摘 要:创新教育是高校培养大学生的重要任务,也是提高大学生创新素质的重要途径。在分析创新教育重要意义的基础上,指出制约大学生创新能力发展的重要原因,包括大学生创新意识和动机不强、缺乏有效的认知技能训练课程、课堂教学内容和方法不合理、创新教育平台不完善等。因此,提出在加强创新教育平台建设力度的的同时,更应致力于教学内容和方法的改革。本文以数控技术课程的教学过程为例,提出如教学过程中的元认知训练、教学内容的“组块”化、教学过程中的问题表象化、行课过程中的项目式教学等作为提升大学生创新能力的实施策略。
关键词:创新教育 培养 创新能力 元认知 组块化
中图分类号:G612文献标识码:A文章编号:1673-9795(2012)08(a)-0020-02
“创新”已经成为现代社会发展与进步的基本动力[1]。经济全球化的到来,创新能力是一个国家最关键的实力,提升创新能力,不仅意味着可以进入并占领科学研究的前沿和战略制高点,促进重要自主知识产权的拥有并引导社会的发展和进步,而且意味着向新的领域、新的方向开拓时占据先机[2]。高校担负着为国家建设培养高层次人才的重任,应高度重视大学生创新能力的培养。创新能力的培养包括使学生具备主动学习的精神、独立探索知识的能力、运用创造性思维方法解决问题的能力,更为重要的是使学生走出校门能够成为热衷于推动和实现科技创新的社会建设者。因此,积极探索高校教育中影响大学生创新素质的各种因素,并建立相应的改革策略势在必行。
1 制约大学生创新能力的内部因素
1.1 大学生创新意识和动机不强
Sternberg的创造力投资理论[3]指出:创造力是由智力、知识、思维风格、人格、动机和环境等成分联合产生。良好的人格品质和具有从事创造性活动的内在动机是创造力形成和发展的动力源。但是在我国“重知识传承、轻知识创造”的传统教育中,过份的强调了教师的“传道、授业、解惑”,而缺乏对学生的成功教育,即根据学生的个体差异情况,设置适度的障碍和目标要求,使他们都有获得成功的机会,从而提高自尊心和自信心,提高直面困难和战胜困难的勇气。因此,大多数在校大学生都缺乏挑战权威、勇于创造、坚强忍耐的优秀品质。再者,高校对大学生的考核评价机制强调考核学生对知识和技能的掌握程度,忽视了对学生情感、品格、潜能、创新思维、实践能力的考察,客观上扼杀了学生的内在创新意识和动机。
1.2 缺乏有效的认知技能训练课程
根据Newell&Simon的信息加工系统(IPS)模型[4],人类大脑的信息加工系统由有限容量的信息传递与处理系统、认知策略系统、知识经验系统及自我监控系统四个部分组成。对信息加工处理具有能力限制的工作记忆系统会极大的影响学生的分析能力和创造性思维。自我监控系统是进行创新活动的关键,在信息传递与处理过程中,学习者不断运用元认知能力监控自己的认知活动,如知道自己具有哪些知识和经验,知道自己可以采用哪种认知策略等。但是,在教学活动和科技创新活动中,传授型的授课方式限制了学生的自由思考和想象空间,压抑了学生的个性方法,忽视了对学生认知技能的训练,如提高工作记忆空间信息处理能力的方法、运用适当创新认知策略的方法及运用元认知进行创新活动监控的方法等。
2 制约大学生创新能力的外部因素
2.1 课堂教学内容和方法不合理
我国以教师和教材为主导的课堂教学方式将学生学习过程视为获得知识的过程,只注重灌输式的知识传授,忽略了课堂上对学生元认知能力的培养,从而导致学生不善于反思和评价自己的学习过程,不善于调节和控制自己的学习过程;教学过程中不重视教研结合,导致教学内容与前沿的结合和与边缘学科的交叉很少,知识更新较慢,使学生无法接触到学科领域的前沿知识;课堂教学方法因循守旧,开放性不够,缺少情景式、问题式、项目式、实践式等有利于培养学生创新思维和创新能力的互动式教学方法;教学过程中忽视理论知识与实验环节的辩证统一关系,只注重理论课程体系的改革,使实验教学依附且滞后于理论教学,实验教学内容和社会需求相脱节,且实验手段落后和实践方式僵化,最终导致学生兴趣不浓。
