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一、發展非智力因素的作用,培養學生創新意識
現代心理學認為,學生的非智力因素主要是指興趣、毅力、意志、動機和態度等心理品質及人格特征的個性差異。心理學家把創新意識跟屬于非智力因素的有關變量作相關分析,由相關系數矩陣發現,影響創新意識的主要因素是:興趣。同時,還表明創新意識與非智力因素正相關且關系密切。源自內心的熱愛和追求,是創新的靈魂,它對學生創新素質的形成與提高具有極大的推動作用。因此,培養學生創新意識的關鍵是發揮非智力因素的作用。
二、敢于標新立異,增強學生創新意識
現代腦生理學和少年兒童發展心理學研究表明,少年兒童有一種與生俱來的自我探索和好奇心,有無限的創造潛能,較為注重個人發展。這表明對中小學生進行創新意識與能力的培養符合少年兒童的身心發展規律。教師要培養學生的創新欲望,實現其創造性的追求。在教學中教師要積極引導學生不墨守成規,敢于挑戰。教師要發現班集體中有創新精神的苗子,表揚敢于標新立異的學生,樹立創新榜樣,從而增強學生的創新意識。
三、加強創新思維訓練,培養學生創新精神
創新思維是人類創造活動的靈魂和核心。它是在已有知識基礎上,經獨立分析綜合、尋找新的聯系,從而使問題獲得解決的一種思維過程。思維的發散性,就是多角度、多側面的思維方式。因此,在創新教學中,要靈活處理教材結構和體系,加強創新思維方法和技巧的訓練。
四、注重雙基訓練,培養學生創新能力
扎實的基礎知識是學生學習和掌握專業知識與技能技巧的基點,是創新能力形成的基礎。所以,對學生的創新能力的培養應當建立在“雙基”教學的基礎上,這要求我們必須培養學生具有扎實的基本功,否則,培養學生的創新能力應會變成無本之木、無源之水。但是,這不等于說有了“雙基”后再進行創新能力的培養,而應當在進行“雙基”教育的過程中就予以滲透,使二者相輔相成。例如在數學教學中我們可以采用啟發式、問題式、發現式、研究式等教學方法,誘導學生積極思維、探索、尋找解決問題的途徑和方法。
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1 引言
“創新是一個民族的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。”這是同志對創新的評價。時代呼喚培養創新型人才,教育必須滿足時展的需求。人才的創新能力培養是一個系統性工程,而創新意識是創新人才最基本的素質。中學教育是基礎中的基礎,承擔著為培養創新人才奠定素質基礎的重任。為適應時代要求,中學物理教育的中心應轉移到為提高中學生的科學素質尤其是創新意識與創新能力這方面,在物理知識、物理方法、物理思想及基本科學精神上實施素質教育,使學生在現代化社會中生存,以及在進一步接受高等專業教育的過程中具有相應的創新能力和創造力。本文結合中學物理課程教學,對怎么培養學生的創新意識與創新能力進行相關論述。
2 中學物理教學中的創新意識與創新能力培養方法
針對中學物理教學中怎樣培養學生的創新意識與創新能力,本節從批判性思維培養、合作性學習方式、猜想與假設的重要性、實驗等四個方面分別進行相應的論述。
2.1 批判性思維培養
批判性思維是在充分理解的基礎上,積極主動地以高標準自覺清晰地審查和監控思維諸要素的過程,以區分特定思維的好壞優劣,并著重指出、分析和糾正其中的缺陷,從而達到改進創新的目的,故批判性思維是培養學生的創新意識與創新能力的重要途徑之一[1]。批判性思維不會隨著年齡的增長而不經訓練自然具有,批判性思維需要審慎持續地引導、示范與練習才會獲得,而初中物理課程,無疑是一個培養批判性思維的途徑。美國明確將學生具備批判性思維作為其中學科學教育的重要目標之一。我國的中小學教育雖然也認識到了對學生批判性思維的培養,但其在作為批判性思維培養重要載體的中學物理教材中的設置卻顯得含蓄、隱性以及不盡合理,在中學物理課堂教學中對批判性思維培養也缺乏足夠有效的實踐探索。可以進一步從以下方面培養學生的批判性思維,從而培養學生的創新意識與創新能力:從概念分析、定理定律與公式運用中培養學生的質疑態度;在錯誤評價和方案評價中培養學生的批判精神。在教學實踐中,教師可以將容易混淆的知識有針對性地設計成概念辨析題,讓學生經常性地辨析易混淆的知識點,不斷地分析比對,促進學生掌握辨析的方法,提高辨別是非的能力,從而培養學生敢于質疑的態度。還可以根據物理課程中一些定律的適用條件來引導學生的批判性思維。
