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创新能力方面有关论文如何写 和实验教学在学生能力培养中的作用类论文如何写

主题:创新能力论文写作 时间:2024-02-06

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摘 要:创新能力并不是某些人特有的智力品质,而是人类普遍存在的潜能:通过教育培养,创新能力能够得到提高.实验教学在培养学生创新能力方面具有特殊的优势.实验过程与创新过程具有相似性,对于培养学生发现问题、解决问题的能力,对于培养创新性思维、创新性人格,都具有重要作用.但是,目前我国大多数高校的实验教学还停留验证理论知识、培养学生动手能力的低层次阶段,忽视实验教学在培养学生创新能力、创新精神方面的作用.要探索在实验教学中培养学生创新能力的新路径.需要在四个方面采取行动:建立独立的实验课程与教学体系;采取多种策略培养创新性人格;将科学研究融入实验教学,让学生在研究中提高创新意识与能力;培育良好的实验室文化,引导学生提高与展示创新能力.

关键词:创新思维;创新意识;创新能力;创新性人格;实验教学;课程与教学体系;实验过程;实验室文化

中图分类号:A文献标识码:A文章编号:1671-1610(2018)05-0092-06

社会发展的过程就是人类创新的过程.创造性是人类普遍存在的一种潜能[1].中国人创造了灿烂的古代文明,但是,近百来年却在创新上落后于西方发达国家,逐渐失去竞争优势.创新能力的强弱一直是一个国家兴衰的标志,因此,中国政府非常重视创新,早已把创新提升到战略高度.高等学校,面对国家发展对创新性人才的迫切需要,应都在采取有效措施,强化对学生创新意识和创新能力的培养.实验教学,作为培养人才的重要方式,对于培养学生创新能力培养具有特别重要的作用.

一、创新能力可以培养

(一)创新能力的内涵

创新能力,简单说,是根据一定目的,运用一切已知信息,产生出某种新颖独特、有一定价值的产品的能力.这里所谓产品,既包括有形的物质产品,也包括新理论、新概念或新技术等无形产品[2]61.然而,关于创新能力,各研究领域的学者有各自的理解,并且有一定争议.但是,普遍接受的定义至少包括四项义素:创新性过程、创新性产品、创新性个人、创新性环境[3]13.

创新性的过程是生成新异、有效的问题解决方法的认知加工过程,其核心是创新性思维;创新性产品是创新性思维的产物,是创新过程的成果;创新性个人指人格特征,包括动机、兴趣、意志力、自信心等非智力因素,它们对创新过程和创新行为具有动力作用;创新性环境是个人所处的社会、工作、学习环境,它对创新性个人和创新性思维会产生积极或消极的作用,它影响个体的创新意愿,进而影响创新过程的发展及创新成果的形成[4].

(二)决定创新能力的主要因素

影响创新能力的因素很多,其中,认知因素、人格因素、环境因素影响力最大.认知因素又包括思维因素与知识因素等.思维因素是创新能力的核心,人格和环境因素对创新活动起着激励和保证作用[5].稍进一步说,创新能力与以下若干因素关系密切.

一是认知过程.已经研究证明,创新实际上是基本的认知过程.人们使用语言、形成概念本身就是创造性的表现;人们构造出新的词汇和意义,在一个概念上不断扩展新意,都体现出创新能力.创新也是一般的认知加工过程,它存在于一般的问题解决过程中.创新性地解决问题只是解决问题的一种特殊形式,它们的过程相似,都包括准备、目标设定、界定问题表征、寻找解决方法、对方法进行修正等环节.创新性地解决问题与一般性解决问题,差别在于能否很好地界定难于界定的问题,使问题更容易得到解决[3]14-15.创新能力并不是一种神秘的物质,是每个人都具有的潜质,通过教育与培养训练来开发与提高.

