科研視角下的工科高等教育

在教育體系中高等教育處在教育的塔尖，是教育的最高層次，世界上各個國家都非常重視高等教育。筆者在授課前及授課中長期從事科學研究及工程技術革新的攻關，因此想從當前教育中的弊端這一角度談一下工科教育的問題。工科院校主要教授的是技術，是人類有史以來從改變自然的實踐中所獲得的經驗總結，這和普通意義上的高等教育有所不同。工科院校的學生大多要走上技術崗位，從事產品研發、技術管理等，因此從培養目的來說科研方面的經驗對學生的培養具有指導意義。

一、科研經驗總結及其對教學的啟示

1.目標明確、勇攀高峰是科研動力的源泉。在科研中要達到怎樣的目標是非常明確的，在課題提出時就已經確定了，研究的內容、方法以及試驗等等都可能會變化，而研究目標自始至終不會改變。這個不變的目標給我們帶來了很多問題，例如，為了達到這個目標需要先了解在這一領域的研究發展到了什么程度，前人做了哪些工作，還有哪些需要繼續研究，如何研究，還需要學習哪方面的知識，諸如此類的問題在研究的整個過程中不斷地會被提出，從某種意義上說整個科研的過程可以說就是解決這些問題的過程，所以研究目標是科研動力的源泉。

而學習則不然，學習與目的沒有直接的關系。雖然學習對人類的發展具有決定性的作用，但是學習不一定具有目的性。[1]事實上，我們在教學的過程中發現雖然每一門課的開始一般都會在緒論部分簡單介紹該課程的應用，在實驗部分也會清楚地寫出實驗目的，但是這些根本無法讓學生明白“我要做什么”，所以很多學生依然對學習感到困惑，經常聽到學生有“為什么要學這門課”、“學了能做什么”之類的抱怨。

2.繼往開來、融會貫通是科研成功的關鍵。科研往往是在前人的基礎上進行的。這主要是因為一方面從事研究的人員增多，許多領域都有人曾經研究過并有相關文獻記載;另一方面許多新的研究目標可以歸結為多學科知識的交叉，也就是說這方面的研究建立在其他學科的知識基礎上。所以當前科研需要廣泛涉獵相關領域的成果，繼往開來、融會貫通、為我所用，站得高、看得遠，這樣成功的幾率才會高。

而當前的工科教育，主要還是注重知識的傳承，無法達到讓學生對本專業相關知識的融會貫通。學生對知識點的理解主要依賴于記憶，而這種記憶是不會存儲很長時間的，以致許多學生感慨“學得快、忘得快”。

3.大膽嘗試、銳意創新是科研永遠的靈魂。創新是科研區別于學習的關鍵所在，它不僅是對前人知識的繼承，更主要地表現在創新發展上。學術大師的成就不在于學到了多少而在于創造出了什么，技術專家掌握的技術不在于成就一位萬金油博士，而在于發明了什么，創新是科研永遠不滅的靈魂。

創新教育在當前的中國具有尤為重要的意義。胡錦濤主席強調:“抓緊并持之以恒地培養造就創新型科技人才，是提高自主創新能力、建設創新型國家的必然要求，也是實現國家發展目標、實現中華民族偉大復興的必然要求。”[2]可見在創建創新型國家的過程中，首先是對創新型科技人才的培養，這就要求開展創新型教育，而最為重要的就是發展創新型的高等教育。然而當前創新教育在工科高等教育中還是如此微薄。雖然許多學者已越來越認識到創新人才的培養將成為教育發展的主要方向與目標，提出了工科院校創新教育的理論探索與模式構建[3]，然而這種教育在多年以來的高校擴招影響下，顯得任重而道遠。

根據以上科研經驗的總結，我們得到了對教育的主要啟示，并提出規矩、方圓、創新的工科高等教育模式。

二、規矩、方圓、創新的教育模式

1.規矩。所謂規矩在這里主要是指教師的教學手段，實施該手段的目的在于讓學生能夠建立明確的學習目標并積極投身于學習之中。此規矩主要用于對知識的繼承，重要的是這種規矩有別于傳統的講授，而是讓學生產生學習的熱情。總體來看規矩的方法具有以下特點:

第一，規矩是沿著科學研究的思路而不是常規的學習思路。這就要求對每一個知識點的講解應該是首先提出問題或指出學習的目的，在此知識點應該歸納到每一個問題中，讓學生在解決問題的過程中進行學習，這需要太多的教師智慧。

第二，規矩的最終目的是解決問題，對知識的學習只是手段。現在大多數教育都是以掌握知識為最終目的，最明顯的就是學生的成績以對知識點的考核為準，這顯然是不合理的，事實證明這也是高等教育中“高分低能”的癥結所在。有一句話是這樣說:“磨刀不誤砍柴工”。這句話表面的意思是在刀很鈍的情況下，影響砍柴的效率，在砍柴前雖然費一些時間來磨刀，并不立即去砍柴，但一旦當刀磨得很快，砍柴的速度與效率會大大提高，砍同樣的柴反而用時比鈍刀少。這句話說得當然是很有哲理的，但是如果以磨了個怎么樣的刀來考核砍柴者而不是砍柴多少，那就會謬之千里了。

第三，規矩應該遵循嚴謹的技術思想來進行。在工科的教育中應該看到技術的特質，使得工科教育不同于以大學思想為主導的普通高等教育。如果我們把大學思想比作天上的浮云，它飄忽靈動，很快也很有可能凝聚在一起，如果禁錮它的自由，那么它的生命必將被扼殺;而技術思想則如我們建造的萬里長城，它一磚一瓦，樸實無華，相互依靠、相互對接。如果給它太多的自由將可能造成整體的坍塌。

