“新工科”背景下学生创造欲望和思辨思维能力培养的研究

何 波，王春华，杨 光，李景春，周思雨

（沈阳航空航天大学 机电工程学院，辽宁 沈阳 110136）

新工科的内涵是：以立德树人为引领，以应对未来变化与塑造未来为建设理念，将继承与创新、交叉与融合、协调与共享相结合，培养出未来多元化的创新型的工程人才［1］。新工科不仅指新兴的工科专业，如智能制造、人工智能、云计算、机器人等原来没有的专业，还包括对传统工科专业（机械、冶金、材料、自动化等）的升级改造。相对于传统的工科人才，新工科需要的是实践能力、创新能力、国际竞争力更强的高素质的复合型人才［2］。为了迎接“新工科”的挑战，我国高等教育管理者和一线教师进行了大量的旨在提升学生实践能力和创新能力的探讨和实践，并取得了一定的效果。但学生在创造欲望和思辨思维方面的欠缺严重阻碍了这些能力的大幅度提升。在当前我国教育体制下，学生在创造欲望和思辨思维方面明显逊色于欧美发达国家，此时教师在教育教学中的作用不容忽视，甚至尤显重要［3］。

尽管我国高等院校一直在实施教育教学改革，不断在与时俱进，也取得了不菲的成绩，但是目前的教育现状却并不尽如人意。近年来我国高等教育工作者提出了很多的改革措施和理念，但多数都体现在教学方法上，如案例教学、线上线下混合教学、翻转教学等，而教学方法只是相当于工具和手段。高等教育改革的根本是如何利用这些教学手段来培养符合新时代需求的“新工科”人才，也就是说，如何激发大学生内心深处的内驱力并挖掘他们尚未开发的个性化潜能。目前国内高等教育多数教学活动还仅仅停留在机械式教学这种较低的思维层面上，这在一定程度上导致了所培养出来的学生发现问题和解决问题的能力普遍欠缺，特别是质疑精神、思辨能力及创新能力不足。创新欲望和思辨能力欠缺的现状成为影响我国当前人才培养的瓶颈，已经严重威胁到了我国高等教育在国际环境中的生存和发展，其根源主要有以下三个方面［4］。

（1）根深蒂固的传统教学理念。在我国，传统教育默认为以教师为中心，学生则是被动的接受者。长久以来中国学生在课堂中始终未能处于主体性地位，从而部分弱化了对学生思维品质的培养。目前我国的大学课堂多数还延续着传统的教学模式，有的甚至还处于较为原始的形态，即基本采用课前预习、课上讲解、课后复习的思路，期中期末进行一些强制性测评考试等，使学生“被迫”学习。学生过多地沿袭了传统教学中“被动”的学习习惯，主要关注考点的识记和理解，欠缺个人自主能力的培养，没有把逻辑思维能力和创新能力培养置于顶层。当前很多教师在教学中实施了一些教学改革，采用了翻转课堂等新的教学模式，但多数还停留在答疑解惑和加强练习的层次上，没有真正营造培养学生思辨能力的良好环境，无法实现学生思辨能力的有效培养和充分开发。

（2）相对保守的教学管理和师资水平。目前每个高校的教学资源和教学管理水平因地域和经济发展的差异而参差不齐，教学相关管理人员的创新意识和高度不一致，专业教师的教学水平也有差异，在学生思辨能力培养上的认识高度、人力和财力投入也极为不均衡，教学管理者对学生创新思维培养的责任意识不强。首先，其课程设置过于传统和保守，缺乏创新性和各自特色，未能大胆地设置足够的培养学生思辨能力的课程；
其次，在意识形态和管理理念上也略显落后，制定的管理制度过于强调形式，忽视了其根本宗旨和内涵，对所设置的培养学生思辨能力的选修课程的重视程度明显不足。一线教师水平受限，不能把思辨思维真正融入教学课堂和学生培养的各个环节中，而且有些教师自己也未能深刻理解思辨能力的内涵，他们自己都没养成真正的思辨思维，更无法去培养学生的思辨能力了。

