“工科大學(xué)生創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程案例同步教學(xué)模式

楊風(fēng)開(kāi) 李紅斌 尹仕

摘 要 分析了工程科研創(chuàng)新的一般步驟，提出了“工科大學(xué)生創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的案例同步教學(xué)模式，教師在教學(xué)過(guò)程中完成案例課題研究的各步驟，引導(dǎo)學(xué)生同步完成所選課題的相應(yīng)步驟。課程充分利用各種電子產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，課程成績(jī)考核注重導(dǎo)向性和過(guò)程性。初步的教學(xué)實(shí)踐表明，所提出的教學(xué)模式具有良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新基礎(chǔ) 科研創(chuàng)新 案例同步教學(xué) 成績(jī)考核

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.04.054

Abstract This paper analyses the general steps of engineering scientific research innovation， puts forward the case synchronization teaching mode of the course "Innovation Basis for Engineering College Students". Teachers complete the steps of case study in the teaching process， and guide students to complete the corresponding steps of the selected topic synchronously. The course makes full use of various electronic products and network platforms to carry out teaching activities， and the course performance evaluation focuses on orientation and process. The preliminary teaching practice shows that the proposed teaching model has good teaching effect.

Keywords innovation basis; scientific research innovation; case synchronization teaching; achievement examination

隨著教學(xué)改革的深入，工科專(zhuān)業(yè)課程出現(xiàn)兩個(gè)方面的趨勢(shì)，一是理論課教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)越來(lái)越多的探究性教學(xué)內(nèi)容，二是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)越來(lái)越多的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)內(nèi)容。此外，本科生課外參與教師的科研項(xiàng)目的人數(shù)日益增多，參與“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目”已基本實(shí)現(xiàn)全員化。但是無(wú)論是課內(nèi)教學(xué)還是課外開(kāi)展科研活動(dòng)或創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目大部分學(xué)生出現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)欠缺、動(dòng)手實(shí)踐能力較弱等現(xiàn)象，影響學(xué)生培養(yǎng)效果。

“工科大學(xué)生創(chuàng)新基礎(chǔ)”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“創(chuàng)新基礎(chǔ)”）課程基于工科大學(xué)生創(chuàng)新的特點(diǎn)，構(gòu)建以傳授學(xué)生知識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高創(chuàng)新素質(zhì)三位一體的課程模式，相當(dāng)于一門(mén)訓(xùn)練學(xué)生如何進(jìn)行科研創(chuàng)新的課程。

國(guó)務(wù)院《關(guān)于推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 打造“雙創(chuàng)”升級(jí)版的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)[2018]32號(hào)）中要求：“在全國(guó)高校推廣創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師制，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和實(shí)踐課程納入高校必修課體系”，因此，針對(duì)工科學(xué)生的特點(diǎn)，開(kāi)設(shè)“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程，借鑒先進(jìn)的教育科學(xué)研究成果提升課程的教學(xué)效果，具有迫切的必要性和重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文在分析工程科研一般步驟的基礎(chǔ)上，提出了案例同步教學(xué)模式，即以一個(gè)小的模擬科研課題作為教學(xué)案例，同時(shí)設(shè)計(jì)若干與案例類(lèi)似的模擬課題任務(wù)供學(xué)生選做，教師通過(guò)案例教學(xué)完成案例課題的各步驟，引導(dǎo)學(xué)生同步完成所選的課題任務(wù)到相應(yīng)的步驟。介紹了案例同步教學(xué)模式所采用的課程成績(jī)考核方法，并在教學(xué)實(shí)踐中試行了案例同步教學(xué)模式。

1 “創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的案例同步教學(xué)模式

面向工科學(xué)生的“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)，需要針對(duì)工程科研的特點(diǎn)，[1]適應(yīng)工程技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，結(jié)合工程科研過(guò)程，將現(xiàn)代教育科學(xué)研究成果和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到教學(xué)模式中，盡可能地提高課程教學(xué)的效果，實(shí)現(xiàn)傳授創(chuàng)新方法和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基本教學(xué)目標(biāo)。

1.1 工程科研的一般步驟和能力需求

一般來(lái)說(shuō)，“科研”被定義為“研究與開(kāi)發(fā)”（research and develop，R&D），是指創(chuàng)造知識(shí)、發(fā)展知識(shí)、開(kāi)拓知識(shí)用途的探索性工作?？蒲蓄?lèi)型按研究?jī)?nèi)容可分為基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)研究，按研究性質(zhì)可分為探索性研究和發(fā)展性研究，工程科研大多數(shù)為應(yīng)用、開(kāi)發(fā)類(lèi)的發(fā)展性研究。概而言之，工程科研工作主要是分析問(wèn)題以及創(chuàng)造、運(yùn)用方法解決問(wèn)題的工作，工程科研能力主要是指分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力，工程科研的一般步驟及能力需求為：

