基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的大學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)模式探討

朱輝+莊光亮+楊會

[摘 要]高等工程教育是工程科技人員培養(yǎng)的主渠道，其人才培養(yǎng)水平直接決定了工程技術(shù)的水平和發(fā)展的速度，對國家的工業(yè)競爭力起重要影響。提升學(xué)生的創(chuàng)新能力是工程教育重要內(nèi)容。以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論來組織實施創(chuàng)造發(fā)明課程教學(xué)模式是一種有益的嘗試。實踐證明，開設(shè)這類創(chuàng)造發(fā)明課程可有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)，提升其創(chuàng)造發(fā)明的能力，并能帶動學(xué)生對其他課程學(xué)習(xí)的積極性和增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

[關(guān)鍵詞]工程教育；建構(gòu)主義；發(fā)明創(chuàng)造；教學(xué)改革

[中圖分類號] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）01-0032-02

隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和《中國制造2025》強(qiáng)國戰(zhàn)略的提出，產(chǎn)業(yè)界迫切需要能夠進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)產(chǎn)品與提出創(chuàng)新構(gòu)想的高級工程人員。[1]因此，如何在學(xué)校提供學(xué)生適當(dāng)?shù)恼n程或活動，使學(xué)生除了具有工程設(shè)計的一般基礎(chǔ)知識外，更具備豐富的創(chuàng)造發(fā)明能力，并能運用創(chuàng)造力產(chǎn)生創(chuàng)新的構(gòu)想與設(shè)計，是當(dāng)前工程教育著重改革的方向之一。[2]世界上較發(fā)達(dá)國家的高等院校、研究機(jī)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)五六十年代已大力開展發(fā)明創(chuàng)造教育，如哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院和日本松下公司等。實踐證明，以發(fā)明創(chuàng)造教育為載體開展創(chuàng)造教育是一種高效的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。為增強(qiáng)我國高校學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才，教育部通過實施國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練。然而，大學(xué)生創(chuàng)新項目的實施對象并不面向全體學(xué)生群體，參與大學(xué)生創(chuàng)新項目的學(xué)生仍為少數(shù)。此外，學(xué)生的創(chuàng)新活動多以學(xué)生自我探索或依附于教師的科研課題，缺乏系統(tǒng)有效的創(chuàng)造發(fā)明的思維訓(xùn)練。因此，筆者認(rèn)為在課程規(guī)劃中開設(shè)創(chuàng)造發(fā)明課程，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一。

一、國內(nèi)外大學(xué)創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)模式分析

隨著國際競爭的加劇，各國積極推行創(chuàng)造教育模式培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才，以期在未來激烈的國際競爭中取得優(yōu)勢。國外一些大學(xué)在課程教學(xué)中十分強(qiáng)調(diào)以實際操作的教學(xué)方式讓學(xué)生能動手操作，參與設(shè)計及創(chuàng)新的活動，并在課堂中融入創(chuàng)造發(fā)明思維，鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識運用于創(chuàng)造發(fā)明的活動上。如麻省理工學(xué)院的設(shè)計課程教學(xué)包含了創(chuàng)造發(fā)明能力培養(yǎng)所需要的合成、分析、實作等三大要素的訓(xùn)練。斯坦福大學(xué)機(jī)械系的創(chuàng)造力培訓(xùn)課程是與企業(yè)界合作，運用團(tuán)隊的方式，進(jìn)行專題制作與設(shè)計研討會。[3]這些大學(xué)除了在課程教學(xué)中注重創(chuàng)造發(fā)明能力的培養(yǎng)外，也注重培育創(chuàng)造發(fā)明的師資培養(yǎng)，為學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)新思維培訓(xùn)。這些成功教育經(jīng)驗值得國內(nèi)大學(xué)借鑒與學(xué)習(xí)。此外，由于美國大學(xué)研究所申請入學(xué)的方式注重考查學(xué)生的整體表現(xiàn)與實際研究潛力，大部學(xué)生較愿意投入更多的精力與時間在實際操作課程上，這也有助于提高學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明課程的學(xué)習(xí)效果。

