基于勢科學(xué)的知識創(chuàng)新能力影響因素及課堂教學(xué)啟示

邢 丹，姚俊明

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 276826)

隨著網(wǎng)絡(luò)的興起、智能手機(jī)的普及，人們可以隨時(shí)隨地獲取大量的信息。海量無序信息的自然流動顛覆了傳統(tǒng)的教育和學(xué)習(xí)方式，為了推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新常態(tài)，國家提出“萬眾創(chuàng)新”，創(chuàng)新2.0是知識社會的創(chuàng)新形態(tài)。如何在信息大爆炸時(shí)代，提高大學(xué)生的知識創(chuàng)新能力，知識創(chuàng)新能力的影響因素有哪些？哪些是最主要的？創(chuàng)新型人才成才的特性及教育啟示有哪些？

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂。計(jì)算機(jī)專業(yè)是在科學(xué)和技術(shù)中進(jìn)步飛快的一個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)只是注重知識的傳授，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，勢必會造成培養(yǎng)出人才的素質(zhì)無法適應(yīng)未來社會對人才的需求，培養(yǎng)的人才缺乏核心競爭力。教育要面向未來，知識是易變的，但經(jīng)過知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練的過程中的思維方式是可以遷移的，甚至是經(jīng)過思維方式的“移花接物”對未來的知識學(xué)習(xí)進(jìn)行整合，教學(xué)過程要總結(jié)已有知識中的精華，形成新的知識，這也就是創(chuàng)新思維訓(xùn)練的過程。

1 創(chuàng)新能力的數(shù)理邏輯基礎(chǔ)及其影響因素

1.1 創(chuàng)新能力的數(shù)理邏輯基礎(chǔ)

創(chuàng)新是在特定的時(shí)間、空間和知識體系內(nèi)對各種思維方式的綜合運(yùn)用的結(jié)果。創(chuàng)新的要點(diǎn)是“變化”和“有意義的效果”。變化的起點(diǎn)是對原有事物在固有知識的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)存在問題，為了解決問題需要進(jìn)行改變，改變的結(jié)果必須是產(chǎn)生了有意義的效果，才算是真正意義上的創(chuàng)新，才是真正經(jīng)得起時(shí)間和實(shí)踐檢驗(yàn)的創(chuàng)新。所謂知識創(chuàng)新為了探求問題的解決方法，就是在固有的知識基礎(chǔ)上，通過對問題分析、經(jīng)過若干思維方式的整理加工、找到區(qū)別最大，聯(lián)系最緊密的解決方法，也就是尋找到一種勢，提出對問題的一種解決途徑。

根據(jù)勢科學(xué)理論，創(chuàng)新的本質(zhì)是系統(tǒng)過程在大勢作用下的非平衡相變和非線性分岔。當(dāng)勢不太大的時(shí)候，過程是平衡的、線性的，只有當(dāng)系統(tǒng)勢超過某個(gè)臨界值時(shí)，非平衡相變和非線性分岔才能發(fā)生，創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)[1]。詳細(xì)地說，如果某種信息勢中形成的知識為k,其存在的問題為p，經(jīng)過了某種或某幾種思維T1…Ti的作用，在情感阻尼正向作用下，可以講k’中的知識遷移至k中解決其存在問題pk,并由此產(chǎn)生了新的知識創(chuàng)新k’’。

根據(jù)牛頓力的定義，推導(dǎo)出信息力的公式F=f×M×A=f×M×dv/ds=f×M×dv×dl，創(chuàng)新能力的本質(zhì)就是個(gè)人、組織創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在信息力[2]。同時(shí)結(jié)合創(chuàng)新型人才成長機(jī)制[3]和稻盛和夫的人生方程式=思維方式×熱情×能力，總結(jié)出創(chuàng)新能力=環(huán)境*情感阻尼*內(nèi)在知識信息勢?？梢詫懗晒絀= f*E*A(其中I即innovate創(chuàng)新能力，f為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，A是個(gè)體學(xué)習(xí)中得到的知識信息即信息勢 )?；A(chǔ)是固有的知識，其次的影響因素是思維方式，按照勢科學(xué)的理論，對稱是最大的勢，最重要的思維方式，也是馬克思哲學(xué)中的普遍規(guī)律，即對立統(tǒng)一規(guī)律，兩種對稱的思維，對立統(tǒng)一，相輔相成，共同作用，比如正向思維和逆向思維，抽象思維和形象思維等等。

