用聯想思維架設人腦與電腦之橋

文章編號：1962-5913(2008)11-0076-04

摘要：本文從“創造力、創造性思維、聯想思維”這樣一條線索展開，并將筆鋒停留在“聯想思維”上。圍繞聯想思維的兩個要素，借助一些教學實例，說明計算機作為聯想思維中的原型樣板的必要性和可行性，接著闡述了實現成功聯想應該遵循的四項原則。

關鍵詞：創造；思維；聯想；計算機

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

被稱為“計算機之父”的馮·諾伊曼，生前最大的遺憾是沒有完成他的巨作《計算機與人腦》。但是，他關于人與計算機之間思維交流的光輝思想，早已深深地埋藏在計算機的每一個角落。后人有責任在計算機和人腦之間架設一條思維的橋梁，將這些寶貴的精神資源灌輸到人的頭腦之中。

1創造教育永遠是寫不完的大文章

人們與計算機朝夕相處，經常喜歡用計算機寫文章，然而，從誕生那一刻起，計算機就烙上了創造性思維的痕跡。計算機教育的真諦是，在課堂教學中書寫創造教育的大文章。

1.1培養創造能力永遠是教育的大手筆

創造力是獨特地解決問題的能力，是創造性思維的產物。大千世界，萬物皆變化，新事物層出不窮，特別需要借助創造力，來獲得對新事物的認識和改造新世界的方法。為此，教育不但要用知識和技能為學生鋪墊生存的棲息地，更要用創造力為學生插上騰飛的翅膀。與創造能力相關的主要因素是遺傳、教育和自身的努力，其中，學校教育尤為重要。教師應該盡心盡力，用濃墨重筆來書寫課堂上的創造教育。

1.2培養創造性思維能力永遠是課堂教學的重頭戲

創造性思維是創造力形成的心理過程，重在培養。之所以稱為“重頭戲”，是因為21世紀的人們太需要這種創造性思維意識了。培養創造性思維能力是人才戰略的突破口，是教育戰線的制高點。如果單純在課堂教學中強調知識的積累和技能的提高，這種教學環境必定會束縛學生的思維，捆綁學生的手腳。這樣的學生仿照尚且困難，創造談何容易！走出學校之后，他們面對人才競爭異常激烈的市場經濟，棲息尚無安寧之日，騰飛哪有升起之力。

1.3聯想思維是獨特而自然的創造性思維方式

聯想思維是創造性思維的重要形式，它是指由一種事物或現象想到另一種事物和現象的心理過程，這種思維方式善于發現表面上沒有關系，但本質上確有密切聯系的兩個事物，并利用這種聯系創造發明、經營管理、創作藝術。因為聯想思維具有自然性，很容易被接受，所以，經常被初學者作為創造性思維訓練的起步。作為計算機和人腦之間溝通的橋梁，聯想思維當之無愧。

聯想思維有兩個要素，一是原型，二是聯想。原型就是樣板，聯想也有原則，必須精心構造原型，遵循聯想原則，才能發揮聯想思維的創造性作用，借助潛藏的經驗解決現實中的問題。

2精心構造原型，從樣板中獲得問題的答案

眾所周知，榜樣的力量是無窮的。然而，作為榜樣，必須具備親密、先進、自然這樣3個基本要素。

2.1計算機是聯想思維的杰出樣板

在計算機原理中包含著無數的先進方法和科學思想，一旦計算機被揭開了這一層神秘的面紗，就更容易引起學生們的好奇心和急于探索的欲望。這種沖動將為激發創造性思維投入關鍵的一石。

2.1.1計算機是人腦思維的機器模型

“計算”是一個無人不知的數學概念。長期以來，算法和程序等概念一直伴隨著人類的思維和實踐活動，計算機的發明，更使算法和程序如魚得水。在系統軟件中，從人的大腦中復印過來許多特定的“算法”，使計算機具有了靈魂，成為人腦的軟件模型。在設計硬件時，科學家借鑒人腦的結構，把大腦的神經元模型“移植”到計算機的邏輯門上，把神經纖維的特性映射到系統總線上，把大腦皮層的記憶原理借鑒到存儲系統上，構成了人腦的硬件模型。可見，計算機的思維特性為開展聯想思維創造了基本的條件。

