王 震 張立秋 孫德智

(北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100083)

知識創(chuàng)新是指通過科學(xué)研究獲得新的自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)知識的過程,其目的是追求新發(fā)現(xiàn)、探索新規(guī)律、創(chuàng)立新學(xué)說、創(chuàng)造新方法、積累新知識[1]。執(zhí)行這一職能的主體主要是研究型大學(xué)和高水平的科研機(jī)構(gòu)。從這個意義上說,高等教育,尤其是研究型大學(xué)的教育水平,影響著國家創(chuàng)新體系的建設(shè)。相對于教學(xué)型大學(xué)而言,研究型大學(xué)所培養(yǎng)的人才必須具有更強(qiáng)的創(chuàng)新能力。然而,到目前為止,我國研究型大學(xué)的發(fā)展可以說在很大程度上還停留在起步階段,相關(guān)的理論研究和實踐探索還有待不斷地深入與完善。其中,最值得關(guān)注的一個方面就是本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

世界大多數(shù)研究型大學(xué)的共同特征之一就是“在本科教學(xué)基礎(chǔ)上致力于培養(yǎng)和造就富有創(chuàng)新意識和能力的高級人才,并通過教學(xué)相長,激發(fā)科研靈感和研究欲望,以產(chǎn)生新的科研動力”[2]。相比之下,我國的研究型大學(xué)仍遵循傳統(tǒng)理念,以培養(yǎng)碩士生和博士生為主,而對本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)重視不夠。例如,我國本科生的創(chuàng)新能力主要通過畢業(yè)論文環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練,但目前在實踐中往往將完成畢業(yè)論文視為專業(yè)知識的直接運用,而忽視了畢業(yè)論文完成過程的實質(zhì)是鍛煉學(xué)生的自主能力[3]。更讓人憂慮的是,在本科生日常的專業(yè)教學(xué)過程中,創(chuàng)新能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)嚴(yán)重缺乏,基本上仍沿用著中學(xué)階段的“填鴨式”教學(xué)模式。正如陳皓明先生所言,“我國高等教育在知識創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面與發(fā)達(dá)國家還有相當(dāng)大的距離,最大的差距表現(xiàn)在課程缺乏研究性”[4]。從創(chuàng)新人才培養(yǎng)的角度,加強(qiáng)本科階段學(xué)生研究素質(zhì)的培養(yǎng)有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。因此,必須大力推行教育創(chuàng)新,深入研究和探索針對本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式。

一、針對本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式設(shè)計

(一)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計

知識創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)工程,有別于傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式,需要全新的思路。因此,筆者認(rèn)為,要加強(qiáng)本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),就要推行研究性教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以知識和技能的傳授為主,側(cè)重于學(xué)生主體對外界客體的認(rèn)知與掌握;而研究性教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)是建立在掌握一定知識基礎(chǔ)上的能力訓(xùn)練,側(cè)重于學(xué)生主體對自身內(nèi)在世界的認(rèn)知與改進(jìn)。

與很多重復(fù)性勞動不同,知識的發(fā)現(xiàn)和技術(shù)的發(fā)明都是創(chuàng)造性工作,需要科研工作者具備一些關(guān)于“創(chuàng)造性”的內(nèi)在素質(zhì)。這些素質(zhì)大致可以分為2類:一類是科學(xué)家式的“個性”,例如獨立性、幻想、好奇心、奉獻(xiàn)精神等;另一類是科研工作所需的各種基礎(chǔ)“能力”,例如洞察力、搜尋證據(jù)的能力、表達(dá)能力等。在這2類素質(zhì)中,前者尤為重要,是驅(qū)動力,是靈魂,是核心;而后者是支撐,是實現(xiàn)方式,是載體?，F(xiàn)代教育理論也指出:“創(chuàng)造性與個性有著密切的關(guān)系?！盵5]因此,大學(xué)要培養(yǎng)創(chuàng)新人才,特別要關(guān)注學(xué)生個性的發(fā)展,這是創(chuàng)新人才成長與發(fā)展的前提。如果沒有個性的發(fā)展,創(chuàng)新人才就不能誕生。同時,大學(xué)還要關(guān)注學(xué)生基本科研能力的培養(yǎng)。從這個意義上講,研究性教學(xué)模式的目標(biāo)就是培養(yǎng)具備科學(xué)家個性和科研基本能力的人才。

