组合思维

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组合思维（Combinatorial Thinking）

　　组合思维又称“联接思维”或“合向思维”，是指把多项貌似不相关的事物通过想像加以连接，从而使之变成彼此不可分割的新的整体的一种思考方式。

　　例：在一次国际酒类展销会的酒会上，各国代表都拿出自己国家的名酒展示：

中国——茅台酒　　俄国——伏特加

德国——威士忌　　意大利——葡萄酒

法国——香槟 　　美国——鸡尾酒

　　1、创新性

　　许多科学家认为知识体系的不断重新组合是人类知识不断丰富发展的主要途径之一，从这一角度看，近现代的科学的三次大创造是由三次大组合所带来的。

　　第一次大组合是牛顿组合了开普勒天体运行三定律和伽利略的物体垂直运动与水平运动规律，从而创造了经典力学，引起了以蒸汽机为标志的技术革命。第二次大组合是麦克斯韦组合了法拉第的电磁感应理论和拉格朗日、哈密顿的数学方法，创造了更加完备的电磁理论，因此引发了以发电机、电动机为标志的技术革命；第三次大组合是狄拉克组合了爱因斯坦的相对论和薛定鄂方程，创造了相对量子力学，引起了以原子能技术和电子计算机技术为标志的新技术革命。

　　2、广泛性

　　3、时代性和继承性

　　例：电视+电话=可视电话；多媒体=数据+文字+图象+声音；集成电路=电子管+电阻+电容；台秤+电子计算机=电子秤；飞机+飞机库+军舰=航空母舰；手枪+消音器=无声手枪；自行车+电机+蓄电池=电动自行车。

　　1、同类组合

　　同类组合是若干相同事物的组合。参与组合的对象在组合前后基本原理和结构一般没有根本的变化。往往具有组合的对称性或一致性的趋向。

　　例：如双向拉锁、三合米、鸡尾酒、双排订书机、多缸发动机、双头液化气灶、双层文具盒、三面电风扇、双头锈花针、3000个易拉罐组合在一起的汽车、1000只空玻璃瓶组合在一起的艾菲尔铁塔等等。

　　2、异类组合

　　异类组合是两种或两种以上不同领域的技术思想的组合、两种或两种以上不同功能物质产品的组合。组合对象（技术思想或产品）来自不同的方面，一般无主次关系。参与组合的对象从意义、原子、构造、成分、功能等任一方面和多方面互相渗透，整体变化显著。异类组合是异类求同的创新，创新性很强。

　　例如，我国云南哀牢山彝族将火药、铅块、铁矿石碴、铁锅碎片等物放入一个掏尽籽的干葫芦里，在葫芦颈部塞入火草作为引火物，把葫芦装进网兜。这就是一个异类组合创造——“葫芦飞雷”，“葫芦飞雷”被称为世界上最早的手榴弹。被组合的东西（火药、铅块、铁矿石碴、铁锅碎片等物）是旧的，组合的结果（“葫芦飞雷”）是新的。把旧变新、由旧出新这就是创造。

　　3、重组组合

　　重组组合就是在事物的不同层次分解原来的组合，然后再按照新的目标重新安排的思维方式。

　　重组作为手段，可以更有效地挖掘和发挥现有技术的潜力。如飞机的螺旋浆装在尾部就是喷气式飞机，装在顶部为直升飞机。企业的“资产重组”等说明重组可以引发质变。

　　例：积木、变形金刚、七巧板等玩具，都有利于儿童建立重组意识，培养重组能力。

　　重组练习：中国的汉字重组。请给下面每个字各配一个字，再将两字拆一拆，拼一拼，变成一个常用语。

例：註+（吾）=（主）（语）

勋+（）=（）（）汗+（）=（）（）

夯+（）=（）（）汕+（）=（）（）

杆+（）=（）（）杳+（）=（）（）

柱+（）=（）（）洽+（）=（）（）

　　4、共享与补代组合

　　共享组合是指把某一事物中具有相同功能的要素组合到一起，达到共享之目的。例如吹风机、卷发器、梳子共用同一带插销的手柄。

　　补代组合是通过对某一事物的要素进行摒弃、补充和替代，形成一种在性能上更为先进、新颖、实用的新事物。拨号式电话改为键盘式、银行卡代替存折。

　　5、概念组合

　　概念组合就是以词类或命题进行的组合。

　　例：绿色食品、阳光拆迁、阳光录取、音乐餐厅、裴多菲俱乐部等。

　　6、综合

　　综合是指为了完成重大课题，在已有的学科、原理、知识、方法、技术不能解决时，创造出新的学科、新的原理、新的方法和新的技术，并对其进行重新组织和安排的思维过程。

　　肯尼迪召集美国各有关部门头脑们商量对策，宣布：“美国最终将第一个登上月球。”1961年5月25日，肯尼迪在题为“国家紧急需要”的特别咨文中，提出在10年内将美国人送上月球。他说：“我相信国会会同意，必须在本10年末，将美国人送上月球，并保证其安全返回”，“整个国家的威望在此一举”。于是，美国宇局制订了著名的“阿波罗”登月计划。