第四，規矩的終極目的是消除規矩自身。作為教學手段的規矩對學生來說應該是越來越輕，最終學生能夠自我學習、研究、解決問題，不再需要規矩的約束。

畢竟我們培養的學生要走向社會獨立地去解決問題。

2.方圓。所謂方圓就是使學生在解決問題的過程中將前人的經驗、知識融匯貫通，能夠站在前人的基礎上來看待要解決的問題。方圓具有以下特點:

第一，方圓的主體是學生，要通過學生對相關知識的廣泛涉獵和積極思考來完成。教師的作用在于指出解決問題需要的相關知識及參考文獻。

第二，方圓的實現途徑具有多樣性，教師的講解不應該占主要地位，應該盡量讓學生自己去學習，比如查閱相關文獻、搜索同類文章說明等。或者說在方圓的實現過程中學生具有相對獨立性。

第三，方圓更注重學生個人觀點的形成。學生在對前人經驗、知識總結后應形成個人對待該問題的觀點，這是方圓過程成功與否的重要衡量標準。

3.創新。所謂創新就是不僅在于向學生傳授已存在的知識，還在于教會學生如何去創造性地思維。“創新”立足的是“創”，追求的是“新”，“創”是手段，“新”是目的，創新教育就是要革除舊的、過時的，甚至是阻礙社會和人類自身發展的舊事物，開辟和建立有利于經濟、社會、人類發展的新事物。[4]作為教育頂端的高等教育負有雙重的使命，一是傳承前人的成果，延續人類的知識;另一個就是教育學生進行創新思考，創造新事物。前者是基礎，后者是目的。創新教育的重要意義不言自明，因為我們如果只是繼承前人的經驗、知識，那么人類將永遠停留在一個固定點上，顯然事實不是這樣，從石器時代的石斧到現在的宇宙飛船無一不是打上了人類創造的烙印。所以創新教育才是人類可持續發展的動力。對學生而言，創新主要包括兩個方面:

一是將相關領域的知識進行綜合或者對已取得成果進行“融合”來產生新的知識或成果。

二是發現新的知識或者發明新的東西形成發明專利。

在這種教育思想的指引下，我們在假期挑選了16位學生進行了教育改革試驗，得到了可喜的成果。

三、教改中的實施情況

遵循這種教育模式，在教改中主要強調以下方面:

1.任何學習開始前先布置要完成的任務。例如我們告訴學生今天要點亮實驗板上的數碼管并讓其顯示“1 2 3 4”，而不是像以前一樣先講微控制器的I/O接口，再講數碼管的工作原理，最后讓學生做實驗。在參加的16位同學中有15位表示這樣有利于提高學習興趣。

2.采用指導式的自學方式。鼓勵學生先單獨研究問題，在此過程中，教師設計一些有利于知識融會貫通的問題給學生，讓學生查閱文獻、相互討論。找出知識的關鍵點并概括出來，然后教師再做歸納總結。有13位同學表示喜歡這種學習方式，其中11位同學認為這樣學習明顯優于傳統的講授，有3位同學表示不適應這種緊張的學習方式(經了解主要原因是習慣于聽教師講)。

3.注重學生的研究型嘗試，鼓勵學生自己動手制作電路并檢測。不采用傳統的實驗儀器，我們先讓學生自己設計電路，然后給他們提供材料、元器件，讓他們自己動手焊接電路并測量參數，當堂撰寫設計總結，對設計失敗的學生多鼓勵。曾有2位學生為完成自己的設計忘我地試驗到深夜，全部參加測試的同學都明確表示喜歡這種學習方式。

4.鼓勵創新，哪怕是一丁點的創新也要及時表揚，給學生留有足夠的時間去想象、實踐，實現自己的創意。在我們近兩個月的測試中有2位同學(一組)設計出有實際價值的創新小車控制電路。在此，也感到創新的艱難，尤其對毫無工程經驗的學生來說更是這樣。在創新的過程中，還有3位同學感到有挫折感，有6位同學表示將來還會繼續考慮這個問題。

關于這次教改的測試說明了這種教育模式的優點:有利于提高學生的學習興趣;增強學生對知識的融會貫通能力;擴大了學生的設計思路;擴大了學生的知識面，提高了學習效率;有利于創新能力的提高。同時我們也發現了一些問題:這種模式對教師的要求較高，傳統地講授顯然不能滿足要求;對教學資源的要求較多，占用時間較長;不能完成傳統的教學要求，一些知識點不能講解詳細;只適合應用型人才培養。

由于技術思想與大學思想的差異使得工科教育有著不同于其他學科的教育特點，在鼓勵創新教育的今天，我們不能盲目地一味鼓勵創新，而應該清醒地看到工程技術對知識積累和實踐的極大依賴性，通過規矩、方圓、創新的教育模式，使學生具備一個良好的學科基礎知識，并構建一個廣闊的平臺，使學生基于此平臺可以創造出屬于自己的新知識。這才是工科教育的目的所在。

參考文獻:

[1]何向陽.也論學習的本質[J].當代教育論壇2006(5):35.

[2]胡錦濤.胡錦濤主席出席院士大會的講話[R].中國新聞網，2006-6-5.

[3]關浩，等.工科院校創新教育的理論探索與模式構建[J].前沿，2006(2):79.

[4]張靜芳.高校創新教育運行機制的探討[D].蘇州大學碩士論文，2004:6-7.