基于項目引領的多維混合教學模式探索

盧偉 羅慧

（1.南京農業大學人工智能學院，江蘇 南京 210031；2.南京農業大學，江蘇 南京 210031）

1 大學生創新能力培養的必要性

當前我國正處于社會經濟發展轉型的關鍵時期。習近平總書記在中國人民大學考察時發表重要講話，對高校提出指示“引導廣大青年爭做堪當民族復興重任的時代新人”，培養具有創新意識和實際動手能力的高校人才。此外，習近平總書記在中國共產黨第十九屆中央委員會第六次全體會議提出，“創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐”?！吨袊圃?025》提出堅持走中國特色新型工業化道路，逐步由勞動密集型向自動化、智能化方向轉變。其中，以促進制造業創新發展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向。堅持把人才作為建設制造強國的根本，建立健全科學合理的選人、用人、育人機制，加快培養制造業發展急需的創新性專業技術人才。

科研創新能力是一個國家的核心競爭力，提高人才的創新能力，培養科研創新型人才，有助于提高產業生產效率，提升未來社會生產力和國家核心競爭力。但高校培養學生的模式不盡相同，以教師單方講授知識的主流教學方式已經遠遠不能滿足當前學生的學習需求[1]，適用于培養具有科研創新能力與創新意識的教學模式稀缺。對于高校來說，倡導學習的多樣化，以充分尊重不同學生在經驗、興趣、思維方式等方面的個體差異，對培養學生的實踐創新能力大有裨益[2]。以項目引領融合多維度的教學模式是將理論知識實踐化的過程，能夠讓學生自由組隊，靈活分工，將學習到的理論知識迅速應用到實際中去，用專業理論支撐實踐操作，在實踐中踐行理論知識，既可提高學生的動手能力，又可培養學生分析問題、解決問題和自主創新的能力。由于一個完整的項目工作量較大，單個學生利用業余時間難以完成，因此需要組建科研團隊。學生自主組建科研團隊，分工明確，團隊協作，可培養學生的領導力、執行力以及團隊協作能力。并且，基于項目的模式，由于項目來源于教師的科研中的真實問題，學生能夠提早接觸科研、理解科研，并激發學生的主觀能動性。在項目實施過程中，提出以“項目為主線、教師為引導、學生為主體”的新模式，可提高本科生對科學研究探索的興趣和好奇心，提高本科生科研成果的產出效率，助力本科生快速成長，本科生在取得階段性成果后，自然能夠增加自豪感與自我認同感，提升本科生對科研的信心和興趣，培養創新能力和創新意識。最后，由于任何項目的研究都不會一帆風順，研究過程中的曲折挫折對本科生都是難得的心智磨煉和挫折教育，學生在項目科研中遇到難題，思考解決方法，團隊協作克服困難，在培養學生嚴謹的科研態度、專注的鉆研精神、強烈的創新意識的同時，對完善學生的人格，提高學生團隊協作精神和綜合能力都是大有裨益。

2 現階段主流教學模式的問題剖析

本科生是現階段我國創新型人才的重要儲備，但本科生創新意識不強，缺乏科研創新素養，其主要根源之一是本科生教學模式無法與我國創新型人才培養相適應。目前本科生的主流培養模式，仍以課堂理論知識教授為主，而實驗以驗證性實驗為主，此外，還存在以下問題：

2.1 學生評價標準單一

高校大學生大多數只滿足于在期末考試中取得好成績去爭取獎學金，而更多的大學生則認為科研和專業競賽離自己很遙遠。高校對于大學生的評判標準中，學習成績占比過大，一系列獎學金、榮譽稱號、考試測評主要依托的是課程考試成績，而這些成績幾乎與學生的動手能力、科研能力、創新能力等無關，對于學生的能力評判標準過于單一、固定化，導致教學中重知識傳授，輕知識的應用，重第一課堂課本，輕第二課堂實踐創新，造成學生的科研動力不足，缺乏科研創新的熱情，僅追求考試成績的不斷提高以獲取各項榮譽稱號，甚至升學深造的機會，但以此模式培養的“優秀”學生，往往存在實踐動手能力弱、創新意識不強，難以滿足國家和社會對創新型人才的迫切需求。