　　阿波罗是古代希腊神话传说中的一个掌管诗歌和音乐的太阳神，传说他是月神的同胞姐弟，曾用金箭杀死巨蟒，替母亲报仇雪恨。美国政府选用这位能报仇雪恨的太阳神来命名登月计划，其心情可想而知。

　　在美国宇航局组织下，动员了2万多家厂商，120多个高等院校和科研所，400多万人参加，开发项目1300多个，共耗资250亿美元，历时9年，整个系统共使用300多万个零部件。

　　1、主体附加法

　　主体附加法是指以某一特定的对象为主体，通过置换或插入其它技术或增加新的附件而使发明或创新诞生的方法。

　　例如：电扇加定时器、电冰箱加温度显示器、彩色电视机上附加一遥控器、带橡皮头的铅笔、含微量元素的食品等、红绿灯加白杠获专利。

　　江苏省常熟中学的庞颖超发明了一种能够让色盲识别的红绿灯，在现行的纯红绿颜色的灯中加入一些白色的有规则形状的图形。如红色圆形中间加入一条横着的白杠，绿色圆形中间加入一条竖着的白杠，以此来让色盲进行识别。“我们现在的交通灯都是红绿色，而那些有色盲的人不能分辩出这两种颜色，这就给他们的生活带来了极大的不便。”为了证明这种不便性有多大，庞颖超列举了一个数据：世界人口色盲占到了5.6%。“有一次，我看到交警抓了一个闯红灯的人，结果发现他是色盲，分辨不出红绿灯，于是我就有了做这个红绿灯的想法。”

　　2、二元坐标法

　　二元坐标法就是借用平面直角坐标系在两条数轴上标点（元素），按序轮番地进行两两组合，然后选出有意义的组合物的创新方法。我们以最简单的例子说明。

　　3、焦点法

　　焦点法是以一预定事物为中心、为焦点，依次与罗列的各元素一一构成联想点，寻求新产品、新技术、新思想的推广应用和对某一问题的解决途径。

　　例：玻璃纤维和塑料结合，可以制成耐高温、高强度的玻璃钢。

　　4、形态分析法

　　形态分析法就是通过对研究对象相关形态要素的分列和重新组合，全面寻求各种解决问题方案的方法。

　　形态分析法的步骤：

　　1）确定创新对象：准确表述所要解决的课题，包括该课题所要达到的目的及属于何类原理、技术系统等。

　　2）基本因素分析：即确定创新对象的主要组成部分（基本因素），编制形态特征表。

　　3）形态分析：要揭示每一形态特征的可能变量（技术手段），应充分发挥横向思维能力，尽可能列出无论是本专业领域的还是其他专业领域的所有具有这种功能特征的各种技术手段（方法）。在形式上，为便于分析和进行下一步的组合，往往采取列矩阵表的形式，一般表格为二维的，每个因素的每个具体形态用符号P_ij表示，其中i代表因素，j代表具体形态。对较复杂的课题，也可用多维空间模式的形态矩阵。

　　4）形态组合：根据对发明对象的总体功能要求，分别把各因素的各形态一一加以排列组合，以获得所有可能的组合设想。

　　5）评价选择最合理的具体方案：选出少数较好的设想后，通过进一步具体化，最后选出最佳方案。

　　 分离思维与合并思维，相反相成。分离思维是将案件有关部分进行分离思维，合并思维是将案件中的有关部分进行合并思维，分合交替并用，各有用途，目的是一致的。分离往往可以“化腐朽为神奇”，而合并常常能够“由平凡而创新”，两种方法的结合使用，更能发挥其杂交优势。

　　运用组合思维对教学媒体进行分类，考虑的是教学媒体运用形式这一层面，主要涉及的是媒体的组合特性。人无完人，教学媒体亦如此，无论哪一种教学媒体都会存在一定的功能与效用上的不足。弥补不足的方法有两个，一是不断地完善教学媒体的功能。通过创新设计，不断地提升其性能，也包括大小、形状、重量、品质等各方面，使之具有更多的易用性、实用性。二是考虑把另一种教学媒体拿来与之组合使用。这样，通过另一种教学媒体的介入，填充先前教学媒体功能不足所留下的空白。两种策略在教学媒体发展的过程都能明显地看出来。黑白电视演变为彩色电视、视频展台里有投影和幻灯的影子，这实际上用的第一种方法。无声电影变为有声电影，录音投影片，声画同步幻灯片的出现，用的是第二种方法。将投影与录音组合使用、投影与录像组合使用，这样的做法在教学中则已司空见惯。

