“大學生創新項目”對生物類本科生創新思維能力的培養

劉麗莉，楊葉琪，嚴明理

(1．湖南科技大學 生命科學學院;2．湖南科技大學 教師教育大學生創新訓練中心，湖南 湘潭411201)

科技創新是培養創新型人才的有效途徑，開展一系列大學生科技創新活動已經成為創新人才培養的重要內容。“大學生創新項目”能為項目團隊及個人提供發揮潛能的廣闊空間，在各類課題申報和實驗實施過程中使學生的創新思維能力得以培養［1］。

近5年來，湖南科技大學生命科學學院承擔了4 項國家級大學生創新計劃項目，5 項省級大學生研究性學習和創新性實驗項目，18 項“大學生科研創新計劃”(SRIP)，指導大學生參加了“挑戰杯”“節能減排”等14 項科技競賽。通過大學生創新項目和競賽，可以激發本科生的主觀能動性，探究和解決科研實驗問題，培養科學創新思維能力，為以后在該領域繼續深造和參加科學研究打下堅實的基礎。

1 注重細節，培養嚴謹性思維

嚴謹性是科學創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謹性的實驗是沒有說服力的，得出的結論也不能讓人信服。尤其生物類專業是以實驗性為主的學科，“大學生創新項目”在提高本科生嚴謹性思維方面起到推動作用。

艾弗里(Avery)的肺炎球菌轉化實驗將肺炎球菌DNA 提純至99．98%，僅含0．02%的雜質，當時“肺炎球菌的轉化因子為DNA”的結論，依然沒能得到那些挑刺科學家的認可［2］。無論在傳統實驗還是創新型實驗中，學生們都應從微小細節入手，比如基因擴增(PCR)反應體系中Taq 酶或引物的單獨加樣量僅需0．2 －1ul，要求學生極為細心地操作，降低實驗誤差，才能獲得較好的實驗結果，從而增強學生對科學探索和科學實驗的積極性。

實驗性研究實質上是一項很繁瑣的工程，從了解實驗室基本規則、認識器材到動手實驗，每一個環節都至關重要，所以必須以嚴謹的態度對待任何一個實驗。例如:基因重組實驗，從對實驗器材的消毒滅菌、試劑的配置，到酶切、連接、轉化，都是一環扣一環，只要其中一步有誤，就會導致整個實驗失敗。科學嚴謹性思維自始至終貫穿在整個實驗環節，這對實驗結論的準確性至關重要。

在大學生創新實驗中，培養嚴謹性的思維能力在于求真務實的態度。實驗設計應當反復推敲，力求嚴謹周密、思路清晰，具有較好的操作性。在實驗操作過程中應從嚴謹的角度出發，準確取樣，精確分析，及時記錄數據等等。實驗研究特別忌諱馬虎和隨意，以免形成一種惰性習慣。

2 打破僵化的思維瓶頸，激發學生的發散性思維

生物類本科實驗課程內容多以驗證性為主，即經典原理再現和“照葫蘆畫瓢”式的實驗操作過程，學生也習慣將教材和教師課堂教學當作絕對權威，放棄主動思考和探究的機會。近年來，隨著生物技術的迅猛發展，PCR 技術、West－Blot 技術、microRNA 測序等廣泛應用，對生物類本科生的知識和技能提出更高的要求，勢必要打破僵化的思維模式，激發學生動態的發散性思維。常言道，發散思維是想象力源泉的廣闊通道，是創造力得以表現的重要因素［3］，發散思維與創新思維是密切相關的。在大學生科研創新項目中發散思維更是發揮了重要作用，需在課題確定標題之前先有一個點，比如在研究油菜種皮顏色形成的生物機制時，首先控制油菜種皮顏色性狀的物質是什么，其化學結構是什么，是由哪些基因主導調控，基因在調控過程中可能受到哪些因素的影響，基因之間的正反饋調控作用等等，這都是發散思維帶來的一系列思考，使得零散的知識點變得更加系統有序，在積極的思維和探索中使得原有的知識體系和結構變得更加合理、完善。

學生利用逆向思維和側向思維的方法來解決問題往往能達到意想不到的效果。他們在課題研究中巧妙地避開問題的鋒芒，從不起眼的地方著手挖掘。比如對一些有毒有害物質的合理回收、分解和再利用，如果單單從分解這一個角度來考慮會造成浪費或二次污染，而將它轉化后既能消除污染又不浪費資源。大學生創新項目為生物類本科生提供了一個具有挑戰性的科研平臺，促使學生主動參與，成為知識的積極探求者，進而大大提升了學生主動發現問題、思考問題、解決問題的能力。

