摘要：科學(xué)思維是人類獲得和發(fā)現(xiàn)知識(shí)的基本思維方法。在教學(xué)活動(dòng)中，將知識(shí)傳授與科學(xué)思維訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合起來，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量都是有益的。本文從教學(xué)方法改革、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)、教學(xué)條件建設(shè)等方面介紹了在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程中開展科學(xué)思維訓(xùn)練的基本做法和經(jīng)驗(yàn)，分析了科學(xué)思維訓(xùn)練與專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，指出了在課程教學(xué)中開展科學(xué)思維訓(xùn)練有待解決的問題。
　　關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革；研討式教學(xué)
　　
　　基金項(xiàng)目：教育部、科技部創(chuàng)新方法工作專項(xiàng)項(xiàng)目(2009IM010400-2-02)。
　　作者簡(jiǎn)介：劉鵬，男，講師，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線電定位技術(shù)。
　　
　　大學(xué)教育帶給學(xué)生最寶貴的財(cái)富并不完全是課堂上學(xué)到的知識(shí)，更多的是一種思維方法[1-3]?？茖W(xué)思維是一種建立在事實(shí)和邏輯基礎(chǔ)上的理性思考，是人類獲得知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)的基本思維方法，也是人類創(chuàng)造新技術(shù)、新發(fā)明的基本思維方法。每一項(xiàng)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破，無不閃爍著科學(xué)思維的光芒。在課程教學(xué)中，教師如果只著眼于知識(shí)點(diǎn)，忽視這些結(jié)論是如何產(chǎn)生的，關(guān)鍵的突破是如何取得的，學(xué)生就無法了解科學(xué)家和工程技術(shù)人員極富思想性和創(chuàng)造性的思維方法，而思維方法正是學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。另一方面，缺乏對(duì)知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程的感悟，也導(dǎo)致學(xué)生主體意識(shí)和參與意識(shí)淡漠，難以體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣。因此，通過教學(xué)設(shè)計(jì)，恰當(dāng)?shù)匕阎v授具體課程內(nèi)容與訓(xùn)練科學(xué)思維能力結(jié)合起來，是必要的、有益的。通過引導(dǎo)學(xué)生探求知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過程和規(guī)律，可以達(dá)到“開發(fā)智力、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”的教學(xué)目標(biāo)。這也應(yīng)該成為高等學(xué)校專業(yè)課程教學(xué)改革的一個(gè)重要方面[4-5]。
　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(原理)是信息類專業(yè)的必修課，其中有大量鮮活的反映科學(xué)思維特點(diǎn)和規(guī)律的案例。受教育部專項(xiàng)研究課題“科學(xué)思維、科學(xué)方法在高等學(xué)校教學(xué)創(chuàng)新中的應(yīng)用與實(shí)踐”的資助[6]，我們依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程進(jìn)行了探索，研究的問題如
　　
　　下：1)如何在課程教學(xué)中貫穿對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法的訓(xùn)練；2)如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望；3)在專業(yè)課程中進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練，在理論和實(shí)踐上還面臨哪些挑戰(zhàn)。
　　1教學(xué)方法改革——科學(xué)思維訓(xùn)練的基礎(chǔ)
　　要在授課中達(dá)到既傳授專業(yè)知識(shí)又訓(xùn)練科學(xué)思維能力的雙重目標(biāo)，首先要從教學(xué)方法改革入手，改變傳統(tǒng)教學(xué)中教師“一言堂”、“滿堂灌”的現(xiàn)象，真正把課堂還給學(xué)生。我們采用了研討式教學(xué)方法[7-8]，將教師從知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者，注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，鼓勵(lì)他們開動(dòng)腦筋、積極思考。課前，教師提出問題，讓學(xué)生猜想，提出自己的解決方案并形成發(fā)言稿或PPT。課內(nèi)，師生之間展開討論，梳理、歸納和總結(jié)學(xué)生提出的方案，去除其中不合理、不完善的細(xì)節(jié)，提煉出共同的原理和方法。隨后，在實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這些原理和方法。最后，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果布置閱讀材料和思考題，將師生互動(dòng)和研討延續(xù)到課后。實(shí)踐表明，這種教學(xué)方法能給學(xué)生帶來很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)感，激發(fā)了學(xué)生的主體意識(shí)，課堂參與度和學(xué)習(xí)主動(dòng)性都有比較顯著的提升。
