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用對(duì)稱性思維培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維能力-在高校信息管理教學(xué)的運(yùn)
論文關(guān)鍵詞：對(duì)稱性思維；創(chuàng)新思維能力
論文摘要：基于對(duì)稱性原理，探討了在高校信息教學(xué)中如何結(jié)合案例，用對(duì)稱性思維培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的一些方法。
引言
創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的動(dòng)力�！睹嫦�21世紀(jì)振興行動(dòng)計(jì)劃》及“跨世紀(jì)素質(zhì)教育工程”的一個(gè)重要任務(wù)就是“整體推進(jìn)素質(zhì)教育，全面提高國(guó)民素質(zhì)和民族創(chuàng)新能力”。
創(chuàng)新是人類社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的永恒主題與原動(dòng)力。創(chuàng)新始于觀察，源于問(wèn)題，基于想象。創(chuàng)新源于創(chuàng)造性問(wèn)題。創(chuàng)造性問(wèn)題是具有新穎、獨(dú)特而且有科學(xué)意義的間題。一切創(chuàng)造性成果的獲得，都起源于理論上或?qū)嵺`中的創(chuàng)造性問(wèn)題。而創(chuàng)造性問(wèn)題的提出，則來(lái)源于創(chuàng)造性思維，這是素質(zhì)教育的基礎(chǔ)。牛頓在蘋果樹下看到蘋果落地，引起了他的思考“為什么蘋果從樹上掉下來(lái)，而不飛到天上去”，從而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。這與他本人的創(chuàng)新思維是分不開的。牛頓不是發(fā)現(xiàn)蘋果落地的第一人，而他能夠發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的存在，正是由于他擁有創(chuàng)新思維，提出了前面那個(gè)創(chuàng)造性問(wèn)題，并針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究而獲得的創(chuàng)造性成果。
現(xiàn)代教育技術(shù)的多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)似乎無(wú)所不能，但是不能忽視一個(gè)最根本的間題，即學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。沒有創(chuàng)新思維，再現(xiàn)代化的教學(xué)手段難以從根本上提高分析和解決問(wèn)題的能力。我們?cè)诶矛F(xiàn)代教育技術(shù)的同時(shí)，更要重視學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。而創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)中的一個(gè)重要方面就是對(duì)稱性思維的培養(yǎng)。
1.對(duì)稱性思維的作用
對(duì)稱性是客觀世界的根本規(guī)律�？陀^世界中很多事物都是對(duì)稱的，比如雪花具有精致的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性，中有無(wú)數(shù)的對(duì)稱圖形、對(duì)稱矩陣、對(duì)稱空間和對(duì)稱變換。對(duì)稱性是自然界的本質(zhì)屬性。
對(duì)稱其實(shí)也是進(jìn)行科學(xué)研究和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的一種重要方法。
事物的對(duì)稱性一旦被人們的思維掌握，就成為人們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決間題的一種具體方法。所謂對(duì)稱性思維就是指在思考問(wèn)題和解決問(wèn)題時(shí)從事物的對(duì)稱性方面著手去尋找間題答案的一種思維方法。幾何中一道命題的證明，一個(gè)日常問(wèn)題的解決，常常依賴于兩種對(duì)稱的思維方法—綜合法與分析法。從前因推出后果，從條件推出結(jié)論，用的是綜合法。而從要實(shí)現(xiàn)的目的，推出必須采用的措施;從后果推出前提，用的是分析法。這里舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從桂林到天津怎么走，直接走是不合適的，這就要使用分析法來(lái)思考，天津離哪里比較近，那個(gè)地方到桂林有哪幾條路線，這樣我們就知道該從哪條路線從桂林到天津了。所以我們常常使用分析法來(lái)解決比較復(fù)雜的問(wèn)題。
對(duì)稱性思維是一種科學(xué)的思維方式，而形象思維與抽象思維、求同思維與求異思維、思維與直覺思維、收斂思維與發(fā)散思維以及正向思維與逆向思維是對(duì)稱性思維方法中的典型代表。教師可把這五對(duì)思維方法用于教學(xué)之中，啟發(fā)學(xué)生以對(duì)稱的觀點(diǎn)來(lái)分析、研究、解決問(wèn)題，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)稱性思維能力，提高創(chuàng)新能力有很大的幫助。
