拔尖创新人才培养导向下教学新模式探索

赵忠奎

摘要：拔尖创新人才的培养是提升国家核心竞争力的关键，是高水平研究型大学肩负的历史使命。为此，大连理工大学提出了“131”综合改革计划，而教学模式改革是关键。本文以我校化工与环境生命类创新实验班主干课程《绿色化学前沿技术》为例，对拔尖创新人才培养目标导向下的本科课程的教学新模式进行探索。认为，拔尖创新人才培养应从以下四个方面着手：（1）课程内容着眼相关领域国际研究前沿和最新成果，与时俱进；（2）课堂教学与实验环节相结合；（3）摒弃传统硬盘存储式单向教学方法，探索案例式、启发式、讨论式教学方法，还可通过微课的引入，来提高学习兴趣和主动性；（4）建立综合考评新体系，加强创新精神、创新思维、创新能力的考查。

关键词：拔尖创新人才；培养；绿色化学前沿技术；课程建设；教学新模式

中图分类号：G40-057 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）39-0106-04

一、引言

我国2015年GDP达到了10385.66亿美元，仅次于美国而居世界第二位；而科技部公布的世界创新能力排名仅为第18位。随着国家的重视和投入，创新能力尽管有了很大提升，但还不够，与我们的经济总量不能匹配。“十三五”规划纲要中明确提出“创新驱动”发展战略。而创新驱动发展的核心在创新人才的培养。对于我国当前的高等教育，钱学森认为，中国现在没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学，没有自己独特的创新的东西，老是“冒”不出杰出人才。丘成桐认为，以目前国内的本科教育模式，不可能培养出一流人才。为此，必须打破现有教学模式，以培养拔尖创新人才，支撑我国创新驱动发展战略。培养拔尖创新人才，主要在于培养学生的创新精神、创新思维和创新能力。深化教育教学改革是对同高等教育发展的引擎，也是拔尖创新人才培养的保障。在复杂的拔尖创新人才培养体系的构建中，课程教学新模式的探索和实践是关键环节，也是在贯彻教育部关于中央部门所属高校深化教育改革的过程中亟待解决的问题。

二、传统教学内容、模式和评价方法存在的问题及对策

传统教学采用经典的教材，內容陈旧，与创新人才培养严重脱节，更谈不上拔尖创新人才的培养。要培养拔尖创新人才，需要不断加强教材建设。这绝不能是对原教材的简单修改，而是应该与时俱进，把相关领域的最新研究进展融入教材和课程体系建设。在拔尖创新人才的培养中，也要打破传统的“硬盘存储式”教学模式，摒弃以往老师只管讲，学生只顾记笔记，课上课下无活动的做法。积极开展教学新模式的探索和实践。建立启发、互动、讨论的教学新模式，激发学生学习新知识的热情和对未来创新创业的激情。以相关领域的最新研究进展为蓝本，并结合教师的科学研究成果和体会，在本科教学中，拓宽学生知识面、活跃思维、开阔视野，赋予其专业的素养、原创的精神和科学的思维方式，提升学生的创新精神、创新思维和创新能力。着力培养“大师级”拔尖创新人才。传统的考试，不能如实反映学生对知识的掌握程度，更不能体现学生在创新精神、创新思维和创新能力方面的水平。通过考前突击、死记硬背，可以获得很高的成绩。遗憾的是，在未来的科研和工作中，不会运用所学知识；甚至，考完就忘。通过对某一课程的学习，得到的只是成绩单，别的一无所获，更不用谈创新精神、创新思维和创新能力。笔者在博士、硕士研究生指导中，发现，在科研中，能有记起所学相关知识的学生寥寥无几，而能把所学知识运用到科研中来，分析问题、解决问题的更是凤毛麟角。因此，应该下定决心，革新传统考试方法，建立兼顾考勤、课堂讨论和互动、实验操作、动手能力、分析问题解决问题能力等的新的考评方法。可以不断探索和实践，采用不同的考核方式，但其核心是能够更好体现“创新精神、创新思维和创新能力”这三大创新素养的考核。下面以我校化工与环境生命类创新实验班主干和必修课程《绿色化学前沿技术》为例，论述拔尖创新人才培养目标导向下教学新模式的探索与实践。