1.2 創(chuàng)新能力的影響因素

根據(jù)公式I=f*E*A，創(chuàng)新能力的影響因素其一為環(huán)境，包括時(shí)代，家庭、學(xué)校、社會、團(tuán)隊(duì)的氛圍。孟母三遷，“識時(shí)務(wù)者為俊杰”“良禽擇木而棲”，都說的是環(huán)境的重要作用。民主的環(huán)境是培育學(xué)生情商的重要土壤，除了家庭、課堂、專業(yè)、學(xué)校及社會營造的自由而寬松的文化環(huán)境，還有一個(gè)非常重要的就是精神的民主，即精神的自由，五四愛國運(yùn)動的核心是“愛國、進(jìn)步、民主、科學(xué)”，其中之一即是民主。作為讀書和求知最好的座右銘的“獨(dú)立之精神，自由之思想”，是教育和培養(yǎng)人才應(yīng)當(dāng)遵循的原則。環(huán)境的引導(dǎo)和正向激勵(lì)會增長見識，會正面促進(jìn)情感阻尼，負(fù)面情緒會削弱情感阻尼。當(dāng)一個(gè)人具有了正向刺激后，其內(nèi)在的潛能才能夠被激發(fā)出來，迸發(fā)出無窮的能量。

影響因素二為情感阻尼(emotion)：達(dá)芬奇說過“對事物的熱愛來源于對其理解的程度，理解得越充分，熱愛得越熾熱?！鼻楦幸蛩貋碓从趯κ挛锏臒釔邸Ｗ钌畛梁统志玫膼蹃碓从趯ψ鎳臒釔?，一個(gè)人的理想一定要同國家的前途和命運(yùn)相聯(lián)系，也就做到了順勢而為，才能夠形成向上的動力，正所謂“力形之所奮也”“知止而后有定”；其次是興趣，情感阻尼的變化趨勢為開始時(shí)熱情高漲，但隨著知識學(xué)習(xí)難度的增大，問題的增多，熱情緩慢減退，唯有濃厚的興趣的支撐并具備鍥而不舍的執(zhí)著精神，從一次次獲得的成就中增強(qiáng)自信心，逐漸形成穩(wěn)定的內(nèi)在個(gè)人素質(zhì)。一個(gè)人對有關(guān)問題的已有知識的融會貫通程度越高，對有關(guān)問題的知識越有興趣，對該種問題的學(xué)習(xí)能力就越強(qiáng)，學(xué)習(xí)效率就越高。

影響因素三為知識信息勢，隨著學(xué)習(xí)的不斷深入和擴(kuò)大，擁有的知識量逐漸增多，但是強(qiáng)大的知識需要越有序，越加工整理，才能夠從其中形成固有的思維?？茖W(xué)的思維主要有直線思維、逆向思維、差異思維、跳躍思維等[4]。知識隨著時(shí)間的流逝會逐漸淡忘，但是唯有思維，會潛移默化地遷移至新的問題場景中，在好奇心和想象力的作用下，將原有的知識或經(jīng)過融合、或經(jīng)過差異化處理，或經(jīng)過遷移而形成新的解決問題的方法，提高了創(chuàng)新能力，固化為個(gè)人的綜合能力。

