教学-第二节如何指导开展生物科技活动

1、【】1中学生物学科技活动方法指导 2内容概要环节一：前言及创新技法环节二：课题选择 环节三：实践活动 环节四：研究方法环节五：论文撰写环节六：答辩评审3环节一 前言及创新技法 内容概要：一、前言（一）本课程的主要内容（二）本课程的目标任务二、创新技法（一）创新技法的定义（二）创新技法的特征（三）几种典型的创新技法4一、前言在学校中大力开展生物科技活动，让学生在活动中，学会科学研究的基本方法，培养学生的实践能力，体现学生的合作精神，从而实现在科技活动中塑造人格、提高科学素养和创新能力等目标。5本课程的目标任务1、能够在中学生物学科技活动（课题研究类）中把握课题的创新性，合理地应用创新技法；2、能

2、够启发、指导学生选择科学、新颖、可行的研究课题；3、能够为实践活动的开展设计完整的方案，并制定配套的学习单和评价量表；4、能够在中学生物学科技活动中引导学生恰当地选择、合适地运用研究方法；5、能够掌握中学生物学科技活动论文撰写的完整格式和要求。6二、创新技法在2008年，我国的专家带领一群中学生到美国参加英特尔国际科学与工程大奖赛后，带回来的最重要的一条信息，就是在科技活动中的课题研究中应紧扣“创新”。什么是创新？从创新这个词上，我们可以得到两个信息：一个是就“创”，去做，去开创；另一个是“新”，要求新，求突破。再来看看我国学者对创新下的定义：“创新，是指人们在各种社会实践中，充分利用自己的聪

3、明才智，发现新事物，研究新问题，解决新矛盾，产生新方法、新思想或新产品，以满足人类社会物质生产和精神生产的需要，从而推动社会发展的活动过程。” 7（一）创新技法的定义那么，应该如何创新呢？创新有什么方法或者策略可言吗？回答是肯定的，那就是创新技法创新技法，通俗地说，就是从创造发明的活动、过程、成果中总结出来的方法。在生物学科技活动中，引导学生应用创新技法，有利于开阔他们的思维，激发他们的创新力。8（二）创新技法的特征一个完善的创新技法至少应当具备以下四个特征：1、理论性：就是指一个技法的产生要有一定的理论基础。2、排他性：就是指一个创新技法在内涵上必须有自己特有的色彩。3、可思维性：就是指创新

4、技法在实施过程中能够对创造者进行创新性思维的引发和启迪。4、可操作性：就是指创新技法是能够按照一定的方法、步骤进行实施的，是具有可操作性的。9（三）几种典型的创新技法1、奥斯本检核表法2、综摄法3、列举法10亚历克斯奥斯本(1888.5.24 - 1966.5.4):创造学和创造工程之父、头脑风暴法的发明人，美国BBDO广告公司（天联广告公司 ）创始人，前BBDO公司副经理。是美国著名的创意思维大师，创设了美国创造教育基金会，开创了每年一度的创造性解决问题讲习会，并任第一任主席，他的许多创意思维模式已成为家喻户晓的常有方式。所著创造性想象的销量曾一度超过圣经的销量。20世纪40年代，亚历克斯奥

5、斯本在其公司发起创新研讨。1953年和帕内斯教授在在纽约州立大学布法罗学院创办了世界上第一个创造学系，开始招收创造学专业的本科生和硕士研究生111、奥斯本检核表法根据需要解决的问题或者需要创造发明的对象，以提问表格的形式，列出9个方面的有关问题，然后逐一进行审核讨论，以促进创新活动深入进行的一种创新技法。奥斯本检核表法几乎适用于一切领域的创造活动，在创造工程中享有“创新技法之母”的美称。12（1）奥斯本检核表法的原理奥斯本检核表法的基本原理是通过改变事物的属性以达到创造效果的原理。我们知道，一个事物通常具有多种多样的属性，这些属性中一个或多个的改变就会引起事物整体功能，或者本质的变化。因此，我

6、们可以对事物进行具体分析，将它的属性分割成若干独立的部分，再利用联想对其中一部分进行改变，重新组合后形成新的创意。 13（2）奥斯本检核表法的基本内容奥斯本检核表法的9个方面分别是：1）能否他用？ 现有的事物有无其他用途？保持原样不变能否扩大用途？例如，“苦瓜通常作为菜肴为我们所食用，但是一个初中同学当发现家中冰箱里炒熟了的苦瓜在放置多日后仍然不变味，由此联想到“能不能用苦瓜来抑菌保鲜”呢，带着这一提问，他展开了实验研究，完成了“苦瓜的抑菌保鲜作用”的相关课题研究。14（2）奥斯本检核表法的基本内容2）能否借用？现有事物能否借用别的经验？能否模仿其他东西？过去有无类似的发明创造？现有的发明成果

