基于问题型学习的研究生科技创新教学应用研究外文翻译资料

本科毕业设计（论文）

基于问题型学习的研究生科技创新教学应用研究

作者：Zhen-dong YIN, Cheng-yu HOU, Ya-qin ZHAO1 and Zhi-lu WU

国籍：中国

出处：2017年第三届社会、教育与管理工程国际会议论文集（SEME 2017）

摘要：创新型人才培养是高等教育的核心目标，它决定着国家的命运，也引起了世界主要国家的关注。本文提出了“基于科技创新问题学习”的教学模式，阐述了该教学模式的教学环节，并基于科研创新能力的系统思维、创新思维和实践能力三要素的基础上提出了“科技创新能力”教学模式。本文阐述了培养创新成果和创新人才培养效果评价的教学模式、设置过程和教学方法，在此基础上，分析了教学实践的效果和需要解决的主要教学问题，以及对创新型人才培养的意义。

关键词：问题型学习；创新能力；教学模式；人才培养；创新成果培养

一、前言

人才培养的核心是创新能力的培养，创新能力又是社会进步的重要组成部分^[1]。大学生科研创新能力主要取决于三个因素：系统思维能力、创造性思维能力和实践能力^[2]。事实上，这三种能力都可以通过教学方法来培养。创新方法论教育是培养系统思维和创新思维的有效手段^[3-5]，实践能力可以从许多实践教学技能中得到培养和发展^[6]。本文在PBL教学模式的基础上，提出了一种STIPBL教学。新教学模式的实践已经取得了良好的实践效果。

二、传统PBL教学模式介绍

问题型学习（PBL）起源于20世纪50年代的医学教育，之后作为一种教学方法在国际上得到了广泛的应用。PBL教学模式的特点是，使学生在复杂而有意义的问题研究情境中学习，并使学生通过合作研究解决实际问题。他们不仅要学习隐藏在问题背后的相关科学知识，而且还要掌握解决实际问题的技能和独立学习的能力^[7-8]。

PBL教学模式强调学生的自主学习能力，而不是像传统课程教学一样，重视以教师为核心的教学活动。PBL模型学习者必须对自己的学习任务负有使命感和责任感，并全力解决问题。国外高校的长期实践表明，PBL教学模式是培养学生自主获取知识、提高实践能力的有效途径，国内外许多著名大学将PBL作为一种重要的教学方法进行教学实践。PBL模型的教学步骤如下：

组织团队→问题选择→问题分析→任务设置→问题锁定→提出方案→方案论证→实施研究→（撰写）项目报告→（进行）项目评估等十个步骤。在PBL教学模式中，问题的选择和分析分别决定了研究的目标和方向。一般采用“6W”法对问题进行分析，其中“6W”分别是“what（是什么）”、 “why（为什么）”、“where（在哪里）”、“when（何时）”、“whom（谁）”和“how（如何）”，这些问题的答案可以（帮助学生）明确研究的任务。

PBL模型强调的是解决问题的处理方式，而不是简单的探索和发现。如今，所有的教学活动不仅要注重（传授）知识，还要注重创新能力的培养。由于问题的选择一般是从实际问题出发，这使得传统的PBL模型过于注重实际问题的解决，而忽视了培养创新和探索未知科技问题的能力，对创新人才和科研成果的培养贡献不大。

三、基于科技创新问题（STIPBL）教学模式介绍

为解决传统PBL教学模式的不足，促进教学创新，以及努力提高人才培养的质量，我们提出了“基于科技创新问题”的科技创新问题教学模式（STIPBL）。在选题阶段，我们以学科领域尚未解决的科学技术问题为重点进行研究。由于这类问题往往很难解决，因此（提出）最终的解决方案不再是（该研究的）目标，STIPBL教学模式则是关注学习过程中（出现的）阶段性的科研创新成果。通过科学研究和（科学方法的）培养，提高学习者的创新研究能力，培养高水平的创新人才。

在教学过程中，STIPBL教学模式构建了“理论教学→科研实践→成果培养”三个阶段和“创新方法论教育→自主课题→项目论证→团队合作→互动讨论→创新成果总结”六个层次的整合。在六个层次的教学环节中，每个环节根据自身的特点和需要引入不同的教学方法，具体如下：