如關于歐姆定律,可以向學生發問:“把100 V的電壓加在一段導體上,測得通過電流為5 A。若之后改為50 V的電壓加在這導體上,測得的電流是多少?”學生回答是2.5 A。進一步提出:“是不是一定精確為2.5 A?”最后給學生指出:實際上不一定,因為通電后導體會發熱,會有溫度的改變,這會導致導體電阻阻值的變化,故而導致測得的電流不精確為2.5 A。
2.2 合作性學習培養學生的合作創新意識與能力
合作創新是現在科學研究不可或缺的一種實現形式。“曼哈頓計劃”“阿波羅計劃”“人類基因組計劃”等世界上著名的創新工程無不是世界上各國、各個學科的科學家通過合作創新研究、通力合作才達到的舉世矚目的成果。我國也非常重視合作創新計劃,如教育部“高等學校創新能力提升計劃”(簡稱“2011計劃”),自2012年啟動實施,4年為一個周期,旨在建立一批“2011協同創新中心”,大力推進高校與高校、科研院所、行業企業、地方政府以及國外科研機構的深度合作,探索適應于不同需求的協同創新模式,營造有利于協同創新的環境和氛圍。
為了適應新時代對協同創新人才的培養,中學物理教學過程中應當引入和加強合作性學習方式,課程教學中適當采用分組合作互動學習的方式完成課堂的教學[2]。將學生分配到不同的小組中,盡量保證一個小組內的學生各具特色,能夠相互取長補短,彼此相互指導、相互學習。讓學生去認識不同的對象,聽取不同的看法,分享彼此的經驗,從而使合作小組活動中有更多、更豐富的交流與碰撞,可以激發出更多、更新穎的觀點,達到培養學生創新意識與合作創新能力的目的。如在教學浮力大小與液體密度、排開液體體積、物體密度、物體的體積、物體沒入液體中的深度、物體的形狀等因素之間的關系時,可以讓每個小組不同成員分別研究其中某個因素對浮力大小的影響,再通過相互討論不斷加深自己的理解,創新意識與創新能力也在相互討論過程中得到加強,合作協同學習與協同創新能力也得到一定的鍛煉。
2.3 重視猜想與假設
牛頓說過:“沒有大膽的猜想,就做不出偉大的發現。”猜想是創新的源泉,合理、科學的猜想是科學發現與創新的重要途徑。假設是為了給猜想提供一個可供實踐和驗證的客觀條件,使最初的猜想有一個可供驗證的依據。具體地說,它就是猜想的深入[3]。正因為有了各種假設,才激起了學生對科學知識的無限渴望和一究到底的積極性。同時,假設也為學生提供了一個自主探究的廣闊空間,為學生創新能力的培養提供了舞臺。在學生探索未知知識領域時,在已有知識事實的基礎上,運用非邏輯手段而得到的一種假定,是一種合理推理。猜想與假設一旦能得到實驗結果的支持,它就成為科學結論。故通過猜想能切實開發學生的智力和想象力,培養學生的創新意識與能力。
在物理課堂教學過程中,教師充分利用猜想與假設,來培養學生的創新意識與能力。
1)引導學生把日常生活經驗跟探索物理規律結合起來,提出猜想與假設。如在介紹重力時,可以假設:一旦人失去了重力會怎么樣?如果任何物體都失去了重力的話,會導致什么后果?通過一系列的假設,加深學生對重力的理解,引發學生的創造性思維。
2)運用類比聯想、類比推理、逆向思維等各種方式來引導學生進行猜想與假設。如在講授導體電阻大小與導體的長度、橫截面積、材料等因素的關系時,可以先假設許多人過隧道,什么因素能影響人的順利通過?學生根據日常生活經驗得出結論:隧道的長度、寬度及隧道是否平坦等因素。通過類比把導體看作隧道,自由電荷比作人,讓學生猜想電阻的大小與導體的長度、橫截面積、材料等因素的關系。教師應從多方面創造學生提出猜想與假設的有利條件,進而引發學生創造性思維,培養學生的創新意識與創新能力。
2.4 加強實驗對創新意識與創新能力的培養
物理學是一門實驗科學,實驗是物理學的基礎。物理學的概念、規律及公式等都是以客觀實驗為基礎的。許多物理學的猜想與假設需要通過實驗來驗證,可以說實驗是創新實現的主要手段[4]。