二是智力水平.创新能力属于智力.创新能力是人类智力能力的最集中表现[6]5.因此,过去常有人认为:创新能力等同于智力,智力水平高的人创新能力必然高,而智力水平的高低是先天遗传的结果,后天无法改变;创新能力只为少数高智力的人特有,与普通人无关.但是,事实并非如此.大量研究证明:创新能力和智力是既有联系又存在差别的两种能力,两者之间有正相关趋势,但又不是绝对正相关.[7]11当然,创新对智力有一定要求.因为,智力水平高的人,通常有足够的元认知技能,面对复杂的事物,可以将各种未经过滤的、被忽视的碎片信息进行整合,从而进行创造性思考;智力水平低的人则容易被各种无效信息困扰,难以进行整合形成策略,进而影响问题的解决[2]64.但是,并不是智力水平越高,创新能力就越强.智力水平很低的人,创新能力肯定不强;智力水平很高的人,创新能力可能强,也可能很一般.反之,创新能力强的人智力水平一定在中等以上.智力是创新能力的必要条件,但不是充分条件,因为,除智力因素外,创新能力还与人格特质、环境因素等有关.通过培养可变的人格特征,如培养好奇心、意志力、自信心,改善环境,人的创新能力就能得到提高.因此,创新能力并不是高智商人的才具有的禀赋.

三是知识储备.从本质来上说,创新是一种对现有知识的拓展、转换、重新整合.知识及经验(可以上升并内化为知识的准知识)是创新的源泉.一个人掌握的知识越多、对问题了解得越多,解决问题的灵活性就越大.但是,并不是说知识及经验越多创新能力就越强,因为,知识及经验丰富的人,可能会有某种心理定势,受其束缚,不能从新的角度思考问题.知识及经验,对于创新能力来说具有两面性,它们是创新的基础,同时又是创新的阻碍.研究表明:不同的知识对于创造性有不同的作用,如,陈述性知识告诉人们事物的本真是什么,程序性知识让人们知道如何运用知识解决问题;具有程序性知识的人,当所遇新问题满足已有知识的某些条件时,就会转化已有,找到解决问题的办法[8].因此,积累陈述性知识可以为创新打好基础,掌握程序性知识才会得到提高创新能力.

四是思维方式.思维方式并不是与生俱来的,它是受环境、观念、知识积累等多种因素影响而逐渐形成的一种思考习惯.思维方式对人的行为具有调控作用,能指导、调节人们对行为目标的确定、预测和实现.人类思维,有简单,有复杂,有感性,有理性.有人把现代人类思维分为三种类型:情感思维、理性思维、创新思维[9].创新思维以新颖的、独特的、非传统的方式解决问题,是人类思维的高级表现形式.创新能力离不开创新性思维,而创新思维是发散思维与辐合思维、直觉思维与分析思维、抽象思维与形象思维等多种思维形式结合的综合表现[10].人的思维方式不是一成不变的,会随着环境、观念等因素改善而不断进化与提高.也正是因为它有可变性,才可以通过教育训练等方式来改善和提高.

五是人格特征.人格特征是具有倾向性的心理特征的总和,是具有区分性的个性特质.具体地说,人格特征是人思考与行动的习惯、方式和态度.现代心理学将认知、知识等视为智力因素,将动机、兴趣、行为方式、态度等视为非智力因素.在智力水平相同的情况下,非智力因素可能成为影响创新能力的关键因素[11].大量研究表明:感知敏锐、善于质疑,有很强好奇心和观察能力,想象力丰富、思维灵活流畅,敢于冒险、不怕失败、坚韧不拔,等等,是创新型人物共有的人格特征.

六是环境影响.创新能力的发展离不开环境影响.如果说认知能力、知识储备、思维方式和人格特质是形成创新能力的内在条件,那么,环境因素则是形成创新能力的外在条件.内在条件使创新能力成形于内,外在条件让创新能力显形于外.外在条件恶劣,创新能力可能被捂杀于内,也可能被扭曲于外;外在条件善优,创新能力才会安然产生,健康发展.所以,有人认为,好的环境是对人的创新能力具有有益补充和正向矫正的作用[12].有利于创新能力产生与发展的环境至少包括:宽松、自由的学术气氛,鼓励执着追求、宽容差错的文化语境,同仁之间相互启发、相互支持的氛围.研究表明:处在与其他创造者相互联系的环境中,和孤立地研究相比,具有更长的创新生涯和更多的创新性产品[3]17.

