“点—线—面”循序渐进创新思维能力的培养及其实践应用

刘 娟 暴勇超 王 磊（通讯作者）

（青岛科技大学 环境与安全工程学院，山东 青岛 266042）

工程教育专业认证是“以学生为中心”，以“培养目标”和“毕业出口要求”为导向的合格性评价。根据“毕业要求”标准的规定，培养本科生具有较强科研创新、沟通表达、团结合作等能力将是今后高等学校工程教育的重要发展方向。

目前，受应试教育的影响，学生习惯于“填鸭式”的教学方法，教师习惯于“一言堂”，学生习惯于“被灌输”。在整个受教育的过程中，学生严重缺乏动手及动脑的训练，导致学生自主研究意识的缺失。为此，启发式、引导式教学被广泛使用，以培养其主动探索、积极思考的学习能动性，这种能动性，是创新能力的先决条件[1-2]。此外，为了进一步鼓励学生树立学习兴趣，“教师与学生角色互换”以及“案例教学”等教学方式的使用不仅培养了学生良好的思维习惯，而且有助于提高教师的专业水平[3-4]。在本科毕业生科研创新能力日益被重视的情况下，很多科研院校都提出了“科研反哺教学”的理念。然而在中国高等教育中，大学科研活动的育人功能没有得到有效牵引，导致科研与教学脱离[5]。主要体现在：第一，教学的实施主体是教师，教师的科研水平参差不齐，而且常常出现教师所教课程与自己的科研关联性不强的现象。如果教师的思想得不到解放，教学实施能力不强，那么“科研反哺教学”的人才培养计划只能是空中楼阁，纸上谈兵。第二，实践环节是学生培养动手操作能力、逻辑思维能力和开拓创新能力的重要手段，但是受经费、课时以及学生自主性的限制，使教师在引导方面力度不足。

综上所述，“教”与“学”相得益彰，协同发展，才能够有效地激发学生的创新热情，提高学生创新能力[6]。教师应有意识地在教学中培养学生的科研能力，融入科研思维，为学生提供多种科研实践的途径，让学生学会运用科学的方法解决科学研究的问题。

本论文以“环境工程学”课程为载体，理论环节和实践环节双管齐下，提出“点”—“线”—“面”的循序渐进、由浅入深的思维引导体系，开展“专题研讨”，并重组“设计性实验”，极大第提高了学生的学习兴趣，实现文献检索、总结归纳、团队合作、语言表达等科研能力的全面提升，使课程目标与专业认证毕业要求达成一致。

一、创新思维培养模式探讨

“环境工程学”是一门理论与实践紧密结合的课程，教学目标及培养要求如图1所示。

图1 教学目标及培养要求

由图1所示，拓展要求是教学内容的重要组成部分，也是学生创新思维能力培养的重要手段。学生需要解放思想，以科学发展为导向，逐步培养学习的主动性和创新意识。

二、理论环节思维能力培养体系

理论课以“专题研讨”的形式将知识点融会贯通，并用科学发展思维分析问题、解决问题。学生思维能力的培养体系如图2所示。

图2 理论环节思维能力培养体系

1．授课方式的改革

首先，教师精选研究热点3—4个，学生根据研究兴趣，自由组合建立团队。

其次，教师要求学生针对某一研究热点检索并阅读文献，在阅读过程中思考以下问题。

（1）论文主要使用什么方法实现什么目标？

（2）论文还存在什么问题？

（3）对方案有没有什么改进的想法？

通过以上思考，有效引导学生对已有科研成果进行学习和评价，最终以文献综述的形式上交，培养学生归纳、总结、创新、综合分析，团队合作等能力。同时，教师在课程的线上网络教学平台设置讨论专栏，学生之间可以在线上展开讨论并和教师进行互动。

最后，每个专题选学生代表制作10分钟PPT，将专题研究成果展示给全班同学，提高学生的语言表达能力。

2．考核方式的改革

考核方式的改革须支撑课程目标以及毕业要求的相关指标点。

过程管理鼓励学生的多元化思维，第一，章节思考题，考查基本知识点的掌握；第二，随堂回答问题或随堂测验，监督学生学习态度，考查学生对知识点记忆、理解、综合分析、深度思考的情况；第三，阅读文献，撰写文献综述——拓宽阅读量，培养学生综合科研能力。教师根据每个学生在这三个方面的表现，给出合理的分值。

期末笔试的命题减少以往单一、直接的“简答题”或者“论述题”，增加以阅读、分析为主导的“科研材料题”。“科研材料题”是一类综合性较强的题型。该命题，首先，要求学生掌握与材料相关的基本知识点，并回答问题；其次，要求学生能根据已学知识，对目前科研成果提出建议或者深度思考，达到拓宽思路的目的。

三、实践环节思维能力培养体系

实验课环节的主要目的是加深学生对重点知识的理解，提高实践综合能力。其思维能力的培养体系如图3所示。

图3 实践环节思维能力培养体系

由图3所示，基本技能、人文技能和科研技能，由浅入深，逐步递进。其中重点是科研技能的培养，其培养途径参照图2。本课程的实验项目分为验证性实验、综合性实验和设计性实验三类，其中验证性和综合性实验主要培养学生的基本技能和人文技能，设计性实验则以提高学生的科研技能为出发点。

“环境工程学”实践环节共48学时，其中设计性实验为22学时。教师团队充分利用设计性实验的教学平台，深化改革，培养学生自主学习的意识，提高归纳、总结、分析、方案设计等综合素养。具体操作方式如下。

第一，教师提前两周下达设计性实验指导书，学生按照要求查阅资料。

第二，学生写出文献综述，根据所查阅资料以及所学知识小组讨论，制定实验方案。

第三，教师对各组实验方案进行审核，提出修改意见。

第四，学生整改合格后，准备实验试剂等用品。

第五，开展实验。

第六，撰写实验报告。实验报告内容主要包括：实验背景及原理（或文献综述）、修改后的实验方案、实验试剂及设备、实验数据记录、结果和讨论、结论等。其中结果和讨论是实验报告的核心内容，要求学生不仅对数据现象、趋势进行语言描述，更重要的是透过现象分析本质，解释相关科学问题。

结语

总之，“点—线—面”循序渐进的思维引导体系适用于理工专业各类课程。该教学方法的核心是教师要善于捕捉与课程相关的研究热点，并及时与学生分享，是学生树立“科教兴国”的理念，对科技进步产生浓厚兴趣，从而激发学生参与积极性，能够自觉主动配合老师完成“教与学”相辅相成的过程。

通过该教学方法的实施，学生学习积极性显著提高，学会了遴选关键词进行文献检索；学会了筛选文献，初步写出条理清晰、主题分明、重点突出的文献综述；学会了设计详细的科研方案；创新及科研综合能力在后续实践性教学环节中逐步体现；毕业后在工作中可表现出优良的分析、总结、动手、沟通、合作等综合能力。