2.2 创新教育平台不完善
良好的育人环境是培养创新型人才的摇篮,所以家庭、学校、社会应共同努力构建良好的创新氛围。受传统教育模式的影响,我国高等教育对学生实践动手能力的培养力度不够,多数高校无法为学生提供多学科的综合型实验平台和多样化的校内外科技创新实践基地,阻滞了大学生创新实践活动的进行;高校在课程设置、学分管理、评价制度和激励制度方面缺乏革新,难以激发学生主动参加科技创新活动的热情,同时,以论文、专利、获奖等形式来衡量教师和学生的创新活动绩效,助长了学生科技创新的功利心,不利于校园创新氛围的形成;教师是学生进行科技创新的引导者,培养一支具有创新意识和创新能力的教师队伍非常关键,但是目前许多高校的体制无法营造一种有利于激发教师教学创新能力的宽松的教学环境,并且缺乏相应的创新活动导师管理制度及合理的评价和考核标准,使得校园科技创新活动无法有效开展。
3 大学生创新能力培养的实现策略
通过分析高校教育中大学生创新能力培养的各种制约因素,可以看出创新型人才的培养需要多方长期不懈的共同努力才能实现。完善的教育平台是培养创新型人才的前提和基础,需要得到社会和高校的关注和大力支持,是一个长期的工程。通过教学内容和方法的改革来解决大学生创新能力培养的困境是当前一个行之有效的方法。本文根据认知心理学及创造心理学相关理论,以数控技术课程的教学过程为例,分析教学过程中的瓶颈环节,建立相应的教学策略,为其它课程的教学活动的组织与安排起到一定的借鉴作用。
3.1 教学过程中的元认知训练
根据Sternberg的三重智力结构理论,元认知与个体的创造力密切相关,是主体对认知活动的自我意识和自我调节[3]。表现在主体以本身及活动为意识对象,根据活动的要求,选择适宜的策略,监控认知活动的进程,不断反馈和分析信息,及时调节自己的认知过程,坚持或更换解决问题的方法和手段。由于元认知处于支配认知活动的地位,使学生在学习中易产生变通的能力,促进学生从多方位思考问题。
在数控技术教学中可以通过多种方式对学生进行元认知能力的训练。课堂上可根据难点和疑点问题,如DDA插补运算方法的改进,按照“提出问题、分析问题、用已有知识和经验解决问题、再提出新问题”这样一个循序渐进的过程引导学生学会对自己的认知活动进行监控,如制定求解计划,选择恰当的求解策略,预计结果及有效性,严格控制求解计划的执行,进行自我反馈及评价等。课堂外可通过为该课程设计相应的自我评价表和教师反馈表,涉及基础知识与技能、学习过程及方法、不断学习和追求科学的动力等项目,使学生学会进行自我评价的同时,学会反思和评价自己的学习过程,调节和控制自己的学习进度,培养科学、勤奋的学习习惯,重视价值观、态度及情感的培养,自觉进行情感体验。
3.2 教学内容的“组块”化
人类大脑的工作记忆系统是一个信息的暂时存储并进行加工处理的处理器,其中保留着的是个体正在有意识地思考着、使用着的信息,是对信息进行加工的主要场所。人的分析能力和创造性思维依赖这种短时集中处理器。但是,工作记忆的容量十分有限,被看作是人类信息加工系统的瓶颈,而“组块化”过程是解决这一问题的有效途径,即提取和利用自己已有的知识经验,通过扩大每个信息之间的意义联系,以达到扩大与增加工作记忆容量的认知操作。
数控技术课程是集精密机械、计算机、自动控制、液压气动等多学科成果为一体的综合应用技术,专业背景较强。为了提高教学效果,将数控技术课程中的知识进行 “组块”,分别为数控装备知识组块、控制原理知识组块、数控编程知识组块及数控加工知识组块,利于学生形成系统化的知识体系,避免概念的分散重复。在教学内容的安排上采取从概念组块,到问题组块,再到活动组块的顺序。即在概念组块阶段以掌握基本事实和原理为主,以讲解经典实例为媒介,增加学生感性认识;在问题组块阶段将根据难点问题设置问题情境训练学生的创造性思维,鼓励学生多角度思考;在活动组块阶段通过模拟加工和机床调整试验帮助学生强化理论学习。