研究性教學(xué)模式有利于學(xué)生了解科研職業(yè)與科研人生,激發(fā)學(xué)生的科研興趣,使學(xué)生從內(nèi)心深處熱愛科學(xué)研究這一事業(yè),而非帶著某種功利色彩。但是,研究性教學(xué)模式對大學(xué)教師提出了更高的要求。大學(xué)教師不僅要有淵博的知識、廣闊的視野,還需要有一套嶄新的教育理念和方法;要崇尚個性與創(chuàng)造性的融合,尊重學(xué)生的個性,不僅把學(xué)生看作是認(rèn)知主體,更重要的是要把學(xué)生看作是創(chuàng)造主體;要從現(xiàn)實需要出發(fā),提倡啟發(fā)式、誘導(dǎo)式教學(xué),寓教于樂,給學(xué)生以潛移默化的感染,而不是傳統(tǒng)的“填鴨式”灌輸。教師的角色不應(yīng)再是傳統(tǒng)的單一的“教書匠”,而應(yīng)該是有感染力的“藝術(shù)家”。

(二)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

研究性教學(xué)模式的目標(biāo)設(shè)計固然重要,但是如果沒有相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容來實現(xiàn),其不過是一個“空中樓閣”。因此,針對研究性教學(xué)的目標(biāo),筆者根據(jù)知識創(chuàng)新過程的客觀規(guī)律,在充分認(rèn)識科學(xué)研究工作特點的基礎(chǔ)上,結(jié)合本科生的知識水平和能力水平,對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計。筆者根據(jù)多年來的研究和實踐,歸納總結(jié)了知識類型、知識創(chuàng)新與科研工作者內(nèi)在素質(zhì)之間的關(guān)系(詳見圖1)。

圖1 知識類型、知識創(chuàng)新與科研素質(zhì)之間的關(guān)系

創(chuàng)新活動的產(chǎn)物就是知識,創(chuàng)新過程決定著人類社會中知識類型的格局,而科研工作者的素質(zhì)決定著科學(xué)創(chuàng)新過程的質(zhì)量和深度。研究性教學(xué)的主要目標(biāo),實質(zhì)上就是培養(yǎng)或訓(xùn)練學(xué)生的科研素質(zhì)。科研工作者的內(nèi)在素質(zhì)可以有很多,筆者只列舉了一些對本科生比較重要的基本素質(zhì)(詳見圖1),并按照教學(xué)目標(biāo)的要求,把他們分為2大類,即科研“個性”和科研“能力”。

①個性方面:包括“獨立思考、質(zhì)疑精神、創(chuàng)造激情”3種。其中,獨立思考,是科學(xué)研究工作者的基礎(chǔ)素質(zhì);質(zhì)疑精神,也可以稱為好奇心;創(chuàng)造激情,也可以稱為創(chuàng)造興趣,具有一定的幻想性。這3種個性都是驅(qū)動知識創(chuàng)新的“原動力”。

②能力方面:包括“邏輯思維能力、洞察能力、溝通能力、協(xié)作能力”4種。其中,邏輯思維能力,是知識認(rèn)知、知識組織、知識演繹的軸心力量,是基礎(chǔ)能力;洞察能力,是在科研過程中發(fā)現(xiàn)問題、凝煉問題、回答問題的能力,是關(guān)鍵能力;溝通能力和協(xié)作能力,是科研群體交流和科研團(tuán)隊合作中必不可少的能力,是支撐能力。

上述科研“個性”和科研“能力”的培養(yǎng)需要落實到具體的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容中去,而培養(yǎng)過程需要模擬真實的知識創(chuàng)新的過程或者科研過程。

知識是人類對世界客觀規(guī)律的反映。隨著人類認(rèn)識的擴(kuò)展和深入,知識的類型可以分為3類,分別是“已有知識”(主要指被社會各界普遍認(rèn)同的成熟知識)、“前沿知識”(主要指已經(jīng)存在但還有待科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步檢驗的尚未完全成熟的知識)、“未知知識”(主要指人類社會還沒有發(fā)現(xiàn)或認(rèn)識到的知識,是科學(xué)研究的主要目標(biāo))。當(dāng)然,這3類知識的劃分是相對的,因為沒有100%的已有知識,也沒有一成不變的前沿知識。

