本科生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高

本科生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高

[摘要]大學(xué)本科生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)代寫(xiě)論文是新時(shí)代賦予高等教育的一項(xiàng)重要任務(wù)，建立新型創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式是高校老師一個(gè)重要課題。為此，本文提出了一個(gè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)新型模式，通過(guò)創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置、創(chuàng)新精神的倡導(dǎo)和創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐等方法，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高嘗試一條可行有意義的途徑。

[關(guān)鍵詞]高校教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是科學(xué)發(fā)展的基石，關(guān)系到人類(lèi)的生存與發(fā)展，創(chuàng)新能力是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新過(guò)程的前提。對(duì)于大學(xué)教學(xué)來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才，是當(dāng)今乃至今后教育教學(xué)發(fā)展的首要任務(wù)。在目前深化高等教育改革中，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為一個(gè)根本性的指導(dǎo)思想。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，而環(huán)境工程學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，是一門(mén)涉及多學(xué)科的交叉學(xué)科。同時(shí)，環(huán)境工程學(xué)需要應(yīng)用其它基礎(chǔ)學(xué)科的理論、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，來(lái)擴(kuò)展和延伸自己的內(nèi)涵和外延。因此，如何將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融入到整個(gè)環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，已成為一個(gè)需要探索和嘗試的重要課題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，使學(xué)生完整地、系統(tǒng)地掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理、方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析、解決問(wèn)題的能力，樹(shù)立求是鉆研的科學(xué)品德和科學(xué)精神。因此，在通常情況下，實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的安排，是按照培養(yǎng)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的要求，做到實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容與理論課程教學(xué)內(nèi)容相一致，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)進(jìn)度與理論課程教學(xué)進(jìn)度相協(xié)調(diào)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)安全達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。在實(shí)驗(yàn)形式上，有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等類(lèi)型。在技能上，注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力、分析與解決問(wèn)題的能力。這些內(nèi)容在教學(xué)環(huán)節(jié)上是順理成章的，不言而喻的。然而，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)卻是千差萬(wàn)別的，是多方面的，可以存在多種的培養(yǎng)方式，這正是為什么創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為重要的探索課題的原因之一。筆者在提高學(xué)生綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置、創(chuàng)新精神的倡導(dǎo)和創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐等方法，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高的目的。同時(shí)，建立了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐模式，這種模式不僅適用于環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且也適用于其它教學(xué)過(guò)程，具有普遍性意義。

