專業課程知識體系的建構與創新思維培養

胡友彬　陳飛宇　馬金鋼　阮鯤

摘要：高校專業課程教學質量關系到學生的專業能力與未來發展，在專業課程教學中，建構完整的知識體系和創新思維的培養是教學的重難點問題。本文以計算機網絡課程教學為案例，針對抽象的概念和難以驗證的重要知識點（如網絡體系結構、協議等），采用基于體驗的類比教學方法，系統分析和展示了體驗式類比教學方法的實際流程，并提供了課堂教學設計方法。

關鍵詞：專業課程；建構；類比；教學；思維

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0126-02

一、引言

高校專業課程的教學改革要立足于學員的任職能力和未來發展，在教學內容的寬度和深度上拓展學員的思維，并且在創新思維能力的培養上找到有力的抓手，從而全面提高學員的綜合素質。在專業課程的教學中，要以學員為中心，教員必須引導學員以“設計者和開拓者”的角色探究思索，選擇“相關原型案例”對比分析，從實際的體驗出發，通過“交換、比較、反復”，逐步建構抽象的概念，培養創新的思維方法，提高自主學習和設計能力。通過多層次課堂互動，活躍課堂氣氛，提升學員學習的主動性，進而全面提高課堂教學質量。本文針對計算機網絡課程具有跨學科、抽象概念多、應用性和綜合性強的特點，突破按照概念、定義與原理的順序推進教學內容“灌輸式”的教學模式，嘗試運用體驗式類比教學法開展計算機網絡的教學，取得了一定的成效。

二、體驗式類比教學法基本內涵

所謂類比，就是借助于兩類不同本質事物之間的相似性，通過比較將一種已經熟悉或掌握的特殊對象的知識推移到另一種新的特殊對象上去的推理手段，也就是說如果兩個對象存在相同或相似特征，則二者之間可進行類比。由于自然界不同領域的不同過程都處在廣泛的聯系中，都具有一些共同特征或相似的表現形式，因而作為反映自然界不同領域或不同運動形式的自然學科的教學，有著類比的客觀基礎。不僅如此，人類的認識也是從已知到未知的，因而類比教學也有其牢固的心理學基礎。

在《計算機網絡》教與學的過程當中，有很多諸如計算機網絡體系結構、網絡協議等抽象難懂的概念，如果采用通常的教學方法，從概念、定義或原理出發，進行“灌輸式”的教學，由于無實物參照與驗證，學員的課堂反映將是枯燥無味的，即使勉強接受，那也只能是囫圇吞棗，一知半解。多年的教學實踐表明，如能立足學員既有的知識和實際體驗，借助于類比法，可以溝通新舊知識之間的聯系和銜接，幫助學員快速領會掌握新知識，把新舊知識的復習很好地結合起來，能讓學習者感到比較自然，易于接受，便于記憶，減少對新學知識的生疏、抽象感，還可以使學生對“類比”這種變未知為已知的重要認知方法有所領會，起到“一箭雙雕”的作用。類比在建立概念和規律有聯想作用，在建立新認知結構中具有遷移作用。在《計算機網絡》的教與學過程中引入類比法，能起到事半功倍的奇效。

三、體驗式類比教學法的實施流程

針對計算機網絡體系結構以及網絡協議等抽象概念與教學難點，不能簡單地從概念出發，而應當尋找合適的參照物進行類比，在比較中獲得啟發與靈感，其實現實中的很多發明和創新均是移花接木后碰撞出艷麗的光輝，獲得了成功和喜悅。因此對于網絡體系結構分層、封裝與解封和網絡協議等內容的講解，可以嘗試從學員既有的日常生活和學習的體驗出發，汲取類似案例的本質特征和規律，從而洞悉和建構新的概念和知識體系。在實際授課過程中，通過新概念與經驗和體驗的比對，啟發學員思考，培養創新思維，激發學習動力，活躍課堂氣氛，自然地實現了新知識的建構和重要概念的理解，也真切地感受到作為一個“開拓者”和“設計者”解決問題的心路歷程，從而培養出創新思維和主動創新的學習能力。以下是針對計算機網絡體系結構和網絡協議進行類比教學的案例，將計算機網絡所支持的信息流與普遍存在的物流運輸相比擬，可以借助于基于集裝箱的運輸系統來理解封裝與解封的深刻含義；而對于網絡協議的理解則通過國際貿易關系的建立與實施來進行類比，借助于貿易雙方的協作與對等協商的關系，來理解網絡協議的含義。

學習案例1：計算機網絡體系結構封裝與解封的講解，可以采用以下體驗式的類比教學流程：

1.從學員既有的最真切的體驗出發，設問并逐步啟發思考以下問題。

（1）計算機網絡是傳輸的數據流，那么與此相類似的，在現實世界中你有深刻體驗的“網絡”嗎？你可以思考、引用和剖析這些存在已久的“基礎架構”。

（2）計算機網絡作為信息傳輸的基礎設施，它傳輸的數據對象屬性、格式、特征和需求千差萬別，那么網絡是否需要為每一種特定格式的數據傳輸配置一種特定的結構體系，才能完成數據傳輸工作？是否存在一個軟開關來配置這個面向需求的網絡？對這個既很熟悉又很陌生的“網絡”你撥弄過這個“機關”嗎？