實驗是培養學生創新意識與創新能力的一個主要途徑。學生通過操作實驗儀器、觀察實驗現象和分析實驗結果,一方面使觀察能力、思維能力、操作能力都得到初步的鍛煉。而敏銳的觀察、熟練的操作又是創造性思維得以產生的基礎。故在中學物理教學過程中,應加強實驗對創新意識與創新能力的培養。在實驗教學設計中,既要關注學生動手能力的訓練,更應從實踐與思維、動手與動腦的相互聯系來認識實驗對培養學生創造性思維與創新能力的作用。
應著重從3個方面利用實驗來培養學生的創新意識與創新能力:1)做好演示性的實驗,使之生動有趣,激發學生的創新意識;2)通過學生自主設計和改進實驗,優化創新思維過程,培養學生的創新思維;3)通過實驗中的“敗筆”,引發學生深入思考,培養學生的創新能力。
如需要測量某一鹽水的密度,要求盡可能得出精確值,讓學生自主設計實驗方案。可能會有兩種實驗方案提出:
方案一:1)用天平稱出空燒杯的重量m;2)用量筒量出100 ml鹽水,倒入燒杯中;3)用天平稱出燒杯和鹽水的總重量M;4)計算出鹽水密度。
方案二:1)用天平稱出燒杯和已有鹽水的總重量M;2)從燒杯中倒出100 ml鹽水;3)用天平稱出燒杯和剩余鹽水的重量m;4)計算出鹽水密度。
顯然通過這兩個物理實驗都能求出鹽水的密度,但從精確度上來說,兩者是有差別的:方案二比方案一更準確。玻璃對鹽水來說是浸潤的,方案一中一部分鹽水附在量筒壁上,沒有倒入燒杯中,導致燒杯中鹽水重量的減少;而方案二巧妙地回避了這一問題。故通過加強實驗特別是學生自主實驗,能夠培養學生創造性思維與創新能力。
3 小結
中學物理作為中學生學習的一門主要的自然科學,在培養學生的創新意識與創新能力上起到至關重要的作用。本文結合中學物理的學科特點,對怎樣在教學過程中更好地實現學生創新意識與創新能力的培養進行了初步的探討,并指出應該加強從包括批判性思維培養、合作性學習方式、猜想與假設的重要性、實驗等在內的4個方面來培養學生的創新意識與創新能力。
參考文獻
[1]程軼峰.初中物理教學中批判性思維培養的理論及實踐研究[D].武漢:華中師范大學,2011.
[2]周春寶.初中物理探究學習過程性評價探索[D].南京:南京師范大學,2008.
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【關鍵詞】創新意識;高中化學;創新能力
一、高中化學教學的意義
新課改之后,化學教育在眾多科目中的重要性又強了一分,在教育教學工作中,學生們的主體地位也日益得到重視,以此有助于學生們樹立起良好的學習價值觀,人的潛力是無限的,可開發的空間也是無限的,故而,在學習當中要充分的重視學生的主體地位,要用發展的眼去關注學生們的學習,對學生有信心,這樣使得學生們能夠得到好地教育與塑造。也使學生得到更加深入全面的發展。教育修惡習過程中,教師要積極調動學生參與進來,讓學生能夠積極地發掘并發展自身的潛力,是教學目標得到更優先的實現。新課標要求,化學科目的教育與教學應當重視師生之間良好關系的建立,創建出更加自由和諧的寬松學習氛圍,良好的師生關系更能促進學生學習目標及教師的教育目標的實現,在教學過程中,教師應當嚴格關注學生化學知識水平的發展與提高,對于日后更加深入的學習奠定了良好的基礎。
二、高中化學教學中創新意識培養的重要性
己有的理論知識為手段,在實踐當中,不斷延伸出有價值的新理論、新方法以及新的思想,這就是創新能力。在高中化學教育的過程中,教師應當積極的引導學生掌握正確的學習方法,為解決學習過程中的問題打下堅實的基礎。高中化學教育中,對學生們創新意識的培養,不僅是為了更好地學習以及掌握化學之時,更是為社會培養高素質人才的重要因素。創新能力的培養,首先是以學生的現實學習狀況為主,為學生們塑造良好的學習氛圍。高中化學的新標準中也指出,為了學生在良好輕松的學習環境下學習,應當重視學生們創新意識的培養以及發展。良好的學習環境能夠激發學生們的學習效率,是學生們在提高學習效率的同時更發展了自身品質。創新能力的培養能夠幫助學生樹立出良好正確的學習觀和人生觀。認得到腦可開發性極為強大,因此,強調學生個體差異以及主體地位,十分重要。學上門創新能力的提高,有助于學習興趣的培養與發展,更有助于學習以及教學目標的合理高效的實現。
