指向创新素养的大学研讨式教学研究

鲁莉萍,张杭君

(杭州师范大学,浙江杭州,311121)

一、引言

科教融合和创新发展是新时代高校建设的重要特征,即以学科建设为知识体系基础,以科研实体为载体,把科学研究与人才培养有机融合,培养具有创新精神、创新素养和符合社会发展需求的高精尖缺人才。信息时代需要能够自主探索、抓住新问题,提出新见解的创新型、复合型人才,而传统的教学模式限制了学生的主导地位,不利于人才培养工作的展开。如何在教学活动中加强学生主动思考、通过师生有效互动发现科学问题,并以专业知识解决复杂问题的能力,是提升大学生创新思维和创造能力的重要实践命题。

研讨式教学指向解决问题,强调学生的主体性原则,由教师创设问题情境,师生共同研讨,主动探索掌握知识技能。该模式源自德国的大学,1997年,湖南师范大学郭汉民创造了全新的研讨式教学模式。[1]此后,诸多教育工作者在教学工作中推行此种教学模式。将研讨式教学融入学生科研素养培养,有助于实施科教融合,强化学生创新能力的培养。[2]本文从研讨式教学模式对大学生创新素养培养的重要性入手,阐述研讨式教学的目标设计、案例甄选和学习活动等实施策略与实施细节。

二、重要性及价值

(一)创新素养培养的重要性

创新是社会经济增长和科技进步的驱动力,具备创新素养的学生是创造新知识、发表高水平研究成果的主要群体。习近平在中国科学院第二十次院士大会、中国工程学院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上强调,要更加重视人才自主培养,更加重视科学精神、创新能力、批判性思维的培养培育。[3]加快创新人才培养是高校的核心任务之一,高校要培养具备创新素养与创新能力的人才,助力社会的持续发展和进步。

首先,在数智化知识经济变革的浪潮中,创新素养和能力对个体与社会的演进至关重要,而全球化拓宽了获取知识的途径,学生可以自主调研、分析国内外专业知识的最新进展,提高学术素养,形成国际化视野。然而,传统教材和教学方法无法实时更新,难以避免课堂教学与社会发展脱节的问题,导致学生接触的知识相对局限。

其次,专业理论知识存在抽象、枯燥的现象,学生无法及时消化,直接影响未来培养人才的实践应用。同时,学生自身知识体系有限,无法进一步深入。将创新训练融入理论教学,加深学生对理论知识的理解,进一步增强学生的知识迁移能力,切实回答学生“学这个有什么用”的问题,有助于提升学生的专业认同感。

最后,创新素养培养的过程是学生不断学习与适应新信息和技术的过程。在这一过程中,学生不仅能够提高自主学习和适应能力,而且可以从创新课程实践经验中增强自信心、自主性和自我驱动力,学会坦然面对挑战,接受失败,克服懈怠,持续成长,为后续成为应用型人才奠定基础。

(二)开展研讨式教学的重要价值

1.自主学习方式的实践

传统教学通常是一种单向的知识传递,学生被动接受信息,与教师的互动较少,这在一定程度上限制了学生的积极参与和主动学习。研讨式教学模式强调学生主动研究课堂材料、参与讨论、查阅资料,鼓励学生积极参与讨论、提出问题和独立思考,以学生主体地位为基础。同时,开展研讨式教学让学生自主思考问题,从多种角度提出新的观点和创新解决方案,有助于培养学生的自主学习能力,激发学生的创新潜力,对学生的终身学习至关重要。此外,研讨式教学需要进行小组讨论和合作项目,对提高学生的合作能力也有积极作用。

2.创新思维模式的构建

通识类平台课注重学生德、智、体的全面培养，使学生拥有一颗善良、友善的心灵，并且能够充分的提高自身的分析和判断能力，具备良好的表达能力，了解我国的历史，关注国内外形势，提高学生的整体素质和品格，以便将来更好的职业发展。在进行通识类课程设置过程中要注意的是将语文、数学、英语、体育、军事、形势、政策、计算机、职业生涯规划、数据库应用、中国近现代史、马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、三个代表、八荣八耻等课程内容进行合理的安排和设置。

研讨式教学侧重解决专业知识相关的实际问题,学生能够将课堂学到的知识和思维模式应用到实际生活与学习中,培养实际问题解决能力。研讨式教学鼓励学生面对同一个案例持不同的质疑观点并寻求答案,有助于培养学生的批判性思维和创新思维,寻求新的解决方案。研讨式教学鼓励学科跨界的交流和讨论,有助于促进跨学科思维的培育。[4]学生在研讨式教学中需要评估自己的观点和参与角色,这有助于他们不断改进与反思自己的学习方法和思考过程。在研讨式教学中,学生需要清晰地表达观点和思想,从而锻炼自身口头和书面沟通能力。

