研究性教學(xué)對水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)形成的分析

陳平 徐英

[摘 要]科學(xué)素質(zhì)是衡量個(gè)人綜合素質(zhì)的因素之一。工科大學(xué)生是國家未來建設(shè)的中堅(jiān)力量，其科學(xué)素質(zhì)的提高無論是于國于己都具有十分重要的意義，而大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多方面的綜合努力。針對水利工科學(xué)生的特點(diǎn)，開展研究性教學(xué)，改變“填鴨式”的教學(xué)模式，利用課堂教學(xué)、課程作業(yè)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，于細(xì)微處有意識地加強(qiáng)工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培訓(xùn)是十分有效的。

[關(guān)鍵詞]研究性教學(xué) 工科 科學(xué)素質(zhì) 分析

[中圖分類號] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）12-0010-04

一、引言

培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才是當(dāng)代高等教育的核心問題?？茖W(xué)素質(zhì)是當(dāng)代大學(xué)生參與社會(huì)與科學(xué)活動(dòng)的基本條件。21世紀(jì)的大學(xué)生絕大部分進(jìn)入獨(dú)生子女時(shí)代，優(yōu)越的生活條件、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展、社會(huì)的包容等，使他們表現(xiàn)出了自我意識強(qiáng)、思想活躍、缺乏探究吃苦的精神等顯著的特點(diǎn)，這是大學(xué)生與研究生的科學(xué)素質(zhì)下降的動(dòng)因[1] [2] [3]，也直接和間接的反映了本科生高等工科教育不能與時(shí)俱進(jìn)的缺陷。[5] [6]

科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新的意識?？茖W(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是高校人才培養(yǎng)的主要任務(wù)，也是研究性教學(xué)追求的目標(biāo)。加強(qiáng)教學(xué)方案與教學(xué)模式的改革與研究，是國內(nèi)外高等院校提高教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵與保證。工科專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容往往知識點(diǎn)零碎、實(shí)踐性突出，學(xué)生感到難學(xué)。針對這些特點(diǎn)，教師在課程體系改革、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程考核改革、教材選用等方面都進(jìn)行了總結(jié)與探索，不斷開展研究性教學(xué)的探討與嘗試，提出行之有效的教學(xué)方案與教學(xué)模式。研究性教學(xué)的開展是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的改革，是提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要措施之一。

研究性教學(xué)的主要目的是探索以學(xué)生為本、有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)與科學(xué)研究的教學(xué)模式，開展自主學(xué)習(xí)與研究，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、求實(shí)創(chuàng)新、主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。研究性教學(xué)意味著開放的教學(xué)目標(biāo)、開闊的教學(xué)視野、平等的教學(xué)氣氛、活躍的思維品質(zhì)、自由的交流情景、進(jìn)取的探索意識、獨(dú)立的質(zhì)疑態(tài)度等，這需要多方面的協(xié)同合作。研究性教學(xué)的開展對工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的關(guān)系研究較多[7] [8] [9] [10]，而對其形成過程與影響程度研究較少。本文采用實(shí)施前后對比與實(shí)施過程中各學(xué)期的對比方法，分析研究了研究性教學(xué)對水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)形成的影響與形成過程。

二、研究性教學(xué)于細(xì)微處培養(yǎng)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)

（一）探究性學(xué)習(xí)，擴(kuò)大學(xué)生視野

大學(xué)學(xué)習(xí)沒有了應(yīng)試教育的壓力，給了學(xué)生更多自由學(xué)習(xí)的時(shí)間與空間，以及良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與條件。中學(xué)生時(shí)代那種應(yīng)試教學(xué)方法，對于大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的形成來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。推廣啟發(fā)式教育與探索性學(xué)習(xí)，不囿于書本，可以更好地培養(yǎng)起學(xué)生探索科學(xué)的好奇心。大學(xué)生的學(xué)習(xí)方法應(yīng)該從課堂學(xué)習(xí)擴(kuò)大到課外學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，從繼承性學(xué)習(xí)擴(kuò)大到創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，從間接知識的學(xué)習(xí)擴(kuò)大到獲取直接知識的學(xué)習(xí)。教師的任務(wù)不僅僅是告訴學(xué)生概念、方法、結(jié)論和答案，而且要鼓勵(lì)學(xué)生大膽探索，主動(dòng)探求學(xué)科的發(fā)展過程和最新科學(xué)知識，更重要的是要培養(yǎng)他們獲取知識的能力。

