拔尖創新人才培養導向下教學新模式探索

趙忠奎

摘要：拔尖創新人才的培養是提升國家核心競爭力的關鍵，是高水平研究型大學肩負的歷史使命。為此，大連理工大學提出了“131”綜合改革計劃，而教學模式改革是關鍵。本文以我?；づc環境生命類創新實驗班主干課程《綠色化學前沿技術》為例，對拔尖創新人才培養目標導向下的本科課程的教學新模式進行探索。認為，拔尖創新人才培養應從以下四個方面著手：（1）課程內容著眼相關領域國際研究前沿和最新成果，與時俱進；（2）課堂教學與實驗環節相結合；（3）摒棄傳統硬盤存儲式單向教學方法，探索案例式、啟發式、討論式教學方法，還可通過微課的引入，來提高學習興趣和主動性；（4）建立綜合考評新體系，加強創新精神、創新思維、創新能力的考查。

關鍵詞：拔尖創新人才；培養；綠色化學前沿技術；課程建設；教學新模式

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0106-04

一、引言

我國2015年GDP達到了10385.66億美元，僅次于美國而居世界第二位；而科技部公布的世界創新能力排名僅為第18位。隨著國家的重視和投入，創新能力盡管有了很大提升，但還不夠，與我們的經濟總量不能匹配?！笆濉币巹澗V要中明確提出“創新驅動”發展戰略。而創新驅動發展的核心在創新人才的培養。對于我國當前的高等教育，錢學森認為，中國現在沒有一所大學能夠按照培養科學技術發明創造人才的模式去辦學，沒有自己獨特的創新的東西，老是“冒”不出杰出人才。丘成桐認為，以目前國內的本科教育模式，不可能培養出一流人才。為此，必須打破現有教學模式，以培養拔尖創新人才，支撐我國創新驅動發展戰略。培養拔尖創新人才，主要在于培養學生的創新精神、創新思維和創新能力。深化教育教學改革是對同高等教育發展的引擎，也是拔尖創新人才培養的保障。在復雜的拔尖創新人才培養體系的構建中，課程教學新模式的探索和實踐是關鍵環節，也是在貫徹教育部關于中央部門所屬高校深化教育改革的過程中亟待解決的問題。

二、傳統教學內容、模式和評價方法存在的問題及對策

傳統教學采用經典的教材，內容陳舊，與創新人才培養嚴重脫節，更談不上拔尖創新人才的培養。要培養拔尖創新人才，需要不斷加強教材建設。這絕不能是對原教材的簡單修改，而是應該與時俱進，把相關領域的最新研究進展融入教材和課程體系建設。在拔尖創新人才的培養中，也要打破傳統的“硬盤存儲式”教學模式，摒棄以往老師只管講，學生只顧記筆記，課上課下無活動的做法。積極開展教學新模式的探索和實踐。建立啟發、互動、討論的教學新模式，激發學生學習新知識的熱情和對未來創新創業的激情。以相關領域的最新研究進展為藍本，并結合教師的科學研究成果和體會，在本科教學中，拓寬學生知識面、活躍思維、開闊視野，賦予其專業的素養、原創的精神和科學的思維方式，提升學生的創新精神、創新思維和創新能力。著力培養“大師級”拔尖創新人才。傳統的考試，不能如實反映學生對知識的掌握程度，更不能體現學生在創新精神、創新思維和創新能力方面的水平。通過考前突擊、死記硬背，可以獲得很高的成績。遺憾的是，在未來的科研和工作中，不會運用所學知識；甚至，考完就忘。通過對某一課程的學習，得到的只是成績單，別的一無所獲，更不用談創新精神、創新思維和創新能力。筆者在博士、碩士研究生指導中，發現，在科研中，能有記起所學相關知識的學生寥寥無幾，而能把所學知識運用到科研中來，分析問題、解決問題的更是鳳毛麟角。因此，應該下定決心，革新傳統考試方法，建立兼顧考勤、課堂討論和互動、實驗操作、動手能力、分析問題解決問題能力等的新的考評方法?？梢圆粩嗵剿骱蛯嵺`，采用不同的考核方式，但其核心是能夠更好體現“創新精神、創新思維和創新能力”這三大創新素養的考核。下面以我校化工與環境生命類創新實驗班主干和必修課程《綠色化學前沿技術》為例，論述拔尖創新人才培養目標導向下教學新模式的探索與實踐。