总而言之,创新能力的有无与高低,由多种内在与外在因素决定.因此,人的创新能力,可以通过坏的教育来抑制、甚至扼杀,可以通过好的教育来激活、开发.实际上,健全的教育,不仅可以激活与开发人的创新能力,还能让它得到最佳发挥.问题是,什么样的教育才是健全的?

二、实验教学是创新能力培养的重要与必要手段

实验教学,让学生通过观察与操作,考察世界的现象,研究世界的规律,探索世界的本质,可以使学生获得感性知识、增强实践能力、养成创新精神、提高创新能力.与理论教学相比,实验教学更具直观性、实践性、综合性等特点,它在培养学生的创新意识、实践能力和创业精神等方面具有特别重要的作用[13].理论教学与实践教学二者缺一,学生所获的教育都是不健全的,因为它们都是高校培养学生的重要与必要手段.

(一)实验过程是问题解决过程,与创新过程具有相似性

创新往往是在面对困境或问题时产生的,创新过程和问题解决过程具有相似性.实验过程正是问题解决的过程,也就是创新能力培养的过程.

解决问题的一般过程是:在实际应用中遇到问题,围绕问题收集材料;加工整理、分析提炼信息;尝试各种解决问题的方法,找出最佳答案.寻找答案的过程往往是联想、想象等发散思维的过程,在偶然因素的触发下,大脑豁然开朗,问题得到解决.这其中往往包含着创新.

实验过程具有类似性,特别是设计性、研究性的实验.教师提出实验目标,即提出问题.面对没有答案的任务,学生必须开动脑筋,自己设计实验方案、查找资料,从实验中观察,发现新现象、新问题,寻找解决问题的思路或方法.在解决问题的每一步,学生都要发挥主观能动性,积极思考、充分想象,反复测试,找出最佳方案,最后提出有说服力的观点,再验证观点或方案的正确性.如果不正确,需要检查前面每一步骤,反复修正,直到正确或获得最佳答案.实验过程是解决问题的过程,每一步都需要积极探索,这正是创新能力培养的过程[14].

(二)实验过程是创新性思维培养过程,有益于激活创新动力

对一切知识的校验,无论是观念性知识还是方法性知识,都不可能在纯理论语境中完成;只有在实际场景中,通过对世界及其现象的切实考察,才能真正地进行并完成.只有完成校验,才能证其真而后接受,或证其偏而后修正,或证其伪而后创造新知.证其真、证其偏、证其伪,需要批判性思维;接受、修正、创造新知,需要创造性思维.

首先,实验教学有助于激发学生的好奇心、提高主动学习意识.好奇心往往使人对陌生事物产生兴趣,引发人的探索或主动学习.理论教学,一般是以课堂教学为主,教师讲授现成知识,学生被动地接收,被动地储存.但是,由于是单向灌输,并且用同一标准评估学习结果,为了符合标准,学生只注重、也只能被动地接受,不能、也不可能放纵好奇心去做校验.这种学习方式,容易让学生形成顺向思维和从众个性,失去探索意识和创新精神[15].而只有保持强烈的好奇心,积极探索,学生才能更好地认识世界,发现新知识,有所创造[6]8.

实验教学将学生置于实践环境中,让他们面对、分析与解决实际问题.不同于现成知识,实际问题会自然地与必然地开启他们的好奇心,促使他们主动学习、主动探索,接受并内化真知识,修正偏知识,摒弃伪知识,甚至进一步创造新知识.

其次,实验教学有利于训练学生观察现象与发现规律的能力.观察是科学研究的基础,而观察能力建立在好奇心与求知欲之上.没有强烈的好奇心与求知欲,就没有观察世界及其现象,特别是研究对象的兴趣与动力,就没有实际的观察行动.观察能力不出自理论学习,而出自实际观察体验.没有敏锐的观察能力,就不可能透过现象看到规律,创新也就无从谈起.