三、現階段高中化教學中創新意識培養所存在的問題
(一)學生創新能力的培養沒有提高重視
學生們的創新能力的利用主要是以已經掌握的就知識和理論為基礎,在不斷的學習以及實踐當中總結應用性的法和理論,這樣會使學生們在未來的發展上獲得更好的機會與方向。但是,受到傳統育人思想和模式的影響,學生們學習過程中對于創新意識關注度不夠的問題,這就使得創新意識無法在教育教學過程中得到有效的培養與鍛煉;有的學校教師對與學生們的創新意識的培養不夠重視,依次也導致了創新能力無法得到有效的培養與學習。
(二)在化學教育中,沒有一套完善的學生創新能力的培養方式
在化學科目中,實驗是學習的主要方式,所以,應當以日常進行的化學實驗為手段,對學生們的自主創新能力與意識進行培養。很多學校,化學學習的目的是為了應對考試,因而在化學教育以及實驗學習過程中也存在了這樣的弊端,一切的努力及學習都是以最終考試為風向標的,這樣就使得在學習過程中根本沒有太多的實驗課程,這樣就造成了無法利用實驗課程對學生們進行有效的創新意識的培養;還有的學校,教師的教育經驗薄弱,很多教師只能以傳統的教育教學方式進行教學活動,這樣就使得學生們的創新意識無法培養以及創新能力無法鍛煉的問題。
四、高中化學教育中創新意識培養的方式
(一)對化學實驗的教學增加重視
實驗教學是化學教學的主要教學手段之一,同樣,學生的創新能力也能夠在實驗課程中得到最大的培養以及鍛煉。在以后的化學教育活動中,希望教師們能夠增加對于實驗教學的重要性,將實驗課程的上課頻率適當增加。當然,是在學校的實驗器材等硬件設施得到有效的更新以及護理。在實驗課程中,教師規定好試驗方法以及實驗目的,讓學生們自主完成實驗,自己考慮問題,面對預料之中的突發狀況讓學生自己處理,同樣,在實驗過程中,允許同學們在不違反課堂守則的情況下可以根據自己的想法進行試驗,只需保證實驗效果。如此一來,學生們的創新能力得到了極大的鍛煉。
(二)關注化學教育與實際生活的聯系
在化學科目的學習當中,許多內容都與生活有著緊密的聯系,然而在現在的高中化學的教育過程中,并沒有重視化學與生活之間的聯系。如此一來,學生們的學習興趣和效率無法得到最大化的體現,同樣更使得學生們的創新意識無法得到有效的培養與鍛煉。如果想要使學生們的創新意識得到有效的培養與發展,那么教師在教學過程中應當注重學科內容與生活當中存在的聯系,這樣一來能夠有效地激發起學生們的學習興趣,更加能讓學生們的創新意識得到培養與發展。另外,教師們還應當將化學教學與日常生活相結合,時常在課后給同學們安排一些與日常生活有關的小實驗,讓學生們自己發掘,自己完成,這樣一來,在學習的過程中能夠對創新能力得到有效的培養。
(三)讓學生們創新意識的培養得到重視
現價段的我國教育模式受到傳統教育模式很大的影響。高中階段,學生們創新能力的培養極為重要,這關系到學生日后是否會得到更好的發展,教育教學活動中應當加強對學生創新能力的重視,教育教學過程中缺乏對學生們創新意識的培養以及常性能力的鍛煉。因此,教師應當加強對創新意識與創新能力的重視,加強學生們創新意識的培養,如此一來,使學生能夠在未來得到更好的發展。受新課改的要求,教師應當改變教育模式,通過多方面對學生創新能力的鍛煉。
(四)增強學生們的質疑意識,敢于反駁
學會質疑是培養創新能力所需要的根本素質,在化學教育過程當中,教師應當鼓勵學生們進行正當的提問與質疑,并且對教師所下的決定也要敢于懷疑,打破傳統的“師命即天命”,老師的話就是真理的古板思想,學生們在質疑老師的同時,自己的大腦也進行了詳盡的考慮與思索,在質疑老師的同時大膽地將自己的想法進行闡述,這不但使學生的學習效果增加,更使學生們的創新意識得到增強。
五、結束語
創新能力的培養是新時代對于學生的時代要求,化學課程在高中眾多學科當中,相對來說接近與實際生活,并且化學學科的重要程度也是與日俱增,故此,在化學教育過程中結合著創新意識的培養以及創新能力的鍛煉,使學生們化學的學習更加有質量有效果,同時更能高效地達到教師的教育目標以及學生的學習目標。創新能力的鍛煉,能夠使學生更好地順應社會的需求,促進學生們更加高效良好地發展。
