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用對稱性思維培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維能力-在高校信息管理教學(xué)的運
論文關(guān)鍵詞：對稱性思維；創(chuàng)新思維能力
論文摘要：基于對稱性原理，探討了在高校信息教學(xué)中如何結(jié)合案例，用對稱性思維培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的一些方法。
引言
創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的動力�！睹嫦�21世紀振興行動計劃》及“跨世紀素質(zhì)教育工程”的一個重要任務(wù)就是“整體推進素質(zhì)教育，全面提高國民素質(zhì)和民族創(chuàng)新能力”。
創(chuàng)新是人類社會發(fā)展與進步的永恒主題與原動力。創(chuàng)新始于觀察，源于問題，基于想象。創(chuàng)新源于創(chuàng)造性問題。創(chuàng)造性問題是具有新穎、獨特而且有科學(xué)意義的間題。一切創(chuàng)造性成果的獲得，都起源于理論上或?qū)嵺`中的創(chuàng)造性問題。而創(chuàng)造性問題的提出，則來源于創(chuàng)造性思維，這是素質(zhì)教育的基礎(chǔ)。牛頓在蘋果樹下看到蘋果落地，引起了他的思考“為什么蘋果從樹上掉下來，而不飛到天上去”，從而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。這與他本人的創(chuàng)新思維是分不開的。牛頓不是發(fā)現(xiàn)蘋果落地的第一人，而他能夠發(fā)現(xiàn)萬有引力的存在，正是由于他擁有創(chuàng)新思維，提出了前面那個創(chuàng)造性問題，并針對這個問題進行研究而獲得的創(chuàng)造性成果。
現(xiàn)代教育技術(shù)的多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)似乎無所不能，但是不能忽視一個最根本的間題，即學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。沒有創(chuàng)新思維，再現(xiàn)代化的教學(xué)手段難以從根本上提高分析和解決問題的能力。我們在利用現(xiàn)代教育技術(shù)的同時，更要重視學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。而創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)中的一個重要方面就是對稱性思維的培養(yǎng)。
1.對稱性思維的作用
對稱性是客觀世界的根本規(guī)律。客觀世界中很多事物都是對稱的，比如雪花具有精致的轉(zhuǎn)動對稱性，中有無數(shù)的對稱圖形、對稱矩陣、對稱空間和對稱變換。對稱性是自然界的本質(zhì)屬性。
對稱其實也是進行科學(xué)研究和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的一種重要方法。
事物的對稱性一旦被人們的思維掌握，就成為人們發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決間題的一種具體方法。所謂對稱性思維就是指在思考問題和解決問題時從事物的對稱性方面著手去尋找間題答案的一種思維方法。幾何中一道命題的證明，一個日常問題的解決，常常依賴于兩種對稱的思維方法—綜合法與分析法。從前因推出后果，從條件推出結(jié)論，用的是綜合法。而從要實現(xiàn)的目的，推出必須采用的措施;從后果推出前提，用的是分析法。這里舉個簡單的例子，從桂林到天津怎么走，直接走是不合適的，這就要使用分析法來思考，天津離哪里比較近，那個地方到桂林有哪幾條路線，這樣我們就知道該從哪條路線從桂林到天津了。所以我們常常使用分析法來解決比較復(fù)雜的問題。