一、創(chuàng)新意識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的首要條件

創(chuàng)新意識(shí)即培養(yǎng)學(xué)生具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望和興趣，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并積極探求的心理取向以及強(qiáng)烈的事業(yè)心、責(zé)任感和創(chuàng)新信念品質(zhì)。教育學(xué)家烏申斯基說(shuō)：沒(méi)有絲毫興趣的強(qiáng)制學(xué)習(xí)，將會(huì)扼殺學(xué)生探求真理的欲望?？梢钥闯觯d趣不但是學(xué)習(xí)的重要?jiǎng)恿?，而且興趣也是創(chuàng)新的重要?jiǎng)恿?，是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基點(diǎn)。同樣，創(chuàng)新的過(guò)程需要興趣來(lái)維持，在興趣的維持過(guò)程中，就會(huì)養(yǎng)成強(qiáng)烈的事業(yè)心和責(zé)任感，就會(huì)樹(shù)立健全的創(chuàng)新信念，從而為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高打下基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置尤為重要，這是興趣開(kāi)發(fā)和維持興趣的基礎(chǔ)。創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置就是創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，由此激發(fā)探究欲望,問(wèn)題情境是一種特殊的學(xué)習(xí)情景，創(chuàng)設(shè)良好的問(wèn)題情境是激發(fā)探究欲望的良好開(kāi)端。問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)就是孕造一種特殊的氛圍，這種氛圍能夠促使學(xué)生的思想在已有知識(shí)與新知識(shí)之間發(fā)生激烈碰撞，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的探知欲望的火花。良好的問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)過(guò)程應(yīng)該是生動(dòng)直觀(guān)、富有啟發(fā)性的。其過(guò)程可以運(yùn)用直觀(guān)演示產(chǎn)生的問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)前期現(xiàn)象出現(xiàn)的疑問(wèn)、多媒體動(dòng)畫(huà)的提示、科學(xué)預(yù)言等手段。其特點(diǎn)是抽象問(wèn)題具體化、深?yuàn)W原理形象化、枯燥知識(shí)趣味化。作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的環(huán)境工程學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容真實(shí)、過(guò)程形象、現(xiàn)象生動(dòng)。因此，良好的問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)極易喚起學(xué)生極大的興趣，能很好地完成實(shí)驗(yàn)科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置。例如，大氣污染物從存在形式上可分為兩大類(lèi)，即顆粒污染物和氣態(tài)污染物，涉及顆粒污染物的一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)是“大氣中顆粒污染物樣品的采集”。問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)見(jiàn)圖1。從大氣中顆粒污染物能否看見(jiàn)和實(shí)例入手，直至進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，不僅將原理和操作貫穿其中，而且通過(guò)問(wèn)題的提出激發(fā)了學(xué)生探知興趣。當(dāng)問(wèn)題一提出，許多學(xué)生例舉了來(lái)自大氣中顆粒污染物的各種實(shí)例，同時(shí)討論了顆粒污染物的危害；而這種危害是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握顆粒污染物采集實(shí)驗(yàn)的原因之一；進(jìn)而轉(zhuǎn)入為何采集和如何采集，討論各種采集方法，有的學(xué)生雖然提出的方法沒(méi)有實(shí)用性，但激發(fā)了他們思考，而這種思考正是創(chuàng)新的源泉。

二、創(chuàng)新精神是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基石

創(chuàng)新精神就是勤于思考，樂(lè)于實(shí)踐，刻意求新的精神，是一種勇于拋棄舊思想舊事物、創(chuàng)立新思想新事物的精神。對(duì)于一個(gè)本科生來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新精神就是不能滿(mǎn)足已有知識(shí)(掌握的書(shū)本理論和實(shí)驗(yàn)方法)，應(yīng)該倡導(dǎo)不斷求新，敢于打破原有框框，不唯書(shū)唯上，不盲目效仿別人，敢于質(zhì)疑權(quán)威。當(dāng)然，創(chuàng)新精神是以遵循客觀(guān)規(guī)律為前提又符合客觀(guān)需要的，創(chuàng)新精神提倡新穎、獨(dú)特，同時(shí)又要受到道德觀(guān)、價(jià)值觀(guān)、審美觀(guān)的制約。因此，創(chuàng)新精神是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基石，是當(dāng)代人應(yīng)該具備的素質(zhì)。我們知道，僅僅具備創(chuàng)新意識(shí)是不夠的，同時(shí)必須賦有創(chuàng)新精神。通過(guò)環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠初步具有信息加工能力，分析研究問(wèn)題的能力、動(dòng)手操作能力，運(yùn)用技術(shù)方法的能力，成果發(fā)明和表達(dá)能力等。顯然這僅僅是綜合能力的培養(yǎng)，學(xué)生還必須結(jié)合綜合能力，通過(guò)獨(dú)立的思考、大膽的探索、標(biāo)新立異，最后提出自己的新思想、新觀(guān)點(diǎn)、新思路、新問(wèn)題、新設(shè)計(jì)、新途徑、新方法等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不斷地灌輸創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生踴躍提出新想法。告訴學(xué)生無(wú)論哪門(mén)學(xué)科都在不斷地發(fā)展，需要新思路和新方法，你們的想法或許就是本學(xué)科發(fā)展的一個(gè)亮點(diǎn)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中允許學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)路線(xiàn)進(jìn)行合理的修改。雖然有的學(xué)生提出的修改并不合理，為了得到驗(yàn)證的結(jié)果，具有說(shuō)服力，常常耗時(shí)耗力，但是使學(xué)生擁有了創(chuàng)新精神，這是值得的。