參考文獻:
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關鍵詞:初中;科學教育;創新意識
初中科學和一般的學科不同,對學生的創新能力要求比較高。但在傳統的教學模式下,教師比較重視學生應試能力的培養,而忽視了學生的創新能力,因此,必須探索培養學生創新意識、提高學生創新能力的有效途徑。
一、創造創新環境,培養創新意識
環境對于一個人能力的培養具有重要的意義。在培養學生創新意識和創新能力的過程中也應重視環境的影響。因此,教師在教學過程中應為學生營造良好的環境。(1)要鼓勵學生提問。在傳統教學過程中,課堂氛圍比較嚴肅,學生不敢提問,教師也不愿意回答學生提出的各種千奇百怪的問題,這樣不僅影響了學生參與課堂教學活動的積極性,同時還影響了學生創新能力的培養。因此,在教學過程中教師應鼓勵學生大膽提問,以此培養學生的創新意識;(2)采用情景教學的方式。在情景教學的過程中可以充分發揮學生的想象力,并鼓勵學生大膽設想,幫助學生將想象變成現實,從而讓學生體會創新的樂趣;(3)采用科學趣味實驗教學的方法。通過趣味實驗教學可以為學生營造一種輕松愉快的學習氛圍,在這種環境下更容易激發學生的創新意識。
二、培養學生獨立思考的習慣
通過獨立思考不僅可以鍛煉學生的思維能力和邏輯能力,同時還有助于培養學生的創新能力。培養學生獨立思考的習慣可以從下述幾個方面入手:(1)采用一題多變、一題多解的方式。根據專家的研究發現,一題多解是培養學生發散思維的有效方法,學生需要通過聯想和想象才能拓寬自己的思路,這一過程可以實現培養學生發散思維的目的;(2)打破思維定式,培養學生逆向思維。培養學生逆向思維是培養學生創新能力的一種有效方法,采用逆向思考的方式可以讓學生獲得更多的靈感。
三、培養學生的探索精神
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通信工程創新能力工程能力卓越計劃隨著通信技術的發展日新月異,對人才的創新能力要求不斷提升,如何培養具有創新意識和創新能力的高層次人才,適應行業發展的需求,保持有較強的社會競爭力,是高校教育工作者面臨的重要課題。“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,“卓越計劃”以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心,要求行業企業深度參與培養過程,學校按通用標準和行業標準培養工程人才。
東北石油大學通信工程專業是黑龍江省重點專業,在學生創新能力培養方面不斷進行改革,如加強創新意識培養、改革人才培養方案、建立創新實踐平臺等,取得了一些成效。
一、加強創新意識與思維的培養
創新意識是培養學生創新實踐能力的前提。經過小學、中學的“填鴨式”教育方式,大學生習慣了聽課、作業、復習、考試,在思維上形成了定式,缺乏創新意識。因此,我們制定了培養創新意識、指導創新活動的系列活動。
1.培養創新意識
在學生入學教育時,就開始滲透在大學中具有創新意識的重要性,列舉多個優秀學生的典型成功案例,請高年級優秀學生進行創新意識與創新活動的交流,引導他們有步驟、分階段地參與創新活動,提高創新意識。
2.培訓創新理論與方法
學校開設了《TRIZ創新理論與方法》選修課。前蘇聯發明家根里奇?阿奇舒勒在1946年提出了TRIZ理論,被譽為創新的“點金術”,已成為了著名的創新方法學,應用非常廣泛。其中的40個發明原理、39個工程參數及阿奇舒勒矛盾矩陣、物理矛盾和四大分離原理、物質一場模型、發明問題的標準解法、科學效應和現象知識庫等工具為工程技術人員提供了強大的技術矛盾解決工具。通過成立TRIZ協會,開展系列TRIZ創新活動,應用TRIZ理論提供的系統理論和方法引導學生創造性地發現問題和解決問題,快速確認核心問題,發現根本矛盾所在,從而增強創新意識,培養創新能力。
3.開展科技創新活動