在課堂教學(xué)中，教師要有意識地結(jié)合書本知識的講授介紹相關(guān)的最新理論與方法，使他們能夠?qū)W(xué)科的最新進(jìn)展動(dòng)態(tài)有所了解，特別是要結(jié)合工程實(shí)例去講解，指出不同的觀點(diǎn)、方法與理想化條件的缺陷等，激發(fā)他們進(jìn)一步探究的欲望。教師應(yīng)常常在課堂上提出探索性問題，讓學(xué)生課后到圖書館或網(wǎng)上數(shù)字圖書館查閱相關(guān)的最新資料來佐證自己的觀點(diǎn)，或?qū)υ搯栴}進(jìn)行充分的闡述，并在課堂上進(jìn)行交流。例如：現(xiàn)行水文頻率計(jì)算配線法是否是最好的方法？學(xué)生們通過查閱文獻(xiàn)資料，從多方面進(jìn)行了論述，有的探究其發(fā)展歷史，有的論述經(jīng)驗(yàn)頻率公式的合理性，有的探究配線好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有的論述網(wǎng)上廣為流傳的不同配線程序的科學(xué)性等。后來還有學(xué)生采用VB與EXCEL相結(jié)合的編程方法，自己嘗試開發(fā)可視化配線程序。通過學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)和思考，可以激勵(lì)他們探索的積極性，擴(kuò)大他們的視野，讓他們對一些看似簡單的問題有了自己的見解。

（二）指出現(xiàn)有方法與理論的不足，引導(dǎo)學(xué)生思考

以灌輸知識為目的的教學(xué)不自覺地剝奪了大學(xué)生的懷疑和批判精神，而這種精神對科學(xué)發(fā)展恰恰是不可或缺的。大多數(shù)學(xué)生對科學(xué)理論永遠(yuǎn)懷著一種崇敬的心情，而這種心情無論是對理解該理論的真正價(jià)值，還是理解該理論的條件性和局限性都沒有任何益處，最終會(huì)讓學(xué)生屈服于學(xué)術(shù)權(quán)威、喪失懷疑與創(chuàng)新的精神。

在水利工科的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課中，由于自然條件的復(fù)雜性，許多現(xiàn)象無法從理論上獲得解析解，有很多方法與原理還是建立在一定假定的基礎(chǔ)上或通過試驗(yàn)得出的，不少公式為假定條件下的理論方法或經(jīng)驗(yàn)公式。在課堂教學(xué)中，教師就必須十分注意結(jié)合實(shí)際情況，指出書本上現(xiàn)有方法的局限性與不合理之處，并告訴學(xué)生目前許多學(xué)者對該問題的相關(guān)研究進(jìn)展。如在設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)，雨、洪同頻率假定的問題、單位線的線性匯流問題等，都是建立在假定基礎(chǔ)上的理論與方法，這些都是存在缺陷的。告訴學(xué)生這些，目的是使學(xué)生既不盲目崇拜書本理論，又意識到自己與前沿研究的近距離性，這樣可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)的積極性與深入思考的能力，也為今后有興趣探索與解決該問題提供可能性。

（三）重方法與過程，不一味追求結(jié)果

學(xué)生從小學(xué)到高中，再到大學(xué)一、二年級的課程學(xué)習(xí)中，絕大部分是經(jīng)典理論的學(xué)習(xí)，這些學(xué)習(xí)往往都有統(tǒng)一的解題公式、方法與標(biāo)準(zhǔn)答案，所以學(xué)生習(xí)慣于對標(biāo)準(zhǔn)答案的追求，不一定注意方法與過程的合理性，只求結(jié)果正確就行。而水利工科的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程學(xué)習(xí)往往在大學(xué)三年級開始，專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的學(xué)習(xí)卻相反，如工程水文學(xué)的許多計(jì)算，雖然沒有復(fù)雜的導(dǎo)數(shù)、積分或微分方程，只是加減乘除，但更注重的是科學(xué)的概念、正確的方法、參數(shù)的合理選取與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算過程，其結(jié)果卻不一定是唯一的。許多的水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)，更注重概念的清晰、方法的正確、科學(xué)的推理，只重結(jié)果的思維是行不通的。針對許多學(xué)生的不適應(yīng)，教師在課堂教學(xué)和學(xué)生作業(yè)中應(yīng)有意識地加以培訓(xùn)與引導(dǎo)、講評。

