大學生創新能力與科研意識的培養

趙慧

摘要：培養創新型人才是研究型大學的根本任務，培養學生創新意識和創新能力是大學教師的職責。文章在新生研討課講授實踐的基礎上，提出從大學一年級起培養創新意識、創新能力與實踐能力的教學模式，闡述實施這一教學模式的體會。

關鍵詞：創新教育；新生研討課；創新能力；科研訓練

0、引言

以培養學生具有理想信念、社會責任感、創新精神和實踐能力為核心，培養造就高素質專門人才和拔尖創新人才，培養具有創新精神和實踐能力的學生是現代大學教育的核心工作。作為研究型大學的教師，啟蒙大學生的創新意識，發掘學生科研創新的潛力和動力是教師的根本職責。在基礎教育環節，學生大多將升入大學作為學習的基本目標，進入大學校門后又習慣沿用中學被動接受教育的學習方法，但同時又有了解大學專業研究的渴望。因此，我們迫切需要在一年級就采用創新教學模式，激發學生的創新興趣與意識，扭轉學生的慣性思維，使學生盡早步入探索科學和創新的實踐軌道。

大學一年級不僅是基礎課學習的重要階段，而且是培養科學研究素養、認識科學研究本質、提高創新意識的關鍵階段，還是造就具有良好科學素養和探索精神的創新型人才的切入點。基于此種理念，我們從2008年開始開設了搜索引擎與數據管理新生研討課程，目的是鼓勵學生盡早進入實驗室，接觸學科前沿科學問題和工程技術問題，培養學生的科學素養、探索意識和批判性思維。我們已在教學內容的組織與研討題目的設計、教學模式的創新、教學手段與方法的革新、考核和考試方法的變革等方面進行了有益探索，課程受到學生的歡迎與支持。

1、創新課程教學模式及其實現途徑

1.1 以問題為導向，以需求為動力，激發學生探究問題意識和創新興趣

維基百科對“創新”的解釋：在人的主觀作用推動下產生所有以前沒有的設想、技術、文化、商業或者社會方面的關系，也指自然科學的新發現。創新來源于社會與人類的需求與問題。在教學實施過程中，我們改變傳統知識傳播的教學方式，借鑒科研項目的申請與研究過程，將問題意識和創新意識滲透到教學的各個環節。我們首先應讓學生明白學習的目的不是為了考試，考試僅僅是檢驗學習效果的一種手段；學習的根本目的在于學會做人和做事，運用已有知識進行新的創造。因此，我們在教學中不是以基本概念和原理作為課程的開始，而是根據學生的專業基礎，以一系列的問題開始帶領學生討論回答，如為什么需要搜索引擎？為什么有些網址排名靠前，而有些排名靠后？Google和百度有差別嗎？網絡數據如何存儲與管理？現有的搜索引擎能滿足你的需求嗎？Google靠什么盈利？學生在回答和討論過程中，理解了搜索引擎的基本原理，了解了相關領域的研究進展以及企業發展的驅動力。

學習的實質就是經常質疑、隨時發問、深入思考的過程，質疑的問題解決了，也就獲得了新知，取得了進步。創新則以質疑、批判為前提，以慎思為基礎。在教學中，我們特別強調學生學習與思考結合，讓學生明白思考是學習的基礎，思考由質疑和問題構成，而質疑是啟迪智慧大門的鑰匙，是勇于創新的前提。基于這個教學理念，我們對于每一個知識點以為什么開始，啟迪學生的問題意識，促使學生提高由疑而思、由思而問、由問而明、由明而知而會的能力。

在教學過程中，我們注重將學科中不同學派的不同學術觀點介紹給學生，特別是將學術界尚未解決或爭論的疑難問題，以鼓勵學生研究和解決這些問題。例如，在講授搜索引擎網頁排名算法時，特意將百度和Google的排名算法進行比較，讓學生分析搜索排名的結果；在講授爬蟲系統時，要求學生了解多個爬蟲系統，比較功能和性能差異，從而激發學生獨立思考，積極探索，產生創新的思想萌芽。

1.2 構建學生自主學習的教學新模式，變“要我學”為“我要學”的良性循環

盡管大學一年級學生的認知能力和認識水平已基本成熟，但是需要進一步培養他們形成良好的自主學習和科研素養，能夠較全面地分析和認知事物。我們在課程教學中采用“教師引導+學生探求+師生互動”的新模式，充分調動和發揮學生自主學習的積極性。在教學過程中，教師通過提出問題，引導學生思考討論甚至是辯論；通過循序漸進的實踐過程，激發學生的學習熱情；通過講授文獻閱讀方法，教會學生自主探求問題的來源以及最新的研究進展；通過組織學生撰寫科技小論文，教會學生清晰、正確、有效地表達問題、算法并進行實驗設計，訓練提高學生的學術論文寫作能力。

