“點(diǎn)—線—面”循序漸進(jìn)創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)及其實(shí)踐應(yīng)用

劉 娟 暴勇超 王 磊（通訊作者）

（青島科技大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，山東 青島 266042）

工程教育專業(yè)認(rèn)證是“以學(xué)生為中心”，以“培養(yǎng)目標(biāo)”和“畢業(yè)出口要求”為導(dǎo)向的合格性評價(jià)。根據(jù)“畢業(yè)要求”標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，培養(yǎng)本科生具有較強(qiáng)科研創(chuàng)新、溝通表達(dá)、團(tuán)結(jié)合作等能力將是今后高等學(xué)校工程教育的重要發(fā)展方向。

目前，受應(yīng)試教育的影響，學(xué)生習(xí)慣于“填鴨式”的教學(xué)方法，教師習(xí)慣于“一言堂”，學(xué)生習(xí)慣于“被灌輸”。在整個(gè)受教育的過程中，學(xué)生嚴(yán)重缺乏動手及動腦的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生自主研究意識的缺失。為此，啟發(fā)式、引導(dǎo)式教學(xué)被廣泛使用，以培養(yǎng)其主動探索、積極思考的學(xué)習(xí)能動性，這種能動性，是創(chuàng)新能力的先決條件[1-2]。此外，為了進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生樹立學(xué)習(xí)興趣，“教師與學(xué)生角色互換”以及“案例教學(xué)”等教學(xué)方式的使用不僅培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維習(xí)慣，而且有助于提高教師的專業(yè)水平[3-4]。在本科畢業(yè)生科研創(chuàng)新能力日益被重視的情況下，很多科研院校都提出了“科研反哺教學(xué)”的理念。然而在中國高等教育中，大學(xué)科研活動的育人功能沒有得到有效牽引，導(dǎo)致科研與教學(xué)脫離[5]。主要體現(xiàn)在：第一，教學(xué)的實(shí)施主體是教師，教師的科研水平參差不齊，而且常常出現(xiàn)教師所教課程與自己的科研關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的現(xiàn)象。如果教師的思想得不到解放，教學(xué)實(shí)施能力不強(qiáng)，那么“科研反哺教學(xué)”的人才培養(yǎng)計(jì)劃只能是空中樓閣，紙上談兵。第二，實(shí)踐環(huán)節(jié)是學(xué)生培養(yǎng)動手操作能力、邏輯思維能力和開拓創(chuàng)新能力的重要手段，但是受經(jīng)費(fèi)、課時(shí)以及學(xué)生自主性的限制，使教師在引導(dǎo)方面力度不足。

綜上所述，“教”與“學(xué)”相得益彰，協(xié)同發(fā)展，才能夠有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，提高學(xué)生創(chuàng)新能力[6]。教師應(yīng)有意識地在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，融入科研思維，為學(xué)生提供多種科研實(shí)踐的途徑，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用科學(xué)的方法解決科學(xué)研究的問題。

本論文以“環(huán)境工程學(xué)”課程為載體，理論環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)雙管齊下，提出“點(diǎn)”—“線”—“面”的循序漸進(jìn)、由淺入深的思維引導(dǎo)體系，開展“專題研討”，并重組“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”，極大第提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)檢索、總結(jié)歸納、團(tuán)隊(duì)合作、語言表達(dá)等科研能力的全面提升，使課程目標(biāo)與專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求達(dá)成一致。

一、創(chuàng)新思維培養(yǎng)模式探討

“環(huán)境工程學(xué)”是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，教學(xué)目標(biāo)及培養(yǎng)要求如圖1所示。

圖1 教學(xué)目標(biāo)及培養(yǎng)要求

由圖1所示，拓展要求是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的重要手段。學(xué)生需要解放思想，以科學(xué)發(fā)展為導(dǎo)向，逐步培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新意識。

二、理論環(huán)節(jié)思維能力培養(yǎng)體系

理論課以“專題研討”的形式將知識點(diǎn)融會貫通，并用科學(xué)發(fā)展思維分析問題、解決問題。學(xué)生思維能力的培養(yǎng)體系如圖2所示。

圖2 理論環(huán)節(jié)思維能力培養(yǎng)體系

1．授課方式的改革

首先，教師精選研究熱點(diǎn)3—4個(gè)，學(xué)生根據(jù)研究興趣，自由組合建立團(tuán)隊(duì)。

其次，教師要求學(xué)生針對某一研究熱點(diǎn)檢索并閱讀文獻(xiàn)，在閱讀過程中思考以下問題。

（1）論文主要使用什么方法實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？

（2）論文還存在什么問題？

（3）對方案有沒有什么改進(jìn)的想法？

通過以上思考，有效引導(dǎo)學(xué)生對已有科研成果進(jìn)行學(xué)習(xí)和評價(jià)，最終以文獻(xiàn)綜述的形式上交，培養(yǎng)學(xué)生歸納、總結(jié)、創(chuàng)新、綜合分析，團(tuán)隊(duì)合作等能力。同時(shí)，教師在課程的線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)置討論專欄，學(xué)生之間可以在線上展開討論并和教師進(jìn)行互動。

