以科学问题为导向的教研融合教学模式探索

［摘 要］ 随着科技进步和产业的快速发展，传统的人才教育模式面临一些挑战，高校亟须进行教育理念的转变与教学模式的改革，以学科建设为基石，以科研实践为支撑，致力于培养高水平的新时代专业人才，以满足国家重大战略和地方经济发展对于高质量人才的需求。当前，在与传统教学模式的对比中，教学模式改革与深化教研融合显示出了其必要性与迫切性。以科学问题为导向的教研融合教学模式，旨在以解决科学问题为驱动力，在教学过程中引导学生运用所学内容构建知识和技能体系解决科学问题，以锻炼学生的推理和论证能力，培养学生的创新思维，提升学生专业核心能力和学科素养，探索新时代创新人才的培养新模式。

［关键词］ 新时代；人才培养；科学问题；教研融合；教学模式

［基金项目］ 2023年度中山大学教学质量工程建设子项目“以科学问题为导向的教研融合教学模式探索”（76170-12220011）

［作者简介］ 刘 锋（1986—），男，山东曲阜人，博士，中山大学海洋工程与技术学院副教授，博士生导师，主要从事海岸工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）24-0105-05 ［收稿日期］ 2023-11-28

为全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标，以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴，对高校人才培养提出了全新的更高的要求。党的二十大报告明确提出“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”［1］。高校从服务国家和地方的战略需求出发，不断提升科研创新能力，不断推进并加强基础研究，坚持立德树人根本任务，培养担当民族复兴大任的时代新人。随着新工科建设需求的提出，高校应以培养高级应用型人才为目标，积极变革教育理念和培养方式，不仅要使学生系统地掌握本学科所必需的专业知识与技能，还要培养学生从事本专业相应工作的能力，从而实现人才培养与科学研究的有机结合。

为适应创新引领发展的时代要求，国内不少高等学校已开展了教学改革，积极探索科教融合的教学模式，旨在将教学活动和科学研究转化与融合，在教学中引入科研，又以科研反哺教学［2］。近年来，该模式引起了教育界的广泛关注与应用，尤其适用于我国当前本科的教学改革。冉戎等［3］指出，在“双一流”背景下，高校应当积极推进和实施科教融合，培养学生的实践能力、跨界能力与创新能力，同时，科教融合有利于培养学生的团队协作能力、分析判断能力及结果导向思维［4］。此外，科教融合的教学模式不仅有助于学科知识的长久传承与不断创新［5］，还有利于积极推动高校人事制度的改革，有效解决教学与科研“两张皮”的现象，从而提高教学和科研的效率，进而提升高校的整体教育质量［6］。在科教融合的教学模式下，科研与教学相辅相成、互相促进［7］、协调发展，从而提高高校的教育质量和水平。

随着新一轮科技革命和产业革命的深入发展，世界各国愈发重视基础研究，加强原始创新，攻坚核心技术，人才是核心竞争力［8］。面对培养创新人才和领军人才提出新的要求，需要进一步深化教研融合的人才培养模式。在科教兴国教育方针的指引下，培养学生正确理解自然世界中各种现象与规律的能力，敏锐地发现并提出科学问题，深入思考并在解决问题的过程中将其转化为科学研究，从而解决科学问题并推动科技创新与变革，这一点显得尤为重要。鉴于此，本文提出了以科学问题为导向的教研融合教学模式。教研融合教学模式作为一种新型的教育理念，以科学问题为导向，推动教与研深化融合，有助于提升学生专业核心能力和学科素养。本文重点阐述在教学实践中引入科学问题，以及以此为导向的教研融合教学模式的具体实践路径与效果，探索新时代教研融合的深化模式，培养服务国家和地方战略的创新人才。

一、教学模式改革的必要性

（一）传统的教学模式

“师者，所以传道受业解惑也”。围绕这个核心，传统的教学方式以教材为中心，高校教师注重教材知识的传授，强调知识的重点和难点。在这种模式下，学生往往处于被动接收信息的状态，机械性地记忆所学内容。这种教学方式在一定程度上限制了学生的主动性和创造性，尽管这种模式能够帮助学生记住相关的理论知识，但总体来说显得较为单调和枯燥，难以激发学生对学习的浓厚兴趣。这种教学模式仍然是应试导向的，往往更注重学生的考试成绩，不利于学生知识体系的架构、专业综合素质的培养，教学效果不理想。在这样的教育环境下，学生往往只是被动地接受知识，缺乏主动思考和积极参与的热情，这样的教学方式导致学生无法真正理解知识的深层含义和实际应用。此外，学生运用所学知识解决实际问题的能力也无法得到充分锻炼，理论联系实际能力相对较弱。