“以學生為中心”的教學模式核心是掌握學生學習的特點，引導學生自主學習，教師通過指導幫助學生學習，激發學生自主學習的積極性，變“要我學”為“我要學”，促使學生學會自己獲取知識的方法，從而具備運用知識進行新創造的能力。我們在教學實施的每個環節都貫徹這個理念，引導學生主動探求。課堂的教學內容是“問題+文獻”，由教師提前發布，在課堂上，教師則引導學生以小組形式求解問題和討論文獻內容。

當問題求解以實踐方式展開時，我們采用從小到大、從簡單到復雜、從應用到改進、再到創新的方法設計多層次的實踐課題，培養學生的自信心，使學生站在成功的階梯上，充分發揮自主學習的潛能。例如，我們與學生討論云計算和大數據的概念時，提出為什么這兩個概念由Google等公司提出而不是由學術界提出、網頁排名的依據是什么、Google廣告的核心技術是什么等問題，要求學生查閱文獻資料后自主求解。通過自主探究、課堂互動和重點講授，學生加深了對知識的理解，并體驗到知識的發生和發展過程，養成科學的思維方法，學會自主學習，最終形成“我要學”的良性循環。

1.3 根據大學新生的特點，選用學科前沿的、問題需求易于理解的教學內容

新生研討課的宗旨是培養學生的探索和創新意識，引導學生盡早步入創新實踐的軌道，因此在開設課程之前，針對開什么課、如何組織教學內容等問題，我們根據新生的專業基礎、學科發展與研究進展，開設搜索引擎與數據管理研討課。搜索引擎已經不是傳統意義上的關鍵字搜索工具，而是成為了一種計算模式和一種商業模式，是學生廣泛使用的網絡工具。搜索引擎的研究與開發是一項系統工程，其中涉及的大規模數據管理技術是數據管理的前沿技術，涵蓋傳統的文本數據、圖像、音頻、視頻等多種類型數據的管理；檢索技術涉及統計、數據挖掘、機器學習、并行與分布式計算多門課程的內容。Google作為搜索引擎的代表，引領著大數據管理及云計算的技術方向。

我們希望通過搜索引擎與數據管理研討課的教學，引導學生從科學、技術和工程3個層面理解搜索引擎的基本概念和應用背景以及基本的實現技術，帶領學生探討搜索引擎中的數據管理相關技術和搜索技術，啟發學生思考搜索引擎帶來的技術沖擊，討論Google以及百度公司的商業模式，討論技術對公司運營的支持，為新生創造探究式學習的機會，激發他們的探索精神、團隊意識以及參加科學研究的熱情，培養他們的批判思維能力。

該研討課沒有現成的教科書，因此我們在準備和組織教學內容時，應既考慮到一年級學生的知識背景和接受能力，又考慮到內容的前沿性和先進性，力求內容涵蓋基本的應用和核心技術與主要算法，以滿足不同層次學生的要求。一方面，我們在教學中精心設計研討題目，由問題引出討論，注重向學生提供經典和最新的研究文獻，鼓勵學生了解技術應用和學科的發展方向；另一方面，針對大學新生的特點，在授課時強調搜索引擎這一復雜的系統與其他課程的關系，引導學生領會基礎課程的重要性，而不是盲目地追求創新。

1.4 帶領學生盡早進入實驗室，鼓勵學生探索實踐，體驗科研的樂趣

我們主張和鼓勵學生盡早進入實驗室，體驗科研的樂趣，不斷培養創新意識。這里所說的實驗室具有非常廣泛的含義，既可以是教師科研的場所，又可以是解決實際問題的課題組，它具有科研和探索的氛圍以及協作和討論的風氣。學生盡早進入實驗室，就可以盡早接觸真實的科研項目與工程實踐項目、掌握基本的實驗開發工具、感受科研的氛圍和樂趣、具備良好的科研素質和探索精神，為后續的學習與研究奠定基礎。

在教學中，我們觀察到一些學生對搜索技術和大規模數據管理技術非常感興趣，就帶他們進入實驗室，鼓勵他們成立研發小組，針對實際問題進行研究。在實驗室，學生面對實際問題時，在科研氛圍中，由旁觀到加入實驗，逐漸提高創新意識和研究能力。盡管一年級學生尚未完成基礎課程的學習，但是學生緊跟研究前沿，在有任務、有目標的情況下，自主學習相關知識，取得良好的效果，不但體會到探索的樂趣，而且提高了創新實踐能力。

1.5 構建寬松的教學氛圍。鼓勵學生獨立思考、質疑和批判

如果說具備批判性思維能力是創新的基本前提，那么學生應該在一個寬松的氛圍中學習與思考。與西方國家的教育相比，我們的學生過于聽老師的話，學習被動，這阻礙了創新能力的培養。因此，我們在教學實施環節應從小處著手，扭轉學生被動接受的學習習慣，讓學生逐漸適應思考型、探索型的學習模式和啟發式、探究式、討論式、參與式的教學方式，明白教師是與學生一起探索的同路人，是點燃學生求知欲望和自我信念的引路人。