三、創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要步驟

創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐即創(chuàng)新活動(dòng)實(shí)施過(guò)程，是創(chuàng)新思維實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，因而創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)豐富多彩的思維過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自身潛能的挖掘，把創(chuàng)新思維寓于實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，就會(huì)引發(fā)深層次的思考，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新思維實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是一個(gè)需要規(guī)劃和設(shè)計(jì)的，對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程來(lái)說(shuō)是一種教學(xué)模式。我們?cè)诃h(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用了下列模式。在這種模式中，學(xué)生首先進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)流程草圖。因此，學(xué)生要得到一個(gè)好的理想的或者一個(gè)嶄新的結(jié)果和結(jié)論，必須具備兩個(gè)條件:一是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程非常熟悉和理解透徹；二是必須有創(chuàng)新思維。這兩者缺一不可，前者是基礎(chǔ)，原理和過(guò)程理解不透徹，顯然不可能產(chǎn)生設(shè)計(jì)和構(gòu)思的靈感，也就無(wú)法產(chǎn)生各種可比較的路線(xiàn)，那么嶄新的結(jié)果和結(jié)論無(wú)從談起了。后者是得到嶄新的結(jié)果和結(jié)論的關(guān)鍵，學(xué)生具備了前者，如果不進(jìn)行深層的設(shè)計(jì)和構(gòu)思，同樣不會(huì)產(chǎn)生各種可比較的路線(xiàn)，也就得不到一個(gè)理想的結(jié)果和結(jié)論。因此這樣的深層的設(shè)計(jì)和構(gòu)思就能上升為創(chuàng)新思維，這種創(chuàng)新思維在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程中得到實(shí)現(xiàn)，由此創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)和提高。在這種模式下，創(chuàng)新思維可能一次無(wú)法成功地實(shí)現(xiàn)，但可以返回來(lái)重新設(shè)計(jì)和構(gòu)思，直至創(chuàng)新思維得以實(shí)現(xiàn)。在這種模式下，實(shí)驗(yàn)允許失敗，指導(dǎo)老師的作用也非常重要，指導(dǎo)老師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生敢于猜想，敢于突破實(shí)驗(yàn)課本的束縛，但又不違背客觀(guān)規(guī)律。

我們?cè)趯?shí)施這種模式的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)得到了鞏固，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣得到了極大的提高，創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)和提高。例如，在大氣氣態(tài)污染物凈化和回收實(shí)驗(yàn)中，我們準(zhǔn)備了各種操作單元設(shè)備，主要單元設(shè)備有吸收柱、膜接觸器和溶液再生器等，要求學(xué)生廣開(kāi)思路，設(shè)計(jì)吸收柱和膜接觸器吸收性能比較的流程。圖3是學(xué)生設(shè)計(jì)的三種典型的流程。在這三種流程中，流程1和2是單獨(dú)進(jìn)行性能比較的流程，通常大多數(shù)學(xué)生均能構(gòu)思和設(shè)計(jì)，流程3是性能比較流程的一種組合流程，其特點(diǎn)：性能比較可以在同一再生條件下進(jìn)行，可提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)縮短了流程，節(jié)省了材料，但流程較復(fù)雜，采用的閥和流量計(jì)較多，操作也較復(fù)雜，流程3具有明顯的創(chuàng)新性。顯然，流程3不進(jìn)行深層的創(chuàng)新思維過(guò)程是達(dá)不到的。這一結(jié)果正是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐模式所要達(dá)到的目的。

四、結(jié)論

高等教育一個(gè)重要任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教育教學(xué)體系是一個(gè)系統(tǒng)工程。而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方式又是多種多樣的。我們根據(jù)環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)置、創(chuàng)新精神的倡導(dǎo)和創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐等方法，探索了能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和提高的目的一條途徑。同時(shí)，我們所建立的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程實(shí)踐模式，能夠適用于其它學(xué)科教學(xué)過(guò)程，是具有普遍性意義的。

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