7、能否引入？等在上实验课的时候，我们是不是会经常对学生说：“要小心处理实验试剂，废液要倒入废液缸中”。有位学生就想到了，不是说水生植物可以净化湖泊中的水质吗？那么，是不是可以利用水生植物来净化我们的中学实验室，尤其是化学实验室的污水呢？由此，他首先对实验室污水处理情况进行了一个调查，又咨询了有关专家，为了选择合适的水生植物用于实验室净化，他还进行了野外考察，完成了相关的实验研究，最后终于建立了一个中学无机化学实验室污水处理系统的模型，也因此获得了第22届全国创新大赛的一等奖。15（2）奥斯本检核表法的基本内容3）能否改变？现有的事物能否作某些改变？颜色、声音、味道、形状、式样、花色、品种等能否改

8、变？等例如：在课堂实验叶绿素的提取与分离中，用长方形的滤纸片做电泳实验，得出的色素带由于毛细现象而不是笔直的一条，老师开动脑筋以后，想到，将长方形纸条末端剪去两个角，成为梯形，很好的解决了这个问题。在这个实验中，由于改变了纸条的形状，而获得了更为理想的实验结果。16科学家研究的例子早在18世纪末，科学家在研究蛙的神经肌肉标本时就发现，当用两种金属导体接触神经和肌肉形成电路时，肌肉就会产生颤抖，并提出了神经和肌肉各自带有“动物电”的著名论断。但是，细胞内外的电位差究竟是多少，人们还在探索着。其中就有一批研究者，致力于把“细胞扩大”，他们不断寻找大的细胞作测试对象。1939年，两位科学家阿兰霍奇金

9、和安德鲁赫胥黎利用直径约为1mm的枪乌贼的巨大神经轴突，终于探明了动作电位的发生机制，并获得了1963年的诺贝尔奖。 4）能否扩大？现有的事物能否扩大应用范围？能否增加使用功能？能否添加零部件？高度、强度、寿命、价值能否扩大或增加？175）能否缩小？现有事物能否较少、缩小或省略某些部分的东西？能否浓缩化？能否微型化？短一点行不行？等我们知道，随着人们生活水平的提高，人口老龄化和肥胖发生率的增加，全球糖尿病的发病率也呈逐年上升趋势。糖尿病是最常见的慢性病之一，病人的主要症状为血糖过高、糖尿、多尿、多饮、多食等。因此，糖尿病人总是需要及时地、频繁地监测他们的血糖浓度。常用的监测方法为无创血糖检测方

10、法，这种方法可在在不损伤人体皮肤的条件下，通过测量人体其他体液来获得血糖浓度。但是，几位中学生了解到当前的无创血糖检测方法存在试剂购买不便、配制繁琐、不易保存等缺点，于是想到了“能否通过降低标准液浓度”等措施，利用葡萄糖氧化酶来准确测定唾液中的微量葡萄糖？通过对比实验研究，他们研制出了一种“无创性血糖检测试剂盒”，对传统的无创血糖检测方法作出了改善。186）能否代用？现有事物能否用其他材料、其它元件、其他原理、其他方法、其他结构、其他工艺、其他动力、其他设备来代替？等在日常生活中，我们知道，蔬菜水果生食可能会导致“病从口入”，可是用那些化学洗涤剂清洗，又有可能在水果表面有化学残留物，对人体有害

11、。那该用什么来洗蔬菜水果呢？一位中学生想到是不是可以用盐水来代替化学洗涤剂呢，于是她开始尝试不同浓度的盐水浸洗，试图找到不同浓度盐水浸泡清洗与蔬菜水果表面菌落残留关系，得出“盐水浸洗是一种适合家庭使用的很好的清洗生食蔬果的方式”，并写成了“有关蔬果有效清洗方式与适用范围的研究”论文。197）能否调整？现有事物能否调整已知布局？能否调整既定程序？能否调整日程计划？能否调整规格型号？能否调整因果关系？等例如，我们都知道太阳光由多种波长不同的光组成，包括无线电波、红外光、可见光和紫外光等。我们也知道，在农业生产中，农民们会利用无色塑料薄膜来种植大棚蔬菜。可是，他们通常用的那种塑料薄膜却不能发挥最佳作