首先，我們通過營造獨立思考、自由探索、勇于創新的良好環境和寬松的課堂教學氛圍，打破“教師是權威”的思想，不將某本教科書奉若金科玉律，而是以前沿的科學研究問題、工程技術問題作為討論、研究的對象。其次，教師走下講臺，走向學生，以平等的身份，相信和欣賞學生，與學生一起探討問題。第三，為學生創造施展能力和鍛煉團隊合作能力的機會，我們圍繞一個問題的求解方法或一篇文獻的研究工作，由學生自由選擇加入正方和反方小組進行辯論，鼓勵學生大膽思考和挑戰權威。在整個教學過程中，教師更多的是向學生介紹科學前沿動態與工程問題，對學生進行科研方法訓練，增強學生的自信心，激發學生的探索意識。

批判性思維能力的培養不是在短時間內就能夠見效的，還涉及社會、學生和教師等多方面因素。我們希望通過研討課的形式，尤其是一年級的研討課引導學生，進一步改進傳統的教學方式，為傳統課程的教學改革提供經驗，推進創新人才培養的進程。

2、思考與體會

創新教育已得到全社會的關注，但是圍繞升學的基礎教育依然影響著大多數學生的思維模式。由于大學與中學的知識結構、教學模式和學習方法存在差異，新的教學理念和教學模式需要在大學一年級傳遞給學生，以盡早帶領學生走向創新型人才成長的道路。華東師范大學軟件學院軟件工程專業既是優勢專業又是特色專業，從軟件工程理論和方法、技術和工具以及應用和實踐多個層次，培養學生的探索創新意識與能力。針對大學新生開設的研究型課程為師生提供了一種非常有益的授課和學習新模式，特別是為剛剛進入大學的新生提供了接觸專業新技術和研究進展的機會。在開設這一類型課程的過程中，我們不斷思考且深有體會。

2.1 轉變教學理念是前提，革新教學模式是關鍵

教師的教學理念關系到課程設置、教學內容組織以及教學方式設計，需要將專業建設與學科建設相結合，優化實踐課題設計，將前沿的、先進的科學與工程技術成果和問題引入教學，將科學研究發展趨勢以及國民經濟和社會發展中迫切需要解決的關鍵科技問題介紹給學生。這就使得科研與教學不再是兩項對立的工作，而是有機結合的統一體，有利于學生創新能力和實踐能力的培養。在教學過程中，教師在每一個環節都融入問題意識和探索意識的培養，將創新能力的培養落到實處，這會對創新人才的培養起到很大的促進作用。

2.2 重構大學一年級課程體系，革新教學內容是基礎

面對學校的轉型，大學一年級的教學內容應重新考慮、重新調整，加入更多啟發學生創新、批判、探索思維能力的課程，培養學生團隊協作、溝通交流能力的課程以及引導學生掌握科學研究方法的課程，盡早激發和開拓學生的創新思維。實踐證明，一年級學生的創新思維如果得到開發，不僅惠及后續課程學習，而且可能會讓學生受用終生。我們曾經質疑學生是否缺乏創新意識和創新能力，通過回顧前幾屆學生上課的情況，我們發現學生的傳統思維方式與學習方式是限制學生創新的阻力，而教師的引導以及教學理念和模式對學生影響較大。課程教學內容與方法的改革，可以令學生轉變傳統觀念。

大學一年級不僅是奠定專業基礎和外語的階段，還是培養學生思維模式的關鍵階段。如果將單純的外語學習代之以面向問題的交流能力培養，將單純的數學學習代之以應用數學思維和數學理論解決實際的工程實踐問題，將單純的計算機語言課程代之以問題和項目為驅動，那么學生在解決問題的過程中，必然會主動探索求知，學以致用，從而在一年級扭轉被動接受的思維模式和學習方式，掌握實用的科研工具，樹立正確的科學研究與工程實踐觀念，培養批判思維能力、團隊協作精神和溝通交流能力。

2.3 創新考核模式與成績評價標準是重要環節

如何考核和檢驗學生的學習效果，是教學過程中極為重要的環節。學生對知識的掌握不能以單純的課程考試為主，考核內容不能側重對知識記憶的考核，而需要對學習全過程和能力進行考核與評定。因此，教師在實施研討課程教學的同時，必須根據課程性質與特點創新多元化的綜合性考核模式與成績評價標準，加強對學生學習主動性、學習方法、課堂表現、實踐能力、論文寫作、交流能力等的全方位測評，鼓勵學生參與教學和科研實踐活動，以促進學生重視平時學習，達到真正掌握所學知識和提高能力的目的。

3、結語

新生研討課是培養大學生創新能力的一種新途徑，教學模式以研討為主，課程內容的選取和研討題目的設計是基礎和關鍵。我們針對新生的特點，選取問題需求易于理解且具有前瞻性的教學內容，開設搜索引擎與數據管理新生研討課，通過由問題導出的研討題目激發學生的探索意識和批判性思維，培養學生的創新能力。在實踐這類創新型課程時，我們取得了較好的成效，搜索引擎與數據管理新生研討課成為最受學生歡迎的課程之一。我們希望通過努力，重構大學一年級的課程體系并延伸效應，全面推進創新人才培養的進程，提升學校人才培養和學術研究的水平。