　　媒体间的组合会产生不同的教学效果。组合得好，一节课会上得内容形象生动，过程活泼有趣;组合得不好，往往变成教师在多种媒体间频繁切换，学生看得眼花缭乱。一旦忙中出了错，老师心里捏着一把汗，四处找原因;学生乐得看热闹，注意力被分散，教学过程因此受到影响。也有些学生光急帮不上忙，无意之中做起了指挥员，以热心的提醒让老师在排除障碍时不停地试错。组合得好与不好，当然与老师的操作控制能力有关，与媒体本身的组合能力不无干系。

　　总的说来，媒体有较好的组合特性，或者说媒体的组合度越高，组合的效果就越好，教学内容表现力就越强。

　　对于媒体的组合教学，从其在教学中产生的积极作用看，应该从正面予以肯定的评价，媒体组合在教学中的应用实践也证明了这一点。有人认为，多种媒体有机组合“能够激发学生的学习动机，促进学生对知识的理解和记忆”‘刻，“实现了教学优化，教育效益和经济效益都好”^[3]。李运林、李克东认为，媒体的组合教学是“电化教学能取得最优化教学效果的关键”^[4]。无论从哪个角度看，组合媒体都应该被被为教学媒体的一种创新运用。

　　1.两个必要的界定

　　在进行基于组合思维对教学媒体分类的介绍之前，先界定两个相关的概念:信息表达元素与媒体。

　　(1)信息表达元素

　　在很多教材著作中都能看到类似的名词。不过，很多教育技术学教材比较偏爱多媒体信息表达元素这个概念，并且特别指明，多媒体信息表达元素包括文本、图片、动画、音频、视频。也有的会将图片细分为图形与图像两种。为方便起见，我们不考虑这种情形，并在下文中，我们将文本、图片、动画、音频、视频称为五种元素。各种教材无一例外地都会对多媒体进行一番说明，内容大同小异。其核心的意思就是:计算机由于能够综合表现五种元素，因而获得与多媒体联结的特权.多媒体、计算机多媒体与多媒体计算机已隐含地成为一组同义的概念，五种元素与计算机之间就此形成了绑定关系。

　　我们无意于——界定上述几个概念，只是想强调一点:五种元素应该具有更广泛的含义，并非计算机所特有。其一，投影仪也能表现文本、图片这两种元素，录像、电影则能表现全部的五种元素。如果将五种元素与多媒体进行捆绑，那投影、一电影、录像中的文本、图片、音频、视频又该叫什么呢?所以，从这个意义上看，应该提升五种元素的位置，将其一般化，称为信息表达元素。这样，五种元素为描述所有媒体的信息表达能力的共用语词，而不为某一种媒体所特有，即便该媒体组合度再高，甚或达到集成的地步。其二，将文本、音频等五种元素称为媒体，而计算机等设备也称为媒体，会导致一种媒体(计算机)具有表现另一种媒体(文本)的能力，形成媒体概念在使用上的混乱。本文将文本、图片、音频、动画、视频视为表达信息的元素。这样，投影仪是拥有表现文本、图片两种信息表达元素能力的媒体，计算机则是拥有表现全部五种信息表达元素能力的媒体.

　　(2)媒体

　　媒体是指能够储存与传递信息的工具。我们将投影仪、幻灯机、录音机、录像机、电影放映机、计算机、网络等及相应的软件称为媒体。组合媒体指一个媒体能够表现多种信息表达元素或多个媒体综合可以表现多个信息表达元素。计算机被冠以多媒体，是由于计算机能够表现全部的五种信息表达元素。下文中我们提及的网络多媒体概念，实际上是指网络(包括各种网络终端设备)也是一个储存、传递与显示信息的工具。它也能够处理所有的五大元素，并且达到高度集成与交互的状态，因此，我们称之为网络多媒体。

　　2.基于组合思维的教学媒体分类

　　我们试从组合视角将教学媒体分为四个层次^[5]，这里的层次概念并不表示教学媒体本身的好坏差异，而是反映媒体组合的能力梯度。在这四个层次中，不同层次拥有不同的组合度。在同一层次中，鉴于涉及的媒体在表现能力上存在比较大的差异时，为之设定级别。媒体的级别虽然不同，但如果位于同一层次中，其组合度相同。这一情况出现在下述分类的组合媒体这一层次中，是目前教学媒体基于组合思维的分类仅有的示例，它可以作为其它层次中因为技术的发展而孕育出类似情形的先例。

