基于知識網(wǎng)絡(luò)化思想的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

閻高偉 李國勇 續(xù)欣瑩

摘要：針對知識碎片化現(xiàn)象嚴(yán)重影響大學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及創(chuàng)新能力的問題，通過構(gòu)建學(xué)科專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)，利用知識網(wǎng)絡(luò)化的思想進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，并采用適當(dāng)?shù)姆椒◣椭鷮W(xué)生建立自身的知識網(wǎng)絡(luò)，能有效改善大學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維方法，提高綜合運(yùn)用知識的能力以及創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：知識網(wǎng)絡(luò)化；知識碎片化；思維導(dǎo)圖；創(chuàng)新能力

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界已進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，創(chuàng)新在民族發(fā)展和國家興盛中占據(jù)了越來越重要的地位。近年來，國家高度重視全社會的創(chuàng)新能力培養(yǎng)和提升。創(chuàng)新發(fā)展的思想已經(jīng)深入人心，高等教育也在積極進(jìn)行教學(xué)改革，順應(yīng)這一形勢的發(fā)展，許多高校對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進(jìn)行了積極的研究和探索，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，取得可喜的進(jìn)展。但是現(xiàn)階段大學(xué)生的創(chuàng)新能力還存在較大的問題，許多文獻(xiàn)對大學(xué)生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，例如缺乏創(chuàng)新性思維方式、缺乏創(chuàng)新實(shí)踐能力、缺乏持久創(chuàng)新的毅力等。并且對成因進(jìn)行了分析，例如思維標(biāo)準(zhǔn)化和知識無活力化，并指出了教育改革的方向和具體的措施。

1知識網(wǎng)絡(luò)化思想

創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的形成和發(fā)展要以豐富的理論知識和扎實(shí)的基本技能為基礎(chǔ)。創(chuàng)新活動是學(xué)生充分調(diào)動自己各學(xué)科的知識儲備，運(yùn)用聯(lián)想、發(fā)散、逆向等多種思維方式，憑借強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識開展的一切實(shí)踐活動。因此，對知識的綜合運(yùn)用是創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)之一。而對知識的綜合運(yùn)用需要學(xué)生能夠建立知識網(wǎng)絡(luò)。知識網(wǎng)絡(luò)化的思想并不是一個新的名詞和提法，俗話常說的“學(xué)習(xí)要由點(diǎn)到線再到面”體現(xiàn)的就是知識網(wǎng)絡(luò)化的思想，也即按照知識的內(nèi)在聯(lián)系把所學(xué)的知識點(diǎn)有機(jī)地關(guān)聯(lián)在一起，讓知識點(diǎn)自由聯(lián)通，從一個知識點(diǎn)可以過渡到任何一個知識點(diǎn)，從而形成解決問題的能力。

現(xiàn)階段學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果非但沒有形成有效的知識網(wǎng)絡(luò)，反而是嚴(yán)重的知識碎片化。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中注重的是單科課程的學(xué)習(xí)，而忽視了對專業(yè)和學(xué)科知識體系的整體認(rèn)識，沒有理清各門課程、知識單元、知識點(diǎn)之間的關(guān)系，沒能搭建起學(xué)科理論和實(shí)驗(yàn)知識的整體網(wǎng)絡(luò)框架，對課程的學(xué)習(xí)具有很大的盲目性。頭腦中的知識不是一個結(jié)構(gòu)化的知識網(wǎng)絡(luò)整體，而是支離破碎的，難以實(shí)現(xiàn)知識由點(diǎn)到線再到面的過程。知識碎片化所帶來的后果之一是難以進(jìn)行復(fù)雜的思考，難以將知識綜合利用來解決問題。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，知識的獲取越來越容易，碰到某一個問題，直接通過搜索引擎去查找答案，已經(jīng)成為現(xiàn)階段學(xué)生學(xué)習(xí)的一種常用手段，導(dǎo)致知識碎片化的現(xiàn)象呈現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)的趨勢。碎片化的知識容易獲取，但只能了解和掌握表層知識，難以認(rèn)識表層知識下的深層知識聯(lián)系。表層知識決定了知識的廣度，但深層的聯(lián)系則決定了知識深度，由深層聯(lián)系將知識點(diǎn)連接成的網(wǎng)絡(luò)就形成了知識結(jié)構(gòu)。知識碎片化的另一后果是導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化的知識能夠通過知識點(diǎn)的關(guān)聯(lián)來加強(qiáng)理解和記憶，而碎片化知識容易被遺忘。