（1）在课堂教学阶段引入创新方法论教育。运用案例教学法和TRIZ创新法（TRIZ译为发明问题的解决理论），激发学生的系统思维、创造性思维和创新意识；

（2）在自主选题阶段，学生要思考利用文献研究、科技检索方法，应用创新方法，思考发现有价值的科技创新；

（3）在项目论证阶段，运用头脑风暴法^[10]对课题的创新价值、创新之处、研究方法和技术路线以及预期成果进行论证。全体师生通过头脑风暴，平等地表达意见，确定合理的研究计划和有价值的科学问题；

（4）在协同研究阶段，各研究组成员按照PBL模型进行合作研究。当研究团队遇到困难时，进行专家咨询，即邀请相关研究专家或高级博士生帮助解决研究中遇到的问题；

（5）在科研过程和科研成果展示阶段应用互动式讨论会。课程组将采用学术会议或头脑风暴的形式，对该学科的研究和创新成果进行分析和演示。

（6）在创新成果总结阶段，通过权威的科研论文、专利成果以及研究结束后的科技竞争的指导，引导学生完成最终的科研创新成果。

四、STIPBL教学中存在的问题及实践效果分析

经过多年的研究与实践，STIPBL教学模式在教学内容、教学方法、创新与实践、考核方法、科研与创新成果建设、创新人才培养、师资队伍建设等方面均取得了一系列成果，解决了师生在教学和科研中存在的诸多问题，主要集中在以下几个方面：

（1）针对创新方法论教学：在教学过程中引入创新方法，解决了传统教学体系中，由于缺乏科研创新理论和方法而导致学生创新能力不足的问题。在研究生的教学过程中，介绍了科学研究与创新能力方法论教育，分析了影响科学研究与创新能力的关键因素，并通过实例分析了系统思维和创新思维的特点和思维方式。并且全面介绍TRIZ创新方法论，使研究生掌握科学研究的一般方法和技术，引导学生发现有价值的科学问题和技术创新。为开展创新型人才的培养，我们构建了三级六级一体化互动研究团队协作式STIPBL教学模式，解决了传统教学中固定的、陈旧的教学方法和以教师为中心的灌输教学模式所存在的问题。

（2）针对传统的教学模式对科研创新和创新人才培养存在的薄弱环节：在自主选择的互动式科研团队协作式STIPBL教学模式中，由学生自助选择研究课题，通过课程组集体循证科学技术课题，积极而富有挑战性，来激发学生的创新研究积极性，这对培养科研创新成果和创新人才培养都起到了适当的作用。同时，为确保学生研究成果确实是有价值的研究和创新成果，在研究结束后，进入教学模式的关键环节——创新简述环节。在本部分中，我们将通过对研究成果的高级研发、权威研究成果、科技竞赛、高水平发明专利和高水平竞赛奖的指导，来引导学生的研究团队将论文成果高水平地展示出来：

a：权威的科研成果指导：包括预试、复习、再评价和语言格式变更共四部分。在审前阶段，由两名权威学术论文教师或高级博士进行审核，并提出修改意见，课程组的教师、其他教师和相关领域的相关人员将举行小型学术研讨会。学生们将以学术报告的形式对论文进行讲解，重点介绍论文的科学性质、研究内容、创新点、学术贡献，以及未来的研究成果。修改意见可进行多次，根据上一次评审的结果和讨论的结果进行修改，直至达到较高的学术水平。语言和格式的修改一般以发表在较高水平的学术论文中为标准，修改语言和格式，直至达到较高的学术水平，直到满足论文的语言表达和格式要求。

b.专利成果指导水平高：包括成果简洁、内容和格式变更三部分。首先，将学生的价值工程成果和技术成果浓缩成技术发明。然后进行专利技术检索，确认该专利申请可以用于申请发明专利。学生撰写专利申请书时，课程组教师根据经验对专利内容和格式进行修改，直至申请书符合专利申请声明的要求。

c.科技竞赛指南：包括简明的竞赛结果、参赛指导和参赛报告指导三部分。首先，根据学生的学习成绩，简明介绍了竞赛的主题和内容。在比赛过程中，我们对队伍进行技术指导。最后，着重从科学、先进、创新或实践的角度出发，指导撰写入门报告或技术文件，以获得良好的进入比赛和获奖的水平。

在六年的实践中，我们项目组运用上述方法培养研究生，取得了一定成绩：发表SCI论文60余篇，EI检索论文70余篇，获得专利30余项，授权专利30余项，获得国家级研究生创新竞赛9项，省级奖励20余项。

