“大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”對(duì)生物類(lèi)本科生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

劉麗莉，楊葉琪，嚴(yán)明理

(1．湖南科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院;2．湖南科技大學(xué) 教師教育大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練中心，湖南 湘潭411201)

科技創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑，開(kāi)展一系列大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)已經(jīng)成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容?！按髮W(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”能為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)及個(gè)人提供發(fā)揮潛能的廣闊空間，在各類(lèi)課題申報(bào)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得以培養(yǎng)［1］。

近5年來(lái)，湖南科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院承擔(dān)了4 項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目，5 項(xiàng)省級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，18 項(xiàng)“大學(xué)生科研創(chuàng)新計(jì)劃”(SRIP)，指導(dǎo)大學(xué)生參加了“挑戰(zhàn)杯”“節(jié)能減排”等14 項(xiàng)科技競(jìng)賽。通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和競(jìng)賽，可以激發(fā)本科生的主觀能動(dòng)性，探究和解決科研實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新思維能力，為以后在該領(lǐng)域繼續(xù)深造和參加科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 注重細(xì)節(jié)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)性思維

嚴(yán)謹(jǐn)性是科學(xué)創(chuàng)新研究最基本的要求，也是最重要的要求。科研課題探索若缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性的實(shí)驗(yàn)是沒(méi)有說(shuō)服力的，得出的結(jié)論也不能讓人信服。尤其生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)是以實(shí)驗(yàn)性為主的學(xué)科，“大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”在提高本科生嚴(yán)謹(jǐn)性思維方面起到推動(dòng)作用。

艾弗里(Avery)的肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)將肺炎球菌DNA 提純至99．98%，僅含0．02%的雜質(zhì)，當(dāng)時(shí)“肺炎球菌的轉(zhuǎn)化因子為DNA”的結(jié)論，依然沒(méi)能得到那些挑刺科學(xué)家的認(rèn)可［2］。無(wú)論在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)還是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們都應(yīng)從微小細(xì)節(jié)入手，比如基因擴(kuò)增(PCR)反應(yīng)體系中Taq 酶或引物的單獨(dú)加樣量?jī)H需0．2 －1ul，要求學(xué)生極為細(xì)心地操作，降低實(shí)驗(yàn)誤差，才能獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性。

實(shí)驗(yàn)性研究實(shí)質(zhì)上是一項(xiàng)很繁瑣的工程，從了解實(shí)驗(yàn)室基本規(guī)則、認(rèn)識(shí)器材到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，所以必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)。例如:基因重組實(shí)驗(yàn)，從對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的消毒滅菌、試劑的配置，到酶切、連接、轉(zhuǎn)化，都是一環(huán)扣一環(huán)，只要其中一步有誤，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗?？茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性思維自始至終貫穿在整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)性的思維能力在于求真務(wù)實(shí)的態(tài)度。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)反復(fù)推敲，力求嚴(yán)謹(jǐn)周密、思路清晰，具有較好的操作性。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中應(yīng)從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，準(zhǔn)確取樣，精確分析，及時(shí)記錄數(shù)據(jù)等等。實(shí)驗(yàn)研究特別忌諱馬虎和隨意，以免形成一種惰性習(xí)慣。

2 打破僵化的思維瓶頸，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維

生物類(lèi)本科實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容多以驗(yàn)證性為主，即經(jīng)典原理再現(xiàn)和“照葫蘆畫(huà)瓢”式的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，學(xué)生也習(xí)慣將教材和教師課堂教學(xué)當(dāng)作絕對(duì)權(quán)威，放棄主動(dòng)思考和探究的機(jī)會(huì)。近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，PCR 技術(shù)、West－Blot 技術(shù)、microRNA 測(cè)序等廣泛應(yīng)用，對(duì)生物類(lèi)本科生的知識(shí)和技能提出更高的要求，勢(shì)必要打破僵化的思維模式，激發(fā)學(xué)生動(dòng)態(tài)的發(fā)散性思維。常言道，發(fā)散思維是想象力源泉的廣闊通道，是創(chuàng)造力得以表現(xiàn)的重要因素［3］，發(fā)散思維與創(chuàng)新思維是密切相關(guān)的。在大學(xué)生科研創(chuàng)新項(xiàng)目中發(fā)散思維更是發(fā)揮了重要作用，需在課題確定標(biāo)題之前先有一個(gè)點(diǎn)，比如在研究油菜種皮顏色形成的生物機(jī)制時(shí)，首先控制油菜種皮顏色性狀的物質(zhì)是什么，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是什么，是由哪些基因主導(dǎo)調(diào)控，基因在調(diào)控過(guò)程中可能受到哪些因素的影響，基因之間的正反饋調(diào)控作用等等，這都是發(fā)散思維帶來(lái)的一系列思考，使得零散的知識(shí)點(diǎn)變得更加系統(tǒng)有序，在積極的思維和探索中使得原有的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)變得更加合理、完善。

