組合思維

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組合思維（Combinatorial Thinking）

　　組合思維又稱“聯接思維”或“合向思維”，是指把多項貌似不相關的事物通過想像加以連接，從而使之變成彼此不可分割的新的整體的一種思考方式。

　　例：在一次國際酒類展銷會的酒會上，各國代表都拿出自己國家的名酒展示：

中國——茅臺酒　　俄國——伏特加

德國——威士忌　　義大利——葡萄酒

法國——香檳 　　美國——雞尾酒

　　1、創新性

　　許多科學家認為知識體系的不斷重新組合是人類知識不斷豐富發展的主要途徑之一，從這一角度看，近現代的科學的三次大創造是由三次大組合所帶來的。

　　第一次大組合是牛頓組合了開普勒天體運行三定律和伽利略的物體垂直運動與水平運動規律，從而創造了經典力學，引起了以蒸汽機為標誌的技術革命。第二次大組合是麥克斯韋組合了法拉第的電磁感應理論和拉格朗日、哈密頓的數學方法，創造了更加完備的電磁理論，因此引發了以發電機、電動機為標誌的技術革命；第三次大組合是狄拉克組合了愛因斯坦的相對論和薛定鄂方程，創造了相對量子力學，引起了以原子能技術和電子電腦技術為標誌的新技術革命。

　　2、廣泛性

　　3、時代性和繼承性

　　例：電視+電話=可視電話；多媒體=數據+文字+圖象+聲音；集成電路=電子管+電阻+電容；台秤+電子電腦=電子秤；飛機+飛機庫+軍艦=航空母艦；手槍+消音器=無聲手槍；自行車+電機+蓄電池=電動自行車。

　　1、同類組合

　　同類組合是若幹相同事物的組合。參與組合的對象在組合前後基本原理和結構一般沒有根本的變化。往往具有組合的對稱性或一致性的趨向。

　　例：如雙向拉鎖、三合米、雞尾酒、雙排訂書機、多缸發動機、雙頭液化氣竈、雙層文具盒、三面電風扇、雙頭銹花針、3000個易拉罐組合在一起的汽車、1000只空玻璃瓶組合在一起的艾菲爾鐵塔等等。

　　2、異類組合

　　異類組合是兩種或兩種以上不同領域的技術思想的組合、兩種或兩種以上不同功能物質產品的組合。組合對象（技術思想或產品）來自不同的方面，一般無主次關係。參與組合的對象從意義、原子、構造、成分、功能等任一方面和多方面互相滲透，整體變化顯著。異類組合是異類求同的創新，創新性很強。

　　例如，我國雲南哀牢山彞族將火藥、鉛塊、鐵礦石碴、鐵鍋碎片等物放入一個掏盡籽的乾葫蘆里，在葫蘆頸部塞入火草作為引火物，把葫蘆裝進網兜。這就是一個異類組合創造——“葫蘆飛雷”，“葫蘆飛雷”被稱為世界上最早的手榴彈。被組合的東西（火藥、鉛塊、鐵礦石碴、鐵鍋碎片等物）是舊的，組合的結果（“葫蘆飛雷”）是新的。把舊變新、由舊出新這就是創造。