學(xué)生知識網(wǎng)絡(luò)化程度低的原因在于多年來應(yīng)試教育形成的學(xué)習(xí)習(xí)慣，機(jī)械記憶，按套路解題。進(jìn)入大學(xué)以后，傳統(tǒng)的教學(xué)模式重分析、輕綜合，學(xué)生缺乏綜合聯(lián)想能力，機(jī)械地、片面地看待不同學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，不善于相互聯(lián)系，融會貫通，導(dǎo)致了學(xué)習(xí)的“只見樹木，不見森林”。這種僵硬的學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生不擅長思考和質(zhì)疑，扼殺了學(xué)生創(chuàng)新能力。同時(shí)教師上課時(shí)只講本課程的內(nèi)容，沒有對相關(guān)知識點(diǎn)積極進(jìn)行有效的引導(dǎo)和拓展。經(jīng)常聽到學(xué)生在講“學(xué)到了物理、電路才知道微分方程的應(yīng)用”，“學(xué)習(xí)自動控制原理才知道復(fù)變函數(shù)的重要”等等，反映出學(xué)生對知識體系沒有一個宏觀的認(rèn)識，也反映出我們在教學(xué)過程中缺乏有效的知識聯(lián)系導(dǎo)引。

如何在有限的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，解決知識碎片化問題，建立起知識網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力提升奠定良好的基礎(chǔ)，是一個值得探索的問題。筆者結(jié)合“種子計(jì)劃”，進(jìn)行了這一方面的嘗試。所謂種子計(jì)劃是學(xué)院為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，選擇部分學(xué)生為其配備學(xué)業(yè)導(dǎo)師，每位導(dǎo)師可帶多名學(xué)生，對其進(jìn)行學(xué)業(yè)指導(dǎo)及項(xiàng)目指導(dǎo)。

2知識網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的實(shí)踐

一個人的創(chuàng)新能力具有可培養(yǎng)性。筆者不否認(rèn)創(chuàng)新項(xiàng)目和創(chuàng)新科技活動在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的重要性，但創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是以知識學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的。從某種角度說，創(chuàng)新就是知識有機(jī)的重新組裝配合，關(guān)鍵在于獲取知識結(jié)構(gòu)。筆者的設(shè)想是通過改進(jìn)教學(xué)方法來加強(qiáng)學(xué)生知識網(wǎng)絡(luò)的形成，提高學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力。為了更清楚地了解整個專業(yè)課程的知識體系，首先對自動化專業(yè)知識點(diǎn)進(jìn)行分析，建立自動化專業(yè)課程內(nèi)的知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。

2.1建立自動化本科專業(yè)的知識網(wǎng)絡(luò)

知識網(wǎng)絡(luò)建模選擇表1中自動化本科專業(yè)常見的37門課程，借鑒有關(guān)教學(xué)大綱及相關(guān)資料對各門課程內(nèi)容進(jìn)行合理的劃分，形成了287個知識單元。更進(jìn)一步對每個知識單元進(jìn)行細(xì)分，形成了1422個知識點(diǎn)，然后對1422個知識點(diǎn)以先學(xué)關(guān)系進(jìn)行知識關(guān)聯(lián)，形成知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段共提煉出4988條知識關(guān)聯(lián)，從而建立了以知識點(diǎn)為基礎(chǔ)的知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)A1。采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的概念和方法對知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)A1進(jìn)行分析，可以獲得其統(tǒng)計(jì)特性及有關(guān)參數(shù)。例如，用入度表示當(dāng)前知識點(diǎn)需要學(xué)習(xí)的先學(xué)知識點(diǎn)的數(shù)目，入度值大則表示該知識點(diǎn)受到多個先學(xué)知識點(diǎn)的影響，是對先學(xué)知識點(diǎn)的綜合；用出度表示當(dāng)前知識點(diǎn)是多少知識點(diǎn)的先學(xué)知識點(diǎn)，出度值大意味著該知識點(diǎn)會影響許多后續(xù)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

通過對知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)A1進(jìn)行提升可得到關(guān)于知識單元的知識網(wǎng)絡(luò)A2，進(jìn)一步對知識單元網(wǎng)絡(luò)A2進(jìn)行提升可得到關(guān)于課程的知識網(wǎng)絡(luò)A3。上述三個網(wǎng)絡(luò)能從不同層次給教師和學(xué)生展現(xiàn)知識聯(lián)系，梳理知識脈絡(luò)。專業(yè)教學(xué)體系的知識網(wǎng)絡(luò)可以讓教師清楚每門課程之間、知識單元之間及知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，從而加強(qiáng)在教學(xué)過程中有意識的引導(dǎo)，也可提供給學(xué)生，幫助學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)。