（四）嚴(yán)格要求，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的作業(yè)往往是大作業(yè)，有時(shí)需要很多張表、圖協(xié)助計(jì)算才能完成。如工程水文學(xué)是大學(xué)三年級第一學(xué)期開設(shè)的水工專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，頻率計(jì)算配線法是第一次大作業(yè)，由于學(xué)生剛從經(jīng)典理論課程的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)來，大學(xué)一、二年級數(shù)學(xué)、物理等經(jīng)典學(xué)科只追求計(jì)算結(jié)果的現(xiàn)象較明顯，這暴露出了許多問題。經(jīng)對水利水電工程2006級兩個(gè)班92人的工程水文學(xué)作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)以下問題。1.年平均降雨量計(jì)算值保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位小數(shù)的有23人次，保留到3位小數(shù)的有18人次，保留到4位小數(shù)及以上的有9人次，總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的54.3%。在他們看來，似乎是保留小數(shù)越多越精確，卻不去考慮小數(shù)的真實(shí)科學(xué)意義。2.在計(jì)算表格中，數(shù)據(jù)亂涂亂畫的15人次，表格線歪斜及分格不均勻的17人次，無表號與表名的27人次，總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的64.1%。3.配線圖的問題。無縱坐標(biāo)名稱與單位的28人次，經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)點(diǎn)錯(cuò)位置的25人次，曲線不光滑、粗細(xì)不均勻及用圓珠筆、鋼筆畫圖的21人次，無參數(shù)標(biāo)注與圖例的22人次，圖形比例不當(dāng)?shù)?3人次，無圖號與圖名的31人次，總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的152.2%。4.計(jì)算過程及結(jié)果無單位的15人次，不采用標(biāo)準(zhǔn)單位的6人次，總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的22.8%。

從第一次專業(yè)基礎(chǔ)課大作業(yè)中的許多細(xì)微處可以看出，學(xué)生缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與科學(xué)素養(yǎng)。為此，在作業(yè)批改后，筆者專門花費(fèi)1小時(shí)左右時(shí)間進(jìn)行作業(yè)點(diǎn)評，指出其存在的問題與嚴(yán)重性，分析問題的來源，在要求作業(yè)重做一遍的同時(shí)，又鼓勵(lì)學(xué)生時(shí)刻注意嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。在后面的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)生的圖表規(guī)范性有較大提高，學(xué)生們均表現(xiàn)出了較高的科學(xué)素養(yǎng)。

（五）注意國家及行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用

工科專業(yè)的學(xué)生最終要走出校門，服務(wù)于社會(huì)。工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)都是以國家及行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩的。大學(xué)三、四年級剛接觸到專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程的學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生還普遍停留在教師給足已知條件，他們按照一定的原理與方法進(jìn)行計(jì)算的習(xí)慣階段;對有關(guān)參數(shù)的取用、適宜方法的選定等自己不知道或不習(xí)慣去查閱相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，往往只習(xí)慣于到課本中找答案。為此，在課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量少給數(shù)據(jù)資料，有意識地讓他們結(jié)合實(shí)際情況和規(guī)劃設(shè)計(jì)需要，充分利用圖書館或資料室，有目的地進(jìn)行文獻(xiàn)查索與收集資料，查閱相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，做到每一個(gè)參數(shù)或數(shù)據(jù)的取用都科學(xué)合理，并標(biāo)注出處。

（六）注意特殊數(shù)據(jù)的分析

數(shù)據(jù)與圖是工科專業(yè)學(xué)生未來的工作語言。對計(jì)算過程或?qū)嶒?yàn)中出現(xiàn)的特殊數(shù)據(jù)，應(yīng)實(shí)事求是，不能簡單認(rèn)為是錯(cuò)誤的或不合理的就摒棄掉，要加以充分的分析，多問為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的特殊性，認(rèn)真對待，弄清來源的可能原因。如是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的，應(yīng)分析1.是否是由于實(shí)驗(yàn)誤差（允許的誤差值范圍）引起的？2.是否是實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)（包括數(shù)據(jù)的讀取等）引起的？3.是否是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)（甚至是錯(cuò)誤）引起的？4.是否是新的未認(rèn)識的現(xiàn)象？如果是計(jì)算中出現(xiàn)的，應(yīng)分析1.計(jì)算資料是否可靠？2.計(jì)算方法與步驟是否得當(dāng)？3.公式參數(shù)取用是否合理？4.是否是新的或未認(rèn)識的規(guī)律性？如水文計(jì)算中特大洪水或暴雨資料包含了豐富的信息，要重點(diǎn)分析處理;計(jì)算結(jié)果要結(jié)合水文地區(qū)規(guī)律性進(jìn)行合理性檢查，不合理的結(jié)果要分析原因及蘊(yùn)涵的意義，不能簡單處理。

