以探究能力提升為核心培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐

何翔+張昀燊+匡鵬舉

摘要：創(chuàng)新素養(yǎng)的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是各高校亟待解決的核心問題，不同的教育工作者從多個層面對該問題進(jìn)行了探索和實(shí)踐，電子科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院提出了以探究能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新思路，在該思想的指導(dǎo)下，改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)的關(guān)系，重構(gòu)了課堂的組織形式，從老師單純的講授改變?yōu)閹熒杏懟?，隨著教育理念的改變，課程的考核方式也作了調(diào)整，從傳統(tǒng)注重知識考核的期中期末考試變成注重學(xué)生能力考查的的項(xiàng)目報(bào)告、學(xué)生自評互評、師生互評等考核方式。同時(shí)打造了優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)平臺，通過探究的方式提升學(xué)生處理復(fù)雜工程問題，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

引言

培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的精神和提升學(xué)生創(chuàng)新能力是工程應(yīng)用人才培養(yǎng)過程中的兩大核心問題，這既是高等教育由外延式發(fā)展向內(nèi)涵式發(fā)展不得不遇到的問題，也是決定著高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心內(nèi)容。自“教與學(xué)”大討論在全國范圍內(nèi)火熱開展以來，如何開展創(chuàng)新教育，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神等話題得到越來越多的人的關(guān)注，國內(nèi)眾多教育工作者也提出了很多有價(jià)值的成果，比如吉林大學(xué)孟慶繁1提出了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑是開展探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，溫州大學(xué)楊剛2提出了以創(chuàng)客教育為載體的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，教育部高等教育司鐘秉林3提出構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合育人的方式提升大學(xué)生創(chuàng)新能力。電子科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院通過以探究能力培養(yǎng)為核心提出了大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新思路。

一、教與學(xué)的理念

所謂教學(xué)模式，就是在教與學(xué)的過程中，教師與學(xué)生通過某種形式來組織一堂課程，那么這種組織關(guān)系就形成了所謂的教學(xué)模式，不同的課堂組織關(guān)系意味著不同的教學(xué)模式。在傳統(tǒng)的教學(xué)關(guān)系中，大多采取以“教師和教學(xué)”為中心的組織形式，課堂上教師授課和學(xué)生被動學(xué)習(xí)共同構(gòu)成了這種教學(xué)模式的組織形式。傳統(tǒng)的以教為中心的教學(xué)模式根源在于高校擴(kuò)招導(dǎo)致產(chǎn)生懸殊的生師比而不得不采用的一種教學(xué)形式。但是，隨著教育理念的轉(zhuǎn)變，教育資源的加大投入，高校已經(jīng)慢慢由粗放式的教學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更為精細(xì)的以學(xué)為中心的教學(xué)關(guān)系。

在傳統(tǒng)的教學(xué)關(guān)系中，教為主，學(xué)為次，從而帶來的結(jié)果是評價(jià)反饋的缺席，評價(jià)反饋既針對學(xué)生，也針對教師。傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況得不到及時(shí)反饋，從而導(dǎo)致學(xué)生無法認(rèn)識到學(xué)習(xí)過程中的錯誤并及時(shí)改正；老師的教學(xué)過程的反饋得不到及時(shí)反饋，使得老師在教學(xué)過程中無法調(diào)整教學(xué)策略和方式，產(chǎn)生的結(jié)果是課程授課質(zhì)量得不到提升。

以學(xué)為中心就是要改變傳統(tǒng)的教師與學(xué)生的關(guān)系，重新定義和組織課堂教學(xué)整個過程。以學(xué)為中心的教學(xué)理念可以通過多種課堂組織形式來實(shí)現(xiàn)，電子科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院通過以探究式能力培養(yǎng)為核心來重新組織教師與學(xué)生的課堂互動關(guān)系，這不僅涉及到課堂組織形式的轉(zhuǎn)變，還涉及課程考核模式的改變。探究能力的培養(yǎng)不僅針對理論教學(xué)，更多的是依靠實(shí)踐教學(xué)過程來實(shí)施。