2.高校信息管理教學(xué)中對(duì)稱性思維對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
2.1創(chuàng)造性問(wèn)題解決模式
帕尼斯提出創(chuàng)造性問(wèn)題解決的過(guò)程包括下面五個(gè)階段:
(1)發(fā)現(xiàn)事實(shí):包括搜集一切和問(wèn)題有關(guān)的資料。問(wèn)題解決前必須先搜集及審視所有可利用的資料，資料搜集完成之后，應(yīng)立即開始分析并整理。
(2)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題:當(dāng)所有的資料都搜集好，且間題的線索也已呈現(xiàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)間題界定的工作就會(huì)自然顯露出來(lái)。
(3)發(fā)現(xiàn)構(gòu)想:這是構(gòu)想的產(chǎn)生和利用。一旦將問(wèn)題適當(dāng)?shù)慕缍ǎ脖嬲J(rèn)了一切有關(guān)問(wèn)題和問(wèn)題解決的資料之后，這個(gè)工作就演變成構(gòu)想的產(chǎn)生，和選擇一個(gè)解決問(wèn)題的方式。
(4)發(fā)現(xiàn)解決方案:當(dāng)提出一系列的構(gòu)想后，就必須找出最好、最實(shí)際、最合宜的解決問(wèn)題的構(gòu)想。
(5)接受所發(fā)現(xiàn)的解決方案:這是創(chuàng)造力解決問(wèn)題的過(guò)程中最后一個(gè)步驟。在這一階段，要對(duì)解決方案做最后的考慮，以便決定最好的而付諸實(shí)施。
戴維斯認(rèn)為創(chuàng)造性問(wèn)題解決的模式(CPS Model)是最佳的問(wèn)題解決方案，因?yàn)榇四Ｊ讲坏且粋�(gè)創(chuàng)造性思維的過(guò)程，也最能用來(lái)解決實(shí)際遇到的問(wèn)題。事實(shí)上，CPS模式靈活運(yùn)用(圖1)可用來(lái)從事下列的活動(dòng):
(1)教導(dǎo)一個(gè)很有效的創(chuàng)造性解題策略。
(2)增進(jìn)對(duì)創(chuàng)造過(guò)程的了解。
(3)提供學(xué)生有漸進(jìn)的創(chuàng)造的思維經(jīng)驗(yàn)。
(4)解決間題。
2.2對(duì)稱性思維對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
就創(chuàng)造性問(wèn)題解決的模式來(lái)考慮如何利用對(duì)稱性思維培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)際上就是在分析、推理、剖解問(wèn)題時(shí)，有意識(shí)地運(yùn)用對(duì)稱性原理，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行對(duì)稱性地分解、設(shè)計(jì)及提出解決方案，或在一個(gè)尚不明了的案例或不明其正確與否的命題當(dāng)中，從對(duì)稱的角度找出問(wèn)題的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)對(duì)稱或不對(duì)稱的條件，進(jìn)行對(duì)稱破缺探索，進(jìn)而從系統(tǒng)整體上掌握間題或命題的結(jié)構(gòu)，得出解決間題的方法。
比如在信息系統(tǒng)課程教學(xué)中，涉及到關(guān)系的規(guī)范化，即三范式。在進(jìn)行關(guān)系規(guī)范化時(shí)，由于對(duì)屬性之間的關(guān)系把握不準(zhǔn)，往往無(wú)法準(zhǔn)確的細(xì)化。這時(shí)我們不妨運(yùn)用對(duì)稱思維化抽象為形象，從身邊找例子來(lái)分析，幫助理解事務(wù)的真相，再化形象為抽象，幫助記憶與提煉。
某公司的職工信息關(guān)系包括(職工號(hào)、姓名、級(jí)別、工資、學(xué)歷、畢業(yè)時(shí)間)這六項(xiàng)，現(xiàn)在要求將這個(gè)關(guān)系規(guī)范為第三范式(3NF)。第一范式是最基本的，其關(guān)系必須進(jìn)一步規(guī)范化為第二范式(2NF)。規(guī)范方法是:從第一范式中分解出新的關(guān)系，使每個(gè)關(guān)系里都可確定一個(gè)或幾個(gè)屬性作為關(guān)系的主關(guān)鍵字，使該關(guān)系中的其他屬性都完全依賴于它而定，從而消去非主屬性對(duì)主關(guān)鍵字的不完全依賴性。由此所得的關(guān)系叫做第二范式(2NF)關(guān)系。將2NF進(jìn)一步的規(guī)范化就是要消去非主屬性對(duì)主關(guān)鍵字的傳遞依賴性，變?yōu)榈谌妒?3NF)。
3NF就是指這種關(guān)系的所有非主屬性完全依賴于其主碼，而且它的任何一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。那我們就要找出這些屬性之間的函數(shù)依賴關(guān)系。