2.面對以上問題，學員都有各自的體驗和猜想，課堂氣氛被調動起來了，教員和學員不再被束縛于幾個概念，而是敞開思緒，“分析、比較和交換”（注：老一輩革命家陳云提出的工作方法）可能的方案，在相互的碰撞中，抽絲剝繭，理清思路，明晰網絡體系結構的本質和特征。

3.學員闡述各自的體驗（知識、能力和素質的結合），在相互啟發下，參照類比的現實存在和機理，通過創新思維，逐步明確和建構面向特定需求的計算機網絡的核心機理。

應用了類比的方法講解了計算機網絡體系結構封裝和解封的思想，從而了解了Internet網的精髓及IP網絡的體系架構，教學中沒有簡單地直接闡述概念，而是通過啟發、比對和重構，實現對新知識的學習。

學習案例2：對于計算機網絡協議的講解，可以采用以下體驗式類比教學流程。

1.協議是日程生活、商業貿易和合同中經常遇到的，買賣雙方就某一項交易，經過協商達成一致，就可以簽訂相關協議，這說明協議一定是解決雙方的交易而存在的。

2.同樣的，計算機網絡能夠實現收發雙方的數據交互，要實現數據的可靠傳輸，也需要收發雙方共同遵守一些規則，遇到各種可能的請求和異常時，雙方能夠按既有的約定響應對方，做到雙方“心中有規則，行動有方向”。

四、體驗式類比教學模式的課堂設計

體驗式類比教學模式的課堂設計以類比教學法為主線，綜合運用問題教學法和翻轉課堂等教學模式，在實際課堂教學環節，教員引出授課主題內容和關鍵知識點后，先啟發學員針對新知識內容尋求比對的“原型案例”，在深入探討比對之后，由學員自主構建新的知識體系架構，并闡述兩者之間的差異，并引導學員逐步完善新的知識體系模型。課堂教學中，注意引導，通過提問、組織回答問題等方式活躍課堂氣氛，教員適時對學員共同存在的問題可以引申講解，讓學員在互動交流討論中得到對重難點問題的深化理解。體驗式類比教學模式的課堂設計的一般程式如下。

1.教員主講階段。

●問題的引入：網絡已經成為全球經濟和軍事活動的最重要的基礎設施，我們對網絡操作應用最熟悉但是對原理和設計也很陌生，我們甚至感到對于網絡黑客的盛行感到恐懼，研究計算機網絡、利用計算機網絡是我們的必需，也是不可回避的重大問題，了解計算機網絡原理、熟悉計算機網絡的體系架構，進而去控制計算機網絡的各種風險已經成為信息專業的重大任務。

●計算機網絡體系結構定義的理解（抽象概念）。

提出問題：如何深入理解？計算機網絡體系結構內涵有哪些？提出類比的原型案例“快遞郵件系統（紅）與遠洋運輸系統（藍）”，對比分析，以“設計者”的角色提出設想……

通過問答、討論等方式對計算機網絡體系結構進行剖分，由粗到細，逐步逼近客觀實際，提出計算機網絡的概念框架，在學員的體驗的基礎上，培養學員的自主思考自主學習的能力。

2.學員互動探究階段。

●問題的引入：剖析快遞郵件系統（紅）與遠洋運輸系統（藍）；學員思考回答問題：計算機網絡的設計有關因素？進而引入知識點“計算機網絡體系結構”。

●知識點介紹：以分組交換網絡為例，分析五層的組成與相互之間的關系。

●討論環節：學生針對分組交換網絡原理發現問題、提出問題并解決問題，提出各種問題，探索、探究、思考……各小組分為正反和反方，給出合理或不合理的理由，進行課堂辯論。既加深了對本次課內容的理解，也達到溫故而知新的目的。

●授課小結：對討論問題進行小結，回答學員的疑惑，最終揭曉計算機網絡體系結構的廬山真面貌。

3.教員點評。教員根據學員原型案例研討情況進行點評，包括課件的制作、授課的表現情況、各組討論的情況等，指出好的方面和不足之處，提出改進意見。

與學員分享教學理念：探究、思考、創新永遠在路上，是戰勝一切困難的源泉和力量。

五、結語

體驗式類比教學方法根植于建構主義和教育心理學的學習理論、激活理論以及遷移理論，利用體驗式類比法教學法進行專業課程授課，有效提高了課堂教學的效果，能激發學習者的學習熱情，促使學習者積極思維、主動嘗試，尋找新舊知識的相異之處，并以此為基點學習和探索新知識。與此同時，將思維主體讓位給學習者，培養學習者的創造精神和實踐能力，引導學習者進行發現性學習，不斷促進學習者的知識遷移，豐富學習者的認知結構，快速構建新的知識體系和架構，并在學習過程中能夠不斷體驗“開拓者”和“設計者”的成功經驗，在專業課程學習中不斷積累和培養創新思維的習慣和能力。

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