課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法探討

賈熹濱

文章編號(hào)：1672-5913(2009)02-0032-02

摘要：本文針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的目標(biāo)，以數(shù)字邏輯課學(xué)習(xí)為背景，探討了如何利用課堂這一平臺(tái)在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，并闡述了目標(biāo)意識(shí)在培養(yǎng)創(chuàng)新思維中的重要作用，提出了在教學(xué)過(guò)程中建立目標(biāo)意識(shí)的積極作用。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新思維；課堂教學(xué)；目標(biāo)意識(shí)；教學(xué)手段；數(shù)字邏輯

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)高等教育隨著在校人數(shù)的不斷增長(zhǎng)，已從精英教育轉(zhuǎn)向大眾教育，面向社會(huì)、面向經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的需求培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型人才，使高等教育中本科教育由“專才”轉(zhuǎn)向“通才”的培養(yǎng)，在專業(yè)教授的同時(shí)著力提高素質(zhì)教育，在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

課堂是教師傳道授業(yè)和學(xué)生交流互動(dòng)的重要場(chǎng)所，如何有效地應(yīng)用好課堂這個(gè)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)的思維活動(dòng)中大膽思考，有意識(shí)地在課堂教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，是本文所要探討的。下面主要針對(duì)數(shù)字邏輯教學(xué)活動(dòng)中的一些方法和心得加以具體探討。

2培養(yǎng)目標(biāo)意識(shí)

著名創(chuàng)新思維專家，“金三極創(chuàng)新思維法”理論體系創(chuàng)立者郎家明曾經(jīng)用下面的公式來(lái)描述創(chuàng)新者的特征：創(chuàng)新(成功)=目標(biāo)+知識(shí)(技能)×方法+行動(dòng)。這個(gè)公式反映了創(chuàng)新者的奮斗目標(biāo)與其才智支援系統(tǒng)和非才智支援系統(tǒng)的復(fù)合關(guān)系，同時(shí)也反映了在創(chuàng)新中，第一位的應(yīng)是擇定正確的目標(biāo)，然后才是必要的知識(shí)(技能)以及科學(xué)的方法。由此可見培養(yǎng)目標(biāo)意識(shí)是創(chuàng)新性思維培養(yǎng)中的重要內(nèi)容之一。

回到課堂中，教師沒(méi)必要也不可能以抽象說(shuō)教來(lái)教導(dǎo)學(xué)生，事實(shí)上目標(biāo)意識(shí)培養(yǎng)中的目標(biāo)不一定是宏遠(yuǎn)的目標(biāo)，可以是小到課堂教學(xué)內(nèi)容組織中每個(gè)待講授主題的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在課堂教學(xué)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)主題學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立，一方面便于學(xué)生帶著目標(biāo)學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生對(duì)將學(xué)知識(shí)的理解和掌握，另一方面可以在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)意識(shí)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。

比如在數(shù)字邏輯教學(xué)中，第一章介紹了進(jìn)制和碼制，第二章介紹了邏輯代數(shù)基礎(chǔ)，后續(xù)章節(jié)開始介紹邏輯電路的相關(guān)分析設(shè)計(jì)方法。如果不明確前兩章內(nèi)容介紹的目標(biāo)，很容易給學(xué)生造成內(nèi)容獨(dú)立脫節(jié)的印象，不容易讓學(xué)生有系統(tǒng)地、全面地認(rèn)識(shí)。因而在第一章的學(xué)習(xí)開始，就明確數(shù)制和碼制的學(xué)習(xí)目標(biāo)是了解數(shù)字系統(tǒng)或單元電路關(guān)于輸入信號(hào)的描述問(wèn)題，第二章的學(xué)習(xí)目標(biāo)是要明確為什么邏輯代數(shù)可以成為后續(xù)電路邏輯分析和設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，怎樣把現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為邏輯代數(shù)問(wèn)題。讓學(xué)生帶著這樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)去學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)中，如第一章的學(xué)習(xí)，主動(dòng)去思考現(xiàn)實(shí)世界中信息在數(shù)字系統(tǒng)中如何描述，這時(shí)候提出二進(jìn)制的概念，闡述其物理易實(shí)現(xiàn)性的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生就容易將數(shù)制問(wèn)題與電路建立起聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上提出現(xiàn)實(shí)世界中兩類信息——數(shù)值信息和非數(shù)值信息分別采用了什么樣的解決方案，比如機(jī)器碼中關(guān)于符號(hào)的編碼問(wèn)題，以及數(shù)值信息在系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的形式問(wèn)題等，采用以樹立目標(biāo)帶動(dòng)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生更容易對(duì)所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)，同時(shí)可以開闊學(xué)生的思維，使其不僅知其然，更知其所以然，進(jìn)一步可以啟發(fā)學(xué)生面向某個(gè)目標(biāo)討論提出新的解決方案。