　　
　　2教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化——科學(xué)思維訓(xùn)練的載體
　　脫離了具體的教學(xué)內(nèi)容，任何教學(xué)方法的改革都是空洞的。思維能力的訓(xùn)練也必須與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合。對(duì)課程中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如果都按照研討式的教學(xué)方法來組織教學(xué)，教師和學(xué)生都要投入巨大的精力；再加上課時(shí)有限，這種做法的可操作性不強(qiáng)。因此，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。
　　選擇哪些課程內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，要根據(jù)知識(shí)點(diǎn)所反映的技術(shù)特征而定。我們主要考慮兩方面的因素：一是要能夠比較好地體現(xiàn)科學(xué)思維的規(guī)律和特征；二是要具有很強(qiáng)的輻射作用，達(dá)到以點(diǎn)帶面、提升整體教學(xué)質(zhì)量的效果。其他教學(xué)內(nèi)容仍以理論講授為主，教師在課堂上有意識(shí)地增加提問環(huán)節(jié)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考。
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的靈魂，也是課程內(nèi)容的主線。協(xié)議的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了很多重要的工程思想，協(xié)議的分析融合了多種典型的數(shù)學(xué)建模方法，協(xié)議的演進(jìn)反映了最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。因此，讓學(xué)生參與協(xié)議設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證、優(yōu)化的整個(gè)過程，對(duì)于訓(xùn)練他們的科學(xué)思維方法是大有裨益的。我們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的知識(shí)體系進(jìn)行了梳理，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層原理，從每個(gè)層次中精選一種協(xié)議，按照研討式方法組織教學(xué)，著重加強(qiáng)科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，如圖1所示。圖中的每個(gè)教學(xué)內(nèi)容分別集中反映了工程設(shè)計(jì)的不同思想和方法，讓學(xué)生理解和掌握這些思想、方法，正是科學(xué)思維訓(xùn)練的主要目標(biāo)。此外，這些協(xié)議至今仍在不斷演化和更新，很好地體現(xiàn)了科學(xué)思維的發(fā)展性這一本質(zhì)屬性。
　　
　　圖1集中體現(xiàn)科學(xué)思維訓(xùn)練的教學(xué)內(nèi)容
　　圖2以“路由選擇協(xié)議”為例，說明了它對(duì)“網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議”一章中其他教學(xué)內(nèi)容的輻射和帶動(dòng)作用。其中，網(wǎng)絡(luò)層編址、選路算法和因特網(wǎng)選路協(xié)議都是本章的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。
　　
　　圖2進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練的教學(xué)內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系(以網(wǎng)絡(luò)層為例)
　　從教學(xué)實(shí)踐的效果看，學(xué)生對(duì)我們選擇的內(nèi)容很感興趣，在他們提出的方案中，也能看到很多科學(xué)思維方法的靈活運(yùn)用，例如類比、聯(lián)想、直覺等。這說明，這些教學(xué)內(nèi)容適合于采用科學(xué)思維訓(xùn)練的教學(xué)模式授課，起到了培養(yǎng)學(xué)生思維能力的作用。
　　3教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)——科學(xué)思維訓(xùn)練的途徑
　　科學(xué)思維是人類的高級(jí)思維活動(dòng)之一，進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練不能急于求成，要逐步滲透，通過環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的教學(xué)過程，讓學(xué)生逐漸領(lǐng)會(huì)科學(xué)思維的真諦。我們受一般科學(xué)發(fā)現(xiàn)模式的啟發(fā)，將教學(xué)活動(dòng)向課前、課后延伸，按照“課前猜想、課堂研討、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、課后思考”四個(gè)步驟組織教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生探尋知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程和技術(shù)的發(fā)展過程，將科學(xué)思維的訓(xùn)練貫穿到整個(gè)教學(xué)過程中。圖3給出了這四個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)涵和相互銜接關(guān)系。
　　
　　圖3基于科學(xué)思維訓(xùn)練的教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)
　　3.1課前預(yù)習(xí)：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)的小組討論
