模型化和程式化方法在教學(xué)中的應(yīng)用

摘要目前在學(xué)習(xí)中，普遍存在的現(xiàn)象是：人們通過對某種專門知識的重復(fù)和實(shí)例的解決來提高學(xué)習(xí)者對該門知識的認(rèn)知，這種做法費(fèi)時、費(fèi)力，又常常太具體，一旦出現(xiàn)新的問題學(xué)生常常不能用已有認(rèn)知解決。在認(rèn)知過程中，引入模型化方法，可以將某類專門知識高度概括為幾個模型，知識的高度系統(tǒng)化有利于問題的把握；認(rèn)知過程中程式化方法的引入，可以給出解決問題的一般步驟，只要按照這些具體步驟就可以解決實(shí)際問題。

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Application of Modelling and Stylization Method in Teaching

YANG Qingguo[1]， HAN Xueli[2]

（[1]Civil Architecture college， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074;

[2]School of Humanities， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

AbstractA common phenomenon in current studing is that: People through specialized knowledge repetition and examples solving to improve learners' acknowledge to this knowledge， this method waste time and energy and usually too specific， students will get in trouble when they facing new problem. Introduce modeling method in cognitive process， can highly summarize some special knowledge to several generalization model， the highly systematized knowledge is good for solving problems， the introduction of stylization method can give the general steps to solve problems， as long as you follow these steps， you can solve the actual problem.

Key wordsmodelling; styliazation; modelling method; stylization method cognitive competence

0 引言

完整的課程教學(xué)應(yīng)由兩個基本部分組成：一是課程中的基本知識和方法；二是超越該課程、在該課程之上的學(xué)習(xí)方法。長期以來，教學(xué)中最為重視的是課程中的基本知識和方法，而對于普遍的學(xué)習(xí)方法卻研究較少，或者并未真正運(yùn)用到課程教學(xué)中。“授人以魚”不如“授人以漁”，只有掌握了適當(dāng)?shù)姆椒ǎ拍芙鉀Q教學(xué)效果不佳的難題，因此，方法的重要性必須予以重視。

模型化和程式化是目前自然科學(xué)和社會科學(xué)中應(yīng)用最廣的兩種普遍方法，在教學(xué)中主動融入模型化和程式化方法必然可以提高教學(xué)效果，且可以使學(xué)生站在更高的角度去審視課程內(nèi)容。按照這兩種方法去剖析課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)，不僅對具體知識的掌握大有好處，而且可以提高學(xué)生的認(rèn)知能力，對學(xué)生畢業(yè)后的工作也將產(chǎn)生不可估量的幫助。本文較系統(tǒng)地介紹了模型化方法和程式化方法，并給出了其應(yīng)用過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)和步驟，本文的內(nèi)容對于提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的認(rèn)知能力具有一定的參考價值。

1 模型和模型化方法

1.1 模型

我國的《辭海》對于“模型”是這樣定義的：“根據(jù)實(shí)物設(shè)計(jì)或設(shè)想，按比例、形態(tài)或其它特征制成的同實(shí)物相似的物體，供展覽、觀賞、繪畫、攝影、試驗(yàn)或觀測等用。” 但隨著現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的興起和現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識的深化，模型的含義已經(jīng)大大超出了“實(shí)物”模型這樣一個范圍。《大百科全書》中，把模型定義為：“按照科學(xué)研究的目的，用物質(zhì)形式或思維形式對原型客體本質(zhì)關(guān)系的再現(xiàn)，通過對模型的研究來獲得關(guān)于原型的客體的知識。” 當(dāng)今學(xué)術(shù)界的諸多學(xué)者認(rèn)為，模型的概念在現(xiàn)代有被泛化和擴(kuò)大的傾向，這也說明了模型和模型化方法在現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識中的地位和作用日趨重要和被重視。

