大学生创新能力与科研意识的培养

赵慧

摘要：培养创新型人才是研究型大学的根本任务，培养学生创新意识和创新能力是大学教师的职责。文章在新生研讨课讲授实践的基础上，提出从大学一年级起培养创新意识、创新能力与实践能力的教学模式，阐述实施这一教学模式的体会。

关键词：创新教育；新生研讨课；创新能力；科研训练

0、引言

以培养学生具有理想信念、社会责任感、创新精神和实践能力为核心，培养造就高素质专门人才和拔尖创新人才，培养具有创新精神和实践能力的学生是现代大学教育的核心工作。作为研究型大学的教师，启蒙大学生的创新意识，发掘学生科研创新的潜力和动力是教师的根本职责。在基础教育环节，学生大多将升入大学作为学习的基本目标，进入大学校门后又习惯沿用中学被动接受教育的学习方法，但同时又有了解大学专业研究的渴望。因此，我们迫切需要在一年级就采用创新教学模式，激发学生的创新兴趣与意识，扭转学生的惯性思维，使学生尽早步入探索科学和创新的实践轨道。

大学一年级不仅是基础课学习的重要阶段，而且是培养科学研究素养、认识科学研究本质、提高创新意识的关键阶段，还是造就具有良好科学素养和探索精神的创新型人才的切入点。基于此种理念，我们从2008年开始开设了搜索引擎与数据管理新生研讨课程，目的是鼓励学生尽早进入实验室，接触学科前沿科学问题和工程技术问题，培养学生的科学素养、探索意识和批判性思维。我们已在教学内容的组织与研讨题目的设计、教学模式的创新、教学手段与方法的革新、考核和考试方法的变革等方面进行了有益探索，课程受到学生的欢迎与支持。

1、创新课程教学模式及其实现途径

1.1 以问题为导向，以需求为动力，激发学生探究问题意识和创新兴趣

维基百科对“创新”的解释：在人的主观作用推动下产生所有以前没有的设想、技术、文化、商业或者社会方面的关系，也指自然科学的新发现。创新来源于社会与人类的需求与问题。在教学实施过程中，我们改变传统知识传播的教学方式，借鉴科研项目的申请与研究过程，将问题意识和创新意识渗透到教学的各个环节。我们首先应让学生明白学习的目的不是为了考试，考试仅仅是检验学习效果的一种手段；学习的根本目的在于学会做人和做事，运用已有知识进行新的创造。因此，我们在教学中不是以基本概念和原理作为课程的开始，而是根据学生的专业基础，以一系列的问题开始带领学生讨论回答，如为什么需要搜索引擎？为什么有些网址排名靠前，而有些排名靠后？Google和百度有差别吗？网络数据如何存储与管理？现有的搜索引擎能满足你的需求吗？Google靠什么盈利？学生在回答和讨论过程中，理解了搜索引擎的基本原理，了解了相关领域的研究进展以及企业发展的驱动力。

学习的实质就是经常质疑、随时发问、深入思考的过程，质疑的问题解决了，也就获得了新知，取得了进步。创新则以质疑、批判为前提，以慎思为基础。在教学中，我们特别强调学生学习与思考结合，让学生明白思考是学习的基础，思考由质疑和问题构成，而质疑是启迪智慧大门的钥匙，是勇于创新的前提。基于这个教学理念，我们对于每一个知识点以为什么开始，启迪学生的问题意识，促使学生提高由疑而思、由思而问、由问而明、由明而知而会的能力。

在教学过程中，我们注重将学科中不同学派的不同学术观点介绍给学生，特别是将学术界尚未解决或争论的疑难问题，以鼓励学生研究和解决这些问题。例如，在讲授搜索引擎网页排名算法时，特意将百度和Google的排名算法进行比较，让学生分析搜索排名的结果；在讲授爬虫系统时，要求学生了解多个爬虫系统，比较功能和性能差异，从而激发学生独立思考，积极探索，产生创新的思想萌芽。

1.2 构建学生自主学习的教学新模式，变“要我学”为“我要学”的良性循环

尽管大学一年级学生的认知能力和认识水平已基本成熟，但是需要进一步培养他们形成良好的自主学习和科研素养，能够较全面地分析和认知事物。我们在课程教学中采用“教师引导+学生探求+师生互动”的新模式，充分调动和发挥学生自主学习的积极性。在教学过程中，教师通过提出问题，引导学生思考讨论甚至是辩论；通过循序渐进的实践过程，激发学生的学习热情；通过讲授文献阅读方法，教会学生自主探求问题的来源以及最新的研究进展；通过组织学生撰写科技小论文，教会学生清晰、正确、有效地表达问题、算法并进行实验设计，训练提高学生的学术论文写作能力。