这种重知识、轻实践的人才培养模式已经无法满足社会发展和科技进步对行业人才的需求。现代社会对人才的要求越来越严格，不仅要具备扎实的理论素养，还要展现卓越的实践能力、创新思维和解决问题的能力。对此，需要对传统的教学方式进行改革和创新，以更好地适应时代的发展和行业的需求。

（二）教研融合模式

随着时代的发展、科技的进步，高校不断探索人才培养模式的革新，改革课程体系和教学方法，以培育高质量人才为导向。对于高校而言，人才培养和科学研究是高校肩负的两大重要职能。人才培养是高校为社会培养优秀人才的重要途径，科学研究是高校推动知识进步、引领科技创新的关键手段。近年来，一些高校教育工作者逐渐意识到人才培养和科学研究两者之间相互促进、相得益彰，提出了教育和科研融合，即教研融合或科教融合的人才培养模式。

林武辉等［9］提出了基于“科教融合、理工结合、校企联合”理念的海洋科学本科特色专业人才培养模式，结合广西大学的改革探索与实践，通过优化课程体系，加强实践教学，鼓励学生参与科研项目和校企合作，培养学生对海洋科学的兴趣和热爱，提高学生的综合素质和专业技能，旨在提高海洋科学本科特色专业人才的培养质量和科研水平，为海洋强国建设和向海经济发展提供坚实的人才保障。陈倩颖等［10］提出了一种将科研与教学对接的授课模式，旨在构建科研与教学的一体化平台，通过科研推动教学，充分发挥科学研究的育人作用。科教融合的起源可追溯至19世纪初德国教育家洪堡创立柏林大学，将科学研究引入大学，使大学成为集知识创新与人才培养于一体的学术组织［11］。

科教融合人才培养模式主要指高校教师在向学生传授基础理论知识的过程中，基于课程内容，融合学科发展、国内外研究热点和先进的研究成果。这种培养模式在重视基础理论、传授专业知识的同时，更加侧重专业技能的培养，旨在提升学生的专业实践能力和创新意识。通过引导学生参与科研项目和实践活动，教师激发学生的创新思维和创造力，培养出更多的复合型应用人才［10］。通过科教融合人才培养模式，有利于将最新的科技成果及时融入教学内容，更新教材的理论知识、相关技能，使学生接触前沿的科技创新思想、理念和成果。

（三）深化教研融合的必要性

当前，新一轮科技革命和产业革命深入发展，科学探索加速演进，学科交叉融合得更加紧密，一些基本科学问题孕育重大突破。习近平总书记强调，加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路［12］。党的二十大报告强调，加强基础研究，突出原创，鼓励自由探索［1］。目前来看，世界各国愈发重视基础研究，科技竞争也向基础前沿前移。对于基础研究而言，培养高水平的人才是关键，对高校创新人才培养模式、提升人才培养质量提出了更高的要求。在此背景下，深化教研融合，强化教育、科技和人才的共同发展与相互赋能，培养新时代创新人才，服务于国家战略需求，成为当下高校教学改革的重要方向。

二、科学问题导向性“教研融合”模式

为适应当前科技和产业革命的蓬勃发展，符合国家对加强基础研究的需求，推动教研融合进一步深化，提出以解决科学问题为导向，培养人才创新意识，提升人才培养质量。

（一）科学问题

为引导科研人员围绕“四个面向”凝练科学问题，提升科研选题质量，国家自然科学基金委员会组织编写了《凝练科学问题案例》，书中作者提到“疑”是人类打开宇宙之门的“金钥匙”［13］。英国科学哲学家波普尔说过，科学和知识的增长永远始于问题，终于问题——越来越深化的问题，越来越能启发新问题的问题。关于“科学问题”的定义，学术界存在许多说法，结合多种具有代表性的定义，将科学问题的定义归结为：基于特定的学科知识背景（理论上或经验上的已知事实，即其在各阶段上的确实知识）对在科学知识和科学实践中存在的已知理论无法解释的异常现象和客观事实，经过思考、分析、归纳、总结后提出的需要解决而尚未解决的问题［14］。其涉及特定的求解目标和应答域，然而目前尚未得出明确答案。科学问题的提出和解决是对现实世界的现象和规律认知的提升，不仅有助于更深入地认识和理解自然及人类社会，还推动了科技创新和变革，对人类社会的发展做出了重要贡献。

