基于認知規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)新能力

韋宏瑋　李豹　查峰

［摘 要］ 從認知的角度出發(fā)，對高等教育中培養(yǎng)和提升學生創(chuàng)新能力的方法和手段進行了探討研究。分析了我國在創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育方面的發(fā)展情況；針對其中存在的“重理論，輕應用”和“培養(yǎng)方法沒有形成體系”兩個問題，結(jié)合教學實踐經(jīng)驗，提出了運用認知規(guī)律培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的觀點，形成了一種方法論，探索了一條適應國內(nèi)創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育現(xiàn)狀的培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的改革路徑，以期為新時代高等教育的發(fā)展建設(shè)提供有益的實踐探索。

［關(guān)鍵詞］ 認知規(guī)律；創(chuàng)新教育；創(chuàng)新能力

［基金項目］ 2022年度海軍工程大學學校自主立項科研項目“水下無人航行器中的導航信息融合技術(shù)研究”（2022504160）；2022年度海軍工程大學人才托舉計劃“文職人員苗圃工程、四小‘基于學員認知規(guī)律，培養(yǎng)學員創(chuàng)新能力”

［作者簡介］ 韋宏瑋（1987—），男，河北邢臺人，控制科學與工程博士，海軍工程大學電氣工程學院講師，主要從事導航工程和重力測量及應用研究；李 豹（1986—），男，湖北天門人，導航、制導與控制博士，海軍工程大學電氣工程學院副教授，主要從事導航對抗研究；查 峰（1984—），男，安徽銅陵人，導航、制導與控制博士，海軍工程大學電氣工程學院副教授，主要從事慣性導航研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標注碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）07-0165-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

當今世界正處于百年未有之大變局，在這樣的時代背景下，要實現(xiàn)中華民族偉大復興，就一定要大力發(fā)展科學技術(shù)［1］。對國家而言，學生作為未來科技領(lǐng)域的主要生力軍，其創(chuàng)新能力的提升對于建設(shè)科技創(chuàng)新高地具有重要意義；對學生個人而言，創(chuàng)新能力的提升對其未來的學習、工作和生活都具有非常重要的實用價值。因此，有必要對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法和手段開展研究。那么，在高等教育中，我們應該如何培養(yǎng)、提升學生的創(chuàng)新能力呢？筆者結(jié)合教學實踐經(jīng)驗，從認知的角度出發(fā)，對如何基于認知規(guī)律培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力進行了探討。

一、我國創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育現(xiàn)狀

創(chuàng)新教育作為一種先進的教育理念，得到了教育界的廣泛關(guān)注。隨著對創(chuàng)新教育認識的重視，國內(nèi)教育工作者認識到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高質(zhì)量人才是一流教育的標準，也是建成一流大學的標志。近幾年，在“雙一流”建設(shè)環(huán)境下，我國在高等教育領(lǐng)域?qū)W生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方法也開展了多角度的探索［2-8］。全國多所高校成立了創(chuàng)新實驗基地、創(chuàng)業(yè)孵化中心等組織機構(gòu)，依此開展學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)工作，這對實現(xiàn)我國高等教育由大到強的轉(zhuǎn)變、形成專業(yè)知識教學與科學探索精神相融合的培養(yǎng)體系具有積極意義。同時，由于我國在創(chuàng)新教育方面起步較晚，對如何高效地培養(yǎng)學生真正意義上的創(chuàng)新能力認識還不夠充分。筆者認為在當前我國創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育中，主要存在以下兩方面的問題。

（一）重理論，輕應用

目前我國高等教育對學生的考核評價，主要還是基于學生理論知識的學習成績進行的，而對學生運用所學專業(yè)知識解決實際問題能力的生成，尤其是創(chuàng)新能力的生成關(guān)注不夠［9-10］；對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目的認識不夠，容易形成為培養(yǎng)而培養(yǎng)的形式主義。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，目的在于讓學生基于具有學科特點的創(chuàng)新思維結(jié)合多樣化的問題形成創(chuàng)新實踐能力，這是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的根本出發(fā)點。