12、用因为可见光中只有蓝光和红光才是光合作用的直接能源，而紫外光可能会导致植物枝干的老化，从而导致土壤中产生各种病菌。山东有一位中学生想到了是否可以调整一下现有的薄膜，将其改制成一种转光薄膜，使这种调整后的转光薄膜可以吸收更多紫外光，获得更稳定的红光和蓝光，他的这一课题“让阳光变成肥料”在第22届全国创新大赛中也取得了二等奖的好成绩。208）能否颠倒？现有事物能否从反方向来作考虑？能否位置颠倒？能否作用颠倒？能否上下颠倒？能否正反颠倒？等例如，在课题研究中，长沙曾有一位中学生，对如何保持新鲜的水果提出了疑问“我们怎样才能吃到新鲜的水果”？他没有从找保鲜剂出发，而是运用了逆向思维先从与果实成熟有关的

13、因素开始考虑，“水果在成熟前会释放乙烯，可是如果把乙烯氧化吸收掉，这样是不是就可以缩短果实成熟的时间”，顺着这一思路，他成功地设计了一种内含高锰酸钾溶液海绵的新型水果储物袋。又如，近年来加拿大一枝黄花作为外来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。运用逆向法进行思考，则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

14、的研究”这一课题。219）能否组合？现有事物能否组合？能否原理组合？能否方案组合？能否材料组合？能否部件组合？能否形状组合？能否功能组合？等例如：河南正阳县农民叶启营偶尔发现他引种的一个新红薯品种有开花现象，突动灵机，他以此作母本，与当地红薯杂交制种，选育出了一种质优、产量高的新红薯品种，取名为“梅营一号”经推广试验，单块红薯重达15kg，单株产量达65kg，亩产超20000kg。该品种现已在全国28个省市推广，种植面积达数十万亩，获得了很好的社会效益和经济效益。“杂交水稻之父”的专家袁隆平院士的研究课题也是组合法。核检思考是一种强制性思考。它有利于突破一些人不愿意提问或不善于提问的心理障碍。

15、核检思考是一种多方向发散的思考。广思后再进行深思和精思，这是创造性思维的思考规律。核检思考提供了创造活动最基本的思路。 22（3）奥斯本检核表法的变化形式在长期的实践中，有些创造学家又对奥斯本检核表法进行了改进，这里我们以和田十二法为例，和田十二法是上海市创造学者许立言、张奎福根据上海和田路小学开展创造发明活动所总结改变的一种创新技法。这种技法通俗易懂、运用简便，非常适合在中小学发明创造活动中使用，被称为创造发明的“一点通”。 23和田十二法可以归纳为36个字：1、加一加 这件事物还可以添加点什么？2、减一减 在这件东西上还可以减去点什么？3、扩一扩 这件东西在功能、结构上还可以扩展吗？4、缩

16、一缩 这件东西在功能、结构上还可以减缩吗？5、变一变 这件东西在功能、结构、形态方面还可以变化吗？6、改一改 这件东西哪些缺点需要改进吗？7、联一联 这件事物与哪些有联系呢？8、代一代 这件事物能用别的事物取而代之吗？9、搬一搬 这件东西搬到别的场合会派上新用途吗？10、反一反 将这件事逆反一下会产生什么新的结果呢？11、定一定 为了完善此事还要规定些什么呢？12、用一用 对新技术能不能用上一用呢？ 24电风扇的创新1、加一加 带电脑的风扇 2、减一减 去掉吊杆吸顶电风扇 3、扩一扩 扩大送风角度全方位电风扇 4、缩一缩 婴儿电扇 5、变一变 球式电风扇 6、改一改 保健电风扇 7、联一联 防

17、火、驱蚊风扇 8、代一代 木叶片电风扇 9、搬一搬 电视机罩内微型电扇防止电视机过热10、反一反 无叶片风扇振动送风 、排风扇11、定一定 低噪音电风扇 12、用一用 太阳能电风扇 25考考你手电筒的创新！？26【例】尽可能多地写出造成玻璃杯破碎的各种可能的原因。手没抓稳，掉在地上碰碎了；被某种东西敲碎了；冬天冲开水时爆裂了；杯里水结冰断裂了；撞到了坚硬的东西；被猫碰倒，掉在地上打碎了；被弹弓的子弹击碎；被火烧裂 27训练题（l）尽可能多地写出造成目光灯管坏了的各种原因（2）有一个一年级的新生，在开学上第一节课时不在教室里，请尽可能多地写出他不在教室里的各种可能的原因；（3）买东西时常发生少称