三、研究性教學(xué)對水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)形成分析

（一）調(diào)查方法

（1）調(diào)查對象

水利水電工程專業(yè)于2009年開始在三年級學(xué)生中開始實(shí)施研究性教學(xué)，針對2009年前后各兩年（2006級～2007級和2008級～2009級）的三年級學(xué)生作為跟蹤調(diào)查對象（即2008～2013年畢業(yè)的6屆），每年1個(gè)班30人左右的跟蹤調(diào)查，從三年級第1學(xué)期到畢業(yè)離校4個(gè)學(xué)期的情況。

（2）調(diào)查內(nèi)容

為了綜合反映學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)水平，選擇三、四年級各學(xué)期有代表性的理論與實(shí)踐課程：課程理論教學(xué)與作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)報(bào)告和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

為了便于對比與量化分析，分別統(tǒng)計(jì)分析這4門課程所反映出的方法與過程的恰當(dāng)性、數(shù)據(jù)與單位的標(biāo)準(zhǔn)性、圖表的完整性（圖表號名等要素齊全、圖形比例恰當(dāng)、分布勻稱）、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用情況（引用數(shù)量、準(zhǔn)確性）、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性（提問多少、上課與完成任務(wù)的準(zhǔn)時(shí)性、缺席遲到情況）、紙面的整潔性（手工作業(yè)無隨意涂改、打印稿排版規(guī)整）、規(guī)劃設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性等7大方面。為了統(tǒng)計(jì)方便，主要統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的人次。這些指標(biāo)雖不能完全反映學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的高低，但也能從中表現(xiàn)出一定的基本科學(xué)素養(yǎng)。此外，我們還統(tǒng)計(jì)分析了各年級學(xué)生的不及格率、曠課率等指標(biāo)。

（二）結(jié)果與分析

通過查閱開展研究性教學(xué)前后兩年的各年度學(xué)生的作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)及教師的平時(shí)成績記錄表等，按照存在的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)的具體數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 ? 研究性教學(xué)實(shí)施前2007年、2008年畢業(yè)的兩屆

60名學(xué)生跟蹤分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況表

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表2 ? 研究性教學(xué)實(shí)施后2012年、2013年畢業(yè)的兩屆

65名學(xué)生跟蹤分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況表

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由以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明：

1.研究性教學(xué)開展后，學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是有明顯提高的。比較表1和表2可以看出，研究性教學(xué)開展后學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤人次是不斷減少的，總犯錯(cuò)誤與無創(chuàng)新的人次（按人平均數(shù)）下降了55.6%;從另一個(gè)方面看，也就是說學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)提高了55%左右。另外，經(jīng)統(tǒng)計(jì)比較，學(xué)期成績不及格率下降3.7%，曠課率下降7.3%，考研錄取率提高6.2%，課后提問人次上升23%。根據(jù)以上指標(biāo)綜合，實(shí)施研究性教學(xué)后，學(xué)生科學(xué)素質(zhì)平均提高16%左右。畢業(yè)生就業(yè)率一直保持在100%。這一成果的取得，是整個(gè)教學(xué)改革與許多教師包括學(xué)生自己多方努力的結(jié)果，但也從側(cè)面反映了培養(yǎng)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)是有效的。

2.從各學(xué)期統(tǒng)計(jì)的結(jié)果看，學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是不斷提高的。表1和表2中各學(xué)期的犯錯(cuò)及無創(chuàng)新人次，也是隨時(shí)間的遞增而不斷減少的，這說明學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)隨著年級的增長而不斷提高。這除了與整個(gè)培養(yǎng)體系有關(guān)外，也與學(xué)生的認(rèn)知水平和專業(yè)訓(xùn)練有很大關(guān)系。

四、結(jié)語

大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、積極建設(shè)創(chuàng)新型國家和促進(jìn)科學(xué)興國起著舉足輕重的作用。工科學(xué)生是國家工程建設(shè)的主力軍，如何在理論和實(shí)踐上把科學(xué)素質(zhì)教育觀念切實(shí)地貫穿到高校素質(zhì)教育實(shí)踐之中，是一個(gè)值得我們深入研究和探討的重大課題。

開展研究性教學(xué)，對工科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的形成效果是明顯的。當(dāng)然，大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)涉及教育理念、教育體制、課程設(shè)置、培養(yǎng)方法等多方面內(nèi)容，是一個(gè)綜合而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文僅僅是探討了從培養(yǎng)方法上如何有效提高工科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的一點(diǎn)具體做法，還很不全面?？茖W(xué)素質(zhì)對大學(xué)生而言更多表現(xiàn)為一種科學(xué)習(xí)慣。于細(xì)微處培養(yǎng)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，對學(xué)生科學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成具有十分重要的作用。

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[責(zé)任編輯：陳 明]