应用技术型大学本科生创新能力培养探索——以分析化学教学为例

王永祥 耿凤华 徐茂田 瞿鹏

(商丘师范学院 化学化工学院，河南 商丘 476000)

众所周知，创造能力是科学技术迅猛发展的第一推动力，也是人类文明社会发展进步的内在驱动力。随着科学技术迅猛发展，知识经济的更新不断速变，社会的发展迫切需要具有创新能力和实践能力的创新人才。提高国民的自主创新能力，关键在于拥有大批创造性人才，创造性人才的培养靠教育。因此，大学教育必须重视学生创新能力的培养。只有这样，学生才能更好地适应社会，服务社会，为社会创造更大的价值。

一、创新能力的内涵

我国学者林崇德认为：“创造力是根据一定的目的，运用一切已知信息，产生出某种新颖、独特、有社会或个人价值的产品的智力品质。”[1]这说明创新能力产生出来的产品必须具有能够被他人理解和接受的内在价值或者明确的目的[2]。怎么理解它的新颖和独特？英国教育家肯·罗宾逊先生认为，创新是产生有价值的原创想法的过程[2]。这个概念对创新的要求较高，只有原创想法才是创新。美国威廉玛丽学院金庆熙教授认为，创新是在商业、科学以及其他领域制造出有用的、全新的东西，或者将有用的东西变得更好[2]。金庆熙教授对创新的看法逐渐被大众所认可。事实上，大多数人从事的创新工作主要是在不同学科之间、前人的经验和现有的经验之间建立联系，能够识别出前人没有考虑到的联系，并在此基础上进行探索研究，并进一步完善已有的知识体系，这是当前科学、技术和医疗领域中大多数“颠覆性”突破成果的共同本质[2]。这意味着创新也可以是在别人成就的基础上进行再创造。

二、 创新能力的重要性

1.创新能力是人类思维能力的最高层级

美国著名教育家布鲁姆(Benjamin Bloom)致力于研究教学目标分类体系，并研发出一套梯状模型，将人类学习的认知(思维)能力自低到高分为六个不同的层次：知识、理解、应用、分析、综合、评价。2001年，安德森(Lorin Anderson)等人对布鲁姆的目标分类法进一步进行了修正，将人的认知(思维)能力自低到高分为六个不同的层次：记忆、理解、应用、分析、评价和创造(或创新)，如图1所示。由图可知，创新能力是人的最高层次的认知(思维)能力。研究表明，创新能力强的学生善于对知识灵活运用和变通，从而更快地将知识进行迁移与拓展。随着学生创新能力的增强，其思维敏捷性和反应力也得到了提高，不仅能熟练驾驭所学的知识，而且还能运用联想对比、类比迁移、转换嫁接等思维方法对一些复杂的科学现象和实践问题作出合理新颖的解释，进而触类旁通，最终内化为自己的创造力[2]。以上说明学生的创新能力是可以通过教授得到提升的。

图1 安德森认知操作维度教学目标的层次关系图[2]

2.创新能力是国家和民族综合实力的标志

进入21世纪，国际经济竞争越来越激烈，经济间竞争的核心是人才的竞争。因而只有不断的增强创新，提高我国生产技术水平，才能在世界强林中拥有自己的一席之地。大学生作为国家建设的主力军，更应该深刻地认识到时代赋予他们的任务。只有扎实科学文化知识，敢于开拓创新，不断探索和创造新的成果，才能促进我们国家和民族更加快速全面的发展。

3.创新能力是衡量现代高素质人才的标准

在知识经济时代，对高素质人才的要求不断提高。要求高素质人才不仅要具备精深的文化知识，高贵的思想品德，丰富的社会阅历，敏捷的思维能力，更要有较强的创新能力。当代社会中，创新能力已是衡量现代高素质人才的标准之一。它不仅是社会发展进步的灵魂，也是人才全面发展的隐形内力。创新能力强的学生善于对知识变通应用，从而更快地将知识进行迁移与拓展。应用技术型大学为培养潜在的现代高素质人才，教师在课堂上应切实为学生营造良好学习氛围，使学生在轻松愉悦的环境中学习，鼓励学生大胆进行创造性思维活动，培养学生创新能力。

