科研视角下的工科高等教育

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在教育体系中高等教育处在教育的塔尖,是教育的最高层次,世界上各个国家都非常重视高等教育。笔者在授课前及授课中长期从事科学研究及工程技术革新的攻关,因此想从当前教育中的弊端这一角度谈一下工科教育的问题。工科院校主要教授的是技术,是人类有史以来从改变自然的实践中所获得的经验总结,这和普通意义上的高等教育有所不同。工科院校的学生大多要走上技术岗位,从事产品研发、技术管理等,因此从培养目的来说科研方面的经验对学生的培养具有指导意义。

一、科研经验总结及其对教学的启示

1.目标明确、勇攀高峰是科研动力的源泉。在科研中要达到怎样的目标是非常明确的,在课题提出时就已经确定了,研究的内容、方法以及试验等等都可能会变化,而研究目标自始至终不会改变。这个不变的目标给我们带来了很多问题,例如,为了达到这个目标需要先了解在这一领域的研究发展到了什么程度,前人做了哪些工作,还有哪些需要继续研究,如何研究,还需要学习哪方面的知识,诸如此类的问题在研究的整个过程中不断地会被提出,从某种意义上说整个科研的过程可以说就是解决这些问题的过程,所以研究目标是科研动力的源泉。

而学习则不然,学习与目的没有直接的关系。虽然学习对人类的发展具有决定性的作用,但是学习不一定具有目的性。[1]事实上,我们在教学的过程中发现虽然每一门课的开始一般都会在绪论部分简单介绍该课程的应用,在实验部分也会清楚地写出实验目的,但是这些根本无法让学生明白“我要做什么”,所以很多学生依然对学习感到困惑,经常听到学生有“为什么要学这门课”、“学了能做什么”之类的抱怨。

2.继往开来、融会贯通是科研成功的关键。科研往往是在前人的基础上进行的。这主要是因为一方面从事研究的人员增多,许多领域都有人曾经研究过并有相关文献记载;另一方面许多新的研究目标可以归结为多学科知识的交叉,也就是说这方面的研究建立在其他学科的知识基础上。所以当前科研需要广泛涉猎相关领域的成果,继往开来、融会贯通、为我所用,站得高、看得远,这样成功的几率才会高。

而当前的工科教育,主要还是注重知识的传承,无法达到让学生对本专业相关知识的融会贯通。学生对知识点的理解主要依赖于记忆,而这种记忆是不会存储很长时间的,以致许多学生感慨“学得快、忘得快”。

3.大胆尝试、锐意创新是科研永远的灵魂。创新是科研区别于学习的关键所在,它不仅是对前人知识的继承,更主要地表现在创新发展上。学术大师的成就不在于学到了多少而在于创造出了什么,技术专家掌握的技术不在于成就一位万金油博士,而在于发明了什么,创新是科研永远不灭的灵魂。

创新教育在当前的中国具有尤为重要的意义。主席强调:“抓紧并持之以恒地培养造就创新型科技人才,是提高自主创新能力、建设创新型国家的必然要求,也是实现国家发展目标、实现中华民族伟大复兴的必然要求。”[2]可见在创建创新型国家的过程中,首先是对创新型科技人才的培养,这就要求开展创新型教育,而最为重要的就是发展创新型的高等教育。然而当前创新教育在工科高等教育中还是如此微薄。虽然许多学者已越来越认识到创新人才的培养将成为教育发展的主要方向与目标,提出了工科院校创新教育的理论探索与模式构建[3],然而这种教育在多年以来的高校扩招影响下,显得任重而道远。

根据以上科研经验的总结,我们得到了对教育的主要启示,并提出规矩、方圆、创新的工科高等教育模式。

二、规矩、方圆、创新的教育模式

1.规矩。所谓规矩在这里主要是指教师的教学手段,实施该手段的目的在于让学生能够建立明确的学习目标并积极投身于学习之中。此规矩主要用于对知识的继承,重要的是这种规矩有别于传统的讲授,而是让学生产生学习的热情。总体来看规矩的方法具有以下特点:

第一,规矩是沿着科学研究的思路而不是常规的学习思路。这就要求对每一个知识点的讲解应该是首先提出问题或指出学习的目的,在此知识点应该归纳到每一个问题中,让学生在解决问题的过程中进行学习,这需要太多的教师智慧。

第二,规矩的最终目的是解决问题,对知识的学习只是手段。现在大多数教育都是以掌握知识为最终目的,最明显的就是学生的成绩以对知识点的考核为准,这显然是不合理的,事实证明这也是高等教育中“高分低能”的症结所在。有一句话是这样说:“磨刀不误砍柴工”。这句话表面的意思是在刀很钝的情况下,影响砍柴的效率,在砍柴前虽然费一些时间来磨刀,并不立即去砍柴,但一旦当刀磨得很快,砍柴的速度与效率会大大提高,砍同样的柴反而用时比钝刀少。这句话说得当然是很有哲理的,但是如果以磨了个怎么样的刀来考核砍柴者而不是砍柴多少,那就会谬之千里了。

第三,规矩应该遵循严谨的技术思想来进行。在工科的教育中应该看到技术的特质,使得工科教育不同于以大学思想为主导的普通高等教育。如果我们把大学思想比作天上的浮云,它飘忽灵动,很快也很有可能凝聚在一起,如果禁锢它的自由,那么它的生命必将被扼杀;而技术思想则如我们建造的万里长城,它一砖一瓦,朴实无华,相互依靠、相互对接。如果给它太多的自由将可能造成整体的坍塌。