學(xué)生利用逆向思維和側(cè)向思維的方法來(lái)解決問(wèn)題往往能達(dá)到意想不到的效果。他們?cè)谡n題研究中巧妙地避開(kāi)問(wèn)題的鋒芒，從不起眼的地方著手挖掘。比如對(duì)一些有毒有害物質(zhì)的合理回收、分解和再利用，如果單單從分解這一個(gè)角度來(lái)考慮會(huì)造成浪費(fèi)或二次污染，而將它轉(zhuǎn)化后既能消除污染又不浪費(fèi)資源。大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目為生物類(lèi)本科生提供了一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的科研平臺(tái)，促使學(xué)生主動(dòng)參與，成為知識(shí)的積極探求者，進(jìn)而大大提升了學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3 跨越思維定勢(shì)和從眾心理障礙，訓(xùn)練批判性思維

“批判是科學(xué)的生命”［4］。在生物領(lǐng)域的科研實(shí)踐中，既要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，也要求跨越定勢(shì)思維和盲目從眾心理障礙，用批判性的眼光來(lái)評(píng)價(jià)和篩選真正有價(jià)值的信息。大學(xué)生創(chuàng)新型項(xiàng)目對(duì)生物類(lèi)本科生批判性思維的培養(yǎng)有很大的促進(jìn)作用。比如試驗(yàn)開(kāi)展和實(shí)施的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生們也在經(jīng)歷著一個(gè)對(duì)實(shí)驗(yàn)洞察、分析和評(píng)估的過(guò)程;在每一個(gè)階段性實(shí)驗(yàn)總結(jié)時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員集思廣益，相互交流在課題環(huán)節(jié)中碰到的棘手的難題，敢于質(zhì)疑答疑，敢于構(gòu)思設(shè)想，迸發(fā)出新的想法、新的思路。在不同觀點(diǎn)的交流、辯論與合作中思考，不知不覺(jué)就鍛煉了批判性思維。計(jì)劃不是唯一和固定不變的，在制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃這一環(huán)節(jié)中，可能計(jì)劃趕不上變化，為更好地完成項(xiàng)目，需要不斷地調(diào)整計(jì)劃，充分考慮現(xiàn)實(shí)情況，通過(guò)正反全面分析，考察多種不同或備選的方案，以動(dòng)態(tài)和批判性的思維來(lái)應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的某些瞬時(shí)狀況，以便使項(xiàng)目更好地開(kāi)展。在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)藥劑的用量和種類(lèi)，每一步驟所需時(shí)間、條件等等，并不是一味地遵循前人所留下的數(shù)據(jù)，而是在前人的基礎(chǔ)上繼往開(kāi)來(lái)、不斷摸索，尋找最合適的實(shí)驗(yàn)解決方案，從不同的側(cè)重點(diǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)方法和探討思路。項(xiàng)目結(jié)題時(shí)，學(xué)生反思所完成項(xiàng)目的不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，這些都有效地培養(yǎng)了批判性思維。

批判性思維將思維進(jìn)行再剖析，正確評(píng)價(jià)問(wèn)題，并將其用于實(shí)踐［5］。在信息繁雜的時(shí)代，這種思維能力對(duì)大學(xué)生的發(fā)展尤為重要。本科生利用大學(xué)生創(chuàng)新型項(xiàng)目有效培養(yǎng)了批判性思維和應(yīng)變能力，與此同時(shí)訓(xùn)練了解釋、分析、評(píng)估、推論、說(shuō)明、自我校正等一些基本技能，能夠整合批判性思維的各種技能并加以有效運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力和自信心。

4 克服挫敗感應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課題存在探索性和創(chuàng)造性，有可能會(huì)經(jīng)歷挫折或失敗，需要反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嘗試，完善研究方案。在這個(gè)過(guò)程中需要克服挫敗感，細(xì)心分析失敗原因，利用批判性思維和創(chuàng)造性思維，努力尋求并發(fā)現(xiàn)走出困境的突破口。比如前期在油菜籽種皮的RNA 提取實(shí)驗(yàn)中，RNA 總是發(fā)生降解，導(dǎo)致提取效率很低且材料不易獲得，團(tuán)隊(duì)成員灰心喪氣;通過(guò)調(diào)整心態(tài)，團(tuán)隊(duì)成員戰(zhàn)勝挫敗感，冷靜應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，繼而對(duì)所用器材嚴(yán)格消毒并保證在冰上操作等步驟的改進(jìn)和實(shí)施，實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯好轉(zhuǎn)。