（1）任務(wù)分析。承擔(dān)一項(xiàng)工程科研課題或任務(wù)后，首先要做的工作是分析任務(wù)，要通過(guò)對(duì)課題或任務(wù)的詳細(xì)了解，分析研究對(duì)象及其特性，找到需要解決的問(wèn)題，并抓住其中主要的關(guān)鍵性問(wèn)題，這就需要具有較強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)和分析問(wèn)題的能力。當(dāng)然，對(duì)于問(wèn)題的分析，僅靠已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)時(shí)候是不夠的，還需要查閱文獻(xiàn)或其他調(diào)研活動(dòng)，以進(jìn)一步確認(rèn)對(duì)問(wèn)題的把握。

（2）文獻(xiàn)查閱。發(fā)現(xiàn)主要問(wèn)題后，要通過(guò)文獻(xiàn)查閱，了解對(duì)類(lèi)似問(wèn)題現(xiàn)有研究已經(jīng)提出的解決方法，分析已有研究成果的適用性或不足，在此基礎(chǔ)上提出自己新的解決問(wèn)題方法或改進(jìn)前人的方法。文獻(xiàn)查閱過(guò)程，實(shí)際上貫穿科研過(guò)程的始終，這里之所以特地列出來(lái)，是因?yàn)樵诜治鋈蝿?wù)后，提出解決方法時(shí)文獻(xiàn)查閱的工作量最大，并且在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，需引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)常見(jiàn)的文獻(xiàn)資料檢索和分析方法。

（3）方法的原理分析。初步提出解決問(wèn)題的方法后，需要從原理上分析、解釋擬采用方法的可行性，所涉及到的有些知識(shí)可能研究者是不具備的，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。在這個(gè)過(guò)程中，要求具有較強(qiáng)的知識(shí)運(yùn)用、知識(shí)學(xué)習(xí)的能力。

（4）方法的仿真測(cè)試。通過(guò)理論分析后，還要采用計(jì)算機(jī)仿真的方式，測(cè)試擬采用方法的可行性，并盡可能利用仿真結(jié)果完善和改進(jìn)解決問(wèn)題的方法。這個(gè)過(guò)程中需要熟悉本專(zhuān)業(yè)常用仿真軟件的特點(diǎn)和使用方法，具有建立仿真模型的能力，并具有較強(qiáng)的仿真結(jié)果分析能力。

（5）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于仿真結(jié)果是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下得到的，有些條件是理想化的，真實(shí)環(huán)境下問(wèn)題可能更復(fù)雜，多數(shù)情況下，仿真測(cè)試通過(guò)的方法還要利用實(shí)體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。這個(gè)過(guò)程需要較強(qiáng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)能力，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力。

上述5個(gè)步驟，只是大概的劃分，實(shí)際科研過(guò)程中不一定有明確的步驟劃分，也不一定完全包含這5個(gè)步驟，但是科研過(guò)程始終包含著創(chuàng)新能力的要求，每一個(gè)步驟都需要利用創(chuàng)新思維的方法進(jìn)行思考和分析。[2]因此，對(duì)于“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程來(lái)說(shuō)，就是要引導(dǎo)學(xué)生完成工程科研的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

1.2 案例同步教學(xué)模式

“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程分為兩個(gè)階段，第一階段為預(yù)備階段，引導(dǎo)學(xué)生了解創(chuàng)新的基本概念，掌握創(chuàng)造性思維的一般方式和常見(jiàn)的訓(xùn)練方法，為第二階段做準(zhǔn)備;第二階段為案例同步教學(xué)實(shí)施階段，教師以一個(gè)小的模擬科研課題作為教學(xué)案例，同時(shí)設(shè)計(jì)若干與案例類(lèi)似的模擬課題任務(wù)供學(xué)生選做，教師通過(guò)案例教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性地完成科研任務(wù)的各個(gè)步驟。

（1）預(yù)備階段。創(chuàng)造性思維是科研過(guò)程所必需的基本素質(zhì)，在“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程開(kāi)始前，先培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維意識(shí)，對(duì)于“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程本身和學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)過(guò)程都至關(guān)重要。

通過(guò)預(yù)備階段的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在探究的過(guò)程中掌握創(chuàng)造性思維的基本知識(shí)和訓(xùn)練方法，為第二階段各教學(xué)步驟能夠用創(chuàng)新思維方式進(jìn)行思考打下基礎(chǔ);同時(shí)讓學(xué)生初步嘗試自己查閱資料，為后續(xù)“文獻(xiàn)資料的檢索和分析方法”的教學(xué)環(huán)節(jié)，形成先期的體驗(yàn)。