在教學(xué)過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)意識(shí)，啟發(fā)其在學(xué)習(xí)過(guò)程中明確目標(biāo)的基礎(chǔ)上，不僅要學(xué)習(xí)解決目標(biāo)問(wèn)題的所涉及的知識(shí)點(diǎn)以及現(xiàn)有解決方法，還應(yīng)該開拓思路提出自己新的想法，進(jìn)一步比較自己想法與現(xiàn)有方法的差異，深化對(duì)問(wèn)題的理解，建立良好的思維習(xí)慣。

3采用多樣的教學(xué)手段激勵(lì)學(xué)生思維活動(dòng)

創(chuàng)新思維是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)事物的過(guò)程中，運(yùn)用自己掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析、綜合、比較、抽象，加上合理的想象，產(chǎn)生新思想、新觀點(diǎn)的思維方式。就本質(zhì)而言，創(chuàng)新思維就是綜合運(yùn)用形象思維和抽象思維并在過(guò)程或成果上突破常規(guī)有所創(chuàng)新的思維。對(duì)本科生的創(chuàng)新教育不同于碩士博士，這一階段學(xué)生尚未有一定專業(yè)知識(shí)積累，專業(yè)知識(shí)的積累是其未來(lái)有所突破有所創(chuàng)新的基礎(chǔ)，因而其創(chuàng)新教育更強(qiáng)調(diào)的是創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，也就是在專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)一種良好的創(chuàng)新思維習(xí)慣。在課堂教學(xué)中，多樣教學(xué)模式的合理應(yīng)用可有效地激發(fā)學(xué)生思維的靈活性和多樣性，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)。

在教學(xué)過(guò)程中有效將已學(xué)知識(shí)點(diǎn)與新的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通起來(lái)，以已學(xué)知識(shí)點(diǎn)啟發(fā)新的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)會(huì)遷移式思考方法。以數(shù)字邏輯中卡諾圖的講解為例，首先讓學(xué)生明確卡諾圖的引入目的是解決邏輯化簡(jiǎn)問(wèn)題，然后將之前的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，這里包括基于鄰接律的代數(shù)化簡(jiǎn)、格雷碼的特征有序地加以復(fù)習(xí)。這里強(qiáng)調(diào)的是有序地，也就是圍繞卡諾圖為什么能解決化簡(jiǎn)問(wèn)題所涉及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的順序加以溫習(xí)，并且采用啟發(fā)學(xué)生思考的溫習(xí)方法。先在黑板上列下面一些式子，見式1，啟發(fā)學(xué)生找出其共同的特點(diǎn)。

式1

當(dāng)學(xué)生發(fā)掘其規(guī)律后，可以啟發(fā)學(xué)生能否將這種稱為邏輯相鄰的關(guān)系變成一種圖形化的描述方式，從而以一種直觀的圖形化方式代替不直觀的代數(shù)法實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。這時(shí)候介紹卡諾圖的結(jié)構(gòu)(如圖1)，明確信號(hào)編碼以格雷碼排列后，物理位置上相鄰的格與邏輯相鄰屬性具有了一致性，如圖1深灰色格與周圍淺灰色格所代表的邏輯項(xiàng)具有物理位置相鄰和邏輯相鄰一致的特點(diǎn)，使學(xué)生概念清晰、思路明確。

這種遷移式思考方法可以用在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，如數(shù)制教學(xué)中，對(duì)熟悉的十進(jìn)制抽象出基和位權(quán)的概念后，推廣到任意進(jìn)制，使學(xué)生很容易接受，更重要的是這種思維習(xí)慣將培養(yǎng)學(xué)生一種發(fā)散性思維，有效地將所積累的知識(shí)進(jìn)行推廣，最終產(chǎn)生創(chuàng)新型成果。