（3）当前学生对思辨的认知不足。培养学生的实践能力和创新能力是目前新工科高等教育中最基本的也是最重要的一个目标。但当前多数学生对新工科内涵和相关能力培养目标的理解不够准确和深入，依旧沿用高中的学习习惯，以为会做计算、能理解和掌握教材及相关文献的知识即可，过分依赖教师的督促、讲解和指导，不能独立思考问题，对知识和问题未能做到深入剖析，缺乏积极性和主动性。学生的这些认知不足，也是阻碍其思辨能力培养的重要因素。同时，这也导致了学生学习功利性过强，往往追求一些浮于表面的东西，高等教育对他们来说可能仅仅为了拿到毕业证，在工科领域找一份如意工作，过多看重其结果，没有意识到高等教育过程的重要性及其内涵。而高校大学生思辨能力的培养是要在漫长的“教”与“学”过程中练习和实践的，不会立竿见影。高等教育中师生都转换之前陈旧的传统的功利思维，共同推动高等教育中思辨能力的培养。

1.激发学生的创造欲望

创造力是人人皆有的一种能力，是可以通过教育、训练和实践而被激发出来和不断提高的，它不是神秘而高不可攀的。但创造首先必须要有强烈的欲望，这样学生才能为了创造去冥思苦想，努力去获取和处理信息，进行联想、类比和想象。

机械设计课程是机械类工科专业的学科基础课，其目标是使学生掌握通用机械零件的设计原理和方法，以及机械设计的一般规律；
具有综合运用所学知识，研发新的零部件及设计机械装置的能力；
具备解决机械设计过程中遇到的复杂问题的综合设计和工程实践能力［5］。所谓工程实践能力就是运用科学理论知识和经验解决实际应用问题的能力，也是一种创新，它强调的是一种综合运用能力和创造能力。

著名科普作家阿西莫夫曾说过：“科学始于好奇”。“好奇”将促使学生对某一现象或某一学科产生兴趣，而兴趣就是学生创造欲望的助动力和内驱力。这里不能把兴趣界定为学生天生的，教师在激发学生兴趣方面起着重要的作用。首先，课程主讲团队教师上课时应精神饱满、和蔼可亲、感情真挚，在师生间建立起融洽和谐的氛围，为激发学生学习兴趣和创造欲望提供适宜的环境基础。其次，鼓励学生积极参加本领域卓越专家的励志讲座，实时向学生推送最新的里程碑式的科技成果，设计项目导向的教学案例，引导学生求疑好问，进行发散性思维，养成批判式的创新思维和学习习惯。第三，疑问是创新的开始，也是创新的内驱力。教师基于教学内容，摆难设疑，巧用悬疑，引导学生以疑设问、以问引思、以思促学、以学求创。机械设计课程的授课教师应怀着满腔的热情和高度的责任感，对学生“动之以情，晓之以理、导之以趣”，以该课程的教学内容为载体，教给学生处理生产中工程问题的方法，潜移默化地培养和提高学生的创造性思维能力。

2.在课堂教学中融入思辨思维的引导

思辨思维能力的欠缺一直是我国高等教育的短板。高等院校是创新型人才的出口，是学生各方面工作能力、科学思维和价值观培养的主要阵地，因此必须高度重视大学生思辨思维的引导。

（1）把人才培养目标分成三个层次：知识培养、能力培养和素养培养。知识培养是每门课程直接的、基础的目的；
能力培养是以知识作为载体，又凌驾于知识之上的；
素养培养则是跳出专业，实现对学生人生观价值观的引导。而这三个层次目标并不是相互孤立的，而是浑然一体的。沈阳航空航天大学“机械设计制造及其自动化”专业在2019 年通过了国际工程教育专业认证。《工程教育专业认证通用标准》在对学生提出的12 条毕业要求中，技术知识方面的要求不到一半，多数是关于沟通、团队合作、社会责任感、工程伦理等方面的非技术要求。本专业教学中，将思辨思维的引导融入到了人才培养的各个层次和各个方面。