　　(1)单一媒体单一媒体就是只能表现一种信息表达元素的媒体，没有经过任何组合，位于零组合层次，我们称之为零级组合媒体。

　　其媒体组合度为0，也叫零组合媒体。这一类媒体有广播、录音、CD唱机等。

　　(2)组合媒体组合的思想并不是意味着媒体数量上的增加，而是一个媒体能表现多种表达元素的能力。计算机多媒体也只是一个媒体，却拥有很高的组合度。这里我们认定，投影仪、幻灯机、电视机、录像机等属于组合媒体，这些媒体位于组合的第一层次，称作一级组合媒体，媒体组合度为1。处于这个层次的媒体非常多，常用电化教学媒体，除了纯粹的音频媒体，其余的大都归入此类。为便于更好地认识与运用，有必要对组合媒体进行细致的划分。我们还是按照各媒体的组合能力，将其分置于三个档次。

• 低级组合媒体投影仪、幻灯机等教学媒体，表现文本单的动画、图片两种信息表达元素本身虽未经组合，却可以，投影仪甚至还能表现简。我们将这样的组合视为低级组合，这一类媒体就称为低级组合媒体。

• 中级组合媒体声画幻灯片、录音投影片，这些媒体是在组合的过程中增加了自身的表现能力，可以表现文本、图片、音频等更多信息表达元素，我们称这样的组合为中级组合，这一类媒体就称为中级组合媒体。
• 高级组合媒体电影、电视、录像等媒体，本身表达能力很强，通常的五种元素它们都可以表达，只是这种表达其制作复杂、操作不易、交互性少，它们处于媒体组合的高级档次，尚不够称为多媒体的资格，不能划入二级组合层次。我们将这样的组合视为高级组合，这一类媒体就称为高级组合媒体。

　　(3)集成媒体计算机多媒体由于其能够综合表现全部的五种元素，而且组合的过程是嵌入的、无缝的，组合的形式是多样的、组合的操作是简单的，能够满足教学内容表现的不同需求。组合中提供了便利的人机交互，这使得组合的功效得到更为充分的发挥。实际上这样的多种媒体组合可以称为媒体集成，它处于一个比媒体组合更高的层次，属于组合的第二层次，我们称之为二级组合媒体，媒体组合度为20

　　(4)聚合媒体今天网络多媒体的概念己经为许多人所熟悉、接受。用"netmultimedia"、"networkmultimedia".“网络多媒体”作搜索词，我们在网上可以检索出大量的相关网页，这些网页数量每天还在不停地改变。这说明，网络多媒体得到日益广泛的运用，源于其巨大的媒体表现功能，人们也给予了相应的关注。

　　随着现代网络技术的发展，带宽的增加，压缩技术的日益成熟，多媒体通过网络传递趋于现实，网络己经能够完成多媒体的传递、存储，网络与其它相关设备构成了一个更大的媒体，其组合能力更强，它提供了单个计算机系统所不具有资源高度共享、分布式操作及人一机一人交互能力，这正是人在教育学习中所需要的。因为人在学习过程中离不开与人之间的交互，所有的信息表达元素及其组合只是在为人-人交互提高准备资源。

　　网络多媒体处于迄今为止媒体组合的最高层次—第三层次，称作三级组合媒体，媒体组合度为3。

　　表基于组合思维的教学媒体分类

　　形式多样的网络终端设备如联网洗衣机、联网电饭煲等出现之后，网络与计算机作了一次剥离，计算机在网络中的重要位置转变为计算机只是网络的一个重要组成部分;桌域网的出现，让计算机与多媒体作了一次剥离，使得多媒体不再地与计算机永久地绑定在一起，计算机只是桌域网中诸多处理多媒体的一种设备，且不是唯一设备。多媒体由依赖计算机转向在网络中寻找更广阔的生存空间，集成媒体具有了空间分布的特性。在这个意义上，提出网络多媒体这样的概念是适时的，也是必须的。

　　计算机多媒体与多媒体计算机这一类绑定计算机与多媒体的概念，出自当时的计算机处于拥有处理多媒体能力的强势位置。而在一个信息通信技术高度发达的时代，这一强势状态必然随着网络功能的一步步强大而逐渐消解。网络多媒体将成为信息时代的深度集成的、高度交互的、共享资源的技术象征。我们无法预测科学技术的明天会我们展现什么样的新式媒体.也许明天的媒体会取代网络多媒体的存在，但我们有理由相信，正如网络多媒体一样，在这个开放式的分类体系中总会找出属于它的层次。

　　分类是科学研究不可或缺的一个组成方面。科学总是不断向前发展的，任何学科或领域的分类都不会终止于某个历史的分界，从而令自身成为一个封闭的体系，而是必将“随着人类认识的深化，在接受实践检验中不断改变自己的形式”^[6]。教学媒体的分类研究也将是一个动态发展的过程，注定无法摆脱实践检验的命运。它将在网络信息技术的影响下，随着教育理论与教育技术的演变，不断向更为合理的层次推进，实现其为教育技术的发展服务、为教育教学发展服务的历史使命。

• 分离思维法