18、的现象，尽可能多地写出重量不足的各种可能的原因；（4）老王今天下班未回家，尽可能多地写出老王没有回家的各种可能的原因；（5）尽可能多地写出随便扔一块石头可能发生的结果；（6）尽可能多地写出随地吐痰可能会发生什么结果；（7）尽可能多地写出上课迟到可能会发生什么结果；（8）尽可能多地写出如果每个小学生都戴上了手表去上学，可能会发生哪些结果。（9）尽可能多地写出如果每户人家都装上电话，可能会发生哪些结果；（10）尽可能多地写出如果每个人都是近视眼的话，可能会发生哪些结果；282、综摄法综摄法是由美国麻省理工学院教授戈顿发明创造的技法。综摄法与头脑风暴法在形式上有着共同的地方，都是以集体讨论的形式进行

19、，提倡集思广益；但综摄法的独特之处在于：它的方法上集中运用隐喻、类比等心理机制 29（1）综摄法的出发点综摄法有两个重要的出发点：1）“把陌生的变熟悉”，就是把自己接触到的陌生新事物用自己和别人都熟悉的事物去思考和描述；2）“把熟悉的变陌生”，也就是对已有的、熟悉的各种事物，运用新知识或者从新的角度去观察、分析和处理，得出新的事物。30（2）综摄法的原理综摄法的原理为移植原理。移植就是把一个已知对象中的概念、原理、方法或者部件运用到其他对象中去，因此获得新突破的创造。这一原理的实质是借用已有的创造成果进行再创造。移植根据已知内容的不同可分为：原理移植、功能移植、方法移植、材料移植和结构移植等。

20、 31（3）综摄法应用举例例如：旧式的捕鼠夹相声太大，老鼠不再靠近鼠夹，要发明一种有效的捕鼠器，可进行如下讨论：因为无声捕猎只能发生在动物、植物界，无生命的世界谈不上捕猎。第一，寻找能满足这种需要的动物和植物：什么生物能无声捕猎？青蛙、蛇、蜘蛛、壁虎、猫、蝙蝠、猪笼草、狸藻、毛毡苔等。第二，弄清其中的原理：这些生物无声捕猎的原理是什么？青蛙靠舌头卷，蛇靠蛇信子一伸一缩，壁虎靠变色善于伪装，猫靠脚上的肉垫，蝙蝠靠特殊的声波系统在黑暗中能看到东西 ，蜘蛛靠网粘住猎物，猪笼草靠用蜜液引诱昆虫，狸藻靠茎上小囊口倒生的刚毛只能进不能出，毛毡苔靠叶上分泌带有甜味和香味的粘液等。第三，模仿这个原理提出设想：

21、借用上述原理提出方案设计入口处有倒刺，活动门略长于门框，老鼠只能进不能出的捕鼠器；用香味引诱老鼠，能将老鼠粘住的捕鼠器；发明利用超声波技术捕鼠的工具等。第四，进一步完善这一设想。 323、列举法列举法是一种以列举的方式将问题展开，用强制性的分析寻找创造发明的目标和途径的创新技法。它是由美国尼布拉斯加大学R克劳福德教授提出的。（1）列举法的原理：列举法有两大主要原理逆反原理和优化原理1）逆反原理：唯物辩证法告诉我们，任何事物都存在着两个相互对立的方面，所谓“否极泰来”、“福兮祸之所伏，祸兮福之所倚”就是这个道理。人们习惯于从正面思考问题，往往容易忽略反面的东西，因此在创造活动中，有意识的奇思悖论

22、常常可以激发新的思维，产生意想不到的收获。332）优化原理：需要是创造活动的源泉，创造的宗旨就在于：寻找需要跟踪需要满足需要，让需要具体化。而对于多数人而言，能够利用最少的时间、空间实现最大的需要就是合理的发明。在现实生活中，如果我们对现存的事物进行充分利用率的分析，一般总是能够发现许多没有被充分利用的地方。这些为实现最优化的地方就是我们进行创造发明活动的目的所在。一般来说，优化原理的运用应当针对时间优化、空间优化、要素优化等方面展开研究。 34（2）列举法的应用举例：1991年，刘贵贤的报告文学生命之源的危机发表，文章中提到：“目前严重的水质污染已经威胁着人类的生命和健康，水质下降问题在我国的许多城市都普遍存在，一些中小城市、农村的饮水状况更为严峻。”有一位叫孙寅贵的读者，看完后苦苦思索：“我能做什么呢