第四,规矩的终极目的是消除规矩自身。作为教学手段的规矩对学生来说应该是越来越轻,最终学生能够自我学习、研究、解决问题,不再需要规矩的约束。

毕竟我们培养的学生要走向社会独立地去解决问题。

2.方圆。所谓方圆就是使学生在解决问题的过程中将前人的经验、知识融汇贯通,能够站在前人的基础上来看待要解决的问题。方圆具有以下特点:

第一,方圆的主体是学生,要通过学生对相关知识的广泛涉猎和积极思考来完成。教师的作用在于指出解决问题需要的相关知识及参考文献。

第二,方圆的实现途径具有多样性,教师的讲解不应该占主要地位,应该尽量让学生自己去学习,比如查阅相关文献、搜索同类文章说明等。或者说在方圆的实现过程中学生具有相对独立性。

第三,方圆更注重学生个人观点的形成。学生在对前人经验、知识总结后应形成个人对待该问题的观点,这是方圆过程成功与否的重要衡量标准。

3.创新。所谓创新就是不仅在于向学生传授已存在的知识,还在于教会学生如何去创造性地思维。“创新”立足的是“创”,追求的是“新”,“创”是手段,“新”是目的,创新教育就是要革除旧的、过时的,甚至是阻碍社会和人类自身发展的旧事物,开辟和建立有利于经济、社会、人类发展的新事物。[4]作为教育顶端的高等教育负有双重的使命,一是传承前人的成果,延续人类的知识;另一个就是教育学生进行创新思考,创造新事物。前者是基础,后者是目的。创新教育的重要意义不言自明,因为我们如果只是继承前人的经验、知识,那么人类将永远停留在一个固定点上,显然事实不是这样,从石器时代的石斧到现在的宇宙飞船无一不是打上了人类创造的烙印。所以创新教育才是人类可持续发展的动力。对学生而言,创新主要包括两个方面:

一是将相关领域的知识进行综合或者对已取得成果进行“融合”来产生新的知识或成果。

二是发现新的知识或者发明新的东西形成发明专利。

在这种教育思想的指引下,我们在假期挑选了16位学生进行了教育改革试验,得到了可喜的成果。

三、教改中的实施情况

遵循这种教育模式,在教改中主要强调以下方面:

1.任何学习开始前先布置要完成的任务。例如我们告诉学生今天要点亮实验板上的数码管并让其显示“1 2 3 4”,而不是像以前一样先讲微控制器的I/O接口,再讲数码管的工作原理,最后让学生做实验。在参加的16位同学中有15位表示这样有利于提高学习兴趣。

2.采用指导式的自学方式。鼓励学生先单独研究问题,在此过程中,教师设计一些有利于知识融会贯通的问题给学生,让学生查阅文献、相互讨论。找出知识的关键点并概括出来,然后教师再做归纳总结。有13位同学表示喜欢这种学习方式,其中11位同学认为这样学习明显优于传统的讲授,有3位同学表示不适应这种紧张的学习方式(经了解主要原因是习惯于听教师讲)。

3.注重学生的研究型尝试,鼓励学生自己动手制作电路并检测。不采用传统的实验仪器,我们先让学生自己设计电路,然后给他们提供材料、元器件,让他们自己动手焊接电路并测量参数,当堂撰写设计总结,对设计失败的学生多鼓励。曾有2位学生为完成自己的设计忘我地试验到深夜,全部参加测试的同学都明确表示喜欢这种学习方式。

4.鼓励创新,哪怕是一丁点的创新也要及时表扬,给学生留有足够的时间去想象、实践,实现自己的创意。在我们近两个月的测试中有2位同学(一组)设计出有实际价值的创新小车控制电路。在此,也感到创新的艰难,尤其对毫无工程经验的学生来说更是这样。在创新的过程中,还有3位同学感到有挫折感,有6位同学表示将来还会继续考虑这个问题。

关于这次教改的测试说明了这种教育模式的优点:有利于提高学生的学习兴趣;增强学生对知识的融会贯通能力;扩大了学生的设计思路;扩大了学生的知识面,提高了学习效率;有利于创新能力的提高。同时我们也发现了一些问题:这种模式对教师的要求较高,传统地讲授显然不能满足要求;对教学资源的要求较多,占用时间较长;不能完成传统的教学要求,一些知识点不能讲解详细;只适合应用型人才培养。

由于技术思想与大学思想的差异使得工科教育有着不同于其他学科的教育特点,在鼓励创新教育的今天,我们不能盲目地一味鼓励创新,而应该清醒地看到工程技术对知识积累和实践的极大依赖性,通过规矩、方圆、创新的教育模式,使学生具备一个良好的学科基础知识,并构建一个广阔的平台,使学生基于此平台可以创造出属于自己的新知识。这才是工科教育的目的所在。

参考文献:

[1]何向阳.也论学习的本质[J].当代教育论坛2006(5):35.

[2].主席出席院士大会的讲话[R].中国新闻网,2006-6-5.

[3]关浩,等.工科院校创新教育的理论探索与模式构建[J].前沿,2006(2):79.

[4]张静芳.高校创新教育运行机制的探讨[D].苏州大学硕士论文,2004:6-7.