近年來，國內(nèi)也有部分大學(xué)嘗試開設(shè)創(chuàng)造發(fā)明課程，如西安交通大學(xué)于2006年成立了“工程坊”，為學(xué)生提供專業(yè)的器材設(shè)備與技術(shù)指導(dǎo)，并為學(xué)生提供創(chuàng)新培訓(xùn)；山東大學(xué)開設(shè)了“創(chuàng)造發(fā)明學(xué)”公共選修課，學(xué)生通過對該課程的學(xué)習(xí)，創(chuàng)造發(fā)明的積極性和實際創(chuàng)新能力均有較大的提升，累計獲得近千項國家專利。[4]然而，國內(nèi)多數(shù)院校所開設(shè)的創(chuàng)新教育課程仍以專利申請、科技文獻(xiàn)查詢等選修課程或舉辦相關(guān)講座或者學(xué)生協(xié)會社團(tuán)的形式為主，尚未形成完整的創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)體系。在實際基礎(chǔ)理論和專業(yè)課程教學(xué)中，側(cè)重于知識的系統(tǒng)性和完整性的表達(dá)，容易忽視對學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明思維的培養(yǎng)。

二、 基于建構(gòu)主義的創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)的原則

（一）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義是一種討論知識論的理論，異于傳統(tǒng)的知識觀點。建構(gòu)主義認(rèn)為知識是建構(gòu)而來的，將學(xué)習(xí)者視為能夠主動建構(gòu)知識的認(rèn)知主體，因此十分重視學(xué)習(xí)者的自然想法和已有的經(jīng)驗。[5]由于學(xué)習(xí)是一個主動建構(gòu)知識的過程，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)歷程中，會以自己既有概念為基礎(chǔ)，建立學(xué)習(xí)的意義，主動地參與知識的社會建構(gòu)，而不是被動地從教師那里接受已構(gòu)建好的知識包裹。教師與學(xué)生在教學(xué)中共同參與教學(xué)過程，通過討論與互動，讓學(xué)生在已知知識的基礎(chǔ)上，主動探索與架構(gòu)新的概念。由此可見，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)知識傳授的教學(xué)方式有著顯著的區(qū)別，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動探索和自我知識的構(gòu)建，這一思想與創(chuàng)造發(fā)明的實際過程相一致。因此，應(yīng)用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論架構(gòu)創(chuàng)造發(fā)明課程教學(xué)模式是一種有益的嘗試。

（二）基于建構(gòu)主義的創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)原則

以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)創(chuàng)造發(fā)明課程教學(xué)，要求教學(xué)實施過程應(yīng)遵循如下幾條基本原則：1.學(xué)生主動建構(gòu)出創(chuàng)造發(fā)明的想法，而不是被動接受知識與指導(dǎo)。因此，創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)造性思考能力的培養(yǎng)，而不是僅限于學(xué)習(xí)創(chuàng)造發(fā)明理論與技法。2.創(chuàng)造發(fā)明的解答無標(biāo)準(zhǔn)答案，是存于人腦中的主觀思想，而認(rèn)知的目的則是組織一個更能適應(yīng)現(xiàn)實的經(jīng)驗世界。因此，教學(xué)過程應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)掘問題之所在，設(shè)法解決問題，而不是直接將解決問題的方法傳授給學(xué)生。3.創(chuàng)造發(fā)明是人與人之間磋商與妥協(xié)的社會建構(gòu)結(jié)果，不獨立存在于技巧與方法之中，技巧與方法只是一種工具，其意義由發(fā)明人所賦予。因此，教學(xué)時應(yīng)強(qiáng)調(diào)小組成員的相互討論、學(xué)生與教師之間的有效溝通，與學(xué)生共同架構(gòu)創(chuàng)造發(fā)明的思考與想法。

三、 基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)模式

（一） 創(chuàng)造發(fā)明課程教材設(shè)計

創(chuàng)造發(fā)明作為一門課程來學(xué)習(xí)，需要從理論層面對創(chuàng)造發(fā)明思想內(nèi)涵進(jìn)行闡述，教師也需要有相應(yīng)的教材來規(guī)劃和指導(dǎo)實際授課范疇。根據(jù)建構(gòu)主義對創(chuàng)造發(fā)明的要求，教材內(nèi)容應(yīng)包括：創(chuàng)造的定義，創(chuàng)造力的本質(zhì)；創(chuàng)造的理論，創(chuàng)造的過程及創(chuàng)造的障礙；問題的種類、層次與屬性；想象力的重要及種類與運用；創(chuàng)造發(fā)明的方法（相反、合并、轉(zhuǎn)移）；創(chuàng)造與發(fā)明的實例討論；專題報告及討論。由于創(chuàng)造發(fā)明課程的教學(xué)終極目標(biāo)是創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，而不是一般的技能訓(xùn)練，因此，專利申請、科技文獻(xiàn)查詢等知識不應(yīng)納入本課程教學(xué)中。

