指向創新素養的大學研討式教學研究

魯莉萍,張杭君

(杭州師范大學,浙江杭州,311121)

一、引言

科教融合和創新發展是新時代高校建設的重要特征,即以學科建設為知識體系基礎,以科研實體為載體,把科學研究與人才培養有機融合,培養具有創新精神、創新素養和符合社會發展需求的高精尖缺人才。信息時代需要能夠自主探索、抓住新問題,提出新見解的創新型、復合型人才,而傳統的教學模式限制了學生的主導地位,不利于人才培養工作的展開。如何在教學活動中加強學生主動思考、通過師生有效互動發現科學問題,并以專業知識解決復雜問題的能力,是提升大學生創新思維和創造能力的重要實踐命題。

研討式教學指向解決問題,強調學生的主體性原則,由教師創設問題情境,師生共同研討,主動探索掌握知識技能。該模式源自德國的大學,1997年,湖南師范大學郭漢民創造了全新的研討式教學模式。[1]此后,諸多教育工作者在教學工作中推行此種教學模式。將研討式教學融入學生科研素養培養,有助于實施科教融合,強化學生創新能力的培養。[2]本文從研討式教學模式對大學生創新素養培養的重要性入手,闡述研討式教學的目標設計、案例甄選和學習活動等實施策略與實施細節。

二、重要性及價值

(一)創新素養培養的重要性

創新是社會經濟增長和科技進步的驅動力,具備創新素養的學生是創造新知識、發表高水平研究成果的主要群體。習近平在中國科學院第二十次院士大會、中國工程學院第十五次院士大會、中國科協第十次全國代表大會上強調,要更加重視人才自主培養,更加重視科學精神、創新能力、批判性思維的培養培育。[3]加快創新人才培養是高校的核心任務之一,高校要培養具備創新素養與創新能力的人才,助力社會的持續發展和進步。

首先,在數智化知識經濟變革的浪潮中,創新素養和能力對個體與社會的演進至關重要,而全球化拓寬了獲取知識的途徑,學生可以自主調研、分析國內外專業知識的最新進展,提高學術素養,形成國際化視野。然而,傳統教材和教學方法無法實時更新,難以避免課堂教學與社會發展脫節的問題,導致學生接觸的知識相對局限。

其次,專業理論知識存在抽象、枯燥的現象,學生無法及時消化,直接影響未來培養人才的實踐應用。同時,學生自身知識體系有限,無法進一步深入。將創新訓練融入理論教學,加深學生對理論知識的理解,進一步增強學生的知識遷移能力,切實回答學生“學這個有什么用”的問題,有助于提升學生的專業認同感。

最后,創新素養培養的過程是學生不斷學習與適應新信息和技術的過程。在這一過程中,學生不僅能夠提高自主學習和適應能力,而且可以從創新課程實踐經驗中增強自信心、自主性和自我驅動力,學會坦然面對挑戰,接受失敗,克服懈怠,持續成長,為后續成為應用型人才奠定基礎。

(二)開展研討式教學的重要價值

1.自主學習方式的實踐

傳統教學通常是一種單向的知識傳遞,學生被動接受信息,與教師的互動較少,這在一定程度上限制了學生的積極參與和主動學習。研討式教學模式強調學生主動研究課堂材料、參與討論、查閱資料,鼓勵學生積極參與討論、提出問題和獨立思考,以學生主體地位為基礎。同時,開展研討式教學讓學生自主思考問題,從多種角度提出新的觀點和創新解決方案,有助于培養學生的自主學習能力,激發學生的創新潛力,對學生的終身學習至關重要。此外,研討式教學需要進行小組討論和合作項目,對提高學生的合作能力也有積極作用。

2.創新思維模式的構建

通識類平臺課注重學生德、智、體的全面培養，使學生擁有一顆善良、友善的心靈，并且能夠充分的提高自身的分析和判斷能力，具備良好的表達能力，了解我國的歷史，關注國內外形勢，提高學生的整體素質和品格，以便將來更好的職業發展。在進行通識類課程設置過程中要注意的是將語文、數學、英語、體育、軍事、形勢、政策、計算機、職業生涯規劃、數據庫應用、中國近現代史、馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、三個代表、八榮八恥等課程內容進行合理的安排和設置。

研討式教學側重解決專業知識相關的實際問題,學生能夠將課堂學到的知識和思維模式應用到實際生活與學習中,培養實際問題解決能力。研討式教學鼓勵學生面對同一個案例持不同的質疑觀點并尋求答案,有助于培養學生的批判性思維和創新思維,尋求新的解決方案。研討式教學鼓勵學科跨界的交流和討論,有助于促進跨學科思維的培育。[4]學生在研討式教學中需要評估自己的觀點和參與角色,這有助于他們不斷改進與反思自己的學習方法和思考過程。在研討式教學中,學生需要清晰地表達觀點和思想,從而鍛煉自身口頭和書面溝通能力。