（2）案例同步教學(xué)實(shí)施階段。以學(xué)生前修的基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí)為起點(diǎn)，教師設(shè)計(jì)一個(gè)模擬科研課題作為案例，然后按科研過(guò)程的一般性步驟，逐步演示案例課題的完成過(guò)程。同時(shí)設(shè)計(jì)若干模擬課題作為學(xué)生的選做任務(wù)，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式共同完成選做課題，團(tuán)隊(duì)由學(xué)生自由組合，每個(gè)團(tuán)隊(duì)2～4人。教師案例課題每完成一步，學(xué)生自選課題也同步完成到相應(yīng)的步驟。教師在完成案例課題的過(guò)程中，主要通過(guò)案例進(jìn)行方法性的引導(dǎo)和啟發(fā)，不講解具體的知識(shí)，也沒(méi)有指定的教材。[3]以小班的形式教學(xué)，集中布置任務(wù)、提示要點(diǎn);教學(xué)過(guò)程中大量開(kāi)展分組討論，為便于討論和實(shí)踐，教學(xué)活動(dòng)主要在實(shí)驗(yàn)室而不是教室實(shí)施。[4]

2 案例同步教學(xué)模式的成績(jī)?cè)u(píng)定方法

“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程不是一門(mén)普通的知識(shí)傳授課程，也不是一般的方法傳授課程，而是一門(mén)培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力、打下創(chuàng)新思維方法基礎(chǔ)的課程。這樣的課程，顯然不適合以常規(guī)的課程考試的方式來(lái)評(píng)定課程的成績(jī)，需要?jiǎng)?chuàng)新性地設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定方法來(lái)評(píng)定課程成績(jī)。課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法，也是案例同步教學(xué)模式的一個(gè)有機(jī)組成部分。

2.1 創(chuàng)新課程成績(jī)?cè)u(píng)定的原則

基于課程的目標(biāo)和案例同步教學(xué)模式的特點(diǎn)，我們認(rèn)為課程成績(jī)?cè)u(píng)定，需要遵循以下三個(gè)主要的原則：

（1）導(dǎo)向性原則。課程成績(jī)的評(píng)定方法，應(yīng)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生完成任務(wù)的主動(dòng)性和積極性，提升自主發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新能力。評(píng)分體系和評(píng)分方法必須對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程具有良好的導(dǎo)向性，充分體現(xiàn)課程任務(wù)的自主性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性，能夠不斷提升學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程的成就感，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)。

（2）過(guò)程性原則。過(guò)程性原則，是指課程成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)的過(guò)程優(yōu)先原則。在各階段成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)，優(yōu)先考慮任務(wù)完成過(guò)程中的表現(xiàn)，特別是創(chuàng)新能力訓(xùn)練方面的表現(xiàn)?？蒲腥蝿?wù)的完成，是在前人工作與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)研究所涉及的對(duì)象，對(duì)未知因素進(jìn)行大膽探索的過(guò)程。學(xué)生所做的任務(wù)，存在一定的未知性，如果“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程像傳統(tǒng)的教學(xué)模式那樣，以任務(wù)完成的結(jié)果作為評(píng)定課程成績(jī)的主要指標(biāo)，既不合理，又不利于提高學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性。因此，課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法，注重考察學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中所付出的努力以及所展現(xiàn)出的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

（3）主體性原則。主體性原則是指學(xué)生不僅作為學(xué)習(xí)的主體，在成績(jī)?cè)u(píng)定過(guò)程中還作為成績(jī)?cè)u(píng)定的主體，參與對(duì)他人成績(jī)的評(píng)定，并且對(duì)自己成績(jī)的評(píng)定有答辯、申訴的機(jī)會(huì)。傳統(tǒng)課程教師都是成績(jī)?cè)u(píng)定的主體，“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程以學(xué)生作為成績(jī)?cè)u(píng)定的主體，使得成績(jī)?cè)u(píng)定的過(guò)程本身也成為課程學(xué)習(xí)活動(dòng)的一個(gè)組成部分，通過(guò)參與課程成績(jī)的評(píng)定，提升學(xué)生的判斷能力，培養(yǎng)學(xué)生的公正性素質(zhì)。教師在課程成績(jī)的評(píng)定過(guò)程中，僅起到導(dǎo)向和把關(guān)的作用。

2.2 課程成績(jī)的評(píng)定方法

由于“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程以創(chuàng)新能力作為主要考查指標(biāo)，不容易進(jìn)行量化，需要采用管理學(xué)上先進(jìn)的科學(xué)方法進(jìn)行量化處理。層次分析法（AHP法）是一種對(duì)定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析的決策方法，其特點(diǎn)是把復(fù)雜問(wèn)題中的各種因素通過(guò)劃分為相互關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟?，利用?shù)學(xué)方法計(jì)算反映每一層次因素的權(quán)重，綜合各層次因素之間的相對(duì)權(quán)重得到總的量化評(píng)分。[5]由于“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的成績(jī)?cè)u(píng)定具有綜合性和多準(zhǔn)則性，因此我們采用AHP法評(píng)定課程成績(jī)。