2.2 課程實驗內容缺乏創新

高校本科生課程設計及實驗多以驗證性、認知型為主，尤其是學生實習過程中，大多是由導師介紹相關領域的背景、研究現狀，導師操作、學生觀摩抑或模仿，這樣的課程設計并非面向具體問題，而是為了驗證課本原理的正確性與科學性，難以激發學生的創新意識。此外，對于課程實驗，大多數高校實驗室儀器以模塊化、智能化為主，學生僅需通過簡單的操作即可獲取“實驗結果”，有的老師甚至重視實驗結果的“準確率”而忽視了實驗過程的重要性，本末倒置的“快餐式”實驗剝奪學生真正動手參與實驗的機會，抑制了學生對專業實踐和科學研究參與的主動性。

2.3 高?？蒲匈Y源與教育資源缺乏融合

我國應用型高校普遍存在的現實困境[3]，對地方普通高校來說，多方面的設備條件、師資力量和科研環境等難以支持較大的創新型課題。地區發展不平均、學科資源分配不平衡、專業傾向性偏差、培養方案政策不妥等原因也導致了學生參加科研創新項目的局限，甚至部分高校對科研項目不夠重視從而導致學生缺乏對科研的了解。高校未整合其綜合資源，造成培養學生創新精神能力不足。最后，本科高校大學生的主動創新意識淺薄，創新的主觀能動性不足，高校的科研資源不足以吸引學生投身創新科研。

2.4 工程型師資力量匱乏

現階段由于國家對教師發展所設置的青年人才35歲、杰青人才45歲的年齡門檻，以及人才評價的論文、基金指標，導致幾乎所有的高校引進人才都是挑選SCI論文多的博士，而這些高產SCI論文的博士大多是從學校到學校，本碩博學習生涯中多以理論研究為主，自身工程能力訓練不夠，并缺乏企業實際工程經驗，難以指導學生開展具體的工程應用性實踐和創新。此外，由于老師的職稱晉升多以論文、基金項目等為主要指標，因此，老師也缺乏提高自身工程能力的意愿，如此惡性循環，客觀和主觀上都造成很多高校的工程型師資力量匱乏，特別是在年輕教師中問題更為嚴峻和突出。

2.5 高校培養目標與社會需求存在偏差

我國多數高校在進行科研管理時，管理質量不高的問題仍舊十分突出[4]。目前理工科高校的學生學習評價仍以課程考試成績為主，學生實踐性能力評價在總體評價體系中的地位不高。企業對學生學習知識的能力需求度要求不高，與高端技術技能型人才培養的教學績效評價要求契合度較低[5]。高校的創新創業人才培養要進一步對接產業需求，人才培養由學科驅動轉向產業需求驅動，與產業需求實現動態均衡[6]。企業對于應屆畢業生的需求條件大多以動手實踐能力為主、具有一定的創新意識，不要求本科生能提出科研理念或帶領科研團隊，更多的需求是創新型技術人才。而對于理工科高校來說，重視理論基礎的培養，原理性研究較多，往往本科高校畢業生入職前仍需企業來組織培訓專業技能。因此，現在高校的目標與企業需求不一致，培養模式仍以知識傳授為主，重知識傳授、輕實踐創新，這種模式下培養的學生與企業的人才需求存在偏差，與社會需求脫節。

3 基于項目引領的多維混合教學模式及原則

3.1 以項目引領的多維混合式教學模式

教學有法，但無定法。[7]近年來，研究型教學模式（Research-based Learning,RBL）、問題教學模式（Problem-Based Learning,PBL）、案例型教學模式Case-based learning,CBL）等教學模式的提出是對培養創新意識本科生教學模式的一種探討。RBL是一種基于研究的教學模式，重點是學生對于具體實際問題的研究，而非對基礎知識的掌握。以此模式培養學生解決問題的能力和研究分析問題、案例的素養；PBL是一種典型的以學生為中心的教學方法，該教學法將學習置于復雜、有意義的問題情境中，讓學生以小組合作的形式共同解決學習過程中發現問題，進而學習隱含于問題背后的科學知識，以促進他們自主學習和終身學習能力的發展；CBL是PBL 教學法發展而來的，是以臨床案例為基礎，設計與之相關的問題，引導并啟發學生圍繞問題展開討論的一種小組討論式教學法[8]。此類模式都基于具體實例鍛煉學生的實際操作或是創新意識，區別于傳統模式中的師生關系。在此教學模式下師生利益一體化，共同解決實際問題，提升雙方綜合能力。