三、《綠色化學前沿技術》課程概述

1.課程的性質和任務。本課程屬于化學化工創新實驗班專業方向模塊中的必修課，也是精細化工及化學化工其他相關專業方向的特色課程。其任務是使學生了解和掌握當今世界綠色化學前沿技術的基礎知識和基本原理，使學生樹立創新意識和批判性學習和接受知識的思想。引領學生從非常規清潔高效反應新技術、綠色化學催化、新型反應器強化技術和非常規清潔溶劑多個維度來系統全面了解和掌握綠色化學前沿技術這一國際前沿科學研究領域的先進科學和技術，開闊學生的視野，建立綠色化學合成的概念，激發學生的創新思維和熱情，使學生具有把所學到的綠色化學前沿技術運用到科研和生產實踐的初步能力，培養高素質創新性人才，為我國化學工業節能減排，可持續發展提供支持。

2.課程的教學環節。課上總學時60學時。包括課堂教學24學時和課程實驗36學時。課上安排2學時講授文獻查閱、分析整理、歸納總結。要求學生課下針對自己感興趣的某一綠色化學前沿技術，查閱文獻，撰寫一篇綜述論文。使學生初步具備通過查閱文獻獲取知識及文獻綜述和論文撰寫能力，從而調動對創新的激情，培養創新精神，激發創新思維，提高創新能力。

3.課程的內容和資源。課程內容豐富，涵蓋固體催化合成技術、離子液體等非常規清潔溶劑高效反應技術、微反應器等新型反應器強化技術，以及微波、超聲、等離子體、光、電化學等非常規反應新技術。以筆者參閱國內外近2700余篇文獻編著《高效反應技術與綠色化學》為參考教材，并融入相關反應技術的最新研究進展和筆者帶領的“先進催化材料”研究組所取得的研究成果，以保證課程的先進性和創新性。

四、《綠色化學前沿技術》課程課堂教學新模式探索

1.專題式教學模式。針對該課程內容十分豐富繁雜的特點，摒棄傳統按教材章節講授的方式，采用專題式研究型教學新模式。一個高效反應技術，一個專題，從該技術的基礎知識（該技術概述、發現發展歷程、特點和優勢等）、作用原理（作為高效反應技術的促進作用機制）及在綠色合成中的最新應用（該技術用于清潔合成的最新研究成果和進展）三個方面進行講授。從而使條理清晰，易于掌握。此外，這種專題式教學方式，類似于學術報告，對未來創新研究有一定啟蒙作用。endprint

2.可將微課引入課堂教學。微課，是指教師在教育教學過程中圍繞某個知識點或技能，如某一高效反應技術的發現、促進原理等單一教學任務進行教學的一種嶄新教學模式。在一個專題的講授中，可以把該技術的發現和發展歷程、促進原理等制作成微課視頻，穿插在專題式課堂教學中，以利于提高教學效果，并實現“快樂學習”。

3.注重創新精神和創新思維的培養。開展高水平創新研究，創新精神、創新思維是前提，創新能力是保障。從本科開始，培養學生的創新精神、創新思維，對拔尖創新人才的培養尤為重要。通過多種途徑來實現：（1）時刻灌輸挑戰書本知識、挑戰約定俗成、挑戰已有發現和成果、挑戰現有的方法、原理和定律的思想；（2）通過新技術發現、發展歷程，來激起學生的創新精神，培養學生的創新思維方式；（3）從解決人類生存和發展的大事記來激發學生的創新精神；（4）從科學發展史上的有重大甚遠意義的發現，來激發學生的創新熱情，培養學生的創新精神和創新思維。

