基于認知規律培養創新能力

韋宏瑋　李豹　查峰

［摘 要］ 從認知的角度出發，對高等教育中培養和提升學生創新能力的方法和手段進行了探討研究。分析了我國在創新能力培養教育方面的發展情況；針對其中存在的“重理論，輕應用”和“培養方法沒有形成體系”兩個問題，結合教學實踐經驗，提出了運用認知規律培養學生創新能力的觀點，形成了一種方法論，探索了一條適應國內創新能力培養教育現狀的培養學生創新能力和創新素養的改革路徑，以期為新時代高等教育的發展建設提供有益的實踐探索。

［關鍵詞］ 認知規律；創新教育；創新能力

［基金項目］ 2022年度海軍工程大學學校自主立項科研項目“水下無人航行器中的導航信息融合技術研究”（2022504160）；2022年度海軍工程大學人才托舉計劃“文職人員苗圃工程、四小‘基于學員認知規律，培養學員創新能力”

［作者簡介］ 韋宏瑋（1987—），男，河北邢臺人，控制科學與工程博士，海軍工程大學電氣工程學院講師，主要從事導航工程和重力測量及應用研究；李 豹（1986—），男，湖北天門人，導航、制導與控制博士，海軍工程大學電氣工程學院副教授，主要從事導航對抗研究；查 峰（1984—），男，安徽銅陵人，導航、制導與控制博士，海軍工程大學電氣工程學院副教授，主要從事慣性導航研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標注碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）07-0165-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

當今世界正處于百年未有之大變局，在這樣的時代背景下，要實現中華民族偉大復興，就一定要大力發展科學技術［1］。對國家而言，學生作為未來科技領域的主要生力軍，其創新能力的提升對于建設科技創新高地具有重要意義；對學生個人而言，創新能力的提升對其未來的學習、工作和生活都具有非常重要的實用價值。因此，有必要對培養學生創新能力的方法和手段開展研究。那么，在高等教育中，我們應該如何培養、提升學生的創新能力呢？筆者結合教學實踐經驗，從認知的角度出發，對如何基于認知規律培養學生的創新能力進行了探討。

一、我國創新能力培養教育現狀

創新教育作為一種先進的教育理念，得到了教育界的廣泛關注。隨著對創新教育認識的重視，國內教育工作者認識到培養具有創新能力的高質量人才是一流教育的標準，也是建成一流大學的標志。近幾年，在“雙一流”建設環境下，我國在高等教育領域對學生創新能力的培養方法也開展了多角度的探索［2-8］。全國多所高校成立了創新實驗基地、創業孵化中心等組織機構，依此開展學生創新能力的培養工作，這對實現我國高等教育由大到強的轉變、形成專業知識教學與科學探索精神相融合的培養體系具有積極意義。同時，由于我國在創新教育方面起步較晚，對如何高效地培養學生真正意義上的創新能力認識還不夠充分。筆者認為在當前我國創新能力培養教育中，主要存在以下兩方面的問題。

（一）重理論，輕應用

目前我國高等教育對學生的考核評價，主要還是基于學生理論知識的學習成績進行的，而對學生運用所學專業知識解決實際問題能力的生成，尤其是創新能力的生成關注不夠［9-10］；對學生創新能力的培養目的認識不夠，容易形成為培養而培養的形式主義。培養學生的創新能力，目的在于讓學生基于具有學科特點的創新思維結合多樣化的問題形成創新實踐能力，這是培養學生創新能力的根本出發點。

（二）培養方法沒有形成體系

目前，在學生創新能力培養方面，不同的院校摸索各自不同的方法，在此方面的交流相對較少。在培養方法上，主要存在創新能力培養與課堂專業課程、實踐教學融合不足的問題，沒有形成成熟的培養方法體系。

基于上述分析，本文對在教學實踐中運用認知規律培養學生創新能力的方法開展了研究，形成了一種方法論。

二、認知規律與創新

認知是人類的一種基本心理過程，涉及知覺、記憶、思維、理解和判斷等多個方面，指導著人們理解、處理和解決問題。而認知規律則是人類在認知過程中，自覺或不自覺遵循的基本規律和原則，指導著我們對外部信息的感知、處理和理解。學習可被認為是一種特殊的認知行為，我們借助認知心理學所提供的框架，可以歸納出在這種特殊的認知行為中具有的共性的認知規律，并借此窺探研究思維是如何工作的。在創新能力的培養中，了解和運用這些認知規律，可以幫助我們探索新的培養方案，取得更好的培養效果。

創新是人類社會發展的重要驅動力，推動著科技進步、經濟繁榮和文化進步；創新能力是指人類在面對新問題時，能夠創造性地提出新的解決方案的能力，是一種由多種要素組成的綜合能力。學生創新能力的培養就是引導學生在批判性地繼承前人實踐經驗的基礎上，敢于提出自己的見解，善于提出新問題，勇于探索新知，有所發現、有所發明、有所創造。

如圖1所示，認知規律與創新之間存在著緊密的聯系。一方面，對認知規律理解的深入可促進創新能力的提升，掌握認知規律有助于把握問題的本質規律，從而啟迪人們提出更加有效的解決方案，提升創新的效率，增加創新的成功率；另一方面，通過創新這一富含創造性的行為，人們可以發現新的知識和方法，不僅可以豐富認知內容，也能夠提高認知水平。認知規律和創新之間存在著互補的關系，認知規律主要關注的是人們如何理解、解決問題，對問題的深入理解和廣泛的知識儲備是開展創新的基礎；而創新則更注重在原有的知識或技能基礎上做出突破，這一行為又反過來強化了人們的認知規律，使人們得以更好地理解和解決問題。