開展了大學生科技活動節、TRIZ科技活動競賽、大學生挑戰杯科技作品競賽、大學生電子設計競賽等,將TRIZ理論運用到信息類專業知識中,指導課題開題、技術創新。通過對課題進行過程中難點的分析,將創造性思維和創新性方法解決核心技術問題,激發大學生進行科技發明的興趣,從而創造出科技創新成果。
二、改革人才培養方案
根據通信工程專業的培養目標和要求,結合本專業地處大慶油田的特色,基于CDIO理念和“卓越計劃”的要求,優化課程體系,修訂培養方案和教學大綱。該方案以學生為本,以工程創新能力培養為核心,以“應用系統、功能模塊、基本單元”為主線,構建了一、二、三級課程群。其中一級包含本專業主要基礎課程;二級包含實踐、創新、綜合能力培養要求的項目;三級包含核心課程和與二級項目對應的課程群,如圖1所示。在教學方法和教學手段改革中,以問題、案例或項目進行教學,嘗試多樣式教學方式,充分調動學生的積極性和主動性,讓學生帶著問題來學習,提高學習效率和效果,進而提高教學質量。
三、構建工程創新實踐平臺
工程創新實驗平臺是學生進行實踐鍛煉的保障,為此,我們構建了校內外多層次工程創新實踐平臺。
1.校內實踐平臺
校內工程實踐平臺主要包括專業實驗室、省高校重點實驗室、省校企共建研發中心。
專業實驗室主要開展與專業課程相關的教學實驗項目,一方面,讓學生了解基本實驗理論、數據處理知識、實驗規范、實驗方法、學會常規實驗儀器的使用,熟悉典范實驗的原理、方法及實驗過程,達到課程的基本技能訓練教學要求。另一方面,培養學生綜合運用理論知識和工程觀念分析問題和解決問題的能力。其實驗教學方法是將信號的檢測、濾波、變換、控制等多個環節結合在一起,培養綜合運用多門課程的能力,實驗內容為某一課程各模塊的綜合內容或多門課程的綜合應用。
省高校重點實驗室和省校企共建研發中心主要開展科研項目、大學生創新實驗項目、大學生科技競賽項目等研究,學生以分組的形式加入到各課題組中,由指導教師對學生的選題及研發過程進行指導和監督,對研究成果進行組織鑒定。
2.企業實訓平臺
認識實習、生產實習、畢業實習等實踐性教學環節在企業進行,由校內教師和企業導師共同對學生進行工程實踐訓練,學生針對所選的實訓項目進行相應的企業訓練,學習企業文化,掌握工程項目開發各個環節內容,提高工程實踐能力。
3.競賽平臺
組織并指導學生參加校級“挑戰杯”科技競賽、全國電子設計大賽、全國“TRIZ”杯大學生創新設計大賽等多個競賽活動,通過參賽,提高工程實踐能力,進一步激勵學生進行工程創新活動的積極性。
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關鍵詞:卓越工程師 土木工程;創新意識
中圖分類號:C961文獻標志碼:A文章編號:10052909(2012)05001704“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)是推進高等工程教育適應中國新型工業化和創新型國家建設需要,是中國高等工程教育領域的一項重大改革[1]。清華大學工程教育研究中心有關學者在制定本科層次工程師培養的通用標準中明確提出,創新意識和開發設計能力是“卓越計劃“高校工程專業4年制本科畢業生在知識、能力和素質方面的一個基本要求,同時指出作為本科層次卓越工程師后備人才,除了實踐能力外,重點應放在創新意識的培養,而不能“跨越式”地談創新能力的培養[2]。基于“卓越計劃”下的工科專業本科層次學生創新意識培養主要不同在于:一是更加突出了創新意識培養的前提是要求學生掌握扎實的工程基礎知識和本專業基本理論知識,了解本專業的發展現狀和趨勢,并以此作為必要條件;二是創新意識作為“卓越計劃”對本科生提出的11條基本要求之一,與其他要求存在著相互關聯,是人才培養體系的有機構成要素;三是“卓越計劃”下學生創新意識的培養體現了本科、碩士和博士不同層面的基本要求,更加明確了以“勝任在現場從事產品的生產、營銷和服務或工程項目的施工、運行和維護[2]”為本科層次培養目標下的“較強創新意識“的培養,而非碩士層面的“開拓創新意識”和博士層面的“具有工程創新能力”。