　　3、重組組合

　　重組組合就是在事物的不同層次分解原來的組合，然後再按照新的目標重新安排的思維方式。

　　重組作為手段，可以更有效地挖掘和發揮現有技術的潛力。如飛機的螺旋漿裝在尾部就是噴氣式飛機，裝在頂部為直升飛機。企業的“資產重組”等說明重組可以引發質變。

　　例：積木、變形金剛、七巧板等玩具，都有利於兒童建立重組意識，培養重組能力。

　　重組練習：中國的漢字重組。請給下麵每個字各配一個字，再將兩字拆一拆，拼一拼，變成一個常用語。

例：註+（吾）=（主）（語）

勛+（）=（）（）汗+（）=（）（）

夯+（）=（）（）汕+（）=（）（）

桿+（）=（）（）杳+（）=（）（）

柱+（）=（）（）洽+（）=（）（）

　　4、共用與補代組合

　　共用組合是指把某一事物中具有相同功能的要素組合到一起，達到共用之目的。例如吹風機、卷髮器、梳子共用同一帶插銷的手柄。

　　補代組合是通過對某一事物的要素進行摒棄、補充和替代，形成一種在性能上更為先進、新穎、實用的新事物。撥號式電話改為鍵盤式、銀行卡代替存摺。

　　5、概念組合

　　概念組合就是以詞類或命題進行的組合。

　　例：綠色食品、陽光拆遷、陽光錄取、音樂餐廳、裴多菲俱樂部等。

　　6、綜合

　　綜合是指為了完成重大課題，在已有的學科、原理、知識、方法、技術不能解決時，創造出新的學科、新的原理、新的方法和新的技術，並對其進行重新組織和安排的思維過程。

　　肯尼迪召集美國各有關部門頭腦們商量對策，宣佈：“美國最終將第一個登上月球。”1961年5月25日，肯尼迪在題為“國家緊急需要”的特別咨文中，提出在10年內將美國人送上月球。他說：“我相信國會會同意，必須在本10年末，將美國人送上月球，並保證其安全返回”，“整個國家的威望在此一舉”。於是，美國宇局制訂了著名的“阿波羅”登月計劃。

　　阿波羅是古代希臘神話傳說中的一個掌管詩歌和音樂的太陽神，傳說他是月神的同胞姐弟，曾用金箭殺死巨蟒，替母親報仇雪恨。美國政府選用這位能報仇雪恨的太陽神來命名登月計劃，其心情可想而知。

　　在美國宇航局組織下，動員了2萬多家廠商，120多個高等院校和科研所，400多萬人參加，開發項目1300多個，共耗資250億美元，歷時9年，整個系統共使用300多萬個零部件。

　　1、主體附加法

　　主體附加法是指以某一特定的對象為主體，通過置換或插入其它技術或增加新的附件而使發明或創新誕生的方法。

　　例如：電扇加定時器、電冰箱加溫度顯示器、彩色電視機上附加一遙控器、帶橡皮頭的鉛筆、含微量元素的食品等、紅綠燈加白杠獲專利。

　　江蘇省常熟中學的龐穎超發明瞭一種能夠讓色盲識別的紅綠燈，在現行的純紅綠顏色的燈中加入一些白色的有規則形狀的圖形。如紅色圓形中間加入一條橫著的白杠，綠色圓形中間加入一條豎著的白杠，以此來讓色盲進行識別。“我們現在的交通燈都是紅綠色，而那些有色盲的人不能分辯出這兩種顏色，這就給他們的生活帶來了極大的不便。”為了證明這種不便性有多大，龐穎超列舉了一個數據：世界人口色盲占到了5.6%。“有一次，我看到交警抓了一個闖紅燈的人，結果發現他是色盲，分辨不出紅綠燈，於是我就有了做這個紅綠燈的想法。”

　　2、二元坐標法

　　二元坐標法就是借用平面直角坐標系在兩條數軸上標點（元素），按序輪番地進行兩兩組合，然後選出有意義的組合物的創新方法。我們以最簡單的例子說明。

　　3、焦點法

　　焦點法是以一預定事物為中心、為焦點，依次與羅列的各元素一一構成聯想點，尋求新產品、新技術、新思想的推廣應用和對某一問題的解決途徑。

　　例：玻璃纖維和塑料結合，可以製成耐高溫、高強度的玻璃鋼。

　　4、形態分析法

　　形態分析法就是通過對研究對象相關形態要素的分列和重新組合，全面尋求各種解決問題方案的方法。

　　形態分析法的步驟：

　　1）確定創新對象：準確表述所要解決的課題，包括該課題所要達到的目的及屬於何類原理、技術系統等。

　　2）基本因素分析：即確定創新對象的主要組成部分（基本因素），編製形態特征表。

　　3）形態分析：要揭示每一形態特征的可能變數（技術手段），應充分發揮橫向思維能力，儘可能列出無論是本專業領域的還是其他專業領域的所有具有這種功能特征的各種技術手段（方法）。在形式上，為便於分析和進行下一步的組合，往往採取列矩陣表的形式，一般表格為二維的，每個因素的每個具體形態用符號P_ij表示，其中i代表因素，j代表具體形態。對較複雜的課題，也可用多維空間模式的形態矩陣。