2 提高創(chuàng)新能力的途徑及方法研究

2.1 提高創(chuàng)新能力的途徑

根據(jù)創(chuàng)新能力公式，為了提高創(chuàng)新能力有三種途徑：首先，通過增加生存環(huán)境的不確定性，很多有成就的科學(xué)家和學(xué)者都是通過訪學(xué)、晉升、到國外實(shí)習(xí)、積極參加各類學(xué)術(shù)會議，積極參與社會實(shí)踐等各種途徑，增大環(huán)境的影響因素，催生求知的欲望，激發(fā)創(chuàng)新潛能。其次，通過增大情感阻尼，增大學(xué)習(xí)興趣及提高對問題的敏感性，保持對知識求知欲渴的強(qiáng)烈好奇心?？梢猿浞掷米悦襟w時(shí)代海量地獲取知識，廣泛地獲取具有信息量的、內(nèi)容差別大又聯(lián)系緊的各類知識，是一個(gè)重要的路徑。眾所周知，達(dá)芬奇不僅在藝術(shù)也在科學(xué)方面都做出了卓越的貢獻(xiàn)。究其原因是有很多思維無論在哪種學(xué)科領(lǐng)域都是相通的，是具有促進(jìn)作用的。很多時(shí)候創(chuàng)新是學(xué)科之間的交叉、融合和跨界的結(jié)果。根據(jù)“差別促進(jìn)聯(lián)系，聯(lián)系擴(kuò)大差別”的勢增原理，學(xué)科交叉是創(chuàng)新思想的源泉，針對某一問題的不同學(xué)科屬性、聯(lián)系和規(guī)律等認(rèn)識更加深入，需要在學(xué)科拓展外延上合宏觀層面上的研究，問題的解決表現(xiàn)為綜合交叉學(xué)科的特點(diǎn)。未知世界和實(shí)際問題是不分學(xué)科的，科研的突破點(diǎn)往往是交叉學(xué)科[5]。不同學(xué)科之間的跨界的根本是真正把別人的問題變成自己的問題，需要解決的是在哪里搭橋和怎么跨的問題。計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門學(xué)科，每一門學(xué)科都有發(fā)生、發(fā)展的過程，其本身是學(xué)科交叉的結(jié)果，它也會再和別的學(xué)科交叉，產(chǎn)生進(jìn)一步的研究空間和創(chuàng)新成果，給我們的啟示是在學(xué)習(xí)專業(yè)的同時(shí)，注重在學(xué)科能力和思維方式中的碰撞。還需要拓展知識面，從不同角度對上課的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行闡釋，激發(fā)學(xué)生的潛力，通過啟發(fā)思考，將解決問題的方法用于未知的問題。再次，隨時(shí)整合個(gè)體原有的知識使其有序化，不斷地使學(xué)到的知識融會貫通，更重要的是注重思維能力的訓(xùn)練，化繁為簡，去粗取精，在問題的發(fā)現(xiàn)和解決問題的方法之間多問幾個(gè)為什么，此種解決問題的方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么，適合的場景是什么，充分利用思維方式求解是否還有其他的解決方法。

2.2 創(chuàng)新方法研究

王國維總結(jié)出需要經(jīng)過“昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”這三重學(xué)術(shù)境界才能最終形成創(chuàng)新知識。辯證思維從提出問題、分析問題、解決問題出發(fā)，以問題為導(dǎo)向，圍繞問題進(jìn)行開展；工科學(xué)者[6]從“孕育、萌芽、困頓、明朗期”著手；實(shí)踐論的觀點(diǎn)則是，從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，通過查找資料、調(diào)研，在分析眾家之長基礎(chǔ)上進(jìn)行兼收并蓄，批判繼承，提出自己的解決之道，提出的思想的正確與否還需在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)。走的是一條從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去的路徑。學(xué)習(xí)是實(shí)踐，既有學(xué)的方面，又有習(xí)的方面，還要注重學(xué)和思的關(guān)系，學(xué)習(xí)需要領(lǐng)悟，“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，進(jìn)一步在思考中發(fā)現(xiàn)問題，通過對問題進(jìn)行抽象分解，最終通過分析影響問題的主要原因和次要原因，主要矛盾和次要矛盾去解決問題。

3 課堂教學(xué)啟示

人才的培養(yǎng)模式即教育創(chuàng)新[7]的內(nèi)容，也是尋求教育教學(xué)創(chuàng)新的過程。學(xué)習(xí)的動力，來自于感性與理性的互動。是情感勢(內(nèi)在勢)與信息勢(外在勢)非平衡非線性共同作用的結(jié)果。外在勢就是教育過程中的信息勢。現(xiàn)代教育的本質(zhì)不僅在于傳授知識，教學(xué)創(chuàng)新的根本路徑是在于營造教育信息勢[8]。