本文提出以項目引領構建融合RBL、PBL、CBL 的多維混合教學模式，科研反哺教學，競賽激勵創新，在教學中通過第一課堂與第二課堂相結合，采用項目驅動法，以項目為抓手，鼓勵學生選擇他們自主意愿研究的項目，激發學生的積極性。將課堂教學中以老師為中心轉變為以學生或學生團隊為中心的自主創新學習，充分調動學生科研興趣與熱情、將理論問題實際化、培養學生勇于挑戰困難的品質、提高學生科研信心及科研素養等。

3.2 多維混合教學原則

在以項目引領的多維混合式教學中，還應遵循以下原則：

3.2.1 構建學生導師利益共同體

教學中學生和老師都是教學的主體，教學能夠順利實施的前提是調動學生和老師的積極性，首先要求老師和學生在完成項目的過程中核心利益一致。導師的科研項目需要學生團隊人力和智力投入共同推進施行，學生同樣也需要在項目學習過程中鍛煉自己，提升自己的專業水平和科研創新能力。而顯性的利益就是，學生在完成項目的過程中，可以撰寫論文、專利或參加科技創新比賽獲獎，并在學生評獎評優中更具優勢，這對本科生保送研究生和考研面試具有重要的作用。對老師來說，通過對學生的指導和培養，可以吸引更多積極的科研力量投入項目中，促進項目的順利實施。從本質上來說，構建導師學生利益共同體是項目快速推進的基礎，在項目實施過程中需要不斷深化和踐行這樣的理念，才能同時調動老師和學生的積極性，師生共贏。

3.2.2 指導學生應遵循最近發展區理論

根據最近發展區理論，學生在做自己認為經過努力可能完成的事情時才具有內生動力，才能調動自己的積極性和內在潛力。因此，在指導本科生開展項目研究時，首先，選擇適當難度的項目課題對于大學生邁進科研大門至關重要，項目課題既要難度適中又要貼近現實，讓學生通過科研可以直接見證自己的進步，如通過編程控制機器人的尋跡移動，學生就會直觀感受到自己的科研進步和成果，從而進行正反饋，實現自我認可和自我激勵。遵循最近發展區理論，應準確測度學生的最近發展區，為學生提供需要跳一下才能夠得著的挑戰，具有一定難度的科研項目才能調動學生的征服欲，激發其潛能。其次，指導老師給學生確定項目后，學生可能會因為基礎薄弱而高山仰止、望而卻步，這需要指導老師應對整個項目進行合理分解，通過將整個項目分解為不同的子任務，讓學生在逐個完成子任務后就可以實現整個項目。此外，指導老師還應幫助學生團隊進行合理分工，并明確實驗方法和實施路徑，讓學生團隊在項目實施中并行工作，既提高了科研創新能力，又培養了團結協作的意識和能力。

3.2.3 建設具有卓越工程能力的導師團隊

“紙上得來終覺淺”，大學生的學習仍停留在理論層面，離開指導老師的指導和幫助大學生在科研上可能寸步難行。因此，學生科研項目進展的順利與否與指導老師適時、適當的指導密不可分。首先，需要指導老師提升自身的實踐動手能力和科研創新能力，“名師出高徒”，指導老師具有豐富的工程實踐經驗和卓越的科研能力，對學生指導就有的放矢，才能精準有效。其次，要增加導師在科研項目中的參與度[9]。導師指導學生應保證充足的指導時間。學生遇到問題時，導師及時、專業的指導可以節省學生科研過程中大量的時間，提升科研效率，同時也讓學生感受到與導師共同完成課題的獲得感、榮譽感，拉近師生之間的距離，有助于項目深入推進和學生綜合能力的有效提升。導師在學生成長發展的道路上扮演著引路人的角色[10]，導師專業精湛且能夠和學生積極互動能夠激發學生的科研熱情，導師嚴謹的科研作風也會成為學生爭相模仿的榜樣。