對稱性思維是一種科學(xué)的思維方式，而形象思維與抽象思維、求同思維與求異思維、思維與直覺思維、收斂思維與發(fā)散思維以及正向思維與逆向思維是對稱性思維方法中的典型代表。教師可把這五對思維方法用于教學(xué)之中，啟發(fā)學(xué)生以對稱的觀點來分析、研究、解決問題，這對培養(yǎng)學(xué)生的對稱性思維能力，提高創(chuàng)新能力有很大的幫助。
2.高校信息管理教學(xué)中對稱性思維對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
2.1創(chuàng)造性問題解決模式
帕尼斯提出創(chuàng)造性問題解決的過程包括下面五個階段:
(1)發(fā)現(xiàn)事實:包括搜集一切和問題有關(guān)的資料。問題解決前必須先搜集及審視所有可利用的資料，資料搜集完成之后，應(yīng)立即開始分析并整理。
(2)發(fā)現(xiàn)問題:當所有的資料都搜集好，且間題的線索也已呈現(xiàn)時，發(fā)現(xiàn)間題界定的工作就會自然顯露出來。
(3)發(fā)現(xiàn)構(gòu)想:這是構(gòu)想的產(chǎn)生和利用。一旦將問題適當?shù)慕缍ǎ脖嬲J了一切有關(guān)問題和問題解決的資料之后，這個工作就演變成構(gòu)想的產(chǎn)生，和選擇一個解決問題的方式。
(4)發(fā)現(xiàn)解決方案:當提出一系列的構(gòu)想后，就必須找出最好、最實際、最合宜的解決問題的構(gòu)想。
(5)接受所發(fā)現(xiàn)的解決方案:這是創(chuàng)造力解決問題的過程中最后一個步驟。在這一階段，要對解決方案做最后的考慮，以便決定最好的而付諸實施。
戴維斯認為創(chuàng)造性問題解決的模式(CPS Model)是最佳的問題解決方案，因為此模式不但是一個創(chuàng)造性思維的過程，也最能用來解決實際遇到的問題。事實上，CPS模式靈活運用(圖1)可用來從事下列的活動:
(1)教導(dǎo)一個很有效的創(chuàng)造性解題策略。
(2)增進對創(chuàng)造過程的了解。
(3)提供學(xué)生有漸進的創(chuàng)造的思維經(jīng)驗。
(4)解決間題。
2.2對稱性思維對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
就創(chuàng)造性問題解決的模式來考慮如何利用對稱性思維培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，實際上就是在分析、推理、剖解問題時，有意識地運用對稱性原理，對問題進行對稱性地分解、設(shè)計及提出解決方案，或在一個尚不明了的案例或不明其正確與否的命題當中，從對稱的角度找出問題的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)對稱或不對稱的條件，進行對稱破缺探索，進而從系統(tǒng)整體上掌握間題或命題的結(jié)構(gòu)，得出解決間題的方法。
比如在信息系統(tǒng)課程教學(xué)中，涉及到關(guān)系的規(guī)范化，即三范式。在進行關(guān)系規(guī)范化時，由于對屬性之間的關(guān)系把握不準，往往無法準確的細化。這時我們不妨運用對稱思維化抽象為形象，從身邊找例子來分析，幫助理解事務(wù)的真相，再化形象為抽象，幫助記憶與提煉。
某公司的職工信息關(guān)系包括(職工號、姓名、級別、工資、學(xué)歷、畢業(yè)時間)這六項，現(xiàn)在要求將這個關(guān)系規(guī)范為第三范式(3NF)。第一范式是最基本的，其關(guān)系必須進一步規(guī)范化為第二范式(2NF)。規(guī)范方法是:從第一范式中分解出新的關(guān)系，使每個關(guān)系里都可確定一個或幾個屬性作為關(guān)系的主關(guān)鍵字，使該關(guān)系中的其他屬性都完全依賴于它而定，從而消去非主屬性對主關(guān)鍵字的不完全依賴性。由此所得的關(guān)系叫做第二范式(2NF)關(guān)系。將2NF進一步的規(guī)范化就是要消去非主屬性對主關(guān)鍵字的傳遞依賴性，變?yōu)榈谌妒?3NF)。
3NF就是指這種關(guān)系的所有非主屬性完全依賴于其主碼，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。那我們就要找出這些屬性之間的函數(shù)依賴關(guān)系。