模型是相對原型而言的，所謂原型是指人們在社會活動和生產(chǎn)實(shí)踐過程中所關(guān)注和研究的實(shí)際對象。這種實(shí)際對象可以是一個具體的實(shí)體事物，如飛機(jī)、輪船等，也可以是一個系統(tǒng)， 比如社會系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等，還可以是一種過程，如人口增長過程、污染擴(kuò)散過程等。而模型正是人們?yōu)榱艘欢ǖ哪康膶υ偷囊环N抽象。模型是把實(shí)體系統(tǒng)(原型)的各個要素及其相互關(guān)系，經(jīng)過主體基于想象和抽象的取舍，以一定的規(guī)則展示或描寫出來的客體系統(tǒng)的映像。模型是對原型的反映，但不是機(jī)械的被動地對原型的模仿和反映，而是對客觀既存系統(tǒng)的本質(zhì)把握，是對原型的抽象和升華，能正確揭示實(shí)體系統(tǒng)的整體與部分、部分與部分之間的內(nèi)在關(guān)系。所以，模型源于現(xiàn)實(shí)又高于現(xiàn)實(shí)，具有同類事物或問題的共性。

1.2 模型化的內(nèi)涵及特點(diǎn)

模型化，就是把所考察的實(shí)際問題的復(fù)雜過程和關(guān)系簡化為若干組成要素，用一些圖形、符號把這些要素的地位、作用和相互關(guān)系抽象出來，從而構(gòu)造、研究模型，使實(shí)際問題得以解決的一種研究方法。簡言之，就是通過研究原型來構(gòu)建模型，揭示和認(rèn)識原型的方法。這種方法可以為科學(xué)認(rèn)識活動普遍地采用。模型化方法之所以成為現(xiàn)代科學(xué)廣泛應(yīng)用的富有成效的認(rèn)識方法和思維方式，這與模型化方法本身的特點(diǎn)有著密切的關(guān)系。

1.3 工程問題和模型化方法

工程問題中，為求得工程結(jié)構(gòu)在力的作用下的效應(yīng)，普遍采用了模型化的方法。

工程問題的模型化包括以下步驟：工程結(jié)構(gòu)本身模型化，即按照結(jié)構(gòu)的幾何尺寸將結(jié)構(gòu)視為桿、板或者實(shí)體等；結(jié)構(gòu)與外界聯(lián)系的模型化，即根據(jù)物體與外界聯(lián)系的性質(zhì)，將結(jié)構(gòu)的與外界聯(lián)系的具體方式視為具體不同的約束類別，如固定鉸約束、活動鉸約束等；荷載的模型化，根據(jù)荷載的性質(zhì)，可以將荷載視為集中荷載或者分布荷載，當(dāng)然還可以是約束的變位及溫度的改變等。

經(jīng)過這樣一個過程，實(shí)際工程問題就被模型化為一個力學(xué)模型，然后對該模型展開研究，得出的結(jié)論就可以用于工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、校驗(yàn)等。

從工程問題的模型化及研究應(yīng)用可以看出：模型化的方法是解決工程實(shí)際問題的基本方法，只要掌握了這樣的方法，任何具體工程問題都可以用這樣的方法進(jìn)行解決。

模型化的方法為實(shí)際問題的解決提供了一般的途徑和操作方式，顯然，只要掌握了模型化方法和思路，解決實(shí)際問題就有據(jù)可循，實(shí)際問題的解決就不再是智者和天才們的專利。

2 程式和程式化方法

2.1 程式

“程式”又稱“程序”，最早指一組指示計(jì)算機(jī)或其他具有消息處理能力裝置每一步動作的指令，通常用某種程序設(shè)計(jì)語言編寫，運(yùn)行于某種目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)上。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，程式被引申為完成某一任務(wù)的、固定了的具體步驟。現(xiàn)在，程式被特別用作完成某一具體任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化步驟。

2.2 程式化方法

隨著學(xué)科知識的不斷深化和發(fā)展，學(xué)科中的許多問題都有了比較成熟的結(jié)論，于是在實(shí)踐中，就有了“程式化方法”。 “程式化方法”特指完成任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化步驟，以及每一步驟的注意事項(xiàng)。