3 跨越思維定勢和從眾心理障礙，訓練批判性思維

“批判是科學的生命”［4］。在生物領域的科研實踐中，既要求嚴謹的治學態度，也要求跨越定勢思維和盲目從眾心理障礙，用批判性的眼光來評價和篩選真正有價值的信息。大學生創新型項目對生物類本科生批判性思維的培養有很大的促進作用。比如試驗開展和實施的整個過程，學生們也在經歷著一個對實驗洞察、分析和評估的過程;在每一個階段性實驗總結時，團隊成員集思廣益，相互交流在課題環節中碰到的棘手的難題，敢于質疑答疑，敢于構思設想，迸發出新的想法、新的思路。在不同觀點的交流、辯論與合作中思考，不知不覺就鍛煉了批判性思維。計劃不是唯一和固定不變的，在制訂實驗計劃這一環節中，可能計劃趕不上變化，為更好地完成項目，需要不斷地調整計劃，充分考慮現實情況，通過正反全面分析，考察多種不同或備選的方案，以動態和批判性的思維來應對實驗中的某些瞬時狀況，以便使項目更好地開展。在進行生物實驗時，對于實驗藥劑的用量和種類，每一步驟所需時間、條件等等，并不是一味地遵循前人所留下的數據，而是在前人的基礎上繼往開來、不斷摸索，尋找最合適的實驗解決方案，從不同的側重點評估實驗方法和探討思路。項目結題時，學生反思所完成項目的不足，總結經驗教訓，這些都有效地培養了批判性思維。

批判性思維將思維進行再剖析，正確評價問題，并將其用于實踐［5］。在信息繁雜的時代，這種思維能力對大學生的發展尤為重要。本科生利用大學生創新型項目有效培養了批判性思維和應變能力，與此同時訓練了解釋、分析、評估、推論、說明、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用，增強學習能力和自信心。

4 克服挫敗感應對挑戰，激勵學生的創造性思維

創新性實驗課題存在探索性和創造性，有可能會經歷挫折或失敗，需要反復進行實驗嘗試，完善研究方案。在這個過程中需要克服挫敗感，細心分析失敗原因，利用批判性思維和創造性思維，努力尋求并發現走出困境的突破口。比如前期在油菜籽種皮的RNA 提取實驗中，RNA 總是發生降解，導致提取效率很低且材料不易獲得，團隊成員灰心喪氣;通過調整心態，團隊成員戰勝挫敗感，冷靜應對挑戰，繼而對所用器材嚴格消毒并保證在冰上操作等步驟的改進和實施，實驗結果明顯好轉。

在開展大學生創新項目時，指導老師要給學生一些鼓勵和成功實驗案例的體驗，激發他們的自信心和成就感，調動學生尚處于萌芽狀態的各種潛在的創造性思維。生命科學研究中有許多前沿的、有趣的科學問題，老師若能適當引導學生并活躍其內心情緒，從人體生理學角度來看，可以激活學生大腦神經細胞，點燃他們探究生物奧妙的興趣和欲望，使學生傾注熱情到專業學習和實踐中，極大地豐富他們的想象力和經歷挑戰后的意志力，克服并戰勝困難和挫折，激發創造之源，進而提高認知和創造活動的效率及效果。

5 培養學生的整體性思維

整體性思維強調統一性。“大學生創新項目”整個實施過程猶如一個具有完整故事情節的經歷，它要求整體全面地分析問題，挖掘并尋覓整體中的關鍵條件作為解決問題的切入點，從整體性思維出發，遍及到各個局部環節，顧全大局。運用整體性思維，能夠讓同學們在實驗之前充分考慮到實驗所需的準備材料，所要進行的步驟，可避免的因素是什么，不可避免的因素怎樣盡量減少損失。這樣有利于學生們在進行項目研究時少走很多彎路，也可以培養他們“見微知彰，見柔知剛”的能力。

大學生創新型項目從組建團隊、撰寫申請書、經費預算，到通過批準后實驗的開展和實施，研究論文的寫作和結題等，對培養整體性思維都非常有益。一個課題得以完成，團隊需要進行全面分析、通盤考慮，在進行總體分析的基礎上考慮細節，方能從局部入口逐漸完成大局任務;學生的一次生物實驗，應用整體性思維要有全局觀念，從大處著眼、小處下手，實驗開始前切忌盲目下手，而是先思考為什么要進行這個實驗，目的是什么，預期結果可能是什么。接著搜集實驗所需的材料，規劃實驗步驟方法，利用并整合實驗室資源，達到資源共享，可以避免不知道如何使用儀器的尷尬，在操作過程中不會因尋找試劑和儀器設備而東奔西走焦慮不安，減少操作過程中的失誤。正確運用整體性思維，則會使學生們分清事情的輕重緩急，避免繞彎路。另外，創新小組利用科研實踐不僅鍛煉了獨立開展工作的能力，而且培養了相互合作、團結奮進的精神。

綜上所述，依托和實施“大學生創新項目”對培養生物類本科生的創新思維能力有很大的促進作用，幫助他們成長為銳意進取、具有創新能力的人才;將創新性項目中培養的思維和能力注入到學生今后的生活、學習和工作中，能幫助他們解決問題，為今后的成功奠定基礎。

［1］嚴明理，劉麗莉．生物類本科生創新能力培養方式探索［J］．當代教育理論與實踐，2014(6):147 －148．

［2］盧義欽． Avery 為何與諾貝爾醫學獎失之交臂?［J］．生命的化學，2005(25):67 －69．

［3］許龍，薛春梅，吳玉德，等．發散思維在生物教學中的訓練與培養［J］．現代交際，2012(9):205 －206．

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

［5］周娟．批判性思維與創新型人才培養研究［D］．南昌:江西師范大學，2013．