（2）质疑是思辨思维的本质特征之一。思辨思维要求学生进行理性判断和理性决策，这就要求学生首先要有质疑的精神和意识［6］。质疑不仅指对别人的观点提出疑问，也要时常针对自己进行质疑，所谓“自省吾身，常思己过”。在教学中，要鼓励学生大胆合理地怀疑，不唯书，不完全苟同教师的个人观点；
要培养学生独立思维品质，提倡有别于他人、有异于常规，培养其不盲从大多数的抗压心理；
要培养学生不断实时修正偏见和先入为主的心理，敢于主动否定自己。

（3）许多欧美的大学较早就开设了有关思辨思维的课程，而我国在当前形势下，短期内在培养计划中加入该类课程的可能性不大，因此目前可行的办法是，应力争将思辨思维教育和引导融入到各门课程的课堂教学中。首先要鼓励和要求任课教师以开放和宽容的心态，在深入理解思辨思维的基础上，具有理性的批判和质疑精神，然后再去感染和引导学生逐渐敢于和乐于批判和质疑。当然在授课中，对于全球公认的理论、公式和符号等应要求学生规范化使用。对于目前尚存争议或者还不够成熟的内容，要鼓励学生提出质疑，敢于挑战所谓权威。在案例分析、习题解答、课程设计、创新大赛中，要鼓励学生提出非常规的解决方法，大胆尝试，在不断探索中完善设计和提升学生的创造性。

3.采用灵活科学的教学方法

将创造欲望和思辨思维的引导融入课堂教学中，教师起着举足轻重的引领作用。采用科学正确的教学方法，可以起到事半功倍的效果。教学过程是一个极其复杂的过程，在教学过程中，教师把拟传授知识的内部矛盾、变化运动、各部分的关系与转化关系理清楚，在遵循人们认识的一般思维规律的同时，引入新的思辨思维元素，搞清辩证关系，建立符合辩证唯物主义认识论的新的教学方法。“授人以鱼足解一日之饥，授人以渔足食终身之鱼”。高等教育要使学生学到正确的学习方法、正确的工作方法和思维方法，而其所学的课程和专业仅是一种载体。一门课程的教学，不仅仅要向学生传授知识和训练技能，更重要的是要启迪和引导学生掌握本课程涉及的科学思想和科学方法，同时向正能量方向引导学生的人生观、价值观，以培养智能高效的高素质人才［7］。我国正处于创新型国家建设的关键时期，而高素质人才首先必须要有创造欲望，而思辨思维为创新提供了动力和基础。

（1）鼓励学生敢于大胆质疑并积极主动思考，从而发现新问题，进而通过自己的努力来解决问题。同时教学中将“以学生为本”和终身学习等方式相结合，促进学生创造欲望和思辨思维的形成与加强，提高学生在各个方面的国际竞争力（图1）［8］。沈阳航空航天大学本课程主讲团队教师率先转换传统的教学理念，深入理解并践行“思辨思维”，在此基础上，研究“思辨能力”培养的方法，探讨课堂教学和产学研项目实践中体现思辨思维的案例，深入思考和操演培养中的各个细节，显著提升了学生的思辨意识，获得了预期的实效。

图1 新工科学生思辨能力培养实践

（2）在本科生和研究生教学中，鼓励学生积极听相关专家讲座，参加机械设计创新大赛，参与学校各类科研工作，并为其提供信息、资料和平台，多途径立体化激发学生的创造欲望。

（3）联合相关通识课、选修课和其他专业课教师，将思辨思维多角度多维度引入课堂教学，推动学生在学习和科研中质疑、追问和思辨。采用多种评价方式相结合，使评价更客观。除了网络平台考核、课堂讨论表现、作业、实验、期中考试、期末考试外，还增加了“学生互评”，赋予学生“考官”的身份，从另一角度来认识自己。

为了迎接新形势下新工科高素质人才培养的挑战，在深入分析了“新工科”理念内涵基础上，并结合我国高等教育现状和发展趋势，提出了在新工科课堂教学中培养学生创造欲望和思辨思维的重要性和必要性，阐明了教师在创造欲望和思辨思维引导中的重要作用，进行了相关教学方法的探讨和实践，以促进学生工程实践能力和自主创新能力的大幅度提升，为新工科课程的创新改革和智能高效的高素质人才培养提供新思路和参考。

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