2.1.2計算機是科學思維方法的結晶

自然規律實質上都是特定的算法，特定的思維方式實質就是這些算法在人腦中的再現。可見，人的大腦實質上就是具有許多“算法”的自然計算機，思維的本質完全可以用算法和程序的形式表現出來。算法和程序既是生命的靈魂，也是把非生命和生命連接起來的“臍帶”。人們將科學方法和創新思想轉換為算法、程序和原理，輸送到計算機中，使得計算機擁有許多值得人們學習和人們容易學到的創造因素，確定了計算機在聯想思維中的樣板作用。我們更關注的是，怎樣將計算機中的“創造精神”真真切切、時時刻刻地泛化到自然界里，融合在人們的靈魂之中，這將形成計算機帶給人類的最大沖擊。

2.2精細解剖原型，樹立學習的樣板

計算機作為聯想思維中的原型(樣板)，有許多值得我們學習的東西，只要細心觀察、精心研究，就會受益匪淺。

2.2.1由感知引發的聯想思維

多級中斷技術就是計算機嚴謹工作的一個范例，很值得我們學習。多級中斷也可以解釋為中斷嵌套，當有許多個中斷同時發生時，計算機系統將根據中斷事件的輕重緩急來決定中斷的優先權，只有高級的中斷才可以打斷較低的中斷。計算機響應中斷時忙而不亂，并及時把程序計數器PC的內容，以及CPU當前的狀態(狀態標志位)順序保護到堆棧中，以便返回時能夠恢復系統當時的真實狀態，并且從原來程序的斷點處繼續執行程序。

在給學生講解計算機程序中斷時，在充分感知到計算機的嚴謹特性之后，通過聯想就會發現，常規工作經常“被打斷”的問題與“計算機中斷”道理相通。通過解讀圖1可以受到有益的啟示，借鑒計算機的嚴謹性可以解決工作中的老大難問題。面對突發事件，如果能夠按照計算機的中斷原理來處理，就能夠作到既靈活機動，又科學嚴謹。

2.2.2帶著問題到樣板中尋找答案

在“樣板”的模范作用已經深深地刻在頭腦中的情況下，往往可以逆向思維，從現實中的問題出發，經過聯想，從“樣板”中找到解決問題的答案。

有這樣一個例子能夠說明樣板的作用。在全校運動會的接力比賽中，由于隊員交接棒配合不當，導致400米接力失敗。下來后，兩個隊員互相埋怨，難解難分。這種矛盾本來應該在班會上解決，但是，在計算機課堂上，同學們向樣板學習，展開聯想，這個問題卻奇跡般的迎刃而解了。

眾所周知，計算機本身就是一個多部件協調工作的智能機器，在許多環節上都可以發現“通力合作”的樣板，讀寫時序圖就是計算機各部件嚴謹而精密配合的精彩寫照。如圖2所示，讀數過程經歷了5個時間段，在每個時間段中既有自己特定的操作，又必須密切配合，各段信號都是在“接力賽跑”，既要“嚴以律己”，又要“寬以待人”。下面，以“讀數”操作為例，看一看它是如何“與人合作”的。

由于電路延遲，剛出現的信號往往需要一段穩定時間，才能發揮有效的作用。所以，本來數據信號已經出現(見圖2中#402;點)，但為了可靠起見，“讀數”操作還要延遲一段時間。在此期間需要“等待”，充分“理解”，體現“寬以待人”的涵養。

當數據信號穩定的出現在數據總線上時，在“片選信號”從有效(低電平)變為無效(高電平)的千鈞一發之際(見圖2中#8222;點)，數據被CPU取走了。為什么在那么窄的“沿”上交接數據呢？主要是為了“留一個很窄的門縫”，只放行數據信號，防止干擾信號混進來，確保數據交接準確無誤。此時此刻，“讀數”的操作可謂精益求精，一絲不茍，體現了“嚴以律己”的作風。