三、研討式教學策略

(一)設計指向創新素養的目標

1.創新知識

雖然研討式教學強調學生的角色與參與度,但教師前期的課程目標設計與課堂引導對課堂效果至關重要。研討式教學的核心理念是問題導向,即采用問題導向啟發式教學引導學生進入高階思考。因此,有效挖掘隱性創新知識,包括潛在機制和原理等創新知識,有助于學生對相關概念的深入理解,并提高學生探索的興趣。具體來說,一方面,教師可以從已有基本概念入手,結合當前最新研究論文和報道,由淺及深引出問題進行思考,增強學生理解基礎概念、創新知識探索的能力,為未來解決實際問題奠定理論基礎。另一方面,學科交叉有助于催生知識新增長點,是驅動知識創新的有效途徑。例如,針對典型交叉學科環境學科,由環境污染的基本知識概念展開,圍繞近三年全球范圍內產生重大影響的環境污染事件及研究熱點,從感官角度加強學生對交叉知識的認知,分析污染來源、現狀,鼓勵討論有效的處理措施,最終總結和提煉其中的核心知識點,可以進一步加強學生對創新知識的理解,進而幫助學生構建創新知識圖譜和體系。

2.創新技能

培養技能型人才是環境產業快速發展的重要需求。因此,環境產業的人才培養工作應以相關知識領域或交叉領域的前沿技術方法與科研素養技能培養為核心目標,讓學生掌握特定技術方法的原理、適用場景,分析討論該類技術方法的優勢與局限性,并類比探索同類科學問題場景。在具體教學中,可以引入特定案例,以核心問題作為引導,借助高校實驗平臺設置課程實驗,讓學生主動思考技術手段的課題的可行性,激發學生的邏輯思維和創新技能。例如,要加強學生解決實際環境與健康問題的技能,就需要加深學生對自身創新能力的認可程度,鼓勵學生親自動手。為此,教師可以提供傳統的創新技能介紹和最新相關領域手段方法,如傳統樣品分子生物學手段和現有多組學分析手段,分析原理與適用場景、理論技術對應的研究性論文和專利,讓學生討論分析現有方法的利弊、如何有效結合傳統分析方法和現有創新技術、未來的研究方向等問題,并進行課堂討論。教師需要不斷加強對學科前沿領域的把握,整合適于學生深度學習的教學資源,引導學生課后繼續開展探索性學習。

(二)聚焦創新素養的精選案例導入

教學案例的設計導入是創新素養研討式課程的中心環節。甄選設計思路清晰、成果導向明確的教學案例是課程的內在要求。

1.基礎創新

基礎創新是科技創新的源頭。除了探索自然奧秘、拓展人類的認知邊界,基礎研究也是破解“卡脖子”難題的關鍵“開關”。[5]基礎創新雖然表面上并未直接指向解決實際問題,但原理機制不明難以做出原創性、革命性的科研成果?；A研究是經濟社會高質量發展的重要奠基石,科技部和自然科學基金委歷年來都強調了對基礎研究的重視和關切。因此,將基礎創新融入高校學生的教育環節至關重要。為此,教師可以參考研究生學術課題選題,為課程選定主要的研究方向,選擇一些學術研究領域的典型案例,剖析重要的、核心的理論基礎研究發現。典型案例包括但不僅限于探索生命科學、人類健康、公共衛生等方面,以及首次在全球范圍內提出的理論知識、理論技術方法或具有重大科學價值及應用潛力的科學理論層面的創新。典型案例需要著重講述學術研究的進展與以往研究的突破點,歸納凝煉其背后涉及的主要理論知識點,同時涉及學術規范、道德和學者優良的學術素養的傳承,探討分析引起社會關注的原因及未來的影響力,讓學生可以從中了解科研領域的基礎創新如何推動知識的前沿性發展。

2.技術創新

選用的技術案例需要適當,要符合教學標準。技術創新類案例包括但不僅限于應用研究和開發研究項目,體現技術思路、原理和方法創新,能夠讓學生探討該技術的先進性,并指向該技術解決的社會關注的科技問題或潛在的社會使用效益。同時,教師也要組織學生分析該核心技術目前國內外進展及現有的局限,強化學生的問題意識和批判意識,讓學生設身處地分析解決案例中的問題,激勵學生聚焦“卡脖子”技術領域的突破。