实验过程从观察开始.实验的第一步就是观察,包括观察事物的各种现象、各种反应变化.这个过程需要学生运用已学的知识,带着怀疑的眼光,去看待一些寻常现象,通过现象的细微变化预见、探测与发现事物的规律.可以说,做科学研究,观察现象,包括正常现象与问题现象,是自然与必然起点;发现规律是后续步骤;分析与解释规律是再后续步骤.没有起点,就一定没有后续步骤.实验教学的着力点和促进点,正是科学研究的前几个步骤.

其三,实验教学有利于培养学生的发散思维和辐合思维.辐合思维是有逻辑、有范围的向内收敛的思维,包括演绎思维和归纳思维.发散思维无规则、无限制的向外扩散的思维,包括形象思维和直觉思维.实验过程,从思维的角度看,是一个从收敛到发散、从发散到再收敛、从再收敛到再发散、从再发散到再收敛的螺旋式上升过程.

一切实验的预设目标,都不是标准答案或正确答案.面对研究对象,设计实验方案、选取实验器材、确定实验步骤等,都要学生自行进行.这里就需要发散性思维.发现新问题,就必须解决它们;要解决它们,就必须突破已有的条条框框,寻找新的思路和新的方法.这里也需要发散思维.新的方法一旦突破,新的现象、新的效应就会随之而来,就会有重大发现[16].因此,在思维层面,实验过程是培养学生发散思维的过程.

在实验中发现的新的现象、新的效应和新的规律等,都必须要加以分析、解释和科学总结,并且尽可能地将科学总结提升为科学理论.分析、解释和科学总结,无论用图形、曲线、数学公式、数学模型还是用陈述性语言来表达,都需要逻辑思维、特别是归纳思维.从思维意义上看,实验过程是培养学生辐合思维的过程.

可见,实验过程自始至终都需要创新,也自始至终促进创新.可以说,实验过程是培养创新性思维的过程,有益于激活学生的创新动力,使他们由思维走向行动.

(三)实验过程是创新性人格塑造过程,有利于成就创新型人物

创新型人物都具有创新性人格.创新性人格的形成,不靠知的积累,而靠行的历练;在高等教育中,从功能预设看,理论教学着力于前者,实验教学着力于后者.对于人格养成,实验教学有多种益处,其中有三种值得一提.

首先,实验过程有利于培养学生坚韧不拔的品格.实验过程是一个不断出现错误、不断纠正、不断提高的过程.在这个过程中,人的心理要经历无数次挫折、失败、失望的打击,而实验的成功又会带来无限的成就感和满足感.这个过程正是对人的心理素质的锻炼过程,是考验意志、培养抗压能力、历练坚韧不拔的精神的过程.只有经过这样的磨炼,坚持下来,才能解决实验中遇到的难题,最终取得成功.这种挫折训练对学生的意志力与承受能力都是很好的锻炼与强化.

其次,实验过程有益于培养学生严肃认真、实事求是的科学态度.从开始准备、观察现象、定量测量,到揭示本质、提出新理论或新规律,科学实验的整个过程,往往很艰难、很漫长.为解决新问题寻找新办法,需要大胆猜测、想象、联想;而观察、描写现象,测量、分析数据,设计实验原则与流程,都要求学生严肃认真,实事求是,谨慎细致,以得出科学结论,以将结论上升为科学理论.这个过程正是培养学生严谨的科学态度和求是精神的过程.

其三,实验过程有利于培养学生敢于冒险、勇于拼搏的精神.实验教学的目的,除教会学生基本的实验理论方法、基本操作技能外,更重要的是培养学生发现问题、提出问题的能力,以及更新书本知识、发展新知识的能力.而质疑、否定前人的结论,提出新观点、新理论,都需要勇气、胆识.如果自己的结论被证实是错误的,也要有勇气承认,要重新设计实验,寻找新方法,解决问题.在挫折或失败中,学生会得到历练,敢于冒险、敢于拼搏的精神会得到提升.实验教给与教会学生的,不是在挫折或失败之后畏难不前,而是屡挫屡勇、屡败屡战.