（二）培養(yǎng)方法沒有形成體系

目前，在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，不同的院校摸索各自不同的方法，在此方面的交流相對較少。在培養(yǎng)方法上，主要存在創(chuàng)新能力培養(yǎng)與課堂專業(yè)課程、實踐教學融合不足的問題，沒有形成成熟的培養(yǎng)方法體系。

基于上述分析，本文對在教學實踐中運用認知規(guī)律培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法開展了研究，形成了一種方法論。

二、認知規(guī)律與創(chuàng)新

認知是人類的一種基本心理過程，涉及知覺、記憶、思維、理解和判斷等多個方面，指導著人們理解、處理和解決問題。而認知規(guī)律則是人類在認知過程中，自覺或不自覺遵循的基本規(guī)律和原則，指導著我們對外部信息的感知、處理和理解。學習可被認為是一種特殊的認知行為，我們借助認知心理學所提供的框架，可以歸納出在這種特殊的認知行為中具有的共性的認知規(guī)律，并借此窺探研究思維是如何工作的。在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，了解和運用這些認知規(guī)律，可以幫助我們探索新的培養(yǎng)方案，取得更好的培養(yǎng)效果。

創(chuàng)新是人類社會發(fā)展的重要驅(qū)動力，推動著科技進步、經(jīng)濟繁榮和文化進步；創(chuàng)新能力是指人類在面對新問題時，能夠創(chuàng)造性地提出新的解決方案的能力，是一種由多種要素組成的綜合能力。學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就是引導學生在批判性地繼承前人實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，敢于提出自己的見解，善于提出新問題，勇于探索新知，有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造。

如圖1所示，認知規(guī)律與創(chuàng)新之間存在著緊密的聯(lián)系。一方面，對認知規(guī)律理解的深入可促進創(chuàng)新能力的提升，掌握認知規(guī)律有助于把握問題的本質(zhì)規(guī)律，從而啟迪人們提出更加有效的解決方案，提升創(chuàng)新的效率，增加創(chuàng)新的成功率；另一方面，通過創(chuàng)新這一富含創(chuàng)造性的行為，人們可以發(fā)現(xiàn)新的知識和方法，不僅可以豐富認知內(nèi)容，也能夠提高認知水平。認知規(guī)律和創(chuàng)新之間存在著互補的關(guān)系，認知規(guī)律主要關(guān)注的是人們?nèi)绾卫斫?、解決問題，對問題的深入理解和廣泛的知識儲備是開展創(chuàng)新的基礎(chǔ)；而創(chuàng)新則更注重在原有的知識或技能基礎(chǔ)上做出突破，這一行為又反過來強化了人們的認知規(guī)律，使人們得以更好地理解和解決問題。

理解并運用認知規(guī)律和創(chuàng)新之間的這種聯(lián)系促進了兩者的有機融合，可以產(chǎn)生強大的力量，對于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的意義。在教學

中，應認識到學生是學習的主體，應尊重其主體地位。從這種理念出發(fā)，在教學實踐中將科學研究融入對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中，將理論知識的傳授與客觀科學規(guī)律的運用有機融合在一起，關(guān)注學生的認知規(guī)律，并將其運用到學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上。在學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面，教師要充分發(fā)揮主觀能動性，樹立教師是知識的傳播者、創(chuàng)新能力的開發(fā)者形象。

三、基于認知規(guī)律培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

從學習理論的角度來看，基于認知規(guī)律培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力這一理念更傾向于建構(gòu)主義。建構(gòu)主義在承認世界的內(nèi)在規(guī)律是客觀存在的同時，也認可不同學生對規(guī)律認識的差異性。對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標是提升學生應用所學專業(yè)知識高效地解決實際問題的能力［11-16］，以建構(gòu)主義教學方式為主，符合這一培養(yǎng)目標的需求。具體到培養(yǎng)方法上，筆者認為，不同于講授理論知識，學生主要通過教師的板書、課件和語言表達等視聽覺獲取信息，在教師不同的語速和語調(diào)中感受細節(jié)；在學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上，除采取上述常規(guī)教學手段外，還應將認知規(guī)律應用于課堂設(shè)計中，由此增強教學的感染力和沖擊力，突出教師“導”的作用，具體方法如下。