三、《绿色化学前沿技术》课程概述

1.课程的性质和任务。本课程属于化学化工创新实验班专业方向模块中的必修课，也是精细化工及化学化工其他相关专业方向的特色课程。其任务是使学生了解和掌握当今世界绿色化学前沿技术的基础知识和基本原理，使学生树立创新意识和批判性学习和接受知识的思想。引领学生从非常规清洁高效反应新技术、绿色化学催化、新型反应器强化技术和非常规清洁溶剂多个维度来系统全面了解和掌握绿色化学前沿技术这一国际前沿科学研究领域的先进科学和技术，开阔学生的视野，建立绿色化学合成的概念，激发学生的创新思维和热情，使学生具有把所学到的绿色化学前沿技术运用到科研和生产实践的初步能力，培养高素质创新性人才，为我国化学工业节能减排，可持续发展提供支持。

2.课程的教学环节。课上总学时60学时。包括课堂教学24学时和课程实验36学时。课上安排2学时讲授文献查阅、分析整理、归纳总结。要求学生课下针对自己感兴趣的某一绿色化学前沿技术，查阅文献，撰写一篇综述论文。使学生初步具备通过查阅文献获取知识及文献综述和论文撰写能力，从而调动对创新的激情，培养创新精神，激发创新思维，提高创新能力。

3.课程的内容和资源。课程内容丰富，涵盖固体催化合成技术、离子液体等非常规清洁溶剂高效反应技术、微反应器等新型反应器强化技术，以及微波、超声、等离子体、光、电化学等非常规反应新技术。以笔者参阅国内外近2700余篇文献编著《高效反应技术与绿色化学》为参考教材，并融入相关反应技术的最新研究进展和笔者带领的“先进催化材料”研究组所取得的研究成果，以保证课程的先进性和创新性。

四、《绿色化学前沿技术》课程课堂教学新模式探索

1.专题式教学模式。针对该课程内容十分丰富繁杂的特点，摒弃传统按教材章节讲授的方式，采用专题式研究型教学新模式。一个高效反应技术，一个专题，从该技术的基础知识（该技术概述、发现发展历程、特点和优势等）、作用原理（作为高效反应技术的促进作用机制）及在绿色合成中的最新应用（该技术用于清洁合成的最新研究成果和进展）三个方面进行讲授。从而使条理清晰，易于掌握。此外，这种专题式教学方式，类似于学术报告，对未来创新研究有一定启蒙作用。endprint

2.可将微课引入课堂教学。微课，是指教师在教育教学过程中围绕某个知识点或技能，如某一高效反应技术的发现、促进原理等单一教学任务进行教学的一种崭新教学模式。在一个专题的讲授中，可以把该技术的发现和发展历程、促进原理等制作成微课视频，穿插在专题式课堂教学中，以利于提高教学效果，并实现“快乐学习”。

3.注重创新精神和创新思维的培养。开展高水平创新研究，创新精神、创新思维是前提，创新能力是保障。从本科开始，培养学生的创新精神、创新思维，对拔尖创新人才的培养尤为重要。通过多种途径来实现：（1）时刻灌输挑战书本知识、挑战约定俗成、挑战已有发现和成果、挑战现有的方法、原理和定律的思想；（2）通过新技术发现、发展历程，来激起学生的创新精神，培养学生的创新思维方式；（3）从解决人类生存和发展的大事记来激发学生的创新精神；（4）从科学发展史上的有重大甚远意义的发现，来激发学生的创新热情，培养学生的创新精神和创新思维。