（二）科学问题导向性

以科学问题为导向的教学模式是一种建立在理性主义、认知心理学、建构主义与情境认知学习理论基础上的教学方法［15］。这种模式的核心在于教师如何基于课程内容和课程体系，结合科学研究，将理论知识和方法技能构建成科学问题。围绕科学问题，讲授涉及的基本知识、基本方法和基本理论，引导学生运用所学内容构建知识和技能体系解决科学问题，发展学生的推理和论证能力，培养学生的创新思维，提升学生的专业核心能力和学科素养。据以往研究，问题导向性学习在实践中发展出许多教学模式，如问题导向性、抛锚式和项目导向性等教学模式［15-16］，这些教学模式在人才培养过程中发挥了重要作用，有助于提升学生的推理论证能力。因此，科学问题导向性教研融合模式即以课程内容为核心、以科学问题为媒介、以科学研究为切入点开展教学设计，实现教学目标。

三、科学问题导向性模式实践

基于以科学问题为导向的教研融合的教学理念，主要围绕教学目标、教学内容、教学方法及教学评价等方面开展。以高校课程“海岸动力地貌学”为例，从科学问题的提出、教学活动的开展以及教学的评价等方面阐述以科学问题为导向的教研融合的实践。

（一）科学问题的提出

课程涉及的科学问题与研究的科学问题有所差异，如针对凝练科研的科学问题，国家自然科学基金委提出了“鼓励探索、突出原创；聚焦前沿、独辟蹊径；需求牵引、突破瓶颈；共性导向、交叉融合”四类导向。由此可见，这类科学问题强调研究的创新性。课程所涉及的科学问题的提出，能够成为一条主线，将课程内容组织串联起来，服务于基础理论知识和专业技能的讲授。因此，科学问题的提出基于课程教学目标、教学任务和教学内容的层次性，注意课程内容的前后衔接和呼应，符合基础理论和专业技能由易到难的教学梯度；科学问题的深度要适中，既能够引发学生的思考，又不会过于复杂，导致学生感到困惑或沮丧，以锻炼学生创新思维能力为目的，激发学生的科研兴趣。此外，问题的设计应注意与前期教授的内容相呼应，并引入后续学习的内容，帮助学生建立知识之间的联系。

以“海岸动力地貌学”中《河口与三角洲》一章“河口”相关知识的讲授为例，可将所涉及的课程知识点凝练为“河口地貌发育演化过程及动力机制”这一科学问题；还可在该章中“三角洲”相关知识中结合目前国际科学研究的前沿科学问题，提出“全球变化下大河三角洲演变及驱动机制”这一科学问题。以上科学问题可以涵盖这章中的所有知识点，包括河口与三角洲的地貌形态、发育特征、演变机制和影响因素等，同时可以结合任课教师的科研项目中的研究案例，讲授这一章中涉及的概念、知识点和技能等内容，不仅让学生掌握课程基础理论和基本技能，还培养了学生的专业思维体系和综合素养。

（二）教学活动的开展

以科学问题为导向的教学，科学问题是贯穿整个教学过程的主线，该模式始于科学问题的提出，问题的解决是教学活动开展的目的。教学活动的核心在于教学设计，这一过程涵盖了描述教学目标、分解教学任务、组织教学活动、实施评价及反馈这四个关键环节［15］。通过明确教学目标，教师可以有针对性地规划教学内容和方法，以确保教学活动的有效性和目的性。同时，将教学任务分解为可执行的小目标，有助于学生逐步掌握知识技能，提升学习效果。组织教学活动是教学设计中的重要环节，教师应根据学生的实际情况和教学目标，运用多种教学方法和手段，激发学生的学习兴趣和主动性。最后，实施评价及反馈是教学设计的关键环节之一，通过及时评价学生的学习成果和表现，教师可以了解学生的学习状况，从而对未来的教学活动进行调整和改进。