最后，每個(gè)專題選學(xué)生代表制作10分鐘PPT，將專題研究成果展示給全班同學(xué)，提高學(xué)生的語言表達(dá)能力。

2．考核方式的改革

考核方式的改革須支撐課程目標(biāo)以及畢業(yè)要求的相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)。

過程管理鼓勵(lì)學(xué)生的多元化思維，第一，章節(jié)思考題，考查基本知識點(diǎn)的掌握；第二，隨堂回答問題或隨堂測驗(yàn)，監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，考查學(xué)生對知識點(diǎn)記憶、理解、綜合分析、深度思考的情況；第三，閱讀文獻(xiàn)，撰寫文獻(xiàn)綜述——拓寬閱讀量，培養(yǎng)學(xué)生綜合科研能力。教師根據(jù)每個(gè)學(xué)生在這三個(gè)方面的表現(xiàn)，給出合理的分值。

期末筆試的命題減少以往單一、直接的“簡答題”或者“論述題”，增加以閱讀、分析為主導(dǎo)的“科研材料題”?！翱蒲胁牧项}”是一類綜合性較強(qiáng)的題型。該命題，首先，要求學(xué)生掌握與材料相關(guān)的基本知識點(diǎn)，并回答問題；其次，要求學(xué)生能根據(jù)已學(xué)知識，對目前科研成果提出建議或者深度思考，達(dá)到拓寬思路的目的。

三、實(shí)踐環(huán)節(jié)思維能力培養(yǎng)體系

實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)的主要目的是加深學(xué)生對重點(diǎn)知識的理解，提高實(shí)踐綜合能力。其思維能力的培養(yǎng)體系如圖3所示。

圖3 實(shí)踐環(huán)節(jié)思維能力培養(yǎng)體系

由圖3所示，基本技能、人文技能和科研技能，由淺入深，逐步遞進(jìn)。其中重點(diǎn)是科研技能的培養(yǎng)，其培養(yǎng)途徑參照圖2。本課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三類，其中驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和人文技能，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則以提高學(xué)生的科研技能為出發(fā)點(diǎn)。

“環(huán)境工程學(xué)”實(shí)踐環(huán)節(jié)共48學(xué)時(shí)，其中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為22學(xué)時(shí)。教師團(tuán)隊(duì)充分利用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)平臺，深化改革，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，提高歸納、總結(jié)、分析、方案設(shè)計(jì)等綜合素養(yǎng)。具體操作方式如下。

第一，教師提前兩周下達(dá)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生按照要求查閱資料。

第二，學(xué)生寫出文獻(xiàn)綜述，根據(jù)所查閱資料以及所學(xué)知識小組討論，制定實(shí)驗(yàn)方案。

第三，教師對各組實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行審核，提出修改意見。

第四，學(xué)生整改合格后，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)試劑等用品。

第五，開展實(shí)驗(yàn)。

第六，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容主要包括：實(shí)驗(yàn)背景及原理（或文獻(xiàn)綜述）、修改后的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果和討論、結(jié)論等。其中結(jié)果和討論是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的核心內(nèi)容，要求學(xué)生不僅對數(shù)據(jù)現(xiàn)象、趨勢進(jìn)行語言描述，更重要的是透過現(xiàn)象分析本質(zhì)，解釋相關(guān)科學(xué)問題。

結(jié)語

總之，“點(diǎn)—線—面”循序漸進(jìn)的思維引導(dǎo)體系適用于理工專業(yè)各類課程。該教學(xué)方法的核心是教師要善于捕捉與課程相關(guān)的研究熱點(diǎn)，并及時(shí)與學(xué)生分享，是學(xué)生樹立“科教興國”的理念，對科技進(jìn)步產(chǎn)生濃厚興趣，從而激發(fā)學(xué)生參與積極性，能夠自覺主動配合老師完成“教與學(xué)”相輔相成的過程。

通過該教學(xué)方法的實(shí)施，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性顯著提高，學(xué)會了遴選關(guān)鍵詞進(jìn)行文獻(xiàn)檢索；學(xué)會了篩選文獻(xiàn)，初步寫出條理清晰、主題分明、重點(diǎn)突出的文獻(xiàn)綜述；學(xué)會了設(shè)計(jì)詳細(xì)的科研方案；創(chuàng)新及科研綜合能力在后續(xù)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中逐步體現(xiàn)；畢業(yè)后在工作中可表現(xiàn)出優(yōu)良的分析、總結(jié)、動手、溝通、合作等綜合能力。