網絡思維能力培養的教學模式研究

摘要：網絡思維是計算思維的重要發展，是面向當代大學生的一種普遍認識和一類普適技能。文章提出基于網絡思維的探究式教學模式，即根據其在思維形態、思維方法、行為模式和社會道德4個方面的特征來決定教學內容。該教學模式包括創設情境、啟發思考、自主探究、協作交流和總結提高5個環節。

關鍵詞：網絡思維；教學模式；教學內容；教學環節

文章編號：1672-5913（2013）01-0025-04

中圖分類號：G642

0 引言

自2006年J.M.Wing教授系統地提出計算思維的概念以來，計算思維作為計算機科學界最具基礎性和長期性的思想，與理論思維、實驗思維并稱三大科學思維。許多大學的教育科研課題都著力研究如何將計算思維融入到課程教學和教育體系中，期望培養出具有良好的計算思維能力的學生。

網絡思維是計算思維的重要發展，是面向當代大學生的“一種普遍認識和一類普適技能”。網絡時代大學生網絡思維能力的培養，將有助于提高其解決實際問題的能力，激發創新思維和創造力，使他們適應信息化與網絡化條件下社會各行各業的工作需求。

作為課堂教學的一線教師，培養大學生網絡思維能力的工作體現在對教學的設計、實施、評價與反思等過程中，這些過程也就是教學模式。因此，培養大學生網絡思維能力的教學模式研究已成為網絡時代下新的教育研究課題。

1 網絡思維的內涵

1.1網絡思維的概念體系

網絡思維的概念體系包含思維形態、思維方法、行為模式和社會道德4個層面。首先，網絡思維的思維形態具有非線性、發散性、開放性、系統性、創新性、群體性等特征。其次，網絡思維的思維方法是基于圖論進行形式化，即把一個看起來困難的問題轉換為圖論中的經典問題P5Ftq55ec96QZ0KeuidxFuZLGmpvgBX2w10Rpv8S0QM=，或重新改變我們看待事物的角度，從而獲得解決問題的方法；通過某種聯系將個體組成一個系統，從個體之間的關系角度理解或進行系統設計的方法；按照全分布式和無中心的思想，進行系統組織管理結構設計的思維方法；在海量數據中，通過數據挖掘來發現各要素關系和隱形網絡結構的方法；將一個大問題分解成大量的小問題，進行任務分配和并行處理的方法。再次，網絡思維的行為模式是基于集群智能解決問題的方法，依靠群體的力量在現代計算機網絡技術的支持下，解決以往手段難于解決的問題。最后，網絡思維的社會道德是一種協作與共享的思維方式，“我為人人，人人為我”，通過個體之間的相互合作，實現整體利益的最大化。

1.2網絡思維與計算思維的對比

網絡思維是計算思維的發展，是在新時代環境下個體思維向群體思維的延伸。網絡思維與計算思維的主要區別有如下幾點：

1）思維形態的特征不同。

網絡思維是非線性、開放性、系統性和群體性的。網絡思維求解問題看重個體之間的聯系，利用海量數據來挖掘各要素的關系和隱形的網絡結構。而計算思維是遞歸的、規劃的和個體性的思維。計算思維利用啟發式推理來尋求問題的解答，通過約簡、嵌入、轉化和仿真，將問題重新闡釋來求解，并利用海量數據來加快計算。

2）思維方法的理論基礎不同。

網絡思維解決問題方法的理論基礎主要是網絡科學的基礎概念。網絡科學是以圖論為基礎，利用網絡來描述物理、生物和社會現象，建立這些現象的預測模型，在不斷吸收其他專業的最新成果后，建立的一門不斷發展的新興交叉學科。而計算思維是計算機科學的基礎概念。計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象和規律的科學，亦即研究計算機系統結構、程序系統（即軟件）、人工智能以及計算本身的性質和問題的學科。

3）思考問題的行為模式不同。

網絡思維的行為模式是基于群體智能的，在現代計算機網絡技術的支持下，依靠群體的力量來求解問題。例如，通過社會搜索、社會媒體、社會軟件、市民科學等社會形式，可以提高信息傳播、系統開發、探求未知的效能。而計算思維是個體思維，只強調如何將一個任務分解和并行處理，并不考慮個體之間如何協同來解決問題。

4）強調的社會道德不同。

網絡思維的社會道德是一種協作與共享的思維方式，通過“我為人人”的思想實現“人人為我”的目標。同時，網絡思維又包含一些新的網絡社會規范，例如，不發布不健康信息，不侵犯他人的隱私，不破壞或竊取他人的成果。而計算思維并沒有對社會道德進行強調和約束。

2 基于網絡思維的教學模式設計

基于網絡思維的教學模式，應該根據其在思維形態、思維方法、行為模式和社會道德4個方面的特征來決定其內容。保羅·D·埃金等人把常用的教學模式概括為6種：歸納模式、演繹模式、概念獲得模式、塔巴模式、奧蘇伯爾模式和薩奇曼探究模式。其中，探究模式倡導的以“自主、探究、合作”為特征的學習方式，強調學生在學習過程中處于主體地位，最適合網絡思維能力的形成和發展。因此，基于網絡思維的教學模式可以在探究模式的基礎上進行改進。

教學模式的總體結構，包括教學理論依據、教學目標、操作程序、實現條件和教學評價。基于網絡思維教學模式的理論依據是網絡思維的重要性及其概念體系，基于網絡思維教學模式的教學目標則是為了培養學生的網絡思維能力，包括發散性創新的思維形態、網絡科學相關理論的思維方法、群體智能的思維方式以及“我為人人”且遵循網絡社會規范的社會道德。