三、研讨式教学策略

(一)设计指向创新素养的目标

1.创新知识

虽然研讨式教学强调学生的角色与参与度,但教师前期的课程目标设计与课堂引导对课堂效果至关重要。研讨式教学的核心理念是问题导向,即采用问题导向启发式教学引导学生进入高阶思考。因此,有效挖掘隐性创新知识,包括潜在机制和原理等创新知识,有助于学生对相关概念的深入理解,并提高学生探索的兴趣。具体来说,一方面,教师可以从已有基本概念入手,结合当前最新研究论文和报道,由浅及深引出问题进行思考,增强学生理解基础概念、创新知识探索的能力,为未来解决实际问题奠定理论基础。另一方面,学科交叉有助于催生知识新增长点,是驱动知识创新的有效途径。例如,针对典型交叉学科环境学科,由环境污染的基本知识概念展开,围绕近三年全球范围内产生重大影响的环境污染事件及研究热点,从感官角度加强学生对交叉知识的认知,分析污染来源、现状,鼓励讨论有效的处理措施,最终总结和提炼其中的核心知识点,可以进一步加强学生对创新知识的理解,进而帮助学生构建创新知识图谱和体系。

2.创新技能

培养技能型人才是环境产业快速发展的重要需求。因此,环境产业的人才培养工作应以相关知识领域或交叉领域的前沿技术方法与科研素养技能培养为核心目标,让学生掌握特定技术方法的原理、适用场景,分析讨论该类技术方法的优势与局限性,并类比探索同类科学问题场景。在具体教学中,可以引入特定案例,以核心问题作为引导,借助高校实验平台设置课程实验,让学生主动思考技术手段的课题的可行性,激发学生的逻辑思维和创新技能。例如,要加强学生解决实际环境与健康问题的技能,就需要加深学生对自身创新能力的认可程度,鼓励学生亲自动手。为此,教师可以提供传统的创新技能介绍和最新相关领域手段方法,如传统样品分子生物学手段和现有多组学分析手段,分析原理与适用场景、理论技术对应的研究性论文和专利,让学生讨论分析现有方法的利弊、如何有效结合传统分析方法和现有创新技术、未来的研究方向等问题,并进行课堂讨论。教师需要不断加强对学科前沿领域的把握,整合适于学生深度学习的教学资源,引导学生课后继续开展探索性学习。

(二)聚焦创新素养的精选案例导入

教学案例的设计导入是创新素养研讨式课程的中心环节。甄选设计思路清晰、成果导向明确的教学案例是课程的内在要求。

1.基础创新

基础创新是科技创新的源头。除了探索自然奥秘、拓展人类的认知边界,基础研究也是破解“卡脖子”难题的关键“开关”。[5]基础创新虽然表面上并未直接指向解决实际问题,但原理机制不明难以做出原创性、革命性的科研成果。基础研究是经济社会高质量发展的重要奠基石,科技部和自然科学基金委历年来都强调了对基础研究的重视和关切。因此,将基础创新融入高校学生的教育环节至关重要。为此,教师可以参考研究生学术课题选题,为课程选定主要的研究方向,选择一些学术研究领域的典型案例,剖析重要的、核心的理论基础研究发现。典型案例包括但不仅限于探索生命科学、人类健康、公共卫生等方面,以及首次在全球范围内提出的理论知识、理论技术方法或具有重大科学价值及应用潜力的科学理论层面的创新。典型案例需要着重讲述学术研究的进展与以往研究的突破点,归纳凝炼其背后涉及的主要理论知识点,同时涉及学术规范、道德和学者优良的学术素养的传承,探讨分析引起社会关注的原因及未来的影响力,让学生可以从中了解科研领域的基础创新如何推动知识的前沿性发展。

2.技术创新

选用的技术案例需要适当,要符合教学标准。技术创新类案例包括但不仅限于应用研究和开发研究项目,体现技术思路、原理和方法创新,能够让学生探讨该技术的先进性,并指向该技术解决的社会关注的科技问题或潜在的社会使用效益。同时,教师也要组织学生分析该核心技术目前国内外进展及现有的局限,强化学生的问题意识和批判意识,让学生设身处地分析解决案例中的问题,激励学生聚焦“卡脖子”技术领域的突破。