（一）幫助學生提升注意力和觀察力

注意力和觀察力是認知過程的重要部分，這方面能力的提升有助于增強學生對信息的接收、處理和理解的能力。基于認知規(guī)律中的順序效應和相似性原則，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，可通過在教學中優(yōu)化課程設(shè)計提升學生的注意力和觀察力。順序效應告訴我們，信息呈現(xiàn)的順序可以影響人們對信息的理解和判斷；而相似性原則告訴我們，相似的事物組合在一起將更易于被接受。因此，在教學設(shè)計中，應注重梳理知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)不同知識點和技能間的遷移，設(shè)計各種有趣的任務，將重要知識點安排在保持專注的一段時間內(nèi)，將相似的知識點組合在一起，啟發(fā)學生仔細觀察，找出事物之間的聯(lián)系和共性，探索問題解決方案，幫助訓練提升學生的注意力和觀察力。

（二）幫助學生建立發(fā)散、聚合的形式化思維

發(fā)散思維是一種具備創(chuàng)造性的認知過程?；诎l(fā)散思維可以多維看待問題，并產(chǎn)生多種想法或解決方案。培養(yǎng)學生的發(fā)散思維需要打破學生的順向思維，通過鼓勵學生突破固有思維，開展逆向思考問題訓練，以不同的視角探索和考慮替代的解決方案，激發(fā)其創(chuàng)造力。在具體方法上，可組織開展頭腦風暴，借鑒其他領(lǐng)域的思維產(chǎn)生盡可能多的想法，指導學生列出所有可能的解決方案，并幫助學生分析與探索不同的觀點。通過以上方法練習發(fā)散思維，可提升學生的創(chuàng)造性思維能力。在發(fā)散思維的基礎(chǔ)上，還須要引導學生實現(xiàn)思維的聚合，基于專業(yè)知識，幫助學生將已掌握的知識和技能運用到新的領(lǐng)域和問題中，客觀理性地對發(fā)散思維的結(jié)果進行分析，最終聚合為邏輯結(jié)論。教師可以提供一系列的思考方法，引導學生在發(fā)散思維與聚合思維的不斷迭代中，以潤物無聲的方式形成創(chuàng)新能力。

（三）注重抽象概念的具象化

抽象是人們在實踐過程中基于豐富的經(jīng)驗和感性認知，通過高度總結(jié)概括、去偽存真提煉形成概念的方式；抽象概念反映了事物的本質(zhì)規(guī)律，具有深刻、全面的特點。但抽象概念不同于具體的現(xiàn)象，不易直接感知。在對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，須要關(guān)注培養(yǎng)學生對抽象概念進行具象化的能力。在科學研究中，運用抽象和概括思維有助于透過現(xiàn)象來獲取事物的本質(zhì)信息，并以概念的形式對其進行描述。而在初次接觸某一事物時，對相關(guān)抽象概念進行具象化是必要的，這有助于通過現(xiàn)象直接感知事物，為把握事物的本質(zhì)特征奠定基礎(chǔ)。類比是一種實現(xiàn)抽象概念具象化的有效方法，可以幫助人們通過新事物與其他熟悉事物的比較探索新事物，跳出思維定式，在這一過程中舍棄事物的非本質(zhì)特征，抽取共同的、本質(zhì)性的特征，快速掌握新事物的發(fā)展規(guī)律，激發(fā)學生的創(chuàng)造力。類比思維的形成還可幫助學生提升想象力，在聯(lián)想過程中對已知信息進行組合，生成新的信息或觀點，跨越學科和不同領(lǐng)域的知識邊界，發(fā)掘新的思路和解決方案。

合理運用可視化技術(shù)也便于實現(xiàn)抽象概念的具象化。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，視頻、動畫、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等越來越多的可視化技術(shù)在教學中得到了應用。借助上述可視化技術(shù)可幫助學生豐富想象力，使其在思維上更具有創(chuàng)造性，啟發(fā)學生產(chǎn)生新的想法和創(chuàng)造力。