3.3 教学过程中的问题表象化
问题表征分为内部表征和外部表征[5]。内部表征是学习者构建的关于问题的认知结构,是对觉察到的问题的初始条件、约束条件的解释。外部表征被定义为问题情景的成分和结构,包括物理符号、物体、维度,以及外部规则、约束条件或边界条件等,这些信息只能被知觉系统觉察、分析和加工。对于许多问题来说,外部表征是其必不可少的构成要素,没有它问题就无法成立或问题的性质就会发生根本的变化。
在数控技术教学过程中如果遇到学生难以理解的问题时,过于抽象繁琐的语言描述和符号表示只会加重学生的认知负担,使他们无法进行有效的内部表征,即无法形成清晰的问题结构。这时,应运用各种先进的教学手段帮助学生进行问题的简化,将抽象表述转化为具体化的表象。如在向学生解释增量式光电编码器或编码盘测量装置的工作原理时,可利用动画演示的方式说明其工作过程,避免文字描述对学生带来的理解上的困扰;在说明数控机床电主轴和普通主轴之间的区别联系时,可为学生提供各种不同剖面结构的实物图片,让学生自己进行结构分析找到答案所在;在学习数控编程时,可将程序代码与仿真加工进行结合,使学生能够直观的理解代码的作用。
3.4 行课过程中的项目式教学
数控技术课程属于多学科交叉课程,工程背景较强,封闭式的教学方法容易令学生产生厌学情绪。因此,在行课过程中除了教学内容按照“组块”方式组织外,教学方法上也需要颠倒传统教学方式下教师和学生的位置,变学生的被动学习为主动学习。研究表明:听课只能接受20%的知识,看音像资料可以接受30%的知识,动手做能够掌握80%的知识。可见,“在做中学”是高效的学习方法。因此,在行课过程中根据内容需要采取项目式教学法,即根据学习内容设立不同的项目选题,将学生分为若干团队,督促各个团队按照设定目标-计划-准备-项目实施-成果报告-项目评估进行项目展开。例如,在进行数控装备部分的内容学习时,针对数控车床与数控铣床的伺服进给系统,设立不同的初始参数与约束条件,建立不同的项目选题,组织学生分团队展开设计工作。指导学生做好项目进度计划,培养他们学习各种调研方法,并在此基础上实施项目,进行进给系统的结构设计与改进,详细结构的设计与计算等工作,最后对各团队的提交结果进行评估。整个项目实施过程强调教师和学生的互动,充分做到开放式教学;教学内容与项目过程密切配合,做到理论与实践的辩证统一;项目选题与学科动态紧密联系,做到教学与科研的自然结合,使学生不断的接触领域的最新科技。
3 结语
创新是一个民族进步的灵活,是一个国家新旺发达的不竭动力,一个没有创新能力的民族,将难以屹立于世界先进民族之林。高校肩负着培养创新人才的重要责任,因此,创新教育已成为大学素质教育的核心。建立一个完善的创新教育平台需要高校和社会的共同努力,而作为一线的教育工作者更应将培养创新人才作为自己的使命,在教学中不断的总结新的教学模式,不断的进行教学改革,提升自己能力的同时,实现学生的创新素质培养。
参考文献
[1]刘燕华.大力开展创新方法工作全面提升自主创新能力[EB/OL].科技部门户网站,http:///kjbgz/200705/t20070529_50096.htm, 2007.
[2]赵敏,胡钰.创新的方法:自主创新,方法先行[M].北京:当代中国出版社,2008.
[3]Sternberg,R.J.Handbook of creativity[M].Cambridge,MA:Cambridge University Press,1999.
[4]Newell A,Simon H A.Human problem solving[M].Englewood Cliffs,NJ: Prentice-Hall,1972.
[5]Zhang J. The nature of external representation in problem solving[J].Cognitive Science,1997,21(2):179-217.