4.创新能力是社会发展和时代进步的动力

习近平指出“要充分认识创新是第一动力。”“科学研究是最具创造性的活动，也是最依赖创新激情的活动。”人类文明的发展史，就是一部创新发展史。创新能力是一种淘汰落后、创造先进、与时俱进的能力。人类社会的发展和进步，在很大程度上体现为人类创新能力的作用，其代表着人类对未来前景和美好生活的神驰和向往，是人类头脑中潜在的新意念转化为现实新物质的催化剂。应用技术型大学可以为社会输送潜在的现代高素质人才，创新能力对应用技术型大学生的成长和未来发展具有特殊的意义，在日常教学中培养学生的创新能力是十分必要的。通过查阅文献，结合教学实践经验，笔者认为，创新能力的培养需要建立在潜在的创新思维、果敢的质疑力、灵敏的观察力、丰富的想象力、已有的生活实践经验之上，通过创设适当的教学情境，选择有特色的教学方式来实现。力求在分析化学教学中注重培养应用技术型大学生独立思考能力、分析解决问题能力、价值判断能力、与他人合作能力以及批判思维、创新思维和创新精神[3]，鼓励学生革新创造，开拓前进，培养和提高学生创新能力已成为新时代发展的必然趋势，也是我国新时期高等教育发展的必然选择。

三、培养应用技术型大学生创新能力的教学策略

学生的创新能力不断进行提高，不仅能提升学生思维的敏捷度，同时也能更好地塑造学生的个性品质。因此，教师在教学过程中不仅要调整传统的教学观念和教学模式，更要采取有效的策略对学生的创新能力进行培养。

1.分析问题导向式实验教学法，培养学生的创新意识

在传统教学观念和教学方式的影响下，很多大学在化学实验教学中还是采用传统的“讲—做—练”模式，以至于学生对于整个实验过程缺乏科学的认识和敏锐的想象力，最终导致学生对教材描述的实验现象和得出的实验结论进行机械记忆。作为应用技术型大学的教师，笔者在分析化学实验教学中采用问题导向式教学法，让学生主动去发现问题，提出问题，果敢作出猜测，制定实验计划，自行设计实验过程，自己探索实验结论。与传统的“讲—做—练”实验教学模式相比，我们认为，问题导向式实验教学法在学生创新能力的培养方面是富有成效的。

2.提供能够激发学习兴趣的学习环境

教师需要为学生营造一种安全并且信任的良好学习氛围，促进学生在宽松愉悦的环境中学习。美国心理学家尼斯比特(Richard Nisbett)研究表明，当大脑中成千上万条神经元之间重新搭建生成新的连接的时候，也就是真正的学习发生的时候。新的连接越多，创造性思维的能力就越强。因此，在分析化学教学中，教师应该给学生创造丰富的学习情境，包括形象的举例、丰富的表情、生动的肢体语言，或者通过绘制各种图像，展示各种质地、声音、味道的实物，播放各种视频来代替抽象的信息，刺激学生多种感官，促使其大脑中数以万计的神经元不断形成新的连接，连接越多，高质量的学习越容易发生，包括创造力所需的知识和技能。

3.注重培养学生敏锐的观察力和大胆的质疑力

分析化学被称为生产及科学研究的“眼睛”，要求学生具有敏锐的观察力，只有通过严密、细心的观察才能了解其中的奥秘，从而探索新的知识，把握分析过程中的度。因此，教师在教学中注意告知学生学会观察、善于观察。从观察中发现问题，培养学生的问题意识和创新意识。

在传统教学模式的影响下，大多数学生不敢质疑教师或者教材等所谓的权威，因此，教学过程中注意培养大学生果断大胆的质疑能力是十分重要的。在分析化学教学过程中，教师鼓励学生果敢的提出疑问，学生对于教师的讲解和传授的新知识能够提出自己的新颖想法和独特观点，这样既能集中学生的注意力，使学生全身心地投入到课堂教学过程中，能调动学生学习的积极性，又能活跃学生的思维。除此之外，提出疑问，还可以激发学生求知的欲望，使得学生充分发挥自己的才能，不断进行创新和质疑，对于提高学生的创新能力十分有利。

4.基于案例教学，培养学生的创新能力

在分析化学实验教学中，采用有指导的案例教学，提供真实情境，让学习者有实际操作与演练的机会，不仅有利于激发学生的学习兴趣，培养学习者主动探究知识、主动参与学习活动，学会在情境中观察、讨论、反思，还有利于学生深入理解抽象的理论知识，提高学生分析、解决实际问题的能力，为培养学生的创新能力和实践能力提供了一个良好的平台。

通过一个或多个完整案例的分析，帮助学生将学到的基本原理和方法运用到解决实际问题的分析测定工作中，这会使学生达到触类旁通的效果，对分析化学家解决问题的方式方法有更深的了解，在开展实际的分析工作时才可能顺利的迁移应用所学知识解决问题，提高创新能力。