蔡元培曾說過“教育是幫助被教育的人，給他們能發(fā)展自己的能力，完成他的人格，于人類文化上能盡一分子責(zé)任”。課堂教學(xué)的過程需要貫徹以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)思想。課堂教學(xué)講授的環(huán)節(jié)應(yīng)引起學(xué)生的關(guān)注和共鳴。創(chuàng)新的教學(xué)的幾個(gè)方面：首先，切實(shí)可行地導(dǎo)入進(jìn)行教學(xué)，切入點(diǎn)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采取靈活多變的方式;①可以從已學(xué)的知識導(dǎo)入，完成從已知到未知的有序銜接;②社會關(guān)注的焦點(diǎn)、熱點(diǎn)話題;③科技前沿研究的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題；④日常生活中常見的現(xiàn)象、知識、方法等，引入設(shè)計(jì)取決于教師的知識面及對已有知識和新知識之間的準(zhǔn)確把握；其次，突破所學(xué)知識的某些中間環(huán)節(jié)，打破原有知識邏輯體系，同學(xué)生的生活體驗(yàn)緊密聯(lián)系，結(jié)合個(gè)人學(xué)習(xí)感悟及以往的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，或是感興趣的主題，將復(fù)雜深奧的內(nèi)容通過口頭簡明扼要的表達(dá)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，注重學(xué)生的思維的訓(xùn)練；第三，恢復(fù)知識本來的發(fā)現(xiàn)過程，從對問題的探索過程，啟發(fā)學(xué)生思考，構(gòu)建主動的參與式學(xué)習(xí)，將理論與生活實(shí)踐和個(gè)人感悟聯(lián)系起來營造情感勢；第四，構(gòu)建上課課堂環(huán)境的民主，充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行混合式課堂教學(xué)，在不確定的環(huán)境變化中尋求環(huán)境的引導(dǎo)和信息勢的激勵(lì)及思想的碰撞，培養(yǎng)個(gè)性化創(chuàng)新人才。

在教學(xué)過程中以《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的排序算法為例，首先,通過詢問學(xué)生每天都使用的搜索引擎搜索的過程為例，搜索引擎查找的過程是從全球所有主機(jī)上查找跟搜索主題相關(guān)的網(wǎng)頁，找到的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)是海量的，如果所有網(wǎng)頁都直接顯示，那么數(shù)據(jù)是雜亂無章的，而是通過排序算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。通過這個(gè)實(shí)例地切入引起學(xué)生對排序算法學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)再進(jìn)一步營造信息勢，以生活中的抓撲克牌的過程理解插入算法的過程，進(jìn)而詢問如果對于海量的數(shù)據(jù)也還是采取插入排序，效率就會低，進(jìn)而學(xué)習(xí)快速排序，快速排序快的關(guān)鍵是類似在樹形結(jié)構(gòu)上的操作，而插入排序則是在線性結(jié)構(gòu)上。同時(shí)可以算法執(zhí)行過程中的動畫顯示過程進(jìn)而驗(yàn)證這一論斷。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生寫出程序的過程，整個(gè)排序的教學(xué)過程是以啟發(fā)式教學(xué)，將理論和生活實(shí)際相聯(lián)系，緊緊圍繞實(shí)際應(yīng)用的場景，訓(xùn)練學(xué)生的思維過程。在線性表、哈希表、二叉樹學(xué)習(xí)的同時(shí)，指出在Java程序設(shè)計(jì)中的List、HashMap、TreeMap都是具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象和封裝，當(dāng)在使用淘寶網(wǎng)站進(jìn)行購物時(shí)，購物車的實(shí)現(xiàn)就是采用Map這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣將抽象的技術(shù)同生活應(yīng)用緊密結(jié)合，而不僅僅傳授知識。知識容易隨著時(shí)間的流逝而遺忘，思維方式卻可以遷移至新的環(huán)境，進(jìn)而形成一種創(chuàng)新的能力。

同時(shí)，針對我校醫(yī)學(xué)院校的背景，在講解Android程序設(shè)計(jì)時(shí)，圖片組件的使用ImageView以CT圖像為例，進(jìn)行演示，同時(shí)打破課本的知識點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，以通過網(wǎng)絡(luò)獲取CT圖像進(jìn)行本地存儲為例進(jìn)行演示，為學(xué)習(xí)后續(xù)圖像處理課程打下基礎(chǔ)，同時(shí)增加遠(yuǎn)程醫(yī)療的相關(guān)知識，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)信息人才的應(yīng)用做好鋪墊。

4 結(jié)語

環(huán)境、情感阻尼、知識信息勢都是創(chuàng)新能力影響的驗(yàn)室管理理念，更要有效地傳遞實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)范與安全意識，并被學(xué)生接受和執(zhí)行，最大化地實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合優(yōu)勢，助力學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)。