課堂教學中培養學生創新思維方法探討

賈熹濱

文章編號：1672-5913(2009)02-0032-02

摘要：本文針對培養學生創新意識的目標，以數字邏輯課學習為背景，探討了如何利用課堂這一平臺在傳授專業知識的同時培養學生創新思維，并闡述了目標意識在培養創新思維中的重要作用，提出了在教學過程中建立目標意識的積極作用。

關鍵詞：創新思維；課堂教學；目標意識；教學手段；數字邏輯

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1引言

進入21世紀，我國高等教育隨著在校人數的不斷增長，已從精英教育轉向大眾教育，面向社會、面向經濟市場的需求培養高素質的復合型人才，使高等教育中本科教育由“專才”轉向“通才”的培養，在專業教授的同時著力提高素質教育，在教學過程中培養和加強學生的創新意識。

課堂是教師傳道授業和學生交流互動的重要場所，如何有效地應用好課堂這個平臺，引導學生在專業學習的思維活動中大膽思考，有意識地在課堂教學過程中，培養學生創新意識和創新精神，是本文所要探討的。下面主要針對數字邏輯教學活動中的一些方法和心得加以具體探討。

2培養目標意識

著名創新思維專家，“金三極創新思維法”理論體系創立者郎家明曾經用下面的公式來描述創新者的特征：創新(成功)=目標+知識(技能)×方法+行動。這個公式反映了創新者的奮斗目標與其才智支援系統和非才智支援系統的復合關系，同時也反映了在創新中，第一位的應是擇定正確的目標，然后才是必要的知識(技能)以及科學的方法。由此可見培養目標意識是創新性思維培養中的重要內容之一。

回到課堂中，教師沒必要也不可能以抽象說教來教導學生，事實上目標意識培養中的目標不一定是宏遠的目標，可以是小到課堂教學內容組織中每個待講授主題的學習目標。在課堂教學實踐中，我們發現主題學習目標的確立，一方面便于學生帶著目標學習，有利于學生對將學知識的理解和掌握，另一方面可以在潛移默化中培養學生的目標意識，養成良好的思維習慣。

比如在數字邏輯教學中，第一章介紹了進制和碼制，第二章介紹了邏輯代數基礎，后續章節開始介紹邏輯電路的相關分析設計方法。如果不明確前兩章內容介紹的目標，很容易給學生造成內容獨立脫節的印象，不容易讓學生有系統地、全面地認識。因而在第一章的學習開始，就明確數制和碼制的學習目標是了解數字系統或單元電路關于輸入信號的描述問題，第二章的學習目標是要明確為什么邏輯代數可以成為后續電路邏輯分析和設計的數學基礎，怎樣把現實問題轉換為邏輯代數問題。讓學生帶著這樣的學習目標去學習，可以使學生在學習中，如第一章的學習，主動去思考現實世界中信息在數字系統中如何描述，這時候提出二進制的概念，闡述其物理易實現性的優勢，學生就容易將數制問題與電路建立起聯系，在此基礎上提出現實世界中兩類信息——數值信息和非數值信息分別采用了什么樣的解決方案，比如機器碼中關于符號的編碼問題，以及數值信息在系統內存儲的形式問題等，采用以樹立目標帶動相關內容的學習，使學生更容易對所學內容有一個系統地認識，同時可以開闊學生的思維，使其不僅知其然，更知其所以然，進一步可以啟發學生面向某個目標討論提出新的解決方案。

在教學過程培養學生的目標意識，啟發其在學習過程中明確目標的基礎上，不僅要學習解決目標問題的所涉及的知識點以及現有解決方法，還應該開拓思路提出自己新的想法，進一步比較自己想法與現有方法的差異，深化對問題的理解，建立良好的思維習慣。

3采用多樣的教學手段激勵學生思維活動

創新思維是人們在認識事物的過程中，運用自己掌握的知識和經驗，通過分析、綜合、比較、抽象，加上合理的想象，產生新思想、新觀點的思維方式。就本質而言，創新思維就是綜合運用形象思維和抽象思維并在過程或成果上突破常規有所創新的思維。對本科生的創新教育不同于碩士博士，這一階段學生尚未有一定專業知識積累，專業知識的積累是其未來有所突破有所創新的基礎，因而其創新教育更強調的是創新意識、創新精神的培養，也就是在專業學習過程中培養一種良好的創新思維習慣。在課堂教學中，多樣教學模式的合理應用可有效地激發學生思維的靈活性和多樣性，培養其創新意識。