3.融合创新

当前大部分学科为交叉学科。以环境学科为例,实际环境问题是综合性、复杂性的问题,解决这些问题需要综合多种知识技能。教师可以甄选典型的环境污染案例,基于生物学、化学、医学、统计学、计算机和大数据科学等多学科角度协同分析,与学生进行多层次互动研讨。教师在研讨过程中要注意淡化学科边界,在学科交叉领域进行探索创新,让学生学习运用多学科创新思维解决实际问题,促进融合创新思考。同时,教师要有机结合时代特点与学生的兴趣点,如人工智能和深度学习,并适度引导融合创新思路。

(三)开展以实际创新问题为导向的学习活动

1.创设实际创新问题

教师在教学过程中可以创设基于由学生解决实际问题的项目,如工业化学品官能团致毒结构筛选与优化。围绕该项目,学生需要掌握专业基础理论知识和实践操作技能,及时调取原有知识体系,拓宽原有的知识图谱和知识结构。学生已具备有机化学与生物学的相关理论知识,再结合机器学习手段和理论计算模拟方法,将结构特征纳入分子描述符,创设理论知识的实际应用情境,层层深入,剖析关键问题。

2.案例项目梯队管理

应形成“项目导师—研究生干部—项目组长—团队成员”梯队层次结构。其中,课程负责教师为科研项目负责人,负责指导和课题设计优化,帮助学生进行科研项目管理。课题负责人统筹团队成员完成课题开展,包括信息共享与成果展示等。这一结构旨在使学生学会合作、学会分析解决问题和创新创造。

3.强调过程化考核培养

课程考核机制关系着学生的关注重点。以教学课堂项目化为目标,以案例背景引入为基础,以学生实践为抓手,建立“发现问题—分析问题—解决问题” 的思维模式,有助于贯彻如图1所示的“目标设置—案例导入—问题情境—学术课题设计与操作—讨论分析—总结评价”的实施路线,逐渐拓展和扩充教学内容的深度及广度。同时,教师应增加每次课堂研讨式教学阶段性成果占比,如研讨汇报、实验报告、小组讨论与总结等。最终的考核需要综合前期课堂各阶段的学习成果,最终形成科研项目化论文并汇报展示成果。

图1 指向创新素养的研讨式教学模式

(四)实施提升学生创新素养的评价任务

1.创新综合素养

在科研课题的设计过程中,学生会面对各种复杂综合的问题,如增强课题的创新性、研究意义和可行性,让课题基于基础理论知识但又不局限于课本知识。因此,学生需要在掌握课本知识的基础上,主动查阅文献资料,积极探索学习新的理论和技能,组成小组团队联合探讨设计课题的合理性与科学性。课程本身需要具备一定的竞争性质与合作性质,使学生在前期课题设计过程中自主学习,通过个人文献查阅,对该知识领域进行探索。课题的设计要形成“教师指导—研究生辅导—本科生探讨”的多级模式,培养学生的团队协作能力和个人学术综合素养。

2.学术创新写作能力

基于基础文献调研与优化,通过综合考查学生论文或报告写作的结构完整度、框架逻辑、数据质量、写作规范等,评估学生撰写学术论文的能力和素养。文献部分着重考查学生对国内外研究的回顾和总结,方法层面重点关注学生对科学性和实验性写作清晰度和组织性,培养学生养成良好的实验记录习惯。评估学生整体实验设计、数据分析和结果报告能力,从而综合评价学生能否提出新的观点、理论或方法,或者对已有观点进行创新性的阐释和应用,是否体现学生分析、论证问题和批判性思维。鼓励和支持学生发表个人的文献综述或科研论文,在完成文献综述、实验报告和结题报告基础上,选择性择优纳入指导范畴,推荐学生参与科研竞赛项目,并支持论文完善发表,将其纳入最终考核成绩,形成对学生的科研激励机制。

3.学术创新口头表达能力

在研讨式教学开展过程中,考查学生对在研课题的整体把控能力、汇报演示能力、临场问题应对能力、口头表达能力等。教师以学术研讨会的形式让每位学生对同学的汇报内容进行问答,让学生从被动参与到主动投入,开始逐渐熟悉科研训练的一般规律与方法。同时,教师可以参考学术会议,鼓励学生对课题、课程、模式提出建议,进一步了解学生的真实学习情况与需求,及时修正不足。

四、结语

在指向创新素养的研讨式课堂教学中,教师有意识地引导学生对学科相关的前沿科学问题进行思考,组织学生完成科研课题项目,提升学生的团队协作和学术汇报能力,对学生创新素养的培养至关重要。合理的问题导向与清晰的教学思路,有助于学生激发原有的知识体系和问题意识,重视主动探索体验,促进其综合能力的提升,达到自我意义的构建目的。因此,研讨式教学不仅要强调学生主导的学习,而且要强调教师在前期教学设计中的综合能力。