4.注重创新能力的培养。创新能力是开展创新研究和创新创业所设计的能力的总称，包括：知识储备、思维方式、创新技能等。我国教育一直都十分注重知识储备，贯穿小学、中学（初中、高中）、大学、研究生（硕士、博士）的整个阶段。但要解决学生对知识不能活学活用的问题，就要求在知识传授过程中，改变传统照本宣科的讲授方式，探索和实践启发式、实例式、互动式、讨论式教学新模式，使学生真正掌握所学知识。对于科学研究和技术研究，科学的思维方式非常重要。正确的思维方式，可以较为轻松、巧妙地解决科研、生产中的问题。错误的思维方式，可能会南辕北辙。培养正确的思维方式在拔尖创新人才培养中至关重要。创新技能是创新研究得以实现的技术支撑，主要包括问题分析能力和通过资料查阅、交流解决问题的能力及实验技能。对化学化工学科，实验技能是关键。本课程中，通过文献阅读和综述方法的讲授、课下文献的查阅和分析总结、课堂案例的分析和讨论、实验实践环节等手段来提高学生的创新能力。

5.采用启发式教学方法。改变灌输式被动教学方法，采用启发式主动教学新方法。一方面，在讲授过程中，通过一些问题的巧妙设置，启发学生思考问题，获取结论，从而深入理解和掌握知识。比如，在讲超声化学时，启发大家去思考，为何看似温和的反应条件，却对化学反应表现出如此强大的促进作用？为何等离子体能够轻易打破非常稳定的化学键？从而，启发学生去思考、结合资料查阅，主动去学习相关技术的促进作用机理；另一方面，通过一些高效反应新技术的发现、发展历程的讲授，或通过一些创新研究成果发现和研究过程的讲解，启发学生去思考，培养学生的创新精神和创新思维，如沸石的发现和发展历程。从而提高学生主动获取知识的兴趣和能力。同时，这种问题启发式的教学方式，还兼具提高学生分析问题、解决问题能力的作用。

6.实施实例教学方法。实例式教学方法具有生动、具体、易于理解、更具说服力的特点。课程采用实例对比教学模式，对于所涉及的高效反应新技术，以最新研究进展为事例，结合传统合成方法的对比，使学生在直观体会高效反应技术的魅力的同时，進一步掌握该技术的基础知识和促进作用机制，加深学生的认识和理解，为将来对该技术的应用和深入研究奠定基础。比如，在讲授微波促进反应之时，以苯偶酰与酮交叉Aldol缩合合成羟基环戊烯酮为例，微波反应8分钟，可以获得80%的收率，而采用传统热化学反应，经过17天，仅获得63%的产率。从而使学生加深印象，记忆深刻，并感知科学的奥妙，激发创新激情。

7.推行互动式教学模式。革除传统老师讲学生听的枯燥乏味的单向说教式教学模式，推行互动式双向教学新模式，营造多边互动的教学氛围，激发教、学双方的主动性和探索性，促进学生对高效反应技术的深入理解和掌握，达到最佳教学效果。比如，在讲授微波化学的热效应、非热效应和非常规热效应之时，根据实例讨论，在学习知识的同时，营造积极主动学习的氛围，激发学生创新潜能，培养辩证思维方式和创新精神，提高创新能力。为拔尖创新人才的培养提供支撑。

8.开展讨论式教学模式。讨论式教学法是在教师的精心准备和指导下，为实现一定的教学目标，通过预先的设计与组织，启发学生就特定的问题发表自己的见解，以培养学员的独立思考能力和创新精神的教学新方法。在教学过程中，针对某个高效反应技术，采用讨论式教学方法。比如，在讲授微反应器、催化蒸馏等新型反应器强化技术之时，针对新型反应器的优势和应用范围进行讨论，使学生时刻处于“问题—思考—探索—解答”的联动状态，化被动为主动，使学生在学习知识的同时，提高其创新精神、创新思维和创新能力。在实验环节，分组实验，组内对高效反应技术下的反应和传统热化学下反应进行对比、分析和讨论。也对不同条件下的实验现象和实验结果进行讨论，从而加深课堂所学的高效反应技术的理解和掌握。