在開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，指導(dǎo)老師要給學(xué)生一些鼓勵(lì)和成功實(shí)驗(yàn)案例的體驗(yàn)，激發(fā)他們的自信心和成就感，調(diào)動(dòng)學(xué)生尚處于萌芽狀態(tài)的各種潛在的創(chuàng)造性思維。生命科學(xué)研究中有許多前沿的、有趣的科學(xué)問(wèn)題，老師若能適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生并活躍其內(nèi)心情緒，從人體生理學(xué)角度來(lái)看，可以激活學(xué)生大腦神經(jīng)細(xì)胞，點(diǎn)燃他們探究生物奧妙的興趣和欲望，使學(xué)生傾注熱情到專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，極大地豐富他們的想象力和經(jīng)歷挑戰(zhàn)后的意志力，克服并戰(zhàn)勝困難和挫折，激發(fā)創(chuàng)造之源，進(jìn)而提高認(rèn)知和創(chuàng)造活動(dòng)的效率及效果。

5 培養(yǎng)學(xué)生的整體性思維

整體性思維強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一性?！按髮W(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”整個(gè)實(shí)施過(guò)程猶如一個(gè)具有完整故事情節(jié)的經(jīng)歷，它要求整體全面地分析問(wèn)題，挖掘并尋覓整體中的關(guān)鍵條件作為解決問(wèn)題的切入點(diǎn)，從整體性思維出發(fā)，遍及到各個(gè)局部環(huán)節(jié)，顧全大局。運(yùn)用整體性思維，能夠讓同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)之前充分考慮到實(shí)驗(yàn)所需的準(zhǔn)備材料，所要進(jìn)行的步驟，可避免的因素是什么，不可避免的因素怎樣盡量減少損失。這樣有利于學(xué)生們?cè)谶M(jìn)行項(xiàng)目研究時(shí)少走很多彎路，也可以培養(yǎng)他們“見(jiàn)微知彰，見(jiàn)柔知?jiǎng)偂钡哪芰Α?/p>

大學(xué)生創(chuàng)新型項(xiàng)目從組建團(tuán)隊(duì)、撰寫(xiě)申請(qǐng)書(shū)、經(jīng)費(fèi)預(yù)算，到通過(guò)批準(zhǔn)后實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展和實(shí)施，研究論文的寫(xiě)作和結(jié)題等，對(duì)培養(yǎng)整體性思維都非常有益。一個(gè)課題得以完成，團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行全面分析、通盤(pán)考慮，在進(jìn)行總體分析的基礎(chǔ)上考慮細(xì)節(jié)，方能從局部入口逐漸完成大局任務(wù);學(xué)生的一次生物實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用整體性思維要有全局觀念，從大處著眼、小處下手，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前切忌盲目下手，而是先思考為什么要進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，目的是什么，預(yù)期結(jié)果可能是什么。接著搜集實(shí)驗(yàn)所需的材料，規(guī)劃實(shí)驗(yàn)步驟方法，利用并整合實(shí)驗(yàn)室資源，達(dá)到資源共享，可以避免不知道如何使用儀器的尷尬，在操作過(guò)程中不會(huì)因?qū)ふ以噭┖蛢x器設(shè)備而東奔西走焦慮不安，減少操作過(guò)程中的失誤。正確運(yùn)用整體性思維，則會(huì)使學(xué)生們分清事情的輕重緩急，避免繞彎路。另外，創(chuàng)新小組利用科研實(shí)踐不僅鍛煉了獨(dú)立開(kāi)展工作的能力，而且培養(yǎng)了相互合作、團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的精神。

綜上所述，依托和實(shí)施“大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”對(duì)培養(yǎng)生物類(lèi)本科生的創(chuàng)新思維能力有很大的促進(jìn)作用，幫助他們成長(zhǎng)為銳意進(jìn)取、具有創(chuàng)新能力的人才;將創(chuàng)新性項(xiàng)目中培養(yǎng)的思維和能力注入到學(xué)生今后的生活、學(xué)習(xí)和工作中，能幫助他們解決問(wèn)題，為今后的成功奠定基礎(chǔ)。

［1］嚴(yán)明理，劉麗莉．生物類(lèi)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式探索［J］．當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014(6):147 －148．

［2］盧義欽． Avery 為何與諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)失之交臂?［J］．生命的化學(xué)，2005(25):67 －69．

［3］許龍，薛春梅，吳玉德，等．發(fā)散思維在生物教學(xué)中的訓(xùn)練與培養(yǎng)［J］．現(xiàn)代交際，2012(9):205 －206．

［4］李醒民．懷疑和批判是科學(xué)的生命［J］．民主與科學(xué)，2003(3):19 －22．

［5］周娟．批判性思維與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)研究［D］．南昌:江西師范大學(xué)，2013．