在教學過程中有效將已學知識點與新的知識點融會貫通起來，以已學知識點啟發新的知識點，學會遷移式思考方法。以數字邏輯中卡諾圖的講解為例，首先讓學生明確卡諾圖的引入目的是解決邏輯化簡問題，然后將之前的相關知識點，這里包括基于鄰接律的代數化簡、格雷碼的特征有序地加以復習。這里強調的是有序地，也就是圍繞卡諾圖為什么能解決化簡問題所涉及相關知識點的順序加以溫習，并且采用啟發學生思考的溫習方法。先在黑板上列下面一些式子，見式1，啟發學生找出其共同的特點。

式1

當學生發掘其規律后，可以啟發學生能否將這種稱為邏輯相鄰的關系變成一種圖形化的描述方式，從而以一種直觀的圖形化方式代替不直觀的代數法實現邏輯函數的化簡。這時候介紹卡諾圖的結構(如圖1)，明確信號編碼以格雷碼排列后，物理位置上相鄰的格與邏輯相鄰屬性具有了一致性，如圖1深灰色格與周圍淺灰色格所代表的邏輯項具有物理位置相鄰和邏輯相鄰一致的特點，使學生概念清晰、思路明確。

這種遷移式思考方法可以用在整個教學過程中，如數制教學中，對熟悉的十進制抽象出基和位權的概念后，推廣到任意進制，使學生很容易接受，更重要的是這種思維習慣將培養學生一種發散性思維，有效地將所積累的知識進行推廣，最終產生創新型成果。

發散性的創新思維方式在教學過程中還可以表現為充分利用現代教育技術輔助教學過程，將抽象的問題借助直觀的圖形、動畫形式分解為形象化的思考過程，活躍學生的思維。 如時序邏輯中的一個非常重要的概念——狀態變量，讓學生難以理解同時又是時序電路理解關鍵的是：同一個變量既是輸入，又是輸出，而且作為輸入和輸出的是狀態變量不同時刻的取值，即作為輸入的現態是當前時刻狀態的值，作為輸出的次態是下一時刻狀態的值。這樣一個抽象的概念，如果輔助以圖形方式(見圖2)，同時動態的演示在每一個時刻次態以現態為基礎求解，同在下一個時刻變成新的現態去求解新的次態，采用這種形式使學生更容易理解狀態變量作為現態和次態的辯證關系。

作為一門專業基礎課，有效地引入一些淺顯的應用實例，輔助以實驗是開拓學生創新思維的有效途徑。特別是借以一些實例作為鋪墊，拋磚引玉，有時會更容易打開學生的思路，比如電梯上下樓計數器，在計數過程中如果采用普通的二進制代碼，在計數過程中很多數，如從3樓到4樓，對應的四位二進制碼就是0011到0100，有三位同時變化，顯然變化的數碼越多出錯概率越大，有沒有編碼方案在計數過程中只有一位數碼變化，從而提高可靠性，這時可以提出可靠性編碼：格雷碼。實驗的有效輔助作用更是不容置疑，讓學生學會從實例和實驗中加以總結，加以分析，學會從特殊到一般的概括和抽象，也是創新思維培養中重要的環節。

作為專業基礎，及時更新和加入學科前沿的方法也有利于為學生創造建立創新意識的環境，作為計算機硬件基礎課，數字電路設計的傳統設計方法也隨著EDA平臺和大規模可編程器件的發展出現了新的方法：硬件的軟件化設計思想，即基于硬件描述語言的設計，無疑在學習過程中，加入這種實現方法的介紹有利于開闊學生思路，引導學生建立突破傳統、發展新技術的創新意識，極其有利于創新意識的培養。

4總結

創新思維不是一門課或一本書所能教會的，需要在學生的成長過程中有意識地加以培養，才能筑就而成。將創新理念引入課堂教學中，在專業學習過程中，以潛移默化的方式引導和培養學生創新思維，使學生真正能適應建設創新型國家的需要，無疑是每一個教師應盡的責任。在課堂教學中培養學生的目標意識，充分利用各種教學手段，在掌握專業知識的同時激發學生的創新意識，養成良好的思維習慣，教師在其中承擔著重要的角色。數字邏輯近年來教學得到了學生和教學督導專家的認可，作為具體的課程，教師鼓勵學生創新意識，培養創新思維中還有很多具體的辦法，也只有在教學過程中不斷實踐不斷創新，才能與時俱進。

參考文獻

[1] 唐一科. 高校人才培養模式的改革與實踐創新[J]. 中國高教研究,2003,(1):39-41.

[2] 中國青年創新網. 郎加明專訪—創新及創新思維方法[EB/OL]. http://www.cyce.org/Html/zjgd/17155164_4.html. 2007-5-17.

[3] 彭建朝. 數字電路邏輯分析與設計[M]. 北京工業大學出版社,2007.

[4] 鮑家元,毛文林. 數字邏輯[M]. 北京:高等教育出版社,2002.