3.2.4 充分發揮學生的主觀能動性

導師一味地牽引并不能利于學生的科研創新精神培養，而是要引導學生通過調查、交流、自我評價等方式，提升自我認知[11]。以學生為主、導師為輔的模式才能更有效地培養學生的創新思維和綜合能力。學生被動的科研與主動的創新有著本質的區別，且在成果上會有更加明顯的體現。在項目實施過程遇到的問題會促使學生自己去思考、研究、探討，從而積累實踐經驗、理論知識，培養獨立思考問題、解決問題的能力，發揮其主觀能動性。當學生研究方向出現偏差時，導師可進行方向性指導，避免“喂”學生具體方法而讓不讓學生“走彎路”，這樣就會抹殺學生的自主創新意識和分析解決問題能力，因為學生的成長少不了要從走彎路、走錯路中反思來習得和提高。事實上，理論結合實際的項目推進，可促進大學生獨立思考，在潛移默化中調動大學生對創新創業的主觀能動性。

3.2.5 構建傳幫帶的良性科研氛圍

加強資助育人團隊建設，以獨立機構與專職人員配備為基礎，整合推進全員育人[12]。人是群體性動物，在項目實踐過程中，提供學生團隊良好的科研環境，能夠保證學生在群體科研氛圍的激發下更專注地投身科研任務中，不斷驗證自己的想法，并通過與其他學生之間碰撞的“思維火花”更深入地推進科研工作。此外，由于學生身份的平等性，當學生有了一定的科研基礎和創新精神后，學生之間會質疑和討論，從而培養學生敢于質疑的創新精神。一個人的力量是有限的，導師指導學生需要花費大量的時間和心血，而本科生眾多，構建“金字塔”型的科研團隊，通過塔尖指導老師對高年級學生的直接指導，再通過高年級學生對低年級學生進行指導，通過這種逐級傳教幫扶方式，既可以節省指導老師的時間，又可以培養更多的學生，并且，高年級的學生在教授低年級學生的同時對專業理論實踐也會有更深刻的理解和掌握。構建“金字塔”型的傳幫帶隊伍，可以充分調動學生科研熱情，培養良好的團隊科研氛圍，保證導師科研創新團隊的新鮮血液和無盡活力，有利于培養高質量優秀的創新型科研人才。

4 教學模式實踐成效

智能機器人實驗室探索基于項目引領的多維混合教學模式6年有余，通過這種教學模式的實施，連續多年在大一暑假開始提供對科研感興趣的本科生進行工程培訓，并指導其參加各類科技比賽及導師課題項目。實驗室的成員依托項目參加了“挑戰杯”“互聯網+”“中國機器人大賽”“智能農業裝備創新大賽”等多類科技創新大賽，獲得國際級獎勵1項，國家級獎勵60項，省級獎勵13項，本科生發表SCI、EI等學術論文20余篇，申請授權發明專利6項?；诖蠖_始的科研基礎，本科生畢業設計質量顯著提升，獲得省級優秀論文1篇，校院級優秀論文10余篇。智能機器人實驗室堅持以項目引領的多維混合教學模式，培養創新性卓越人才，目前已有70余名本科生保送和升學至國內985/211工程和國外頂尖高校深造。

在對該模式下培養出的學生跟蹤調查反饋中，在東南大學攻讀研究生的某同學稱“感受到自己的動手能力、面對科研困難的耐挫力和團隊合作能力較同屆的同學來說更為突出。同時，在研究生階段項目研究中也游刃有余，入門較快?！痹趪馍钤斓哪硨嶒炇页蓡T反饋稱“本科期間在實驗室接受的教學模式培養與在國外研究生期間開展的模式相似度極高，是非常先進的教學理念”。已經進入企業工作的某實驗室成員表示“在實驗室期間鍛煉的團隊協作能力、領導團隊的能力以及實際動手操作的能力為自己快速融入企業，轉變社會角色打下深厚的基礎”等。

本項目基于項目引領的多維混合教學模式，通過融合PBL、RBL、CBL等教學模式，通過打造工程型教師指導團隊和“金字塔”型學生指導團隊，構建師生命運共同體，并遵循最近發展區原則，以科研項目為抓手和落腳點，指導和激勵學生在科研項目中成長和提升，不僅加深了學生對理論知識的理解，也開拓了科研視野，鍛煉了學生的實踐動手能力，培養學生勇于創新的意識和嚴謹、嚴肅的科研態度，養成良好的科研習慣，同時，提升學生的團隊合作精神，增強師生之間的融洽關系。在以項目引領學生科研創新的模式下，學生不斷提升自我，面向我國的科技振興和中華民族的偉大復興的迫切需求，逐漸成長成為適應新時代國家發展所需要的創新型人才。