4.注重創新能力的培養。創新能力是開展創新研究和創新創業所設計的能力的總稱，包括：知識儲備、思維方式、創新技能等。我國教育一直都十分注重知識儲備，貫穿小學、中學（初中、高中）、大學、研究生（碩士、博士）的整個階段。但要解決學生對知識不能活學活用的問題，就要求在知識傳授過程中，改變傳統照本宣科的講授方式，探索和實踐啟發式、實例式、互動式、討論式教學新模式，使學生真正掌握所學知識。對于科學研究和技術研究，科學的思維方式非常重要。正確的思維方式，可以較為輕松、巧妙地解決科研、生產中的問題。錯誤的思維方式，可能會南轅北轍。培養正確的思維方式在拔尖創新人才培養中至關重要。創新技能是創新研究得以實現的技術支撐，主要包括問題分析能力和通過資料查閱、交流解決問題的能力及實驗技能。對化學化工學科，實驗技能是關鍵。本課程中，通過文獻閱讀和綜述方法的講授、課下文獻的查閱和分析總結、課堂案例的分析和討論、實驗實踐環節等手段來提高學生的創新能力。

5.采用啟發式教學方法。改變灌輸式被動教學方法，采用啟發式主動教學新方法。一方面，在講授過程中，通過一些問題的巧妙設置，啟發學生思考問題，獲取結論，從而深入理解和掌握知識。比如，在講超聲化學時，啟發大家去思考，為何看似溫和的反應條件，卻對化學反應表現出如此強大的促進作用？為何等離子體能夠輕易打破非常穩定的化學鍵？從而，啟發學生去思考、結合資料查閱，主動去學習相關技術的促進作用機理；另一方面，通過一些高效反應新技術的發現、發展歷程的講授，或通過一些創新研究成果發現和研究過程的講解，啟發學生去思考，培養學生的創新精神和創新思維，如沸石的發現和發展歷程。從而提高學生主動獲取知識的興趣和能力。同時，這種問題啟發式的教學方式，還兼具提高學生分析問題、解決問題能力的作用。

6.實施實例教學方法。實例式教學方法具有生動、具體、易于理解、更具說服力的特點。課程采用實例對比教學模式，對于所涉及的高效反應新技術，以最新研究進展為事例，結合傳統合成方法的對比，使學生在直觀體會高效反應技術的魅力的同時，進一步掌握該技術的基礎知識和促進作用機制，加深學生的認識和理解，為將來對該技術的應用和深入研究奠定基礎。比如，在講授微波促進反應之時，以苯偶酰與酮交叉Aldol縮合合成羥基環戊烯酮為例，微波反應8分鐘，可以獲得80%的收率，而采用傳統熱化學反應，經過17天，僅獲得63%的產率。從而使學生加深印象，記憶深刻，并感知科學的奧妙，激發創新激情。

7.推行互動式教學模式。革除傳統老師講學生聽的枯燥乏味的單向說教式教學模式，推行互動式雙向教學新模式，營造多邊互動的教學氛圍，激發教、學雙方的主動性和探索性，促進學生對高效反應技術的深入理解和掌握，達到最佳教學效果。比如，在講授微波化學的熱效應、非熱效應和非常規熱效應之時，根據實例討論，在學習知識的同時，營造積極主動學習的氛圍，激發學生創新潛能，培養辯證思維方式和創新精神，提高創新能力。為拔尖創新人才的培養提供支撐。

8.開展討論式教學模式。討論式教學法是在教師的精心準備和指導下，為實現一定的教學目標，通過預先的設計與組織，啟發學生就特定的問題發表自己的見解，以培養學員的獨立思考能力和創新精神的教學新方法。在教學過程中，針對某個高效反應技術，采用討論式教學方法。比如，在講授微反應器、催化蒸餾等新型反應器強化技術之時，針對新型反應器的優勢和應用范圍進行討論，使學生時刻處于“問題—思考—探索—解答”的聯動狀態，化被動為主動，使學生在學習知識的同時，提高其創新精神、創新思維和創新能力。在實驗環節，分組實驗，組內對高效反應技術下的反應和傳統熱化學下反應進行對比、分析和討論。也對不同條件下的實驗現象和實驗結果進行討論，從而加深課堂所學的高效反應技術的理解和掌握。