5.提供具有挑战性和开放式的学习机会

多数大学生已经具备较强的学习能力，爱独立思考，有自己的思想和观点，并富于挑战性，因此，应多给他们提供具有挑战性和开放式的学习机会。教师可以通过提问和追问的方式给学生创造这样的机会，并且假设学生能够回答。例如，教师可以提问：“你选择这个方案或方法解决问题，有哪些原因呢？还有其他可以参考吗？”这种提问方式作出的假设是学生对于选择方法或方案有很好的理由，促使学生积极思考。采用此方法时，问题最好是具有开放性的，提问中运用复数形式鼓励丰富多彩的回答，让学生进行头脑风暴式讨论，对同一个、同一类问题，提示学生从不同角度思考，鼓励学生发散思维，寻找多种解题方案，促进学生自己解决问题，这也是培养学生创新能力的一条有效途径。

6.设置具有梯度性的问题，提升学生的思维能力

教学中，教师可以通过精心设计一系列的教学活动逐步引导学生学习，使学生具备高阶思维能力，包括创造性思维。笔者认为，培养学生创造力的一个非常有效的教学策略是，可以根据布鲁姆目标分类法的思维层级，设计具有一定的思维容量、合适的梯度和适宜难度的问题，进行有效的提问。例如，以“一元弱碱的滴定”这一主题为例，教师首先给学生展示微视频“厉害了，我的国”，讲述一些创新故事和中国科技创新，让学生体会创新给我们生活带来的便捷和舒适，使企业发展更具活力，让我们国家实力更加强大，切实培养学生的爱国精神。接着展示三聚氰胺“毒奶粉”事件、“瘦肉精”事件和当前流行的问题(比如污水排放和长春长生疫苗事件)，说明科技运用不当会导致“利，害了我的国”，通过质量监管部门失职的案例，说明“吏，害了我的国”，并使学生正确认识社会现象，清楚党和国家最高领导人对此类现象的严厉批示，培养同学正确的人生观和世界观。那么，怎么测定奶粉中的蛋白质含量呢？教师讲解凯氏定氮法，首先把样品中的蛋白质经过前处理转变为一种一元弱碱: 氨水，然后再用酸碱滴定法测定蛋白质的含量。这样就把三聚氰胺奶粉事件与酸碱滴定建立关联，并根据安德森(Lorin Anderson)目标分类法进行如下提问：

(1)记忆：强酸滴定强碱的反应原理是什么？

(2)理解：样品前处理的目的是什么？

(3)应用：如何选择滴定所有的指示剂？

(4)分析：对比强酸滴定强碱和强酸滴定弱碱有什么不同。

(5)评价：评价此次强酸滴定弱碱的可信度。凯氏定氮法能否准确测定奶粉中蛋白质的含量。

(6)创新：根据强酸滴定弱碱的相关内容，如何测定食醋中醋酸的含量？

酸碱滴定法是学生分析化学学习中接触的第一个滴定分析法，是其他滴定分析方法的基础，由于一元弱酸弱碱及多元酸碱的滴定涉及许多复杂的计算和公式推导，学习时感觉比较枯燥，难以理解。但通过给学生创设真实的问题情境，设置不同思维层次和不同梯度的问题，层层深入，有利于推动问题的解决。通过运用这种策略能够逐步地培养学生的思维能力，特别是高阶思维能力，包括批判性思维和创造性思维。

7.开展项目学习，培养创新能力

在分析化学学习中，教师可以考虑给学生安排项目学习以帮助学生拓展延伸课堂所学的内容。项目学习是以学生为中心，以行动为导向，以项目为载体驱动学生参与的有目的、有意义的实践活动[3]。通过这种学习方式，学生能够将课堂的知识学以致用。

项目学习主要依据建构主义理论，该理论认为，学生的学习不是通过教师的知识讲解获得的，而是在一定的情境下，利用必要的学习资源，借助于教师或他人的帮助，由学生自己主动建构知识，强调以学生的能力发展为本，不仅关注知识的掌握，同时关注学习策略和分析问题，解决问题的思路的掌握。所以，在项目学习中，最重要的不是完成的任务结果，而是完成项目过程中学生自主构建知识体系并创新的过程。

在新时期高等教育的要求下，应用技术型大学分析化学专业教师要与时俱进，以每个学生的全面发展为基准，根据不同的教学内容，鼓励学生自主创新，从多个角度开发学生的创新思维，培养学生的创新能力。