“以学生为中心”的教学模式核心是掌握学生学习的特点，引导学生自主学习，教师通过指导帮助学生学习，激发学生自主学习的积极性，变“要我学”为“我要学”，促使学生学会自己获取知识的方法，从而具备运用知识进行新创造的能力。我们在教学实施的每个环节都贯彻这个理念，引导学生主动探求。课堂的教学内容是“问题+文献”，由教师提前发布，在课堂上，教师则引导学生以小组形式求解问题和讨论文献内容。

当问题求解以实践方式展开时，我们采用从小到大、从简单到复杂、从应用到改进、再到创新的方法设计多层次的实践课题，培养学生的自信心，使学生站在成功的阶梯上，充分发挥自主学习的潜能。例如，我们与学生讨论云计算和大数据的概念时，提出为什么这两个概念由Google等公司提出而不是由学术界提出、网页排名的依据是什么、Google广告的核心技术是什么等问题，要求学生查阅文献资料后自主求解。通过自主探究、课堂互动和重点讲授，学生加深了对知识的理解，并体验到知识的发生和发展过程，养成科学的思维方法，学会自主学习，最终形成“我要学”的良性循环。

1.3 根据大学新生的特点，选用学科前沿的、问题需求易于理解的教学内容

新生研讨课的宗旨是培养学生的探索和创新意识，引导学生尽早步入创新实践的轨道，因此在开设课程之前，针对开什么课、如何组织教学内容等问题，我们根据新生的专业基础、学科发展与研究进展，开设搜索引擎与数据管理研讨课。搜索引擎已经不是传统意义上的关键字搜索工具，而是成为了一种计算模式和一种商业模式，是学生广泛使用的网络工具。搜索引擎的研究与开发是一项系统工程，其中涉及的大规模数据管理技术是数据管理的前沿技术，涵盖传统的文本数据、图像、音频、视频等多种类型数据的管理；检索技术涉及统计、数据挖掘、机器学习、并行与分布式计算多门课程的内容。Google作为搜索引擎的代表，引领着大数据管理及云计算的技术方向。

我们希望通过搜索引擎与数据管理研讨课的教学，引导学生从科学、技术和工程3个层面理解搜索引擎的基本概念和应用背景以及基本的实现技术，带领学生探讨搜索引擎中的数据管理相关技术和搜索技术，启发学生思考搜索引擎带来的技术冲击，讨论Google以及百度公司的商业模式，讨论技术对公司运营的支持，为新生创造探究式学习的机会，激发他们的探索精神、团队意识以及参加科学研究的热情，培养他们的批判思维能力。

该研讨课没有现成的教科书，因此我们在准备和组织教学内容时，应既考虑到一年级学生的知识背景和接受能力，又考虑到内容的前沿性和先进性，力求内容涵盖基本的应用和核心技术与主要算法，以满足不同层次学生的要求。一方面，我们在教学中精心设计研讨题目，由问题引出讨论，注重向学生提供经典和最新的研究文献，鼓励学生了解技术应用和学科的发展方向；另一方面，针对大学新生的特点，在授课时强调搜索引擎这一复杂的系统与其他课程的关系，引导学生领会基础课程的重要性，而不是盲目地追求创新。

1.4 带领学生尽早进入实验室，鼓励学生探索实践，体验科研的乐趣

我们主张和鼓励学生尽早进入实验室，体验科研的乐趣，不断培养创新意识。这里所说的实验室具有非常广泛的含义，既可以是教师科研的场所，又可以是解决实际问题的课题组，它具有科研和探索的氛围以及协作和讨论的风气。学生尽早进入实验室，就可以尽早接触真实的科研项目与工程实践项目、掌握基本的实验开发工具、感受科研的氛围和乐趣、具备良好的科研素质和探索精神，为后续的学习与研究奠定基础。

在教学中，我们观察到一些学生对搜索技术和大规模数据管理技术非常感兴趣，就带他们进入实验室，鼓励他们成立研发小组，针对实际问题进行研究。在实验室，学生面对实际问题时，在科研氛围中，由旁观到加入实验，逐渐提高创新意识和研究能力。尽管一年级学生尚未完成基础课程的学习，但是学生紧跟研究前沿，在有任务、有目标的情况下，自主学习相关知识，取得良好的效果，不但体会到探索的乐趣，而且提高了创新实践能力。

1.5 构建宽松的教学氛围。鼓励学生独立思考、质疑和批判

如果说具备批判性思维能力是创新的基本前提，那么学生应该在一个宽松的氛围中学习与思考。与西方国家的教育相比，我们的学生过于听老师的话，学习被动，这阻碍了创新能力的培养。因此，我们在教学实施环节应从小处着手，扭转学生被动接受的学习习惯，让学生逐渐适应思考型、探索型的学习模式和启发式、探究式、讨论式、参与式的教学方式，明白教师是与学生一起探索的同路人，是点燃学生求知欲望和自我信念的引路人。