發(fā)散性的創(chuàng)新思維方式在教學(xué)過(guò)程中還可以表現(xiàn)為充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)輔助教學(xué)過(guò)程，將抽象的問(wèn)題借助直觀的圖形、動(dòng)畫形式分解為形象化的思考過(guò)程，活躍學(xué)生的思維。 如時(shí)序邏輯中的一個(gè)非常重要的概念——狀態(tài)變量，讓學(xué)生難以理解同時(shí)又是時(shí)序電路理解關(guān)鍵的是：同一個(gè)變量既是輸入，又是輸出，而且作為輸入和輸出的是狀態(tài)變量不同時(shí)刻的取值，即作為輸入的現(xiàn)態(tài)是當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)的值，作為輸出的次態(tài)是下一時(shí)刻狀態(tài)的值。這樣一個(gè)抽象的概念，如果輔助以圖形方式(見圖2)，同時(shí)動(dòng)態(tài)的演示在每一個(gè)時(shí)刻次態(tài)以現(xiàn)態(tài)為基礎(chǔ)求解，同在下一個(gè)時(shí)刻變成新的現(xiàn)態(tài)去求解新的次態(tài)，采用這種形式使學(xué)生更容易理解狀態(tài)變量作為現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的辯證關(guān)系。

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，有效地引入一些淺顯的應(yīng)用實(shí)例，輔助以實(shí)驗(yàn)是開拓學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑。特別是借以一些實(shí)例作為鋪墊，拋磚引玉，有時(shí)會(huì)更容易打開學(xué)生的思路，比如電梯上下樓計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)過(guò)程中如果采用普通的二進(jìn)制代碼，在計(jì)數(shù)過(guò)程中很多數(shù)，如從3樓到4樓，對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制碼就是0011到0100，有三位同時(shí)變化，顯然變化的數(shù)碼越多出錯(cuò)概率越大，有沒(méi)有編碼方案在計(jì)數(shù)過(guò)程中只有一位數(shù)碼變化，從而提高可靠性，這時(shí)可以提出可靠性編碼：格雷碼。實(shí)驗(yàn)的有效輔助作用更是不容置疑，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從實(shí)例和實(shí)驗(yàn)中加以總結(jié)，加以分析，學(xué)會(huì)從特殊到一般的概括和抽象，也是創(chuàng)新思維培養(yǎng)中重要的環(huán)節(jié)。

作為專業(yè)基礎(chǔ)，及時(shí)更新和加入學(xué)科前沿的方法也有利于為學(xué)生創(chuàng)造建立創(chuàng)新意識(shí)的環(huán)境，作為計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課，數(shù)字電路設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法也隨著EDA平臺(tái)和大規(guī)?？删幊唐骷陌l(fā)展出現(xiàn)了新的方法：硬件的軟件化設(shè)計(jì)思想，即基于硬件描述語(yǔ)言的設(shè)計(jì)，無(wú)疑在學(xué)習(xí)過(guò)程中，加入這種實(shí)現(xiàn)方法的介紹有利于開闊學(xué)生思路，引導(dǎo)學(xué)生建立突破傳統(tǒng)、發(fā)展新技術(shù)的創(chuàng)新意識(shí)，極其有利于創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

4總結(jié)

創(chuàng)新思維不是一門課或一本書所能教會(huì)的，需要在學(xué)生的成長(zhǎng)過(guò)程中有意識(shí)地加以培養(yǎng)，才能筑就而成。將創(chuàng)新理念引入課堂教學(xué)中，在專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，以潛移默化的方式引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，使學(xué)生真正能適應(yīng)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的需要，無(wú)疑是每一個(gè)教師應(yīng)盡的責(zé)任。在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)意識(shí)，充分利用各種教學(xué)手段，在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，教師在其中承擔(dān)著重要的角色。數(shù)字邏輯近年來(lái)教學(xué)得到了學(xué)生和教學(xué)督導(dǎo)專家的認(rèn)可，作為具體的課程，教師鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維中還有很多具體的辦法，也只有在教學(xué)過(guò)程中不斷實(shí)踐不斷創(chuàng)新，才能與時(shí)俱進(jìn)。

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