二、探究式小班教學(xué)成為“教與學(xué)”新的組織形式

通信學(xué)院自2014年起開始大力改革通信工程（大類）的人才培養(yǎng)方案，逐步建設(shè)起包含新生研討課、探究式小班課、學(xué)科前沿課在內(nèi)的“三位一體”的課程體系。新生研討課由知名教授開設(shè)，面向剛?cè)雽W(xué)的新生，通過對專業(yè)通識內(nèi)容進(jìn)行研討建立學(xué)生專業(yè)興趣、提升探究能力以及重塑大學(xué)學(xué)習(xí)新方式。

探究式小班課程是面向高年級開始的專業(yè)課程，班級學(xué)生不超過30人，重點(diǎn)進(jìn)行學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，以通信工程專業(yè)的核心課程《通信原理》為例，采取的組織形式為SPOC翻轉(zhuǎn)課程的模式，學(xué)生于課外自學(xué)課程視頻，自學(xué)視頻過程中，學(xué)生可以反復(fù)的學(xué)習(xí)該課程內(nèi)容直至掌握。而在課堂教學(xué)中，教師就不再講述基礎(chǔ)知識，可以就某個課題讓學(xué)生進(jìn)行深入的探討，最后在課堂上把研討的結(jié)果進(jìn)行展示和答辯，教師和其余學(xué)生擔(dān)當(dāng)評委來對某個組的研究成果進(jìn)行評判。整個教學(xué)過程，教師和學(xué)生的關(guān)系拆分為線上和線下的關(guān)系，線上老師通過網(wǎng)站后臺數(shù)據(jù)和習(xí)題把控學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的效果，線下在課堂上教師實(shí)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論內(nèi)容促使他們積極地深入地思考。

而學(xué)科前沿課則是科研轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的典型例子，專家教授將科研成果中涉及到的新知識和新技術(shù)轉(zhuǎn)化為專業(yè)課程，為學(xué)生帶來學(xué)科前沿知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

三、考核“知識”向考核“能力”進(jìn)行轉(zhuǎn)變

高校課程的考核方式長期以來顯得不太合理，考核的內(nèi)容集中在書本中的知識和內(nèi)容，而且還是書本中知識的一小部分，缺乏對學(xué)生的能力的考核，當(dāng)然也無從談起對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。有一項(xiàng)針對大學(xué)生的調(diào)查顯示，學(xué)生對于當(dāng)前的考試內(nèi)容是否能夠全面的考核出學(xué)生將來在工作中所需要的能力和水平，調(diào)查結(jié)果呈現(xiàn)一邊倒的狀況4，認(rèn)為當(dāng)前的考核方式不能夠考核處將來工作所需要的能力占到總?cè)藬?shù)的68.68%，也即是說絕大部分學(xué)生認(rèn)為當(dāng)前的考核方式有問題，學(xué)生的意見反映了當(dāng)前僅針對知識的考核已經(jīng)越來越無法滿足學(xué)生對于能力培養(yǎng)的需求了，也無法滿足用人單位對于大學(xué)生的需求。通信學(xué)院在進(jìn)行課程改革的同時(shí)，轉(zhuǎn)變教與學(xué)的關(guān)系，同時(shí)在考核方式上也作了較大的調(diào)整以適應(yīng)這種改革的需要。以通信工程專業(yè)的專業(yè)課《數(shù)字信號處理》為例，課改之前的考核內(nèi)容有1）課程作業(yè)，2）期中考試，4）上機(jī)考試，3）期末考試。為配合學(xué)生的探究式能力的培養(yǎng)，課改后的考核形式有1）MOOC學(xué)習(xí)（5%），2）三次月考（15%），3）平時(shí)作業(yè) 10 ，4）項(xiàng)目報(bào)告（15%），5）研討互評自評（15%），6）期末考試（40%）。通過改革考核內(nèi)容，帶來的好處有一方面能夠通過多個角度及時(shí)的觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，形成及時(shí)評價(jià)反饋的過程，第二方面的益處在于該考核內(nèi)容不僅對于知識的考核，還對學(xué)生的探究式過程進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生的參與程度和討論的效果也作為給分的依據(jù)，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的能力得到有效地調(diào)動，第三方面是通過互評將考核的實(shí)施方由老師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生，學(xué)生小組內(nèi)對于每個同學(xué)對于內(nèi)容的貢獻(xiàn)進(jìn)行評分，可以形成集體的監(jiān)督機(jī)制，因?yàn)槟硞€學(xué)生的懶惰可能拖累全隊(duì)的得分，從而該學(xué)生會得到其他學(xué)生的監(jiān)督。