基于“卓越計劃”對本科層次人才培養的內在要求,重點分析土木工程專業在本科生創新意識培養方面存在的問題和產生的原因,并探討通過優化課程體系、改革課堂教學模式、深化實踐教學等進一步加強學生創新意識的培養。
一、土木工程專業本科生創新意識培養的重要性
創新意識是指人們根據社會生活發展的需要,引起創造前所未有的事物或觀念的動機,并在創造活動中表現出的意向、愿望和設想。創新意識是人們進行創新活動的出發點和內在動力,是創新思維和創新能力得以形成的前提[3]。總書記強調: “建設創新型國家,關鍵在人才,尤其在創新型人才”。過去近30年,中國基本建設得到飛速發展,被國際建筑界稱為“世界上最大的建筑工地”,土木工程領域成果豐碩,“施工技術已有部分項目趕上或超過了發達國家,在總體上也正接近發達國家的水平”[4]。但在自主知識產權的創新方面并未有很大突破,中國科學院一項調查表明:中國工程科學方面的原創性創新成果少,工程技術上模仿性創新不夠,擁有知識產權核心技術的產品數量與發達國家相比差距很大[5]。這與當前工程教育中創新意識培養不足或缺失不無關系[6]。顯然,教育部啟動“卓越計劃”正恰當其時,而強化學生的創新意識更是“卓越計劃”的人才培養目標。在土木工程專業培養和教學中加強創新意識的培養和探索也是土木工程教學改革的重要方面。
二、土木工程專業本科生創新意識培養存在的問題
高校土木工程專業肩負著為國家培養高級建設人才的重任,培養具有扎實的基礎知識、創新意識和創造能力的畢業生具有重要意義。然而,偏重知識教育,忽視綜合素質和創新意識培養的現象在高等教育中依然普遍存在,主要表現為如下四個方面。
(一)重視應試能力,忽視綜合素質培養
傳統教育觀念下實施的應試教育把考試和升學作為主要教育目標,在教育教學過程中片面強調高分和高升學率。在教學內容和方法上,知識的機械性記憶和重現成為重要內容,學生的創新意識培養基本得不到重視。
(二)重視理論教育,忽視實踐環節
土木工程專業學生不僅要具備扎實的理論功底,更要注重實踐,學會如何運用專業知識解決實際工程問題,這是土木工程專業特點與內涵要求。然而,長期以來受傳統封閉式教學理念的束縛,片面強調對教材知識、經驗理論的把握,忽視將理論與生產實踐及實際工程相結合,導致教學內容、教學方法單一,在知識傳授的過程中學生常處于被動地位。
(三)重視共性培養,輕視個性發展
傳統教育模式下整體劃一的人才培養方式和高等教育擴招帶來的人才培養批量化[7],已經嚴重扼殺了學生的個性和創造天性,很少注意學生的針對性、可接受性、多樣性和差異性。
(四)重視教師主導,忽視學生主體
創新欲望是培養創新意識的內在動力,然而在以教師為主體的教育過程單向化培養模式下,學生主體地位被忽視,學生獨特思想常遭到批判和挑剔。學生未意識到學習目標的多重性,追求真知的動力缺乏,更感受不到創新的樂趣。
三、土木工程專業本科生創新意識培養途徑與方法
培養學生創新意識和創新能力是“卓越計劃”實施呈現的三個鮮明特點之一[7],更是其目標與要求。河南工業大學作為教育部第二批實施“卓越計劃”的高校之一,至啟動以來,按照有關要求進行了有關教育教學改革,筆者結合學校土木工程專業實際,從優化課程體系、改革課堂教學模式、深化實踐教學三個方面探討了學生創新意識的培養途徑與方法。
(一)課程體系優化
課程體系對人才培養具有綱領性和指導性作用,優化課程體系內容,對培養什么樣的人才起著很大作用[8]。以往土木工程課程體系過分注重公共基礎課、專業基礎課和專業課這三大模塊,忽視了學生興趣愛好、個性特長的選修課程模塊,學生缺少創新意識培養的機會。基于此,在課程體系改革上,按照厚基礎、寬口徑、高素質的原則,加強文理滲透和理工結合,重點作了如下優化。
一是,將整個課程體系分為通識平臺、學科平臺、專業平臺和實踐環節(具體學分構成詳見表1)。
二是,通過整合公共基礎課和專業課內容,精簡原計劃必修課程內容和數量,增加土木工程專業新技術及前沿選修課,適當增加以工程經濟、項目管理、工程法律法規、人文與社會科學為主的選修課。
三是,以開放性創新實驗教學方式,將教師最新科研成果納入創新實踐培養環節,增加工程實踐課程內容。這樣使課程體系中理論教學與工程實踐、基礎課與專業課、必修課與選修課、人文科學與自然科學課更好地相互協調,為學生自主設計學業計劃,實現個性發展,加強創新意識的培養,提供更大發展空間,更好地符合知識結構的要求及能力與素質的培養要求。