3.融合創新

當前大部分學科為交叉學科。以環境學科為例,實際環境問題是綜合性、復雜性的問題,解決這些問題需要綜合多種知識技能。教師可以甄選典型的環境污染案例,基于生物學、化學、醫學、統計學、計算機和大數據科學等多學科角度協同分析,與學生進行多層次互動研討。教師在研討過程中要注意淡化學科邊界,在學科交叉領域進行探索創新,讓學生學習運用多學科創新思維解決實際問題,促進融合創新思考。同時,教師要有機結合時代特點與學生的興趣點,如人工智能和深度學習,并適度引導融合創新思路。

(三)開展以實際創新問題為導向的學習活動

1.創設實際創新問題

教師在教學過程中可以創設基于由學生解決實際問題的項目,如工業化學品官能團致毒結構篩選與優化。圍繞該項目,學生需要掌握專業基礎理論知識和實踐操作技能,及時調取原有知識體系,拓寬原有的知識圖譜和知識結構。學生已具備有機化學與生物學的相關理論知識,再結合機器學習手段和理論計算模擬方法,將結構特征納入分子描述符,創設理論知識的實際應用情境,層層深入,剖析關鍵問題。

2.案例項目梯隊管理

應形成“項目導師—研究生干部—項目組長—團隊成員”梯隊層次結構。其中,課程負責教師為科研項目負責人,負責指導和課題設計優化,幫助學生進行科研項目管理。課題負責人統籌團隊成員完成課題開展,包括信息共享與成果展示等。這一結構旨在使學生學會合作、學會分析解決問題和創新創造。

3.強調過程化考核培養

課程考核機制關系著學生的關注重點。以教學課堂項目化為目標,以案例背景引入為基礎,以學生實踐為抓手,建立“發現問題—分析問題—解決問題” 的思維模式,有助于貫徹如圖1所示的“目標設置—案例導入—問題情境—學術課題設計與操作—討論分析—總結評價”的實施路線,逐漸拓展和擴充教學內容的深度及廣度。同時,教師應增加每次課堂研討式教學階段性成果占比,如研討匯報、實驗報告、小組討論與總結等。最終的考核需要綜合前期課堂各階段的學習成果,最終形成科研項目化論文并匯報展示成果。

圖1 指向創新素養的研討式教學模式

(四)實施提升學生創新素養的評價任務

1.創新綜合素養

在科研課題的設計過程中,學生會面對各種復雜綜合的問題,如增強課題的創新性、研究意義和可行性,讓課題基于基礎理論知識但又不局限于課本知識。因此,學生需要在掌握課本知識的基礎上,主動查閱文獻資料,積極探索學習新的理論和技能,組成小組團隊聯合探討設計課題的合理性與科學性。課程本身需要具備一定的競爭性質與合作性質,使學生在前期課題設計過程中自主學習,通過個人文獻查閱,對該知識領域進行探索。課題的設計要形成“教師指導—研究生輔導—本科生探討”的多級模式,培養學生的團隊協作能力和個人學術綜合素養。

2.學術創新寫作能力

基于基礎文獻調研與優化,通過綜合考查學生論文或報告寫作的結構完整度、框架邏輯、數據質量、寫作規范等,評估學生撰寫學術論文的能力和素養。文獻部分著重考查學生對國內外研究的回顧和總結,方法層面重點關注學生對科學性和實驗性寫作清晰度和組織性,培養學生養成良好的實驗記錄習慣。評估學生整體實驗設計、數據分析和結果報告能力,從而綜合評價學生能否提出新的觀點、理論或方法,或者對已有觀點進行創新性的闡釋和應用,是否體現學生分析、論證問題和批判性思維。鼓勵和支持學生發表個人的文獻綜述或科研論文,在完成文獻綜述、實驗報告和結題報告基礎上,選擇性擇優納入指導范疇,推薦學生參與科研競賽項目,并支持論文完善發表,將其納入最終考核成績,形成對學生的科研激勵機制。

3.學術創新口頭表達能力

在研討式教學開展過程中,考查學生對在研課題的整體把控能力、匯報演示能力、臨場問題應對能力、口頭表達能力等。教師以學術研討會的形式讓每位學生對同學的匯報內容進行問答,讓學生從被動參與到主動投入,開始逐漸熟悉科研訓練的一般規律與方法。同時,教師可以參考學術會議,鼓勵學生對課題、課程、模式提出建議,進一步了解學生的真實學習情況與需求,及時修正不足。

四、結語

在指向創新素養的研討式課堂教學中,教師有意識地引導學生對學科相關的前沿科學問題進行思考,組織學生完成科研課題項目,提升學生的團隊協作和學術匯報能力,對學生創新素養的培養至關重要。合理的問題導向與清晰的教學思路,有助于學生激發原有的知識體系和問題意識,重視主動探索體驗,促進其綜合能力的提升,達到自我意義的構建目的。因此,研討式教學不僅要強調學生主導的學習,而且要強調教師在前期教學設計中的綜合能力。