　　4）形態組合：根據對發明對象的總體功能要求，分別把各因素的各形態一一加以排列組合，以獲得所有可能的組合設想。

　　5）評價選擇最合理的具體方案：選出少數較好的設想後，通過進一步具體化，最後選出最佳方案。

　　 分離思維與合併思維，相反相成。分離思維是將案件有關部分進行分離思維，合併思維是將案件中的有關部分進行合併思維，分合交替並用，各有用途，目的是一致的。分離往往可以“化腐朽為神奇”，而合併常常能夠“由平凡而創新”，兩種方法的結合使用，更能發揮其雜交優勢。

　　運用組合思維對教學媒體進行分類，考慮的是教學媒體運用形式這一層面，主要涉及的是媒體的組合特性。人無完人，教學媒體亦如此，無論哪一種教學媒體都會存在一定的功能與效用上的不足。彌補不足的方法有兩個，一是不斷地完善教學媒體的功能。通過創新設計，不斷地提升其性能，也包括大小、形狀、重量、品質等各方面，使之具有更多的易用性、實用性。二是考慮把另一種教學媒體拿來與之組合使用。這樣，通過另一種教學媒體的介入，填充先前教學媒體功能不足所留下的空白。兩種策略在教學媒體發展的過程都能明顯地看出來。黑白電視演變為彩色電視、視頻展台里有投影和幻燈的影子，這實際上用的第一種方法。無聲電影變為有聲電影，錄音投影片，聲畫同步幻燈片的出現，用的是第二種方法。將投影與錄音組合使用、投影與錄像組合使用，這樣的做法在教學中則已司空見慣。

　　媒體間的組合會產生不同的教學效果。組合得好，一節課會上得內容形象生動，過程活潑有趣;組合得不好，往往變成教師在多種媒體間頻繁切換，學生看得眼花繚亂。一旦忙中出了錯，老師心裡捏著一把汗，四處找原因;學生樂得看熱鬧，註意力被分散，教學過程因此受到影響。也有些學生光急幫不上忙，無意之中做起了指揮員，以熱心的提醒讓老師在排除障礙時不停地試錯。組合得好與不好，當然與老師的操作控制能力有關，與媒體本身的組合能力不無干系。

　　總的說來，媒體有較好的組合特性，或者說媒體的組合度越高，組合的效果就越好，教學內容表現力就越強。

　　對於媒體的組合教學，從其在教學中產生的積極作用看，應該從正面予以肯定的評價，媒體組合在教學中的應用實踐也證明瞭這一點。有人認為，多種媒體有機組合“能夠激發學生的學習動機，促進學生對知識的理解和記憶”‘刻，“實現了教學優化，教育效益和經濟效益都好”^[3]。李運林、李克東認為，媒體的組合教學是“電化教學能取得最優化教學效果的關鍵”^[4]。無論從哪個角度看，組合媒體都應該被被為教學媒體的一種創新運用。

　　1.兩個必要的界定

　　在進行基於組合思維對教學媒體分類的介紹之前，先界定兩個相關的概念:信息表達元素與媒體。

　　(1)信息表達元素

　　在很多教材著作中都能看到類似的名詞。不過，很多教育技術學教材比較偏愛多媒體信息表達元素這個概念，並且特別指明，多媒體信息表達元素包括文本、圖片、動畫、音頻、視頻。也有的會將圖片細分為圖形與圖像兩種。為方便起見，我們不考慮這種情形，併在下文中，我們將文本、圖片、動畫、音頻、視頻稱為五種元素。各種教材無一例外地都會對多媒體進行一番說明，內容大同小異。其核心的意思就是:電腦由於能夠綜合表現五種元素，因而獲得與多媒體聯結的特權.多媒體、電腦多媒體與多媒體電腦已隱含地成為一組同義的概念，五種元素與電腦之間就此形成了綁定關係。