三、改革实验教学,探索培养学生创新能力的新路径

在中国高校教育教学体系中,理论教学一直占据主导地位,实验教学只是作为辅助手段而存在,因而在课程设置、实验室建设方面实验都依附于理论教学[17].一方面,实验室和实验课多是按院、系、专业纵向设置,实验课安排在理论教学后面,课时只占理论教学的五分之一左右.另一方面,实验教学目标、教学内容以及教学形式都是围绕理论教学而确立.教学目标以增强对理论知识的理解、验证理论、培养学生动手能力和实验技能为主;因此,教学内容多是演示性的、验证性的,即仅满足于学生学会仪器设备的操作,定性验证书本上已有的结论;教学方法上更是固定化、程式化:教师准备好实验方案、实验步骤、实验过程、实验材料,规定好实验时间,学生只需照方抓药,一切按要求、按步骤完成实验.

这样的实验教学,不仅能激活学生的创新性思维与促进学生的创新性探索,反而极大地阻碍学生创新意识的形成与创新能力的提升,与创新教育渐行渐远.

要彻底改变实验教学作为辅助教学手段的现状,发挥实验教学在培养学生科研能力与创新能力上应有的作用,需要从以下几方面采取行动.

(一)建立独立的实验课程与教学体系

按大学科分类,单独设置实验课程,使实验教学自成体系,分三个层次教学.第一层次,在低年级阶段,以验证性、模拟性实验教学为主,主要训练动手能力、基本实验技能,培养数据处理、实验报告写作等实验所需能力,为后续实验打好基础.第二层次,在高年级阶段,以设计性实验教学为主,培养独立思考能力、设计能力.从设计实验方案入手,要求学生自己确定方案、选择适当的实验条件和实验参数、实验仪器设备、实验材料、软件等.第三层次,在高年级阶段,以综合性、研究性实验教学为主,设置一些难度较大的实验项目或科研课题,学生根据自己的兴趣选择,或者让学生自己设计实验项目,选择实验设备进行实验,或者举办一些设计竞赛,激发学生的积极性,培养创新能力[18].

(二)采取多种策略培养创新性人格

创新意识与能力不足的人,多习惯于顺从性思维,缺乏主动学习、积极探索的动力,缺少标新立异的信心.因此,在实验教学中,要采取多种策略开启批判性思维,培养主动学习的意识、积极探索的精神,让学生敢于质疑、敢于出新.以下策略是基本的与必要的.

其一,精心设计实验项目,激发学生的学习兴趣.根据课程目标、学生特点,精心设计、构建实验项目.每一个项目,都设定知识运用、能力培养目标,连通实验探索与理论积累,引导学生灵活地、开放性地运用理论知识解决实验预设问题.形成开放的、动态的、生动的实验项目,激发学生学习兴趣,促进学生主动探索,在问题解决中一步步完成实验[19].

其二,改变实验主体,激活学生探索动力,增强学生出新信心.改变以教师为主体的教师讲、学生做的单向模式,以共同参与、互相尊重、平等的模式,进行与完成每一个实验项目.在这种新型关系下,教师放下架子,学生放松心情,师生平等地讨论问题,学生会更自由、更自主、更自信.在实验中,特别是在综合性、研究性项目中,面对问题,教师始终不预设答案或不给预设答案,一切问题都需要通过共同探讨来解决.在这个过程中,教师只发挥组织者与合作者的作用,这样可以迫使学生放下顺从心、依赖心与等待心,可以促使学生主动尝试、亲身体验与积极探索,从而形成积极态度.师生之间平等的关系,会极大增强学生的自信心,有利于创新人才的培养[20].

