“點—線—面”循序漸進創新思維能力的培養及其實踐應用

劉 娟 暴勇超 王 磊（通訊作者）

（青島科技大學 環境與安全工程學院，山東 青島 266042）

工程教育專業認證是“以學生為中心”，以“培養目標”和“畢業出口要求”為導向的合格性評價。根據“畢業要求”標準的規定，培養本科生具有較強科研創新、溝通表達、團結合作等能力將是今后高等學校工程教育的重要發展方向。

目前，受應試教育的影響，學生習慣于“填鴨式”的教學方法，教師習慣于“一言堂”，學生習慣于“被灌輸”。在整個受教育的過程中，學生嚴重缺乏動手及動腦的訓練，導致學生自主研究意識的缺失。為此，啟發式、引導式教學被廣泛使用，以培養其主動探索、積極思考的學習能動性，這種能動性，是創新能力的先決條件[1-2]。此外，為了進一步鼓勵學生樹立學習興趣，“教師與學生角色互換”以及“案例教學”等教學方式的使用不僅培養了學生良好的思維習慣，而且有助于提高教師的專業水平[3-4]。在本科畢業生科研創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”的理念。然而在中國高等教育中，大學科研活動的育人功能沒有得到有效牽引，導致科研與教學脫離[5]。主要體現在：第一，教學的實施主體是教師，教師的科研水平參差不齊，而且常常出現教師所教課程與自己的科研關聯性不強的現象。如果教師的思想得不到解放，教學實施能力不強，那么“科研反哺教學”的人才培養計劃只能是空中樓閣，紙上談兵。第二，實踐環節是學生培養動手操作能力、邏輯思維能力和開拓創新能力的重要手段，但是受經費、課時以及學生自主性的限制，使教師在引導方面力度不足。

綜上所述，“教”與“學”相得益彰，協同發展，才能夠有效地激發學生的創新熱情，提高學生創新能力[6]。教師應有意識地在教學中培養學生的科研能力，融入科研思維，為學生提供多種科研實踐的途徑，讓學生學會運用科學的方法解決科學研究的問題。

本論文以“環境工程學”課程為載體，理論環節和實踐環節雙管齊下，提出“點”—“線”—“面”的循序漸進、由淺入深的思維引導體系，開展“專題研討”，并重組“設計性實驗”，極大第提高了學生的學習興趣，實現文獻檢索、總結歸納、團隊合作、語言表達等科研能力的全面提升，使課程目標與專業認證畢業要求達成一致。

一、創新思維培養模式探討

“環境工程學”是一門理論與實踐緊密結合的課程，教學目標及培養要求如圖1所示。

圖1 教學目標及培養要求

由圖1所示，拓展要求是教學內容的重要組成部分，也是學生創新思維能力培養的重要手段。學生需要解放思想，以科學發展為導向，逐步培養學習的主動性和創新意識。

二、理論環節思維能力培養體系

理論課以“專題研討”的形式將知識點融會貫通，并用科學發展思維分析問題、解決問題。學生思維能力的培養體系如圖2所示。

圖2 理論環節思維能力培養體系

1．授課方式的改革

首先，教師精選研究熱點3—4個，學生根據研究興趣，自由組合建立團隊。

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

（1）論文主要使用什么方法實現什么目標？

（2）論文還存在什么問題？

（3）對方案有沒有什么改進的想法？

通過以上思考，有效引導學生對已有科研成果進行學習和評價，最終以文獻綜述的形式上交，培養學生歸納、總結、創新、綜合分析，團隊合作等能力。同時，教師在課程的線上網絡教學平臺設置討論專欄，學生之間可以在線上展開討論并和教師進行互動。

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

2．考核方式的改革

考核方式的改革須支撐課程目標以及畢業要求的相關指標點。

過程管理鼓勵學生的多元化思維，第一，章節思考題，考查基本知識點的掌握；第二，隨堂回答問題或隨堂測驗，監督學生學習態度，考查學生對知識點記憶、理解、綜合分析、深度思考的情況；第三，閱讀文獻，撰寫文獻綜述——拓寬閱讀量，培養學生綜合科研能力。教師根據每個學生在這三個方面的表現，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、分析為主導的“科研材料題”。“科研材料題”是一類綜合性較強的題型。該命題，首先，要求學生掌握與材料相關的基本知識點，并回答問題；其次，要求學生能根據已學知識，對目前科研成果提出建議或者深度思考，達到拓寬思路的目的。

三、實踐環節思維能力培養體系

實驗課環節的主要目的是加深學生對重點知識的理解，提高實踐綜合能力。其思維能力的培養體系如圖3所示。

圖3 實踐環節思維能力培養體系

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。其中重點是科研技能的培養，其培養途徑參照圖2。本課程的實驗項目分為驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三類，其中驗證性和綜合性實驗主要培養學生的基本技能和人文技能，設計性實驗則以提高學生的科研技能為出發點。

“環境工程學”實踐環節共48學時，其中設計性實驗為22學時。教師團隊充分利用設計性實驗的教學平臺，深化改革，培養學生自主學習的意識，提高歸納、總結、分析、方案設計等綜合素養。具體操作方式如下。

第一，教師提前兩周下達設計性實驗指導書，學生按照要求查閱資料。

第二，學生寫出文獻綜述，根據所查閱資料以及所學知識小組討論，制定實驗方案。

第三，教師對各組實驗方案進行審核，提出修改意見。

第四，學生整改合格后，準備實驗試劑等用品。

第五，開展實驗。

第六，撰寫實驗報告。實驗報告內容主要包括：實驗背景及原理（或文獻綜述）、修改后的實驗方案、實驗試劑及設備、實驗數據記錄、結果和討論、結論等。其中結果和討論是實驗報告的核心內容，要求學生不僅對數據現象、趨勢進行語言描述，更重要的是透過現象分析本質，解釋相關科學問題。

結語

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

通過該教學方法的實施，學生學習積極性顯著提高，學會了遴選關鍵詞進行文獻檢索；學會了篩選文獻，初步寫出條理清晰、主題分明、重點突出的文獻綜述；學會了設計詳細的科研方案；創新及科研綜合能力在后續實踐性教學環節中逐步體現；畢業后在工作中可表現出優良的分析、總結、動手、溝通、合作等綜合能力。