　　我們無意於——界定上述幾個概念，只是想強調一點:五種元素應該具有更廣泛的含義，並非電腦所特有。其一，投影儀也能表現文本、圖片這兩種元素，錄像、電影則能表現全部的五種元素。如果將五種元素與多媒體進行捆綁，那投影、一電影、錄像中的文本、圖片、音頻、視頻又該叫什麼呢?所以，從這個意義上看，應該提升五種元素的位置，將其一般化，稱為信息表達元素。這樣，五種元素為描述所有媒體的信息表達能力的共用語詞，而不為某一種媒體所特有，即便該媒體組合度再高，甚或達到集成的地步。其二，將文本、音頻等五種元素稱為媒體，而電腦等設備也稱為媒體，會導致一種媒體(電腦)具有表現另一種媒體(文本)的能力，形成媒體概念在使用上的混亂。本文將文本、圖片、音頻、動畫、視頻視為表達信息的元素。這樣，投影儀是擁有表現文本、圖片兩種信息表達元素能力的媒體，電腦則是擁有表現全部五種信息表達元素能力的媒體.

　　(2)媒體

　　媒體是指能夠儲存與傳遞信息的工具。我們將投影儀、幻燈機、錄音機、錄像機、電影放映機、電腦、網路等及相應的軟體稱為媒體。組合媒體指一個媒體能夠表現多種信息表達元素或多個媒體綜合可以表現多個信息表達元素。電腦被冠以多媒體，是由於電腦能夠表現全部的五種信息表達元素。下文中我們提及的網路多媒體概念，實際上是指網路(包括各種網路終端設備)也是一個儲存、傳遞與顯示信息的工具。它也能夠處理所有的五大元素，並且達到高度集成與交互的狀態，因此，我們稱之為網路多媒體。

　　2.基於組合思維的教學媒體分類

　　我們試從組合視角將教學媒體分為四個層次^[5]，這裡的層次概念並不表示教學媒體本身的好壞差異，而是反映媒體組合的能力梯度。在這四個層次中，不同層次擁有不同的組合度。在同一層次中，鑒於涉及的媒體在表現能力上存在比較大的差異時，為之設定級別。媒體的級別雖然不同，但如果位於同一層次中，其組合度相同。這一情況出現在下述分類的組合媒體這一層次中，是目前教學媒體基於組合思維的分類僅有的示例，它可以作為其它層次中因為技術的發展而孕育出類似情形的先例。

　　(1)單一媒體單一媒體就是只能表現一種信息表達元素的媒體，沒有經過任何組合，位於零組合層次，我們稱之為零級組合媒體。

　　其媒體組合度為0，也叫零組合媒體。這一類媒體有廣播、錄音、CD唱機等。

　　(2)組合媒體組合的思想並不是意味著媒體數量上的增加，而是一個媒體能表現多種表達元素的能力。電腦多媒體也只是一個媒體，卻擁有很高的組合度。這裡我們認定，投影儀、幻燈機、電視機、錄像機等屬於組合媒體，這些媒體位於組合的第一層次，稱作一級組合媒體，媒體組合度為1。處於這個層次的媒體非常多，常用電化教學媒體，除了純粹的音頻媒體，其餘的大都歸入此類。為便於更好地認識與運用，有必要對組合媒體進行細緻的劃分。我們還是按照各媒體的組合能力，將其分置於三個檔次。

• 低級組合媒體投影儀、幻燈機等教學媒體，表現文本單的動畫、圖片兩種信息表達元素本身雖未經組合，卻可以，投影儀甚至還能表現簡。我們將這樣的組合視為低級組合，這一類媒體就稱為低級組合媒體。