9.強化實踐教學并推行實驗教學新模式。通過設置前沿反應技術相關的實驗，力圖使學生體會前沿技術和科研創新的魅力，激發學生的創新精神和未來從事科研的積極性，切身體會前沿技術的高效和清潔特征，并深入掌握該前沿技術的實驗技能，為將來將該技術運用到自己科研奠定基礎。同時，還可以強化基本實驗技能。以賦予學生創造性能力，為將來從事創新性研究打下基礎。因此，本課程的教學環節設置具有一定創新性。為了更好地培養學生的創新能力，調動學生的熱情，可從以下幾個方面對課程實驗環節的教學方式進行改革和探索：（1）實驗的內容設置。選擇催化、離子液體、微波、超聲、光化學、電化學等高效反應技術，設置合適的實驗內容，通過與傳統合成過程的對比，加深對所學的高校反應技術的理解和掌握。（2）分組實驗，加強組內對比和討論。對學生進行分組，每組的成員進行分工，包括：新技術、傳統技術及條件優化（催化劑、時間、溫度、濃度等），從而可以更好地體會高效反應技術的促進作用和獨特魅力，同時，還可以將“實驗”做成“試驗”，增加自己對實驗的設計部分，從而增強學生的主動性和創造性，培養學生的基本科研素養。（3）可以引入微課，以提高實驗前的預習效果。擬將新的反應技術的操作制成視頻，使實驗的課前預習和準備變得生動、有趣，從而增強學生對實驗課前預習的主動性。（4）實驗報告的革新。實驗報告的撰寫更加側重分析、討論和個人心得體會。（5）實驗環節考評的革新。實驗環節打分，摒棄以往按回答問題情況給分的做法，更應摒棄按產品多少給分的錯誤做法。而是采用新的評分方法，側重實驗過程的操作、實驗課上的分析和討論、實驗儀器清洗擺放等基本科研素養，并兼顧實驗報告和問題的回答情況。

五、《綠色化學前沿技術》課程考核新模式

采用創新人才培養新模式，也要采用新的行之有效的考核模式與之相匹配。只有采用新的考核方式，才能引導學生主動參與和適應新的教學模式，從而達到教學改革的目標。摒棄考試（答卷）這一傳統考核方法，構建和實施兼顧考勤、課堂討論、互動、實驗操作和動手能力、實驗討論、實驗報告、文獻閱讀、課程論文等諸多環節的綜合考評新體系。以創新能力為考評導向，貫穿整個考評環節。從而樹立創新理念，激發創新熱情，提高創新本領，為未來投入科學研究奠定基礎?？荚嚪绞綍绊懡虒W環節。傳統考試方式多是促使學生死記硬背的學習方式；而新的考核方式則考核學生的教學環節的積極性、主動性及學習效果和能力提升程度。通過新的教學模式來吸引學生主觀、能動、有興趣地去學習，并大幅降低考勤所占比例。對三個教學環節，采用不同的考核方式，其核心在于考核學生的三大創新素養，從而為將來投入創新創業的大潮奠定基礎。

六、總結

目前，全球公認，美國大學創新人才培養最為成功。美國名校在本科教學7大原則框架下制定的培養培養目標和采用的教育模式無不滲透著拓寬學生知識面，活躍思維，開闊視野的教學理念。我們需要去反思我們的教育理念和教育模式。創新型人才需要具備三個素質：專業的素養、原創的精神和求真的渴望。高等教育對于養成這三大要素具有至關重要的作用。通過拔尖創新人才培養目標導向下的本科課程的教學新模式進行探索和實踐，認為應從以下四個方面著手：（1）課程內容著眼相關領域國際研究前沿和最新成果，與時俱進；（2）課堂教學與實驗環節相結合；（3）摒棄傳統硬盤存儲式單項教學方法，探索案例式、啟發式、討論式教學方法，并可通過微課的引入，提高學習興趣和主動性；（4）建立綜合考評新體系，加強創新精神、創新思維、創新能力的考察。建立引導、啟發、互動、鼓勵的教學新模式，拓寬學生知識面、活躍思維、開闊視野，培養勇于創新、善于創新的拔尖創新人才，為我國十三五創新驅動和內涵式發展戰略的實施，提供人力支撐和保障。

參考文獻：

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