专业课程知识体系的建构与创新思维培养

胡友彬　陈飞宇　马金钢　阮鲲

摘要：高校专业课程教学质量关系到学生的专业能力与未来发展，在专业课程教学中，建构完整的知识体系和创新思维的培养是教学的重难点问题。本文以计算机网络课程教学为案例，针对抽象的概念和难以验证的重要知识点（如网络体系结构、协议等），采用基于体验的类比教学方法，系统分析和展示了体验式类比教学方法的实际流程，并提供了课堂教学设计方法。

关键词：专业课程；建构；类比；教学；思维

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0126-02

一、引言

高校专业课程的教学改革要立足于学员的任职能力和未来发展，在教学内容的宽度和深度上拓展学员的思维，并且在创新思维能力的培养上找到有力的抓手，从而全面提高学员的综合素质。在专业课程的教学中，要以学员为中心，教员必须引导学员以“设计者和开拓者”的角色探究思索，选择“相关原型案例”对比分析，从实际的体验出发，通过“交换、比较、反复”，逐步建构抽象的概念，培养创新的思维方法，提高自主学习和设计能力。通过多层次课堂互动，活跃课堂气氛，提升学员学习的主动性，进而全面提高课堂教学质量。本文针对计算机网络课程具有跨学科、抽象概念多、应用性和综合性强的特点，突破按照概念、定义与原理的顺序推进教学内容“灌输式”的教学模式，尝试运用体验式类比教学法开展计算机网络的教学，取得了一定的成效。

二、体验式类比教学法基本内涵

所谓类比，就是借助于两类不同本质事物之间的相似性，通过比较将一种已经熟悉或掌握的特殊对象的知识推移到另一种新的特殊对象上去的推理手段，也就是说如果两个对象存在相同或相似特征，则二者之间可进行类比。由于自然界不同领域的不同过程都处在广泛的联系中，都具有一些共同特征或相似的表现形式，因而作为反映自然界不同领域或不同运动形式的自然学科的教学，有着类比的客观基础。不仅如此，人类的认识也是从已知到未知的，因而类比教学也有其牢固的心理学基础。

在《计算机网络》教与学的过程当中，有很多诸如计算机网络体系结构、网络协议等抽象难懂的概念，如果采用通常的教学方法，从概念、定义或原理出发，进行“灌输式”的教学，由于无实物参照与验证，学员的课堂反映将是枯燥无味的，即使勉强接受，那也只能是囫囵吞枣，一知半解。多年的教学实践表明，如能立足学员既有的知识和实际体验，借助于类比法，可以沟通新旧知识之间的联系和衔接，帮助学员快速领会掌握新知识，把新旧知识的复习很好地结合起来，能让学习者感到比较自然，易于接受，便于记忆，减少对新学知识的生疏、抽象感，还可以使学生对“类比”这种变未知为已知的重要认知方法有所领会，起到“一箭双雕”的作用。类比在建立概念和规律有联想作用，在建立新认知结构中具有迁移作用。在《计算机网络》的教与学过程中引入类比法，能起到事半功倍的奇效。

三、体验式类比教学法的实施流程

针对计算机网络体系结构以及网络协议等抽象概念与教学难点，不能简单地从概念出发，而应当寻找合适的参照物进行类比，在比较中获得启发与灵感，其实现实中的很多发明和创新均是移花接木后碰撞出艳丽的光辉，获得了成功和喜悦。因此对于网络体系结构分层、封装与解封和网络协议等内容的讲解，可以尝试从学员既有的日常生活和学习的体验出发，汲取类似案例的本质特征和规律，从而洞悉和建构新的概念和知识体系。在实际授课过程中，通过新概念与经验和体验的比对，启发学员思考，培养创新思维，激发学习动力，活跃课堂气氛，自然地实现了新知识的建构和重要概念的理解，也真切地感受到作为一个“开拓者”和“设计者”解决问题的心路历程，从而培养出创新思维和主动创新的学习能力。以下是针对计算机网络体系结构和网络协议进行类比教学的案例，将计算机网络所支持的信息流与普遍存在的物流运输相比拟，可以借助于基于集装箱的运输系统来理解封装与解封的深刻含义；而对于网络协议的理解则通过国际贸易关系的建立与实施来进行类比，借助于贸易双方的协作与对等协商的关系，来理解网络协议的含义。

学习案例1：计算机网络体系结构封装与解封的讲解，可以采用以下体验式的类比教学流程：

1.从学员既有的最真切的体验出发，设问并逐步启发思考以下问题。

（1）计算机网络是传输的数据流，那么与此相类似的，在现实世界中你有深刻体验的“网络”吗？你可以思考、引用和剖析这些存在已久的“基础架构”。

（2）计算机网络作为信息传输的基础设施，它传输的数据对象属性、格式、特征和需求千差万别，那么网络是否需要为每一种特定格式的数据传输配置一种特定的结构体系，才能完成数据传输工作？是否存在一个软开关来配置这个面向需求的网络？对这个既很熟悉又很陌生的“网络”你拨弄过这个“机关”吗？