計算機是人類智慧的產物，工作原理與人們的工作和生活息息相關。所以，在計算機課堂上，不但可以學習到新知識和新技術，還可以借助于聯想思維，從計算機那里獲得原本屬于人類的精神財富。

3遵循聯想規則，是到達成功彼岸的保證

聯想不是發現，也不是真理，但卻是通向新發現和真理的橋梁，必須遵循一定的原則才能使聯想到達成功的彼岸。有一個例子很能夠體現“聯想原則”，那就是當學生第一次看到鼠標指針變形為“沙漏”時，怎樣通過聯想思維正確理解這個奇怪圖形的含義呢？

3.1聯想必須以觀察力和想象力作為先導

世界上的發明創造幾乎沒有不是通過想象而開始的。想象是伴隨觀察而隨時發生的一種心理活動，往往由一種感知出發在大腦中描述出另一種事物或現象。“沙漏”形狀的鼠標指針的意義很是耐人尋味，必須借助敏銳的觀察力和豐富的想象力展開聯想，才能理解“系統在忙，需要等待”這樣的深刻含義。首先，讓學生仔細觀察“ ”形鼠標指針，接著引導學生想象，這個圖形究竟象什么？有的學生認為是“纏線棒”，有的說這是“空竹”，善于觀察、富于想象的學生則說這是“沙漏”。想象力只是為聯想開了個頭，至于聯想能否沿著正確的路徑展開，還要看是否有豐富的知識和經驗來支撐。

3.2聯想必須以豐富的知識和經驗作為基礎

著名科學家泰勒曾經說過“具有豐富知識和經驗的人，比只有一種知識和經驗的人，更容易產生新的聯想和獨到的見解。”其實，沙漏原本是古代人用來計時的裝置，細紗從倒立的圓錐體慢慢流向下面的圓錐體中，通過記錄落下沙子的數量來確定時間的流逝。了解古代人利用“沙漏”作為計時裝置的學生，把鼠標指針變形看作是“沙漏”的可能性要遠遠高于其他學生。可見，如果知識匱乏，聯想只能是泡沫似的空想。用這種聯想架設的橋梁只有起點，沒有終點，漫無邊際。只有在頭腦中積累大量的知識和經驗，才能在聯想時左右逢源，得心應手。

3.3聯想必須以兩個事物的相似點為聯結環節

辯證唯物主義認為，萬物各有差異，但又有某些本質的相似。聯想就要善于捕捉兩個事物或現象本質的相似點，并且緊緊抓住這個聯結環節，展開正確的思維。“沙漏”是看得見、摸得著的裝置，而“等待”是一種抽象的概念，然而，二者都存在一個共同的要素，那就是“時間”。無論是“沙漏”還是“等待”，其相似的本質是“時間在流逝”。可見，只有善于發現事物之間的相似點，才能產生聯想“接力”，從沙子的流落聯想到時間在流逝，從時間流逝聯想到耐心等待。

3.4通過實踐來驗證聯想

聯想的目的是要發現真理，所以，必須把聯想獲得的結論送到實踐中檢驗，才能確定我們的聯想思維是否成功。鼠標指針變成“沙漏”時，表示系統在忙，示意用戶要耐心等待。怎樣驗證這樣的結論呢？唯一的途徑是通過一些操作實驗。比如，可以人為地存盤、打開文件和啟動計算機，此時都可以看到“沙漏”形鼠標指針的影子，即便有時一閃而過，仍然可以發現這樣一個規律：每當“沙漏”出現的時候，都是“局面”正在發生變化的過程，并且用戶已經失去了操作鍵盤和鼠標的權利，惟一能夠做的就是耐心地等待。可見，“沙漏代表等待”的結論是正確的，“沙漏”與“等待”之間的聯想是成功的。

在文章擱筆之前，我們已經發現，計算機課堂教學與創造教育簡直是天作之合，關鍵是教師必須首先開啟創造性思維的天窗，善于用思維學習思維，善于用文化學習文化，才能幫助學生在計算機與大腦之間架設起思維的橋梁，讓探索者辯才無礙，讓成功者智慧如海。

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