函數(shù)依賴的概念:在一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)R中，如果數(shù)據(jù)元素B的取值依賴于數(shù)據(jù)元素A的取值，則稱B函數(shù)依賴于A。換句話說，A決定B，用‘`A-}B”表示。
傳遞依賴的概念:假設(shè)A.B,C分別是同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)R中的三個數(shù)據(jù)元素，或分別是R中若干個數(shù)據(jù)元素的集合，如果C函數(shù)依賴于B，即B-}C，而B函數(shù)依賴于A，即A-}B，那么顯然，C也依賴于A，稱這種依賴關(guān)系為“傳遞依賴”，即“C傳遞依賴于A"。
在這個職工信息關(guān)系中，姓名、級別、工資等的取值依賴于職工號，而畢業(yè)時間由什么確定還拿不準，這時就可以在關(guān)系中填充內(nèi)容來確定具體的函數(shù)依賴關(guān)系。這樣我們可以得到表l。
從表1我們可以很輕松地得出畢業(yè)時間是由職工號和學(xué)歷兩個屬性才能唯一確定這樣一個結(jié)論。即得到了這樣的函數(shù)依賴關(guān)系:
(職工號) →姓名、級別、工資
(職工號，學(xué)歷) →畢業(yè)時間
那么規(guī)范為2NF可得到表2、表3:
分析這兩個表中是否存在傳遞依賴關(guān)系，可發(fā)現(xiàn)職工號一級別，級別→工資，從而使:職工號→級別→工資。也就是說，表2中雖然級別與工資兩個屬性完全依賴于主屬性職工號，但實際上是工資直接依賴于級別，由于級別依賴于職工號而使工資通過級別的傳遞作用間接依賴于職工號這個主屬性。
那么3NF就是將表2的關(guān)系拆開為表東表5兩個關(guān)系，就都是第三范式了。
這樣，將形象思維與抽象思維結(jié)合，就能很容易的得出結(jié)淪。
闡明一個結(jié)論，可以啟發(fā)學(xué)生當基本條件不變時，把問題放入另外一個新的對稱中，會得出什么相應(yīng)的結(jié)論?引導(dǎo)學(xué)生在掌握專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，利用對稱變化過程中的不變性，將部分系統(tǒng)變量對稱的變動，從而有所創(chuàng)造。而從思維方向上講，正常思維和逆向思維也是對稱的關(guān)系。它在培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維中也有著重要的應(yīng)用。
舉一個逆向思維的例子，大發(fā)明家愛迪生調(diào)試自己發(fā)明的受話器時，用一根短針受話膜片的振動。他發(fā)現(xiàn)，隨著話音的強弱變化，接觸膜片的短針也在有規(guī)律地振動著。愛迪生依據(jù)這一事實，從反方向作了思考，他想:如果使短鎮(zhèn)振動，是不是可以使聲音復(fù)原呢?據(jù)此，他做了四天四夜的試驗，獲得了成功，并根據(jù)這一現(xiàn)象，于1875年8月20日發(fā)明了留聲機。根據(jù)聲音可使短針振動這一事實，推想短針震動也可以復(fù)原聲音，這就是逆向思維。
比如在講復(fù)雜巨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)問題時，通常的思路都是由上到下、由里及外地分析;如果由系統(tǒng)的具體功能和其所處的環(huán)境推及其應(yīng)有的結(jié)構(gòu)，就是逆向思維。再比如在信息系統(tǒng)的教學(xué)中，一項軟件工程的完成需要經(jīng)過傳統(tǒng)的“需求分析、設(shè)計、編程、測試、成品”等一系列過程，時問周期較長，返工現(xiàn)象嚴重。根據(jù)對稱白勺思維方法，美國工程技術(shù)人員使用另一種研究方法一一反求工程法，便打破了這種思維的局限，并且縮短開發(fā)周期，避免了由于返工帶來的資源浪費。
結(jié)論
換一種思維，從事物的對立面來考慮問題，不但可以簡化問題。還可以加速創(chuàng)新成果的產(chǎn)生。對稱性思維在創(chuàng)新能力培養(yǎng)上有很重要的作用。
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