對應(yīng)于上述3類知識,科研工作者的知識創(chuàng)新過程主要包括3個階段,即知識掌握階段、知識深化階段、知識創(chuàng)造階段。同時,對應(yīng)于知識創(chuàng)新過程的這3個階段,研究性教學(xué)也可分為3個主要階段。

①第1個階段——知識掌握。其針對的對象是“已有知識”。一個科研工作者只有對本領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識掌握得十分扎實,才能提出具有前沿性的、切實可行的研究方向。對本科生而言,以其知識水平很難做到這一點。因此,研究性教學(xué)在這一階段要以“已有知識”為主要教學(xué)內(nèi)容,選擇那些知識容量相對較小、知識難度相對較低的專業(yè)知識點,對本科生進(jìn)行綜合性創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

②第2個階段——知識深化。俗話說“不破不立”。研究性教學(xué)在這一階段要引導(dǎo)本科生對已經(jīng)掌握的知識進(jìn)行深度的再認(rèn)識,考察其中的不合理之處、未明之處。在這個環(huán)節(jié)中,需要學(xué)生找到自己對已有知識的疑惑點和進(jìn)一步深化認(rèn)識的興趣點。

③第3個階段——知識創(chuàng)造。知識創(chuàng)造階段是最具有專業(yè)難度的一個過程,至少包括2個步驟:第一,要凝煉出科學(xué)問題;第二,要通過實驗等方式回答所提出的科學(xué)問題。顯然,以本科生的主客觀條件是達(dá)不到這個階段的要求的。因此,研究性教學(xué)在這一階段要對本科生進(jìn)行包括“看、學(xué)、練、用”4個層次在內(nèi)的正規(guī)訓(xùn)練。這就要求在真實的課堂環(huán)境中,教師要通過“模擬演習(xí)”來展示給學(xué)生看,使學(xué)生可以親自接觸到相對真實的科研過程。

概而言之,研究性教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該涵蓋“知識掌握、知識深化、知識創(chuàng)造”整個知識創(chuàng)新過程,以鍛煉并形成學(xué)生的科研“個性”和科研“能力”。其具體做法是:結(jié)合所學(xué)的專業(yè)課程,選擇適當(dāng)難度的課程教學(xué)內(nèi)容,組織學(xué)生展開專業(yè)知識點的學(xué)習(xí)和討論,使學(xué)生通過親身參與知識創(chuàng)新的過程達(dá)到研究性教學(xué)的目的。其中,所選擇的知識點(或擬創(chuàng)新點)既可以是假設(shè)的本領(lǐng)域的前沿知識點,即只對學(xué)生或教師來說是“新知識”;也可以是真實的本領(lǐng)域的前沿知識點,即對本領(lǐng)域的科學(xué)家來說是“新知識”。在研究性教學(xué)過程中,要重在訓(xùn)練學(xué)生對知識創(chuàng)新過程的真實體驗。

(三)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

根據(jù)研究性教學(xué)模式所設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容,筆者設(shè)計了“回憶、討論、演講、問題回答”4個教學(xué)環(huán)節(jié)。其中,前3個環(huán)節(jié)主要強(qiáng)調(diào)“體驗”,最后1個環(huán)節(jié)主要強(qiáng)調(diào)“觀察”。

①回憶環(huán)節(jié):旨在實現(xiàn)“知識掌握”階段的教學(xué)任務(wù),重在培養(yǎng)學(xué)生“獨立思考”的個性和邏輯思維能力。

②討論環(huán)節(jié)和演講環(huán)節(jié):旨在實現(xiàn)“知識深化”階段的教學(xué)任務(wù),重在培養(yǎng)學(xué)生的“質(zhì)疑精神”和洞察、溝通、協(xié)作能力。

③問題回答環(huán)節(jié):旨在實現(xiàn)“知識創(chuàng)造”階段的教學(xué)任務(wù),是一個互動環(huán)節(jié),但主要由教師來完成,目的在于激發(fā)學(xué)生的“創(chuàng)造激情”,為其將來從事科研工作埋下理想的“種子”。

上述4個環(huán)節(jié)是一個連續(xù)進(jìn)行的過程,需要具體落實到7個步驟上(詳見表1),包括要求學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)、分組討論、小組總結(jié)和演講、向教師提出問題、由教師查閱資料后進(jìn)行回答等。