学生获得较高水平的创新成果，因此在各种创新人才评价中自然具有优势。在为期六年的研究测试中，我们运用自己的教学模式培养了许多具有创新能力的研究生，其中2人获得省级优秀硕士学位，10人获得金银硕士学位，6人获得国家硕士学位奖学金。

（3）建立了教学与科研的良性互动机制，解决了传统教学模式中教学与科研活动脱节，教师难以兼顾教学与科研的难点，教学队伍建设不足等问题。STIPBL模型的教学实践可以建立教学与研究的互动机制：教学与科研活动相结合，教学模式是以科研成果为基础，以培养创新型人才为目的，以高水平的教学理念和方法培养创新型人才。通过高水平的研究和创新实施，全面提高教学科研水平、人才培养水平和教师队伍建设水平。由于先进的教学理念，所有学生都成为研究小组的成员。创新成果促进了教师的教学和科研，通过对学生进行创造性思维方法的创新训练，使得许多不错的思想在教师的科研活动中得到了活跃。经验丰富的教师往往能从学生的创造性思维中找到思路和方向，全面提高教师的教学和研究水平。

六年来，课程队伍建设和科研成果取得了巨大的进步。我们培养了2名获得哈尔滨理工大学新人奖获得者、2名获得哈尔滨理工大学优秀一等奖获得者、1名参加首届学校教学青年拔尖人才计划的人员。课程组教师获得中国国家自然科学基金项目14项，其他科研项目5项。

（4）构建了一种综合的评价方法和评价结果的分析机制，解决了传统的评价方法在未来研究创新活动中没有得到验证和指导的问题。建立以能力为导向的综合评价方法、评价结果分析和反馈机制，帮助学生正确认识自己的学习效果和实践能力，改善自身的不足，在今后的工作中收到很好的实践效果。根据科技创新成果的STIPBL模型，我们建立了项目主题、研究方案和技术路线、研究完成、创新和成果对研究的贡献五个方面的累积评价方法。此外，我们还开发了“STIPBL模型课程评估结果和学习效果分析与评估系统”软件，对每个部分的结果进行评估，并将测试结果和学习效果反馈给学生，使学生能够正确认识自己在科研和创新中的优缺点，弥补不足，在今后的工作中创造越来越多的创新成果。

五、总结

综上所述，STIPBL教学模式在教学方法、教学过程、教学环节、教学内容、评价等方面都与创新人才的培养和创新成果密切相关，建立了一套完整的教学体系，将创新方法论教育、科研创新课题、创新成果简明扼要等方面的问题型学习教学模式结合起来，解决了传统PBL教学模式创新人才培养与创新成果的不足。教学实践表明：STIPBL教学模式可以大大提高学习者的创新能力，引导学习者获得科学研究和创新成果。同时，解决了传统教学与科研互动不足导致的师资队伍建设不足的问题。实践证明，该教学模式是一种很好的创新型人才教学模式。

致谢

本研究由以下项目资助：黑龙江省高等教育学院高等教育科研“十二五”规划项目。哈尔滨工业大学研究生教育与教学成果奖励培养项目“电子电路分析与设计课程组教学体系与教学方法改革与实践”HGJXHB2110308号“研究生培养创新人才与科研成果奖励培养项目”《探索的凹痕教学方法》，CGPY-201403号。

参考文献

[1]吴秋霞，范志海，多维创新人才培养新突破，中国大学教学，02（2012）77-79.

[2]尹泽东，赵永庆，吴振龙，科研创新能力三要素与研究生创新人才培养，黑龙江高等教育。研究，10（2014）152-155。

[3]杨磊，高等数学教学中创造性思维的培养，J.高等教育，01（2017）98-101.

[4]T.Bao，K.S.Zhu，Y.He，X.R.Liu，岩土工程研究的系统思维，教学管理应用，高等专科。教育，01（2003）70-71.

[5]孙立军，“讨论”中的教育：创造性思维方法与研究生课堂教学整合，学位与研究生教育，03（2010）62-64.

[6]孙德华，研究生实践能力培养体系及其成效——基于中国高等教育传统大学研究生院的调查。研究，06（2017）82-89。

[7]程伟中，PBL教学模式与改进的小案例PBL教学模式比较，中华医学杂志。解放军。信息J.，02（2015）75-78.

[8]谭汉中，教学模式改革下的本科医学教育认证体系——以PBL教学改革为例，中国大学教学，08（2009）31-32.

[9]丁晓伟，洪国荣，问题学习实施模式述评，高等教育

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