從表2可以看出，知識網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果與我們在日常教學(xué)中的認(rèn)識相符，進(jìn)一步啟發(fā)我們在教學(xué)過程中應(yīng)有意識地加強(qiáng)相關(guān)課程之間的聯(lián)系，通過知識的聯(lián)系幫助學(xué)生形成良好的專業(yè)知識認(rèn)知結(jié)構(gòu)，消除知識碎片化現(xiàn)象。

2.2學(xué)生進(jìn)行自主知識網(wǎng)絡(luò)的建立

所建立的自動化專業(yè)本科的知識網(wǎng)絡(luò)能夠給學(xué)生一定的參考，但是學(xué)生自己不進(jìn)行思考也難以取得良好的效果。大學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中普遍存在的—個問題是上課前沒有預(yù)習(xí)，造成聽課時(shí)抓不住重點(diǎn)，課后不進(jìn)行認(rèn)真的復(fù)習(xí)和總結(jié)，只是把老師布置的作業(yè)做完即可，難以真正理解所學(xué)課程內(nèi)容。針對這一問題，筆者在“種子計(jì)劃”的學(xué)生中開展了學(xué)生自主進(jìn)行知識網(wǎng)絡(luò)建立的實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)的過程如下：首先是在開課前進(jìn)行課程預(yù)習(xí)，并采用思維導(dǎo)圖工具XMIND或MindManager進(jìn)行課程知識點(diǎn)及知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)的整理。在上課的過程中，學(xué)生對所建立的知識網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，尤其是注重知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，包括理論知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，理論知識點(diǎn)和方法知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，方法知識點(diǎn)和技能知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。最后，學(xué)生可以將每學(xué)期的幾門課程，或不同學(xué)期前后相關(guān)的幾門課程的知識點(diǎn)及其聯(lián)系整理在一個思維導(dǎo)

對課程知識網(wǎng)絡(luò)A3進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其人度大的課程分別為：運(yùn)動控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和過程控制。出度大的課程分別為：電路原理、模擬電子技術(shù)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和自動控制原理?？梢钥吹匠龆却蟮恼n程均為學(xué)科基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，人度大的課程均為專業(yè)綜合性的課程。進(jìn)一步對知識網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，匯總出課程之間知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)度較大的一些課程，如表2所示。圖上，從更寬廣的視角審視各門課程之間的知識聯(lián)系。學(xué)生自己制作課程知識思維導(dǎo)圖的過程中，會不斷的規(guī)整自己的思維邏輯和知識體系，本身就是一個知識體系化和結(jié)構(gòu)化的過程。正如黃石金所指出的“將碎片化知識轉(zhuǎn)化成個人能力的過程中，找到串聯(lián)各專業(yè)知識的紅線，是消化知識的關(guān)鍵”。

以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程為例，預(yù)習(xí)階段學(xué)生一般能粗略地將基本知識點(diǎn)之間的聯(lián)系畫出，但難以發(fā)現(xiàn)深層次和知識點(diǎn)之間的隱性聯(lián)系。在課程學(xué)習(xí)中，通過教師的啟發(fā)與指導(dǎo)，遵循認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造，逐步完善課程內(nèi)容知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，包括硬件知識點(diǎn)之間、理論知識點(diǎn)之間、理論與算法之間以及硬件與軟件之間的聯(lián)系，形成課程知識體系的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。上述過程實(shí)際上是對課程內(nèi)容的理解和深化的過程。課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生完善后的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的課程知識網(wǎng)絡(luò)如圖1所示（限于篇幅，未將全部層級的知識點(diǎn)及其聯(lián)系展開）。

2.3利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)思維能力的躍升

作為學(xué)生的導(dǎo)師，不但在平時(shí)對學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)指導(dǎo)，還帶學(xué)生進(jìn)行大學(xué)生科技實(shí)踐活動，在與學(xué)生相處的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在如下問題：首先是缺乏創(chuàng)造性思維，其次學(xué)生難以全面分析問題并進(jìn)行綜合，再者碰到問題后難以找出解決問題的方案。此外，在項(xiàng)目執(zhí)行過程中往往抓不住主要問題，分不清主次，搞不清過程的先后次序。針對學(xué)生存在的上述問題，筆者也將思維導(dǎo)圖工具引入學(xué)生的科技實(shí)踐活動中，讓學(xué)生繪制解決項(xiàng)目技術(shù)問題的思維導(dǎo)圖和項(xiàng)目組織實(shí)施的思維導(dǎo)圖。