其三,变单纯考试为综合评价,全过程调动与保护学生的积极性.过去评价学生过分注重考试分数,这种做法不仅不能真实、有效地反映学生的素养、特别是核心素养,而且给学生的学习策略与态度、参与意识与动力、探索精神与能力等多方面带来负面影响与不良诱导.在实验教学中,单纯的考试问题更加严重.在实验教学中,从真实性与有效性、影响力与诱导力看,单纯考试不如综合评价,因此,要变单纯考试为综合评价.可以采取以下措施.一是采用笔试、口试、讨论、书面报告、口头报告、操演等多种形式.每个学生都是独立的个体,个体与个体之间存在差异性,以一个标准、一种形式考核全部学生的实验能力、科研能力、创新能力等,是不准确、不全面的.以多种形式考核,更准确、更全面,更符合实际,更有助于学生成长.二是增加评价主体.让学生参与评价,建立教师评、同学评与学生自评相结合的评价模式.研究性实验可能超出教师认知与控制范围,并且持续时间较长,而教师考察不可能及时、同时与全时,因而不可能准确,学生参与评价便成为必要.这样做,不仅可以减少评价偏差,而且可以引导学生互相学习,共同进步.三是进行纵向比较评价.在实验过程前中后期,考查学生进步和成长,用进步与成长幅度增加学生的成就感,用学生的成就感促进学生进一步发展.要尽量避免与其他同学横向比较,区分等级,评出优劣,打击学生的自信心[21].

(三)将科学研究融入实验教学,让学生在研究中提高创新意识与能力

实验教学的目的,不只是教会学生操作技能、理论验证技能,更重要的是提高学生的知识获取能力、知识创造能力.从这个意义上讲,把科学课题融入教学中,使实验教学带有研究性,既可以让学生接触本学科的最前沿进展,又可以让学生在实践中学习科学研究方法、提升科学研究能力.研究性课题没有现成答案,要求学生通过自主探索寻找答案.在探索未知的过程中,学生的求知欲与学习热情得以点燃,创新能力得到提高[22].

(四)培育良好的实验室文化,引导学生提高与展示创新能力

环境的影响是潜移默化的.良好的实验室文化应该是积极的、包容的,能够容忍偏离常规、包容标新立异,鼓励人们积极向上、乐于探索、勇于创新.不良的文化则会禁锢思想、压抑个性,使人失去创新发展的动力[23].因此,对于培养学生创新能力,培育良好的实验室文化,是一种必须.

首先,要在实验室形成追求真理、刻苦钻研、不怕失败、敢于拼搏的文化氛围.科学研究的道路漫长而艰辛,取得成就没有捷径可走,必须要有顽强的毅力,要有吃苦耐劳、甘于奉献的精神.因此,要在实验室大力弘扬历史上做出过杰出贡献的科学巨匠们崇尚科学、追求真理、勇于献身的科学精神,大力颂扬中国老一代科学工作者勇于挑战、甘于奉献、追求卓越的光辉榜样,积极宣扬身边默默奉献、做出突出贡献的典型人物先进事迹,使求真务实、追求真理、敢于拼搏成为实验室的文化精髓.

其次,创新离不开突发奇想、标新立异、与众不同.因而,营造一个宽松、和谐、包容、的实验室文化氛围是十分重要的.在这样的氛围里,大家相互尊重,平等,人的思想不受禁锢,任何观点都能表达,学生才会产生心理安全感,敢于表达奇思妙想,才有创新的活力[24].不仅如此,还要形成鼓励大胆尝试、鼓励与众不同、鼓励冒尖的文化氛围,使学生创造的潜能得到最大发挥[25].

第三,要倡导相互交流、团结协作的团队氛围.现代新的研究领域更多的是多学科交叉合作研究,单匹马很难完成.因此,要培养学生团队意识,形成团结协作的氛围,大家相互交流,互相学习、取长补短,促进学生之间、学生与老师之间关系和谐,共同进步.

点评,本文是一篇关于创新能力和实验教学和作用方面的创新能力论文题目、论文提纲、创新能力论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.

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