9.强化实践教学并推行实验教学新模式。通过设置前沿反应技术相关的实验，力图使学生体会前沿技术和科研创新的魅力，激发学生的创新精神和未来从事科研的积极性，切身体会前沿技术的高效和清洁特征，并深入掌握该前沿技术的实验技能，为将来将该技术运用到自己科研奠定基础。同时，还可以强化基本实验技能。以赋予学生创造性能力，为将来从事创新性研究打下基础。因此，本课程的教学环节设置具有一定创新性。为了更好地培养学生的创新能力，调动学生的热情，可从以下几个方面对课程实验环节的教学方式进行改革和探索：（1）实验的内容设置。选择催化、离子液体、微波、超声、光化学、电化学等高效反应技术，设置合适的实验内容，通过与传统合成过程的对比，加深对所学的高校反应技术的理解和掌握。（2）分组实验，加强组内对比和讨论。对学生进行分组，每组的成员进行分工，包括：新技术、传统技术及条件优化（催化剂、时间、温度、浓度等），从而可以更好地体会高效反应技术的促进作用和独特魅力，同时，还可以将“实验”做成“试验”，增加自己对实验的设计部分，从而增强学生的主动性和创造性，培养学生的基本科研素养。（3）可以引入微课，以提高实验前的预习效果。拟将新的反应技术的操作制成视频，使实验的课前预习和准备变得生动、有趣，从而增强学生对实验课前预习的主动性。（4）实验报告的革新。实验报告的撰写更加侧重分析、讨论和个人心得体会。（5）实验环节考评的革新。实验环节打分，摒弃以往按回答问题情况给分的做法，更应摒弃按产品多少给分的错误做法。而是采用新的评分方法，侧重实验过程的操作、实验课上的分析和讨论、实验仪器清洗摆放等基本科研素养，并兼顾实验报告和问题的回答情况。

五、《绿色化学前沿技术》课程考核新模式

采用创新人才培养新模式，也要采用新的行之有效的考核模式与之相匹配。只有采用新的考核方式，才能引导学生主动参与和适应新的教学模式，从而达到教学改革的目标。摒弃考试（答卷）这一传统考核方法，构建和实施兼顾考勤、课堂讨论、互动、实验操作和动手能力、实验讨论、实验报告、文献阅读、课程论文等诸多环节的综合考评新体系。以创新能力为考评导向，贯穿整个考评环节。从而树立创新理念，激发创新热情，提高创新本领，为未来投入科学研究奠定基础。考试方式会影响教学环节。传统考试方式多是促使学生死记硬背的学习方式；而新的考核方式则考核学生的教学环节的积极性、主动性及学习效果和能力提升程度。通过新的教学模式来吸引学生主观、能动、有兴趣地去学习，并大幅降低考勤所占比例。对三个教学环节，采用不同的考核方式，其核心在于考核学生的三大创新素养，从而为将来投入创新创业的大潮奠定基础。

六、总结

目前，全球公认，美国大学创新人才培养最为成功。美国名校在本科教学7大原则框架下制定的培养培养目标和采用的教育模式无不渗透着拓宽学生知识面，活跃思维，开阔视野的教学理念。我们需要去反思我们的教育理念和教育模式。创新型人才需要具备三个素质：专业的素养、原创的精神和求真的渴望。高等教育对于养成这三大要素具有至关重要的作用。通过拔尖创新人才培养目标导向下的本科课程的教学新模式进行探索和实践，认为应从以下四个方面着手：（1）课程内容着眼相关领域国际研究前沿和最新成果，与时俱进；（2）课堂教学与实验环节相结合；（3）摒弃传统硬盘存储式单项教学方法，探索案例式、启发式、讨论式教学方法，并可通过微课的引入，提高学习兴趣和主动性；（4）建立综合考评新体系，加强创新精神、创新思维、创新能力的考察。建立引导、启发、互动、鼓励的教学新模式，拓宽学生知识面、活跃思维、开阔视野，培养勇于创新、善于创新的拔尖创新人才，为我国十三五创新驱动和内涵式发展战略的实施，提供人力支撑和保障。

参考文献：

[1]张黎，李明，赵伟.高效教学方法改革的新思路[J].黑龙江教育，2016，（9）：14-15.

[2]钱宇光.试论高效拔尖创新人才培养的模式[J].继续教育研究，2016，（9）：121-123.endprint