（四）注重學生全素質(zhì)的提升

在傳統(tǒng)高等教育中，理工科學生經(jīng)過訓練具有較強的邏輯性思維，但形象思維能力往往比較欠缺。人文素質(zhì)對形象思維能力的形成具有積極意義，從人文素質(zhì)的養(yǎng)成中汲取直覺和靈感形成原創(chuàng)性成果，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是至關(guān)重要的?？蒲兴刭|(zhì)是學生形成創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的根本保證。以往的高等教育中在這方面的訓練不足。高校教師大都具有較高的科研素質(zhì)，在對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，教師應做到教研相長，實現(xiàn)對學生專業(yè)知識體系培養(yǎng)和科研素質(zhì)提升的有機融合。心理素質(zhì)也是整體素質(zhì)的重要組成部分，學生遭遇失敗或挫折時會感到不舒服，可能出現(xiàn)認知失調(diào)；教師應引導學生正確面對和處理認知失調(diào)，提高學生的元認知能力，對自身的認知過程進行反思和控制，勇于接受不同的觀點和想法，有針對性地調(diào)整自己的方法和策略，尋找新的解決方案。綜上，為實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力這一最終目標，須要注重學生全素質(zhì)的提升，這有助于提高學生分析問題和解決問題的綜合能力。

（五）建立開放性的考核新標準

在傳統(tǒng)高等教育中，考試成績?nèi)允强己藢W生學習情況的重要標準，但用這種標準衡量學生的創(chuàng)新能力生成情況不符合認知規(guī)律。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)重在激發(fā)學生的創(chuàng)造力，鼓勵其跳出固有思維、探索新想法，培養(yǎng)學生的冒險精神，增強其嘗試新事物、產(chǎn)生新想法的勇氣。面對這一目標的變化，教師可設(shè)計啟發(fā)性的問題或任務讓學生自由發(fā)揮，嘗試一些新穎的、有創(chuàng)意的解決方案。在進行考核時，基于認知規(guī)律中的決策疲勞原則，可對考核過程進行時間上的細分割，增加小活動的時間，避免連續(xù)地做出多個決策，緩解學生的決策疲勞，幫助學生更好地理解和評估信息。通過制定更加開放性的考核標準，增加答案的不確定性和開放性，考查學生的觀察力，讓學生仔細觀察問題，對其進行總結(jié)歸納，并基于對專業(yè)知識的理解自行思考和形成答案，通過新奇的經(jīng)歷賦予學生更寬廣的視野，產(chǎn)生創(chuàng)新性的解決方案，在解決問題的過程中幫助學生提高觀察力。

結(jié)語

認知規(guī)律在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用。通過了解和運用規(guī)律，學生可以更好地理解和掌握知識，從而成為更具創(chuàng)新性的人才。在教學中應該充分利用認知規(guī)律，靈活運用各種教學方法和策略，優(yōu)化教學設(shè)計，以更好地促進學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，通過思維訓練和實踐能力的培養(yǎng)，提高學生的觀察力、聯(lián)想能力、創(chuàng)造性思維能力和解決問題的能力，并鼓勵學生接受失敗，不斷地探索新的思路和方案。

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Cultivating Innovation Ability Based on Cognitive Law

WEI Hong-wei， LI Bao， ZHA Feng

（Department of Electrical Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan，

Hubei 430033， China）

Abstract： From the perspective of cognition， this paper discusses the methods and means of cultivating and improving students innovative ability in higher education. This paper analyzes the development of innovation ability training and education in China; in view of the two problems of “emphasizing theory， neglecting application” and “no system of training methods”， combined with teaching practice， this paper puts forward the view of using cognitive law to cultivate students innovative ability， forms a methodology， and explores a reform path to? adapt to the current situation of domestic innovation ability training education， in order to provide useful reference for the development and construction of higher education in the new era.

Key words： cognitive law; innovative education; innovation ability