2.面对以上问题，学员都有各自的体验和猜想，课堂气氛被调动起来了，教员和学员不再被束缚于几个概念，而是敞开思绪，“分析、比较和交换”（注：老一辈革命家陈云提出的工作方法）可能的方案，在相互的碰撞中，抽丝剥茧，理清思路，明晰网络体系结构的本质和特征。

3.学员阐述各自的体验（知识、能力和素质的结合），在相互启发下，参照类比的现实存在和机理，通过创新思维，逐步明确和建构面向特定需求的计算机网络的核心机理。

应用了类比的方法讲解了计算机网络体系结构封装和解封的思想，从而了解了Internet网的精髓及IP网络的体系架构，教学中没有简单地直接阐述概念，而是通过启发、比对和重构，实现对新知识的学习。

学习案例2：对于计算机网络协议的讲解，可以采用以下体验式类比教学流程。

1.协议是日程生活、商业贸易和合同中经常遇到的，买卖双方就某一项交易，经过协商达成一致，就可以签订相关协议，这说明协议一定是解决双方的交易而存在的。

2.同样的，计算机网络能够实现收发双方的数据交互，要实现数据的可靠传输，也需要收发双方共同遵守一些规则，遇到各种可能的请求和异常时，双方能够按既有的约定响应对方，做到双方“心中有规则，行动有方向”。

四、体验式类比教学模式的课堂设计

体验式类比教学模式的课堂设计以类比教学法为主线，综合运用问题教学法和翻转课堂等教学模式，在实际课堂教学环节，教员引出授课主题内容和关键知识点后，先启发学员针对新知识内容寻求比对的“原型案例”，在深入探讨比对之后，由学员自主构建新的知识体系架构，并阐述两者之间的差异，并引导学员逐步完善新的知识体系模型。课堂教学中，注意引导，通过提问、组织回答问题等方式活跃课堂气氛，教员适时对学员共同存在的问题可以引申讲解，让学员在互动交流讨论中得到对重难点问题的深化理解。体验式类比教学模式的课堂设计的一般程式如下。

1.教员主讲阶段。

●问题的引入：网络已经成为全球经济和军事活动的最重要的基础设施，我们对网络操作应用最熟悉但是对原理和设计也很陌生，我们甚至感到对于网络黑客的盛行感到恐惧，研究计算机网络、利用计算机网络是我们的必需，也是不可回避的重大问题，了解计算机网络原理、熟悉计算机网络的体系架构，进而去控制计算机网络的各种风险已经成为信息专业的重大任务。

●计算机网络体系结构定义的理解（抽象概念）。

提出问题：如何深入理解？计算机网络体系结构内涵有哪些？提出类比的原型案例“快递邮件系统（红）与远洋运输系统（蓝）”，对比分析，以“设计者”的角色提出设想……

通过问答、讨论等方式对计算机网络体系结构进行剖分，由粗到细，逐步逼近客观实际，提出计算机网络的概念框架，在学员的体验的基础上，培养学员的自主思考自主学习的能力。

2.学员互动探究阶段。

●问题的引入：剖析快递邮件系统（红）与远洋运输系统（蓝）；学员思考回答问题：计算机网络的设计有关因素？进而引入知识点“计算机网络体系结构”。

●知识点介绍：以分组交换网络为例，分析五层的组成与相互之间的关系。

●讨论环节：学生针对分组交换网络原理发现问题、提出问题并解决问题，提出各种问题，探索、探究、思考……各小组分为正反和反方，给出合理或不合理的理由，进行课堂辩论。既加深了对本次课内容的理解，也达到温故而知新的目的。

●授课小结：对讨论问题进行小结，回答学员的疑惑，最终揭晓计算机网络体系结构的庐山真面貌。

3.教员点评。教员根据学员原型案例研讨情况进行点评，包括课件的制作、授课的表现情况、各组讨论的情况等，指出好的方面和不足之处，提出改进意见。

与学员分享教学理念：探究、思考、创新永远在路上，是战胜一切困难的源泉和力量。

五、结语

体验式类比教学方法根植于建构主义和教育心理学的学习理论、激活理论以及迁移理论，利用体验式类比法教学法进行专业课程授课，有效提高了课堂教学的效果，能激发学习者的学习热情，促使学习者积极思维、主动尝试，寻找新旧知识的相异之处，并以此为基点学习和探索新知识。与此同时，将思维主体让位给学习者，培养学习者的创造精神和实践能力，引导学习者进行发现性学习，不断促进学习者的知识迁移，丰富学习者的认知结构，快速构建新的知识体系和架构，并在学习过程中能够不断体验“开拓者”和“设计者”的成功经验，在专业课程学习中不断积累和培养创新思维的习惯和能力。

参考文献：

[1]李畅，等.动态能力集一工学结合人才培养模式研究[J].天津职业大学学报，2008，（4）.

[2]郭孝欢，谢小荣.创新专业课程教学模式研究[J].考试周刊，2012，（20）.

[3]李树涛，章兢，黎福海.电子信息类专业课研究型教学模式的改革与创新[J].高等教育研究学报，2011，（11）.

[4]张腾霄，王斌.高校应用型专业课程教学模式的实践与探索[J].中国电力教育，2010，（6）.