（二）創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)的原則與技巧

依據(jù)教材的內(nèi)容和建構(gòu)主義對創(chuàng)造發(fā)明的要求，課程開展的方式建議采用講授、問答對話、小組討論、專題制作與報告等形式。教學(xué)時應(yīng)彈性運用上述方式，務(wù)求課堂氣氛活潑。同時，教師在教學(xué)時應(yīng)掌握下列原則：1.知識理論與可行方法的傳授應(yīng)做到互相呼應(yīng)，不可只有理論，也不可只注重方法，而應(yīng)著眼于學(xué)生知識的實際運作。2.實例的探討及創(chuàng)造發(fā)明的演練要能互相配合，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的領(lǐng)域、主題，收集前人的發(fā)明實例，在課堂上說明并一起討論。同時，也讓學(xué)生能以專題的形式進(jìn)行完整的演練，從問題的尋找、方法的設(shè)定、問題的解決到最后完成作品和申請專利。3.教師應(yīng)多采用啟發(fā)式的問答與討論讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)。4.教學(xué)應(yīng)盡量配合相關(guān)的設(shè)備、教具與教材、模型、投影機(jī)、計算機(jī)等實體展示，讓學(xué)生透過實際的體驗產(chǎn)生更多的感受及啟發(fā)。5.教學(xué)成效無法以知識獲得的程度來評量，必須由平時的表現(xiàn)、經(jīng)常性的記錄，考核學(xué)生進(jìn)步構(gòu)成，并在最后的專題報告中，作為綜合評分的標(biāo)準(zhǔn)。6.注重創(chuàng)造發(fā)明的演練教學(xué)，邀請發(fā)明家（或有豐碩的發(fā)明創(chuàng)造成果的人員）演講發(fā)明經(jīng)驗，并現(xiàn)場組織一項發(fā)明創(chuàng)造的演練全過程，讓學(xué)生領(lǐng)會發(fā)明的思維構(gòu)建和樂趣。

（三）創(chuàng)造發(fā)明教學(xué)師資要求

創(chuàng)造發(fā)明課程教學(xué)的主體是學(xué)生，但需要教師來調(diào)動討論氣氛和把握主題。一位優(yōu)秀的創(chuàng)造發(fā)明的授課教師應(yīng)具有一定的特質(zhì)與條件：1.擁有廣博的知識，能吸收不同領(lǐng)域的專業(yè)學(xué)識；2.擁有寬容的心胸，容忍學(xué)生的挑戰(zhàn)；3.要能帶動討論，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)體討論及一對一問答；4.具有幽默風(fēng)趣的特質(zhì)與流利的口才，讓課堂能在輕松氣氛下進(jìn)行；5.具備實務(wù)的經(jīng)驗并與現(xiàn)實生活不脫節(jié)；6.對創(chuàng)造發(fā)明有興趣，有豐富的創(chuàng)造發(fā)明經(jīng)歷；7.具有很強(qiáng)的實際動手能力和扎實的工程知識。

四、結(jié)語

工程教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，創(chuàng)造發(fā)明的提出和目標(biāo)在很大程度上是基于對工程難題解決的現(xiàn)實需求。因此，將創(chuàng)造發(fā)明作為獨立的課程納入常規(guī)教學(xué)體系并應(yīng)用于其他課程教學(xué)，符合工程教育大綱要求。筆者在多年指導(dǎo)大學(xué)生的創(chuàng)新實踐中深刻體會到，創(chuàng)造發(fā)明不只是提出想法，還需要掌握一套符合認(rèn)知規(guī)律的思維培養(yǎng)方法，并將創(chuàng)造發(fā)明的想法付諸實踐以形成產(chǎn)品實際運作能力。以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論來組織實施創(chuàng)造發(fā)明課程教學(xué)模式是一種有益的嘗試。實踐證明，開設(shè)這類創(chuàng)造發(fā)明課程可有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)，提升其創(chuàng)造發(fā)明的能力，并能帶動學(xué)生對其他課程學(xué)習(xí)的積極性和增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 黃群慧， 賀俊. 中國制造業(yè)的核心能力、功能定位與發(fā)展戰(zhàn)略——兼評《中國制造2025》[J].中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)，2015（6）： 5-17.

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]