學(xué)科的成熟發(fā)展為程式化方法提供了基礎(chǔ)，而程式化又向前走出了一步，它在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上對學(xué)科知識進(jìn)行總結(jié)和提升，形成了用于實(shí)踐的具體步驟和措施。因此，某一學(xué)科中的具體問題是否程式化是考量該學(xué)科發(fā)展程度的指標(biāo)：只有程式化強(qiáng)的學(xué)科才是發(fā)展完善的學(xué)科，對于那些無固定模式、操作方法和步驟因人而異的學(xué)科，其中必然存在著很多無法達(dá)成共識的問題。

程式化方法要求將問題的實(shí)現(xiàn)步驟標(biāo)準(zhǔn)化，按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)化步驟必然完成、且最為合理地完成任務(wù)。

2.3 程式化方法的應(yīng)用

在日常生活和工程實(shí)踐中，程式化的方法被應(yīng)用得十分廣泛。比如，人們常見的菜譜就是典型的程式化范例——菜譜列出了要得到一道菜所需要的各種原料，在此基礎(chǔ)上給出了做這道菜的具體步驟，只要稍懂烹飪的人按照菜譜行事，均能得到較好的結(jié)果。又比如，現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展也已進(jìn)入了程式化階段，很多的工程都有詳細(xì)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和要求，按照這些步驟進(jìn)行的工作被稱謂“滿足規(guī)范要求”、被判定為合格，相反如果不按這些步驟進(jìn)行，常被稱謂“未按規(guī)范要求”、被判為不合格。

程式化的方法是保證具體工作順利進(jìn)行、保證具體工作達(dá)到預(yù)期目的的根本手段，是被各行各業(yè)普遍采用的常用方法。

3 模型化和程式化在教學(xué)中的應(yīng)用

模型化和程式化在教學(xué)中聯(lián)合使用，必將提高教學(xué)質(zhì)量，且能夠大幅提高學(xué)生的認(rèn)知能力。在教學(xué)中采用模型化和程式化時，需要做以下工作：

（1）結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，將相應(yīng)內(nèi)容模型化。不同學(xué)科的特點(diǎn)不同，因此將其中知識進(jìn)行模型化的方法也不同，因此必須結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)科知識的特點(diǎn)和內(nèi)在聯(lián)系重新梳理知識，將它們變成若干個模型。

（2）模型化過程中應(yīng)注意知識的體系性和方法的體系性。在模型化過程中，可按照知識體系，將相對獨(dú)立的知識內(nèi)容用不同的模型來描述，同時也可按照解決問題的方法不同，將該學(xué)科的方法模型化，模型化得到的模型應(yīng)該簡單、容易掌握，且不應(yīng)失去概括性。應(yīng)在不斷的教學(xué)過程中發(fā)展模型，最終使之升華。

（3）模型化后需引入程式化。模型化后的程式化是保證模型化順利實(shí)現(xiàn)的有效手段，沒有程式化，模型化會流于空談，甚至無疾而終——僅是理解問題的工具，而不是解決問題的手段。程式化的引入才能使解決問題有法可依，所有的問題都有固定的模型和步驟對應(yīng)，難題將不再困難；程式化的引入使解決問題有法必依，按照這些步驟必然得到結(jié)果，避免中間犯錯。

4 結(jié)語

模型化和程式化是在各領(lǐng)域運(yùn)用最為廣泛的兩種基本方法，然而在教學(xué)中，它們的應(yīng)用還比較少。本文介紹了模型化和程式化的基本內(nèi)涵、方法和應(yīng)用情況，并結(jié)合教學(xué)給出了模型化和程式化的一般步驟和注意事項(xiàng)。

在教學(xué)中，結(jié)合學(xué)科內(nèi)容和方法，對學(xué)科知識、方法進(jìn)行模型化和程式化，必將提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張艷莉，李艷霞.模型化方法淺析.山東省農(nóng)業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報，2007.23(4):166-173.

[2]盧明麗.淺論職業(yè)高中教學(xué)中的模型化教育.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009(15):64.