• 中級組合媒體聲畫幻燈片、錄音投影片，這些媒體是在組合的過程中增加了自身的表現能力，可以表現文本、圖片、音頻等更多信息表達元素，我們稱這樣的組合為中級組合，這一類媒體就稱為中級組合媒體。
• 高級組合媒體電影、電視、錄像等媒體，本身表達能力很強，通常的五種元素它們都可以表達，只是這種表達其製作複雜、操作不易、交互性少，它們處於媒體組合的高級檔次，尚不夠稱為多媒體的資格，不能劃入二級組合層次。我們將這樣的組合視為高級組合，這一類媒體就稱為高級組合媒體。

　　(3)集成媒體電腦多媒體由於其能夠綜合表現全部的五種元素，而且組合的過程是嵌入的、無縫的，組合的形式是多樣的、組合的操作是簡單的，能夠滿足教學內容表現的不同需求。組合中提供了便利的人機交互，這使得組合的功效得到更為充分的發揮。實際上這樣的多種媒體組合可以稱為媒體集成，它處於一個比媒體組合更高的層次，屬於組合的第二層次，我們稱之為二級組合媒體，媒體組合度為20

　　(4)聚合媒體今天網路多媒體的概念己經為許多人所熟悉、接受。用"netmultimedia"、"networkmultimedia".“網路多媒體”作搜索詞，我們在網上可以檢索出大量的相關網頁，這些網頁數量每天還在不停地改變。這說明，網路多媒體得到日益廣泛的運用，源於其巨大的媒體表現功能，人們也給予了相應的關註。

　　隨著現代網路技術的發展，帶寬的增加，壓縮技術的日益成熟，多媒體通過網路傳遞趨於現實，網路己經能夠完成多媒體的傳遞、存儲，網路與其它相關設備構成了一個更大的媒體，其組合能力更強，它提供了單個電腦系統所不具有資源高度共用、分散式操作及人一機一人交互能力，這正是人在教育學習中所需要的。因為人在學習過程中離不開與人之間的交互，所有的信息表達元素及其組合只是在為人-人交互提高準備資源。

　　網路多媒體處於迄今為止媒體組合的最高層次—第三層次，稱作三級組合媒體，媒體組合度為3。

　　表基於組合思維的教學媒體分類

　　形式多樣的網路終端設備如聯網洗衣機、聯網電飯煲等出現之後，網路與電腦作了一次剝離，電腦在網路中的重要位置轉變為電腦只是網路的一個重要組成部分;桌域網的出現，讓電腦與多媒體作了一次剝離，使得多媒體不再地與電腦永久地綁定在一起，電腦只是桌域網中諸多處理多媒體的一種設備，且不是唯一設備。多媒體由依賴電腦轉向在網路中尋找更廣闊的生存空間，集成媒體具有了空間分佈的特性。在這個意義上，提出網路多媒體這樣的概念是適時的，也是必須的。

　　電腦多媒體與多媒體電腦這一類綁定電腦與多媒體的概念，出自當時的電腦處於擁有處理多媒體能力的強勢位置。而在一個信息通信技術高度發達的時代，這一強勢狀態必然隨著網路功能的一步步強大而逐漸消解。網路多媒體將成為信息時代的深度集成的、高度交互的、共用資源的技術象徵。我們無法預測科學技術的明天會我們展現什麼樣的新式媒體.也許明天的媒體會取代網路多媒體的存在，但我們有理由相信，正如網路多媒體一樣，在這個開放式的分類體系中總會找出屬於它的層次。

　　分類是科學研究不可或缺的一個組成方面。科學總是不斷向前發展的，任何學科或領域的分類都不會終止於某個歷史的分界，從而令自身成為一個封閉的體系，而是必將“隨著人類認識的深化，在接受實踐檢驗中不斷改變自己的形式”^[6]。教學媒體的分類研究也將是一個動態發展的過程，註定無法擺脫實踐檢驗的命運。它將在網路信息技術的影響下，隨著教育理論與教育技術的演變，不斷向更為合理的層次推進，實現其為教育技術的發展服務、為教育教學發展服務的歷史使命。

• 分離思維法