函數(shù)依賴的概念:在一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)R中，如果數(shù)據(jù)元素B的取值依賴于數(shù)據(jù)元素A的取值，則稱B函數(shù)依賴于A。換句話說(shuō)，A決定B，用‘`A-}B”表示。
傳遞依賴的概念:假設(shè)A.B,C分別是同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)R中的三個(gè)數(shù)據(jù)元素，或分別是R中若干個(gè)數(shù)據(jù)元素的集合，如果C函數(shù)依賴于B，即B-}C，而B函數(shù)依賴于A，即A-}B，那么顯然，C也依賴于A，稱這種依賴關(guān)系為“傳遞依賴”，即“C傳遞依賴于A"。
在這個(gè)職工信息關(guān)系中，姓名、級(jí)別、工資等的取值依賴于職工號(hào)，而畢業(yè)時(shí)間由什么確定還拿不準(zhǔn)，這時(shí)就可以在關(guān)系中填充內(nèi)容來(lái)確定具體的函數(shù)依賴關(guān)系。這樣我們可以得到表l。
從表1我們可以很輕松地得出畢業(yè)時(shí)間是由職工號(hào)和學(xué)歷兩個(gè)屬性才能唯一確定這樣一個(gè)結(jié)論。即得到了這樣的函數(shù)依賴關(guān)系:
(職工號(hào)) →姓名、級(jí)別、工資
(職工號(hào)，學(xué)歷) →畢業(yè)時(shí)間
那么規(guī)范為2NF可得到表2、表3:
分析這兩個(gè)表中是否存在傳遞依賴關(guān)系，可發(fā)現(xiàn)職工號(hào)一級(jí)別，級(jí)別→工資，從而使:職工號(hào)→級(jí)別→工資。也就是說(shuō)，表2中雖然級(jí)別與工資兩個(gè)屬性完全依賴于主屬性職工號(hào)，但實(shí)際上是工資直接依賴于級(jí)別，由于級(jí)別依賴于職工號(hào)而使工資通過(guò)級(jí)別的傳遞作用間接依賴于職工號(hào)這個(gè)主屬性。
那么3NF就是將表2的關(guān)系拆開為表東表5兩個(gè)關(guān)系，就都是第三范式了。
這樣，將形象思維與抽象思維結(jié)合，就能很容易的得出結(jié)淪。
闡明一個(gè)結(jié)論，可以啟發(fā)學(xué)生當(dāng)基本條件不變時(shí)，把問(wèn)題放入另外一個(gè)新的對(duì)稱中，會(huì)得出什么相應(yīng)的結(jié)論?引導(dǎo)學(xué)生在掌握專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用對(duì)稱變化過(guò)程中的不變性，將部分系統(tǒng)變量對(duì)稱的變動(dòng)，從而有所創(chuàng)造。而從思維方向上講，正常思維和逆向思維也是對(duì)稱的關(guān)系。它在培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維中也有著重要的應(yīng)用。
舉一個(gè)逆向思維的例子，大發(fā)明家愛迪生調(diào)試自己發(fā)明的受話器時(shí)，用一根短針受話膜片的振動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)，隨著話音的強(qiáng)弱變化，接觸膜片的短針也在有規(guī)律地振動(dòng)著。愛迪生依據(jù)這一事實(shí)，從反方向作了思考，他想:如果使短鎮(zhèn)振動(dòng)，是不是可以使聲音復(fù)原呢?據(jù)此，他做了四天四夜的試驗(yàn)，獲得了成功，并根據(jù)這一現(xiàn)象，于1875年8月20日發(fā)明了留聲機(jī)。根據(jù)聲音可使短針振動(dòng)這一事實(shí)，推想短針震動(dòng)也可以復(fù)原聲音，這就是逆向思維。
比如在講復(fù)雜巨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，通常的思路都是由上到下、由里及外地分析;如果由系統(tǒng)的具體功能和其所處的環(huán)境推及其應(yīng)有的結(jié)構(gòu)，就是逆向思維。再比如在信息系統(tǒng)的教學(xué)中，一項(xiàng)軟件工程的完成需要經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的“需求分析、設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試、成品”等一系列過(guò)程，時(shí)問(wèn)周期較長(zhǎng)，返工現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)對(duì)稱白勺思維方法，美國(guó)工程技術(shù)人員使用另一種研究方法一一反求工程法，便打破了這種思維的局限，并且縮短開發(fā)周期，避免了由于返工帶來(lái)的資源浪費(fèi)。
結(jié)論
換一種思維，從事物的對(duì)立面來(lái)考慮問(wèn)題，不但可以簡(jiǎn)化問(wèn)題。還可以加速創(chuàng)新成果的產(chǎn)生。對(duì)稱性思維在創(chuàng)新能力培養(yǎng)上有很重要的作用。
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