表1 落實課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的具體步驟

二、培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力教學(xué)模式的實施

(一)專業(yè)知識點的選取

污染生態(tài)學(xué)是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的一門新興學(xué)科,其教學(xué)內(nèi)容和研究內(nèi)容的涵蓋范圍都十分廣泛,包括了與自然生態(tài)破壞有關(guān)的各種類型的環(huán)境問題;而且,這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)與國家和社會的需求結(jié)合得比較緊密。由于社會各界的普遍關(guān)注,所以這部分知識對大部分本科生來說并不陌生,知識點的專業(yè)化程度較低、難度適中,可以讓學(xué)生有所總結(jié)、有所感悟和有所發(fā)現(xiàn)。因此,本研究選取污染生態(tài)學(xué)中的“大氣污染”部分作為專業(yè)知識點,實施了研究性教學(xué)模式。

(二)學(xué)生群體的選取

筆者認(rèn)為,選取大學(xué)2、3、4年級的本科生作為研究性教學(xué)模式的實施對象較為合適。其主要原因在于:①選取大學(xué)4年級本科生作為實施對象,可以直接促進(jìn)畢業(yè)論文工作的開展,并有利于本科生實現(xiàn)從本科階段到研究生階段的“平滑”過渡;②選取大學(xué)3年級本科生作為實施對象,有利于學(xué)生在完成前2年基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,帶著“研究”的視角學(xué)習(xí)高年級的專業(yè)課程;③選取大學(xué)2年級本科生作為實施對象,有利于盡早改變本科生在中學(xué)階段養(yǎng)成的“填鴨式”思維模式,從而盡快適應(yīng)并養(yǎng)成“自學(xué)式”和“發(fā)現(xiàn)式”思維模式,以避免到學(xué)習(xí)后期積重難返。目前,本研究已選取大學(xué)2年級的83個學(xué)生(其中環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生27人、環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生56人)作為實施對象,進(jìn)行了初步探索。

(三)教學(xué)過程的實施

將學(xué)生分成10個小組進(jìn)行回憶、討論、演講環(huán)節(jié)的教學(xué)活動。學(xué)生關(guān)注的主題涉及“大氣污染”部分的3個知識點,分別是全球變暖現(xiàn)象、酸沉降現(xiàn)象、臭氧層破壞現(xiàn)象的原理及防治。學(xué)生對相關(guān)主題的關(guān)注程度(即各主題學(xué)生關(guān)注的比例)詳見圖2,學(xué)生小組就知識點總結(jié)提煉的問題詳見表2。

圖2 研究性教學(xué)模式涉及的知識點及學(xué)生的關(guān)注程度

從學(xué)生小組的提問情況看,只有1個小組沒有針對知識點提出問題,其原因可能是學(xué)生在對知識點的掌握、小組內(nèi)交流的組織、對新教學(xué)模式的適應(yīng)等方面存在一些問題。這還需要在將來的研究中深入探討。

表2 學(xué)生小組就知識點提交的問題

三、培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力教學(xué)模式實施情況的評價

(一)學(xué)生的評價

課程教學(xué)結(jié)束后,筆者組織學(xué)生對教學(xué)過程進(jìn)行了評價,主要是了解學(xué)生對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果的認(rèn)可程度和總體印象。學(xué)生對課程教學(xué)的評價情況詳見表3,每個評價指標(biāo)的滿分為10分,根據(jù)分值評價結(jié)果劃分為5個等級,分別是“很好(10≥分值≥9)、較好(9＞分值≥8)、一般(8＞分值≥7)、較差(7＞分值≥6)、很差(6＞分值)”。

表3 學(xué)生對教學(xué)評價指標(biāo)的打分情況

從評價結(jié)果上看,環(huán)境科學(xué)專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果的認(rèn)可程度都比較高,評價結(jié)果達(dá)到“很好”等級的指標(biāo)占75%(不考慮專業(yè)差異),評價結(jié)果達(dá)到“較好”等級的指標(biāo)占25%(不考慮專業(yè)差異),沒有評價等級較低的指標(biāo)。從不同專業(yè)的認(rèn)可情況來看,環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生對課程教學(xué)的認(rèn)可程度比環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生稍高。這說明環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生更適應(yīng)這種新的教學(xué)模式。另外,本研究還調(diào)查了2個專業(yè)學(xué)生對課程教學(xué)的總體印象。調(diào)查結(jié)果顯示(詳見圖3),學(xué)生對課程教學(xué)的總體印象根據(jù)滿意程度可劃分為“非常滿意、比較滿意、基本滿意、不滿意”4個等級,50%以上學(xué)生對課程教學(xué)“非常滿意”,沒有“不滿意”的情況出現(xiàn)。

