西南大学学报（社会科学版），2011，37（5）：144-149.

[2]漆捷.试论创造思维[C].//2008中国高校创造教育论坛论文集.2008：251-255.