首先，我们通过营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境和宽松的课堂教学氛围，打破“教师是权威”的思想，不将某本教科书奉若金科玉律，而是以前沿的科学研究问题、工程技术问题作为讨论、研究的对象。其次，教师走下讲台，走向学生，以平等的身份，相信和欣赏学生，与学生一起探讨问题。第三，为学生创造施展能力和锻炼团队合作能力的机会，我们围绕一个问题的求解方法或一篇文献的研究工作，由学生自由选择加入正方和反方小组进行辩论，鼓励学生大胆思考和挑战权威。在整个教学过程中，教师更多的是向学生介绍科学前沿动态与工程问题，对学生进行科研方法训练，增强学生的自信心，激发学生的探索意识。

批判性思维能力的培养不是在短时间内就能够见效的，还涉及社会、学生和教师等多方面因素。我们希望通过研讨课的形式，尤其是一年级的研讨课引导学生，进一步改进传统的教学方式，为传统课程的教学改革提供经验，推进创新人才培养的进程。

2、思考与体会

创新教育已得到全社会的关注，但是围绕升学的基础教育依然影响着大多数学生的思维模式。由于大学与中学的知识结构、教学模式和学习方法存在差异，新的教学理念和教学模式需要在大学一年级传递给学生，以尽早带领学生走向创新型人才成长的道路。华东师范大学软件学院软件工程专业既是优势专业又是特色专业，从软件工程理论和方法、技术和工具以及应用和实践多个层次，培养学生的探索创新意识与能力。针对大学新生开设的研究型课程为师生提供了一种非常有益的授课和学习新模式，特别是为刚刚进入大学的新生提供了接触专业新技术和研究进展的机会。在开设这一类型课程的过程中，我们不断思考且深有体会。

2.1 转变教学理念是前提，革新教学模式是关键

教师的教学理念关系到课程设置、教学内容组织以及教学方式设计，需要将专业建设与学科建设相结合，优化实践课题设计，将前沿的、先进的科学与工程技术成果和问题引入教学，将科学研究发展趋势以及国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题介绍给学生。这就使得科研与教学不再是两项对立的工作，而是有机结合的统一体，有利于学生创新能力和实践能力的培养。在教学过程中，教师在每一个环节都融入问题意识和探索意识的培养，将创新能力的培养落到实处，这会对创新人才的培养起到很大的促进作用。

2.2 重构大学一年级课程体系，革新教学内容是基础

面对学校的转型，大学一年级的教学内容应重新考虑、重新调整，加入更多启发学生创新、批判、探索思维能力的课程，培养学生团队协作、沟通交流能力的课程以及引导学生掌握科学研究方法的课程，尽早激发和开拓学生的创新思维。实践证明，一年级学生的创新思维如果得到开发，不仅惠及后续课程学习，而且可能会让学生受用终生。我们曾经质疑学生是否缺乏创新意识和创新能力，通过回顾前几届学生上课的情况，我们发现学生的传统思维方式与学习方式是限制学生创新的阻力，而教师的引导以及教学理念和模式对学生影响较大。课程教学内容与方法的改革，可以令学生转变传统观念。

大学一年级不仅是奠定专业基础和外语的阶段，还是培养学生思维模式的关键阶段。如果将单纯的外语学习代之以面向问题的交流能力培养，将单纯的数学学习代之以应用数学思维和数学理论解决实际的工程实践问题，将单纯的计算机语言课程代之以问题和项目为驱动，那么学生在解决问题的过程中，必然会主动探索求知，学以致用，从而在一年级扭转被动接受的思维模式和学习方式，掌握实用的科研工具，树立正确的科学研究与工程实践观念，培养批判思维能力、团队协作精神和沟通交流能力。

2.3 创新考核模式与成绩评价标准是重要环节

如何考核和检验学生的学习效果，是教学过程中极为重要的环节。学生对知识的掌握不能以单纯的课程考试为主，考核内容不能侧重对知识记忆的考核，而需要对学习全过程和能力进行考核与评定。因此，教师在实施研讨课程教学的同时，必须根据课程性质与特点创新多元化的综合性考核模式与成绩评价标准，加强对学生学习主动性、学习方法、课堂表现、实践能力、论文写作、交流能力等的全方位测评，鼓励学生参与教学和科研实践活动，以促进学生重视平时学习，达到真正掌握所学知识和提高能力的目的。

3、结语

新生研讨课是培养大学生创新能力的一种新途径，教学模式以研讨为主，课程内容的选取和研讨题目的设计是基础和关键。我们针对新生的特点，选取问题需求易于理解且具有前瞻性的教学内容，开设搜索引擎与数据管理新生研讨课，通过由问题导出的研讨题目激发学生的探索意识和批判性思维，培养学生的创新能力。在实践这类创新型课程时，我们取得了较好的成效，搜索引擎与数据管理新生研讨课成为最受学生欢迎的课程之一。我们希望通过努力，重构大学一年级的课程体系并延伸效应，全面推进创新人才培养的进程，提升学校人才培养和学术研究的水平。