四、依靠實(shí)踐教學(xué)平臺提升學(xué)生處理復(fù)雜性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

依托1個國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，3個國家級工程實(shí)踐教育中心和16個校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，學(xué)院構(gòu)建了如圖1所示的“1基礎(chǔ)3方向+創(chuàng)新”實(shí)踐教學(xué)平臺，實(shí)踐教學(xué)實(shí)現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變：從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容向綜合性復(fù)雜性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以教師為主體的傳統(tǒng)組織形態(tài)向以學(xué)生為主體的分組研討式實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從機(jī)械模仿的思路向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新理念進(jìn)行轉(zhuǎn)變。通過給定一個具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由多個學(xué)生分組合作，對實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和所需要的平臺進(jìn)行研討形成一份完整的設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)方案內(nèi)容搭建實(shí)驗(yàn)平臺完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，整個過程，學(xué)生不再是機(jī)械的重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，而是自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，不同的小組經(jīng)過研討會得到不同的方案，那么實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的路徑也會呈現(xiàn)巨大的差異，整個過程充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性以及積極的探究態(tài)度，最終的結(jié)果是學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的提升。

依托于該實(shí)踐教學(xué)平臺，重新規(guī)劃了課程體系，通過調(diào)整課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重，改變傳統(tǒng)的“重理論輕實(shí)驗(yàn)”課程結(jié)構(gòu)，變?yōu)椤袄碚摵蛯?shí)驗(yàn)并重”的新架構(gòu)，例如通信原理挑戰(zhàn)性課程的理論和實(shí)驗(yàn)比例從傳統(tǒng)的7：1變?yōu)?：1，高級語言程序設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)比例從傳統(tǒng)的1：1變?yōu)?：2，讓理論與實(shí)踐充分貫通融合。

改革課程結(jié)構(gòu)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)不再是驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由傳統(tǒng)的驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生分組獨(dú)立的完成復(fù)雜性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，教師在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的過程中通過評估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)來引導(dǎo)學(xué)生具體實(shí)施。以網(wǎng)絡(luò)工程《綜合課程設(shè)計(jì)》為例，本專業(yè)100余名學(xué)生可以在6個復(fù)雜性系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中任選一個，如表1所示。

學(xué)生選定課題后，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的老師會把學(xué)生分組，每個小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后不同的小組在實(shí)驗(yàn)室里答辯各自的實(shí)驗(yàn)方案，再由指導(dǎo)教師引導(dǎo)實(shí)施，因此就算是同一個題目，不同的小組設(shè)計(jì)出來的方案也會不一樣，從根本上杜絕了學(xué)生抄襲的可能性，同時(shí)通過學(xué)生小組間的互評和各自答辯的機(jī)制，消除小組內(nèi)某個學(xué)生偷懶的傾向，每個學(xué)生都必須為整個系統(tǒng)貢獻(xiàn)自己的力量，負(fù)責(zé)不同的部分。實(shí)驗(yàn)上課的內(nèi)容主要是學(xué)生研討各自的方案是否可行，執(zhí)行效果是否正確，指導(dǎo)老師在過程中引導(dǎo)學(xué)生的討論，并對研討結(jié)果作評價(jià)，不再教授基礎(chǔ)知識，學(xué)生也不僅僅學(xué)習(xí)基本的設(shè)備操作知識，而是進(jìn)行大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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基金項(xiàng)目：電子科技大學(xué)2016年教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究項(xiàng)目《工程教育認(rèn)證下的通信本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式改革的研究》，項(xiàng)目號：bksjy-2016-8。