(二)課堂教學模式改革
在土木工程專業培養的各個環節中,以教師傳授課堂教學占比最大,因此加強課堂教學過程中學生創新意識的培養尤為重要,并對學生持續、潛移默化地產生影響。為此重點進行了以下三點課堂教學改革:一是,教師在課堂教學開始前,根據課程特點和自身實際進行課堂教學組織和設計,深入研究教材,及時補充最新研究成果,精練授課內容,增加學生自學和課堂討論內容和學時。二是,進行啟發式教學,引導學生聯想,在土木工程專業教學中,通過各種淺顯工程實例,使學生產生聯想,加強基本理論理解與創新意識培養。三是,要設計具有創新意識的綜合性題目,進行小組討論,要求學生廣泛收集相關資料,充分利用所學基本理論與知識研究討論,撰寫報告并進行匯報答辯。在此環節,追求過程享受,讓學生體會運用已學知識解決問題帶來的樂趣,開拓學生思維,探索未知。
(三)實踐教學
實踐環節是土木工程專業教學的一個重要環節,與課堂教學不同,可以使學生得到直接集中的訓練,旨在培養學生理論聯系實際的綜合能力和創新意識。創新思維來源于實踐,創新能力是在不斷解決實際問題的過程中鍛煉和培養出來的[9]。目前,學校土木工程專業本科(四年)設置的集中性實踐教學環節包括:認識實習、實驗教學、課程設計、生產實習、畢業實習與畢業設計、社會實踐等,在此基礎上,結合“卓越計劃“對本科生實踐能力的基本要求,從以下三個方面加強了實踐教學。
一是,推進實踐課程內容的改革和創新。針對材料力學、土力學、建筑材料、土木工程結構試驗與檢測等課程的實驗教學進行改革,逐步減少驗證性實驗,增設綜合性、設計性和研究性實驗,給學生更多的自由想象空間進行方案設計,并動手完成整個實驗過程,培養學生的啟發性思維和創新意識。
二是,依托行業和省內外工程設計施工企業,通過校企聯合培養加強校內外實踐教學基地建設,通過學生到企業去實踐、學習、鍛煉,提高學生實際動手能力。選取專業素質較高的學生,按照具體工程項目要求進行校企聯合畢業設計,收到了良好效果。例如:2011屆土木工程專業約25%畢業生的設計題目源自實際工程項目,并在正從事著設計任務的指導教師帶領下,通過必要任務分解,學生按照正式施工圖要求進行設計,畢業答辯時,優秀畢業設計均來自這批學生。
三是,將學生創新實踐活動納入正常的實踐教學中,結合“挑戰杯”競賽、結構設計大賽、力學競賽等科技創新活動,建立工程實踐科技創新環境平臺,將創新活動賽事、教師科研活動、專業前沿和熱點問題作為創新活動內容,按照不同年級和層次定期開展創新活動,鍛煉學生知識綜合運用能力。例如:由學院教師指導的第十二屆“挑戰杯”科技競賽作品—《非規則球形網架結構構型原理與方法及其力學性能數值模擬》,結合教師科研項目和專業前沿,由大四、大三和大二不同年級學生,土木工程、建筑學和力學不同專業學生組成的聯合研究團隊,經過近一年的努力,取得了全國一等獎的好成績。
四、結語
創新意識是“卓越計劃”對高校工程專業4年制本科畢業生的一個基本要求,也是“卓越工程師”應有的基本素質。研究專業教學中創新意識的培養具有深刻的現實意義和長遠意義,高校應將其貫穿于教育教學的全過程,轉變觀念,在課程體系建設、課堂教學組織與設計、實踐教學體系建設等方面深化改革與實踐,為提高學生整體創新意識和創新能力,培養適應現代化建設需要的創新型土木工程技術人才奠定基礎。
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Innovative ideology cultivation for undergraduates majored in civil engineering
XU Qikeng, ZHANG Hao
(School of Civil Engineering and Architecture, Henan University of Technology,
Zhengzhou 450001, Henan Province, P. R. China)