基于網絡思維教學模式的操作程序，可以借鑒探究教學模式的操作過程。探究教學模式的操作過程包括創設情境、啟發思考、自主探究、協作交流和總結提高5個環節。如圖1所示，我們可以在探究教學模式的5個環節中針對網絡思維的教學目標來設計。在創設情景環節，教師可以首先創建鼓勵學生踴躍發言的輕松的課堂氛圍；在啟發思維環節，教師可以采用類比的方法，將針對學習目標的問題轉化為生活中的問題，啟發學生的發散性創新思維，以開放的態度思考問題；在自主探究環節，教師可以在課堂上與學生就提出的問題進行討論，依據網絡科學的相關理論，如圖論，對問題進行形式化，引導學生通過課后上網搜索、去圖書館查找資料等方式對問題進行自主探究。在協作交流環節，教師通過按主題分組的方式，組織學生將各自自主探究的結果相互交流、討論和補充，加強網絡思維中的群體思維習慣和協作共享的社會道德的培養。在總結提高環節，教師可以引導學生對討論的結果以系統觀的角度進行總結。

基于網絡思維教學模式的實現，首先，需要教師和學生之間建立良好的溝通和交流的氛圍；其次，教學內容要根據教學重點和難點進行有目的的取舍；再次，教學手段需要采用互動式教學，教學環境需要利用網絡信息技術為學生提供更多的自我探究的資料和相互協作的平臺。

基于網絡思維教學模式的教學評價，要以學生在網絡思維能力方面的提升為主進行評價，而不能光通過筆試的方式。學生的網絡思維能力會在教學的各個環節中得到體現，因此，教學評價應在學生的積極發言、創新思想、信息搜索和整合、協作能力等各個方面加以考核。

3 基于網絡思維的教學模式的應用

3.1創設情境，啟發發散創新思維

長期以來，以教師為主的課堂授課方式，讓學生處于被動地位，大部分學生已經習慣在課堂上只是聽而不是積極思考，也不敢發表自己的想法。因此，創設一個輕松交流、積極思考的課堂氛圍，是展開后續教學的重要前提。教師在提出問題前，要鼓勵學生積極發言，并將積極發言作為課程考核中的一部分來計分。

計算機網絡的知識點多，知識點之間的聯系不緊密，如何設定一個問題，也是學生能否積極發言的關鍵。問題太難，學生無從發言；問題太簡單，不利于后續的討論。設定的問題需要滿足易討論、易展開等特點，從而方便學生以發散性的思維考慮問題。根據這一原則，我們提出按照類比轉化的方式來設定問題，專業知識問題類比成生活問題，待學生討論結束后，再轉換成專業知識。

以計算機網絡中鏈路層的共享廣播信道訪問技術為例。該訪問技術主要解決共享廣播信道訪問的2個問題：如何協調多個發送節點和接收節點對同一個共享廣播信道的訪問；如果兩個以上的節點同時發送數據幀，產生沖突怎么辦。要從問題著手引導學生自己得出答案，需要將該技術問題類比為生活問題，即我們大家一起都坐在一間屋子里，每個人都會在某一時間想講話，如果同時有多個人想講話，就誰也聽不清楚，如何解決以上問題，使學生可以根據自己生活中的經驗來暢所欲言。這種提問的方式，鼓勵學生采用發散性的、開放性的思維來考慮問題。

3.2積極思考，自主探究

自主探究包括課上積極思考來探究和課下借助網絡信息技術來探究。如前例中，我們在課堂上提出類比的生活化問題后，學生們一改平日低頭不語的現象，紛紛發言。學生討論完后，我們根據學生們給出的解決辦法，在黑板上書寫下要點，并將每個解決辦法轉換成專業技術。解決辦法與專業技術的轉換細節如表1所示。

學生討論完畢后，教師可以進一步根據學生的解決方案提出問題，如這些解決方案在公平性、時間浪費、發生沖突、額外代價等方面表現如何。最后教師將此生活問題再轉換為技術問題，根據信道劃分協議、隨機接入協議和輪流協議三個主題將學生分組，讓學生到課下借助網絡信息技術來進一步自主探究。

3.3基于群體智能的協作交流

學生在課下自主探究的結果需要先在組內進一步交流。如表2所示，每組學生通過課下的自主學習，了解各自專題下專業技術的發展狀況，并撰寫研究報告，報告中必須給出參考文獻及引用。

組內充分交流以后，各組派出一個代表，在組間就其多路訪問協議在各種情形下的公平性、效率、性能和開銷進行相互對比和討論，得出如表3所示的結果。

3.4以系統觀思想來總結提高

通過前面的探究環節，學生對多路訪問協議的各種技術有了較全面的了解。教師可以通過一系列問題引導學生對所有的技術以系統觀思想，站在更高的角度進行總結和提高。例如，什么樣的網絡設備形成了共享廣播信道？共享廣播信道訪問協議的發展現狀如何？共享廣播信道會造成怎樣的安全問題？針對這樣的安全問題，有什么辦法可以加以解決？

針對這一知識點展開的整個教學過程，培養了學生的發散性創新思維形態、網絡科學相關理論的思維方法、群體智能的思維方式以及“我為人人”且遵循網絡社會規范的社會道德。學生們課后普遍反映，不僅加深了對知識點的理解，也得到了網絡思維能力的全面鍛煉。

4 結語

在信息時代的環境下，網絡思維能力的培養成為大學生能力培養的重要內容。教師培養網絡思維能力的具體工作應該貫穿在整個教學過程中，因此，基于網絡思維能力培養的教學模式探索已經成為一個值得研究的課題。未來的工作將會進一步豐富網絡思維的內涵體系，并將網絡思維能力的培養應用到學生的各門課程學習和日常活動中。

（編輯：趙廓）