　　只有在認(rèn)知主體對(duì)認(rèn)知對(duì)象有比較全面的了解，并且進(jìn)行了較為深入的思考之后，科學(xué)思維才能形成。在教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練，不能只讓學(xué)生在課堂上“拍腦袋”，而要讓他們經(jīng)過充分的預(yù)習(xí)之后，帶著“有準(zhǔn)備的頭腦”參與課堂研討，這樣才能在教學(xué)中激活思維，提升思維訓(xùn)練的水平。
　　在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師要依據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生思考并解答這些問題。設(shè)計(jì)問題時(shí)，教師要把握好以下3個(gè)方面：
　　1) 提示性。在預(yù)習(xí)階段，學(xué)生的思維形式以直觀思維和類比思維為主。教師要給出一定的提示信息，讓學(xué)生能夠?qū)栴}與自身的生活經(jīng)驗(yàn)、已經(jīng)學(xué)習(xí)或正在學(xué)習(xí)的課程知識(shí)聯(lián)系起來，引起學(xué)生探究的興趣。
　　2) 層次性。問題要有一定的層次，讓主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生能夠深入思考，而不是停留在直觀層面。
　　3) 開放性。問題有一定的開放度，鼓勵(lì)學(xué)生破除思考中的條條框框，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
　　此外，為提高預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的效果，我們采取了學(xué)生分組的組織方式。每3～5名學(xué)生組成一個(gè)研討小組，相互交流、討論，以分工協(xié)作的方式完成上網(wǎng)收集資料、準(zhǔn)備課堂發(fā)言等任務(wù)。每名學(xué)生輪流擔(dān)當(dāng)組長，在課前向教師簡(jiǎn)要匯報(bào)小組討論的結(jié)果，并根據(jù)教師的意見加以改進(jìn)。教師從中挑選出3～4個(gè)優(yōu)秀小組，在課堂上集中報(bào)告預(yù)習(xí)成果。
　　3.2課堂環(huán)節(jié)：平等對(duì)話的師生研討
　　課堂教學(xué)是開展研討式教學(xué)、進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練的主要環(huán)節(jié)。教師只有把課堂還給學(xué)生，激勵(lì)他們積極思考和表達(dá)自己的觀點(diǎn)，才能在探求知識(shí)的過程中培養(yǎng)他們的思維能力。我們?cè)诮處熍c學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行平等對(duì)話，注重培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。
　　
　　批判性思維泛指人對(duì)某一事物與現(xiàn)象的利弊、真?zhèn)蔚钠饰龊驮u(píng)斷，即通過對(duì)認(rèn)知對(duì)象的分析、質(zhì)疑和論證，形成獨(dú)立、異同和正確的見解[9]。批判性思維是科學(xué)思維的一個(gè)重要方面，但學(xué)生很容易將教材或教師看做學(xué)術(shù)權(quán)威而難以提出批判。在課堂教學(xué)中，我們將學(xué)生推向前臺(tái)，讓他們主持對(duì)預(yù)習(xí)問題的討論，輪流擔(dān)任發(fā)言者(小組)和提問者(小組)。后者質(zhì)疑前者的方案，前者則為自己的觀點(diǎn)辯護(hù)，每次辯論的獲勝方能夠獲得加分獎(jiǎng)勵(lì)。在這個(gè)過程中，教師不直接進(jìn)行評(píng)判，而是通過穿插提問或發(fā)言引導(dǎo)學(xué)生聚焦問題的本質(zhì)，正確分析不同方案的優(yōu)劣。同時(shí)，教師還要適時(shí)進(jìn)行小結(jié)，提煉具體的技術(shù)方法中所體現(xiàn)的工程思想，提升學(xué)生科學(xué)思維的高度；或者引入恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?，加深學(xué)生對(duì)問題的認(rèn)識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的抽象思維能力。
　　3.3實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：實(shí)踐導(dǎo)向的知識(shí)發(fā)現(xiàn)
　　培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神是進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練的一個(gè)重要目標(biāo)?？茖W(xué)精神的基本要義是尊重事實(shí)，任何思維結(jié)果必須經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)才能得以確立。在課程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證的主要渠道，也是強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　在教學(xué)改革中，我們首先增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)并加大了計(jì)分比重，鼓勵(lì)學(xué)生多到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中直觀感受知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，樹立起相信科學(xué)、向往科學(xué)的態(tài)度。同時(shí)，設(shè)計(jì)了多個(gè)開放性的實(shí)驗(yàn)課題，只對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头椒ㄟM(jìn)行了粗線條勾勒，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，擴(kuò)展他們的思維空間。此外，我們還積極引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證只是科學(xué)思維的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，而非終點(diǎn)，鼓勵(lì)他們?cè)隍?yàn)證現(xiàn)有原理和方法的同時(shí)努力發(fā)現(xiàn)問題或異?，F(xiàn)象，開始新一輪的猜想和思維過程。