圖3 學(xué)生對課程教學(xué)的總體評價情況

(二)同行的評價

近十幾年來,我國高等農(nóng)林院校為社會培養(yǎng)了一大批環(huán)境保護(hù)本科專業(yè)人才。為了落實質(zhì)量工程,實施分類指導(dǎo),促進(jìn)規(guī)范化辦學(xué)和特色辦學(xué),不斷提高環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量,教育部高等學(xué)校環(huán)境工程教學(xué)指導(dǎo)委員會于2009年5月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)舉辦了“全國高等農(nóng)林院校環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范建設(shè)研討會”,全國40多所農(nóng)、林、水產(chǎn)類高校的有關(guān)院系領(lǐng)導(dǎo)、環(huán)境工程專業(yè)學(xué)科點負(fù)責(zé)人等100多名代表參加了會議[6]。會上筆者就北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的建設(shè)作了典型發(fā)言,介紹了上述教學(xué)模式的改革與探索,得到了與會代表的廣泛肯定。

斯坦福大學(xué)校長卡斯帕爾教授在談及斯坦福大學(xué)成功的辦學(xué)經(jīng)驗時,曾經(jīng)指出“這里沒有任何秘密,斯坦福大學(xué)只是堅持在寬松自由的學(xué)術(shù)環(huán)境中使教學(xué)與科研有機(jī)地結(jié)合”[2]。筆者認(rèn)為,這種結(jié)合不僅可以促進(jìn)科研工作本身的發(fā)展,更重要的是能夠促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的更新,培養(yǎng)青年學(xué)生的創(chuàng)新能力?！把芯啃越虒W(xué)模式”的提出,就是要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)和造就高素質(zhì)的科技人才,為我國創(chuàng)新能力和創(chuàng)新效率的不斷提高提供堅實的基礎(chǔ)和不竭源泉。

從整體效果上看,本研究所設(shè)計的研究性教學(xué)模式的實施取得了較好的教學(xué)效果。但是,許多潛在的問題也是不容忽視的。其中最大的挑戰(zhàn)就是教學(xué)質(zhì)量不易控制,教學(xué)內(nèi)容取決于教師的專業(yè)背景、知識寬度和組織能力;同時,教師的工作量也大幅度增加。例如,學(xué)生提出的問題涉及的學(xué)科領(lǐng)域較廣,而且學(xué)生提煉問題的水平差異較大,所以教師不僅需要具有廣博的知識面,還需要具有很強(qiáng)的組織能力和過硬的科研綜合素質(zhì)。因此,需要“教學(xué)型”“科研型”和“管理型”3者相結(jié)合的教師人才。這對教師群體來說是一個很苛刻的要求。

另外,研究性教學(xué)模式的實施對學(xué)校環(huán)境也有要求,既要有寬松的教學(xué)環(huán)境,又要有可以定量考核的教學(xué)管理體系。因此,高校在開展此類教學(xué)實踐時應(yīng)該慎重,要循序漸進(jìn),不可拔苗助長、急功近利。

[1]路甬祥.建設(shè)面向知識經(jīng)濟(jì)時代的國家創(chuàng)新體系[J].世界科技研究與發(fā)展,1998,20(3):70-72.

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[3]馬忠,屈波,張金鑫.基于提高自主學(xué)習(xí)能力的本科生畢業(yè)論文訓(xùn)練體系[J].清華大學(xué)教育研究,2008,29(1):113-118.

[4]李凝.解析“研究型大學(xué)”[N].科技日報,2002-12-04(17).

[5]劉智運.論高校在建設(shè)創(chuàng)新型國家中的新使命[J].教學(xué)研究,2008,31(1):1-4.

[6]襄樺.清華參與組織全國高等農(nóng)林院校環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范建設(shè)研討會[EB/O L].(2009-06-05)[2009-10-01].http://news.tsinghua.edu.cn/new/news.php?id=20653.