圖2是學(xué)生在課外科技活動中針對智能藥箱開發(fā)所繪制的思維導(dǎo)圖，可以看出學(xué)生對項(xiàng)目進(jìn)行認(rèn)真的分析和規(guī)劃。項(xiàng)目技術(shù)問題的思維導(dǎo)圖將整個項(xiàng)目要解決的技術(shù)問題作為一個關(guān)鍵主題，從關(guān)鍵主題出發(fā)建立與每一個子問題的聯(lián)系，通過逐層提出子問題，學(xué)生可以理清整個項(xiàng)目的技術(shù)思路，明晰每一個過程應(yīng)該完成什么。在碰到具體問題后結(jié)合課程的知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行問題的追蹤，尋找理論和方法的支撐，找到解決問題的方案。項(xiàng)目組織實(shí)施的思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生理清項(xiàng)目實(shí)施過程的主次關(guān)系、人員分工和協(xié)調(diào)配合等因素。上述方法取得了較好的效果，學(xué)生自主實(shí)施項(xiàng)目的能力得到很大提高。思維導(dǎo)圖的方式有助于學(xué)生形成創(chuàng)造性思維。因?yàn)閯?chuàng)造性思維是發(fā)散思維與聚合思維的有機(jī)結(jié)合，只有二者協(xié)調(diào)發(fā)展，才能構(gòu)成高水平的創(chuàng)造性思維。而思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢在于焦點(diǎn)集中，主干發(fā)散，按照從中心到分支繪制的思維導(dǎo)圖可以引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)散思維。一方面能突出重點(diǎn)以培養(yǎng)學(xué)生從全局人手，把握重點(diǎn)，提高綜合分析問題的能力。另一方面又可以問題為導(dǎo)向追蹤細(xì)節(jié)以深入分析，讓學(xué)生分析因素之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

2.4教學(xué)效果

在知識網(wǎng)絡(luò)化思想的指導(dǎo)下，經(jīng)過近三年的摸索和實(shí)踐，從一開始采用語言進(jìn)行知識點(diǎn)之間聯(lián)系的描述，得到的是知識點(diǎn)順序的羅列，難以形成網(wǎng)狀的知識聯(lián)系。后期隨著認(rèn)識的深入和引入便捷的思維導(dǎo)圖工具，學(xué)生能夠自主建立知識網(wǎng)絡(luò)，初步達(dá)到了預(yù)先的設(shè)想。學(xué)生對知識點(diǎn)背后的知識規(guī)律得到了較深刻的認(rèn)識，而且發(fā)散思維能力得到明顯的加強(qiáng)。使學(xué)生從原有的以單個知識點(diǎn)、單門課程為對象的學(xué)習(xí)模式改變?yōu)橐灾R整體結(jié)構(gòu)為對象的網(wǎng)絡(luò)化立體化學(xué)習(xí)模式。所帶的學(xué)生在學(xué)業(yè)成績上取得良好的效果，各門課程成績均名列前茅，多名學(xué)生保送研究生。學(xué)生在科技實(shí)踐活動中也取得良好的成績，獲得多項(xiàng)國家和省部級競賽獎項(xiàng)。實(shí)際效果表明知識網(wǎng)絡(luò)化思想落實(shí)在教學(xué)過程中對改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率：培養(yǎng)創(chuàng)新能力有較好的作用。

3結(jié)語

知識是大學(xué)生創(chuàng)新活動的基礎(chǔ)，知識的碎片化是制約大學(xué)生學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力提高的重要因素，如何提高大學(xué)生知識網(wǎng)絡(luò)化程度，將知識結(jié)構(gòu)和思維訓(xùn)練的結(jié)構(gòu)提升到立體網(wǎng)絡(luò)的層次，加強(qiáng)知識的綜合運(yùn)用能力是大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，需要發(fā)揮課內(nèi)教育的主渠道作用。要想達(dá)到上述目的，首先教師要對專業(yè)知識體系及其相應(yīng)的聯(lián)系結(jié)構(gòu)有充分的認(rèn)識，在相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)中引導(dǎo)學(xué)生掌握眾多知識點(diǎn)背后的知識規(guī)律。其次也需要有相應(yīng)的方法和手段幫助學(xué)生建立自己的知識網(wǎng)絡(luò)，將知識融會貫通，通過一個知識點(diǎn)能快速提取出相關(guān)的一連串知識點(diǎn)，提高學(xué)生分析問題和綜合應(yīng)用知識的能力，并且能更好地促進(jìn)大學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改善，提高綜合運(yùn)用知識的能力以及創(chuàng)新能力。