　　3.4課后環(huán)節(jié)：彰顯個(gè)性的自主學(xué)習(xí)
　　課后環(huán)節(jié)是科學(xué)思維訓(xùn)練的收尾階段，對(duì)于擴(kuò)展科學(xué)思維訓(xùn)練的深度和廣度有重要作用。人的思維活動(dòng)是高度個(gè)性化的，認(rèn)知能力也有較大差異。在課堂研討環(huán)節(jié)，教師以大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知能力為出發(fā)點(diǎn)，著眼于最重要、最基本的原理和方法，難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。在課后環(huán)節(jié)中，我們積極倡導(dǎo)個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)理念，通過選做實(shí)驗(yàn)和延伸閱讀兩種方式，讓有余力的學(xué)生更為深入、細(xì)致的考察網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，了解最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。
　　為激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)的熱情，我們改革了課程考核方法，將學(xué)生在上述四個(gè)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)都納入到評(píng)分體系中，并且加大平時(shí)成績(jī)的比重。目前的計(jì)分規(guī)則如下：課堂與網(wǎng)絡(luò)討論占8%，預(yù)習(xí)占6%，實(shí)驗(yàn)占20%，作業(yè)占6%，理論(閉卷考試)占60%。
　　4教學(xué)條件建設(shè)——科學(xué)思維訓(xùn)練的保障
　　教學(xué)是一個(gè)閉合的反饋過程。要提升課程教學(xué)中科學(xué)思維訓(xùn)練的成效，教與學(xué)的反饋周期要盡可能短。尤其是在課后環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)中，教師需要根據(jù)學(xué)生的反饋及時(shí)給予點(diǎn)撥，帶領(lǐng)學(xué)生在正確的方向上不斷進(jìn)取。學(xué)生思考得越深入，遇到的困難和問題就越多，教師的指導(dǎo)就愈發(fā)重要，這對(duì)于師生之間的互動(dòng)和交流平臺(tái)提出了很高的要求。
　　我們的主要做法是多管齊下，通過網(wǎng)絡(luò)虛擬教室、電子郵件、FTP、教學(xué)微博等多種平臺(tái)，在學(xué)生與教師之間建立起緊密的聯(lián)系紐帶。同時(shí)，我們還在探索建立一套與科學(xué)思維教學(xué)模式相適應(yīng)的教學(xué)支撐平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)㈤_展科學(xué)思維訓(xùn)練的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)固化，還能對(duì)課程教學(xué)實(shí)施全過程管理，幫助教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，按設(shè)計(jì)的流程開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，保證教學(xué)質(zhì)量。
　　5總結(jié)與展望
　　目前，我院在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理課程中開展的以科學(xué)思維訓(xùn)練為牽引的教學(xué)改革工作正在進(jìn)行中，取得了初步成效。通過在課程教學(xué)的全過程中滲透科學(xué)思
　　
　　維和方法的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的主體意識(shí)，鼓勵(lì)他們積極參與教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐表明，這項(xiàng)改革舉措受到了學(xué)生的歡迎，提高了他們的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生的思維能力和綜合素質(zhì)也有了一定的提升。
　　需要指出的是，在課程教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)思維和方法的訓(xùn)練是一種新的教學(xué)改革嘗試，目前還處于起步和摸索階段，很多問題需要研究和破解。例如，思維活動(dòng)是抽象的、主觀的，我們很難對(duì)訓(xùn)練的成效進(jìn)行定量的、客觀的評(píng)估。尤其在以考試和分?jǐn)?shù)為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)效果評(píng)fdwYrRyLbVd2nspdKIG3W1BsPSU+nDGsGetUT8Cl1qQ=價(jià)體制下，思維方法訓(xùn)練的成效更難以體現(xiàn)。此外，科學(xué)思維方法的訓(xùn)練是一個(gè)長期過程，不可能通過一兩門課程的教學(xué)一蹴而就，課程教學(xué)的首要目標(biāo)仍然是傳授專業(yè)知識(shí)。脫離了這個(gè)目標(biāo)，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)打不牢，不能理解知識(shí)的本質(zhì)和內(nèi)涵，思維方法的訓(xùn)練就只能是海市蜃樓，無法取得實(shí)效。這一點(diǎn)在教學(xué)改革的過程中務(wù)必要牢牢把握。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]