利用AHP法分析課程成績(jī)?cè)u(píng)定的問(wèn)題時(shí)，先對(duì)所分析的問(wèn)題進(jìn)行層次化，構(gòu)造了一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)模型。在結(jié)構(gòu)模型中，各種因素按屬性及相互關(guān)聯(lián)度形成若干層次，上一層次的因素作為準(zhǔn)則對(duì)下一層次的因素具有支配作用。

然后根據(jù)結(jié)構(gòu)模型，由任課老師和學(xué)生團(tuán)隊(duì)主要成員作為“專(zhuān)家”，采用“背靠背”評(píng)分方法，給各層次因素的權(quán)重系數(shù)打分，分別構(gòu)建判斷矩陣，并取各“專(zhuān)家 ”判斷矩陣的平均值作為最終的判斷矩陣，計(jì)算矩陣的最大特征值以及相應(yīng)的特征向量，并進(jìn)行一致性校驗(yàn)，得到各層因素的權(quán)重系數(shù)。

最后，由學(xué)生小組（一般包含5個(gè)團(tuán)隊(duì)）的學(xué)生作為評(píng)委，對(duì)各底層因素進(jìn)行評(píng)分，求取各評(píng)委評(píng)分的平均值，再結(jié)合各因素的權(quán)重得到具體學(xué)生的最終評(píng)分。

教師在學(xué)生評(píng)分的過(guò)程中，需要發(fā)揮導(dǎo)向和把關(guān)作用，引導(dǎo)學(xué)生客觀公正地按評(píng)分體系進(jìn)行打分，注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行公正性教育，強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任意識(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于工程科研的一般性步驟和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的模擬科研課題案例和任務(wù)，融合采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法、探究式教學(xué)法和泛在式學(xué)習(xí)法，將課程成績(jī)?cè)u(píng)定活動(dòng)作為課程學(xué)習(xí)活動(dòng)的一個(gè)有機(jī)組成部分，實(shí)施案例同步教學(xué)模式，面向我院2016級(jí)、2017級(jí)約300多名學(xué)生試行以來(lái)，主要有以下三方面的成效：

（1）有利于提高課程本身的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)案例同步教學(xué)模式的實(shí)施，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生熟悉了工程科研的一般性步驟和方法，能夠在完成模擬科研課題任務(wù)的過(guò)程中，融入創(chuàng)造性思維方式，工程意識(shí)、專(zhuān)業(yè)興趣、責(zé)任意識(shí)得到明顯的提高。

（2）為后續(xù)課程創(chuàng)新性教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)打下基礎(chǔ)。未上過(guò)“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的學(xué)生，很多人認(rèn)為科研創(chuàng)新是需要等知識(shí)積累到一定程度才能做的事。在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中，面對(duì)一些科研性、創(chuàng)新性的教學(xué)內(nèi)容，由于不知道從何下手，往往采取混的態(tài)度。結(jié)果到本科畢業(yè)甚至碩士研究生畢業(yè)，有些學(xué)生的科研創(chuàng)新能力仍存在嚴(yán)重的缺陷。通過(guò)“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程的案例同步教學(xué)模式的學(xué)習(xí)，普遍提升了學(xué)生利用已有的知識(shí)開(kāi)展科研創(chuàng)新活動(dòng)的信心，消除了學(xué)生“等知識(shí)足夠了才能搞科研”的思維定式，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程創(chuàng)新性教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，從能力、方法和意識(shí)上初步打下了基礎(chǔ)。

（3）為學(xué)生開(kāi)展課外科研活動(dòng)打下基礎(chǔ)。目前學(xué)生開(kāi)展課外科研創(chuàng)新活動(dòng)的積極性和熱情都很高，我院僅2017～2018學(xué)年，本科生申報(bào)立項(xiàng)的“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目”就有137項(xiàng)，參與項(xiàng)目的學(xué)生人數(shù)約500人。以往由于方法和能力的基礎(chǔ)不足，學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)不知從何下手，影響了項(xiàng)目的完成質(zhì)量和實(shí)施效果，也挫傷了學(xué)生參與項(xiàng)目的熱情和積極性。開(kāi)展“創(chuàng)新基礎(chǔ)”課程教學(xué)后，幫助學(xué)生掌握了入門(mén)的方法和技能，提升了學(xué)生的信心、熱情和積極性。

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