本文提出的教学模式实施过程主要包括：（1）教师基于课程内容提出科学问题，以解决科学问题为核心，从所应储备的基本知识和基本技能出发，结合具体研究案例，设计教学内容、教学方法及教学过程；（2）教师在教学过程中，贴合课程内容，以学术前沿、国家和地方重大需求、行业重大问题等为切入点，引出所要解决的科学问题，并对涉及的基本理论以及从问题解决的视角进行讲述；（3）教师指导学生分组围绕解决科学问题开展研习和讨论，包括文献查阅、数据获取与处理、方法学习等，提出以研究目标、研究内容、研究思路等为核心的科学问题解决方案，并结合具体研究案例，通过实例研究形成研究观点；（4）学生以具体研究案例为主体，从研究意义、研究进展、研究内容、研究方法、实验过程、结果与讨论等方面汇报成果，并对教师和其他学生提出的问题进行解答；（5）教师在学生研习过程中，适时对各知识点、方法和技能等进行讲解，对学生解决问题的方案和结果进行评价和补充，最后对各组的汇报成果进行总结，引导学生就课程知识点、方法和技能等形成解决问题的体系，激发学生对科学问题的进一步思考和探究的兴趣。

同样以“海岸动力地貌学”中《河口与三角洲》一章的“三角洲”知识点为例，以科学保护和可持续开发利用三角洲资源这一国家和地方重大需求为切入点，结合全球变化背景下大河三角洲演变这一热点问题，引导并协助学生以我国的黄河三角洲、长江三角洲和珠江三角洲等不同类型的三角洲为实例，从三角洲地形地貌发育、演变过程及演化机制等开展分组研究，在研究过程中，可采用实地勘察、数据收集、模型构建和模拟分析等多种方法，并汇报研究结果和观点。最后教师可以结合学生分组研究结果，对不同类型三角洲进行归纳总结，形成系统的理论知识体系。

（三）教学评价

在教学活动的设计和实施过程中，培养学生的科研兴趣，锻炼学生的专业素养，提升学生科研的原创能力，强调学术自主激励、学术自立，着重培养科学精神、创新意识、实践能力。因此，以科学问题为导向的教研融合教学模式评价也需要创新，除了对知识掌握程度进行评价外，还要更加注重在教学中对开展的科学研究的过程进行评价，评价内容包括：课程理论知识的掌握与应用，科学问题的发现与凝练，采取实验、分析、思考与论证等手段解决科学问题的过程，对科研成果的思考和启发等。通过对上述教学全过程中学生参与度、掌握度和运用度等方面进行评价，可以提升学生的自主学习意识、团队协助能力及创新开拓精神。

结语

实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑，关键在于高质量人才培养。高校应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，充分发挥肩负的教育和科研这两大核心任务的相辅相成作用，以服务国家和地方战略需求为目标，将先进的科研成果转化为优质的教育资源，围绕提出和解决科学问题，从教学目标、分解教学任务、组织教学活动、实施评价及反馈这四个关键环节开展教学活动设计，突出科学问题的导向性，进一步深化教研融合的人才培养模式，提升学生的学习力、思想力和行动力，培养学生创新思维，以满足新时代对创新复合型高素质人才的需求。

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Exploration of Teaching Model with the Teaching and Research Integration Guided

by Scientific Problems

LIU Feng， WANG Pu， WEI Wen

（School of Ocean Engineering and Technology， Sun Yat-Sen University， Guangzhou，

Guangdong 510275， China）

Abstract： With the progress of science and technology and rapid development of industry， traditional talent education model is facing some challenges， and colleges and universities urgently need to change educational concept and reform teaching model. With the discipline construction as cornerstone and scientific research practice as support， they are committed to training high-level professionals in the new era to meet the needs of high-quality talents for national major strategies and local economic development. At present， it is necessary and urgent to reform teaching model and deepen integration of teaching and research comparing with the traditional teaching model. With solving scientific problems as the driving force， the model of teaching and research integration guided by scientific problems aims to guide students to use what they have learned in the teaching process to build a knowledge and skill system. It contributes to train students’ reasoning and argumentative ability， cultivate students’ innovative thinking， improve students’ professional core ability and discipline accomplishment， and explore a new model of training innovative talents in the new era.

Key words： new era; talent cultivation; scientific problems; integration of teaching and research; teaching model