理解并運用認知規律和創新之間的這種聯系促進了兩者的有機融合，可以產生強大的力量，對于學生創新能力的培養具有重要的意義。在教學

中，應認識到學生是學習的主體，應尊重其主體地位。從這種理念出發，在教學實踐中將科學研究融入對學生創新能力的培養過程中，將理論知識的傳授與客觀科學規律的運用有機融合在一起，關注學生的認知規律，并將其運用到學生創新能力的培養上。在學生創新能力的培養方面，教師要充分發揮主觀能動性，樹立教師是知識的傳播者、創新能力的開發者形象。

三、基于認知規律培養學生創新能力

從學習理論的角度來看，基于認知規律培養學生創新能力這一理念更傾向于建構主義。建構主義在承認世界的內在規律是客觀存在的同時，也認可不同學生對規律認識的差異性。對學生創新能力的培養目標是提升學生應用所學專業知識高效地解決實際問題的能力［11-16］，以建構主義教學方式為主，符合這一培養目標的需求。具體到培養方法上，筆者認為，不同于講授理論知識，學生主要通過教師的板書、課件和語言表達等視聽覺獲取信息，在教師不同的語速和語調中感受細節；在學生創新能力的培養上，除采取上述常規教學手段外，還應將認知規律應用于課堂設計中，由此增強教學的感染力和沖擊力，突出教師“導”的作用，具體方法如下。

（一）幫助學生提升注意力和觀察力

注意力和觀察力是認知過程的重要部分，這方面能力的提升有助于增強學生對信息的接收、處理和理解的能力?；谡J知規律中的順序效應和相似性原則，在創新能力的培養中，可通過在教學中優化課程設計提升學生的注意力和觀察力。順序效應告訴我們，信息呈現的順序可以影響人們對信息的理解和判斷；而相似性原則告訴我們，相似的事物組合在一起將更易于被接受。因此，在教學設計中，應注重梳理知識點之間的內在聯系，實現不同知識點和技能間的遷移，設計各種有趣的任務，將重要知識點安排在保持專注的一段時間內，將相似的知識點組合在一起，啟發學生仔細觀察，找出事物之間的聯系和共性，探索問題解決方案，幫助訓練提升學生的注意力和觀察力。

（二）幫助學生建立發散、聚合的形式化思維

發散思維是一種具備創造性的認知過程?；诎l散思維可以多維看待問題，并產生多種想法或解決方案。培養學生的發散思維需要打破學生的順向思維，通過鼓勵學生突破固有思維，開展逆向思考問題訓練，以不同的視角探索和考慮替代的解決方案，激發其創造力。在具體方法上，可組織開展頭腦風暴，借鑒其他領域的思維產生盡可能多的想法，指導學生列出所有可能的解決方案，并幫助學生分析與探索不同的觀點。通過以上方法練習發散思維，可提升學生的創造性思維能力。在發散思維的基礎上，還須要引導學生實現思維的聚合，基于專業知識，幫助學生將已掌握的知識和技能運用到新的領域和問題中，客觀理性地對發散思維的結果進行分析，最終聚合為邏輯結論。教師可以提供一系列的思考方法，引導學生在發散思維與聚合思維的不斷迭代中，以潤物無聲的方式形成創新能力。

（三）注重抽象概念的具象化

抽象是人們在實踐過程中基于豐富的經驗和感性認知，通過高度總結概括、去偽存真提煉形成概念的方式；抽象概念反映了事物的本質規律，具有深刻、全面的特點。但抽象概念不同于具體的現象，不易直接感知。在對學生創新能力的培養中，須要關注培養學生對抽象概念進行具象化的能力。在科學研究中，運用抽象和概括思維有助于透過現象來獲取事物的本質信息，并以概念的形式對其進行描述。而在初次接觸某一事物時，對相關抽象概念進行具象化是必要的，這有助于通過現象直接感知事物，為把握事物的本質特征奠定基礎。類比是一種實現抽象概念具象化的有效方法，可以幫助人們通過新事物與其他熟悉事物的比較探索新事物，跳出思維定式，在這一過程中舍棄事物的非本質特征，抽取共同的、本質性的特征，快速掌握新事物的發展規律，激發學生的創造力。類比思維的形成還可幫助學生提升想象力，在聯想過程中對已知信息進行組合，生成新的信息或觀點，跨越學科和不同領域的知識邊界，發掘新的思路和解決方案。

合理運用可視化技術也便于實現抽象概念的具象化。隨著信息技術的發展，視頻、動畫、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等越來越多的可視化技術在教學中得到了應用。借助上述可視化技術可幫助學生豐富想象力，使其在思維上更具有創造性，啟發學生產生新的想法和創造力。

（四）注重學生全素質的提升

在傳統高等教育中，理工科學生經過訓練具有較強的邏輯性思維，但形象思維能力往往比較欠缺。人文素質對形象思維能力的形成具有積極意義，從人文素質的養成中汲取直覺和靈感形成原創性成果，對培養學生的創新能力是至關重要的?？蒲兴刭|是學生形成創新能力的基礎，也是培養學生創新能力的根本保證。以往的高等教育中在這方面的訓練不足。高校教師大都具有較高的科研素質，在對學生創新能力的培養中，教師應做到教研相長，實現對學生專業知識體系培養和科研素質提升的有機融合。心理素質也是整體素質的重要組成部分，學生遭遇失敗或挫折時會感到不舒服，可能出現認知失調；教師應引導學生正確面對和處理認知失調，提高學生的元認知能力，對自身的認知過程進行反思和控制，勇于接受不同的觀點和想法，有針對性地調整自己的方法和策略，尋找新的解決方案。綜上，為實現培養學生創新能力這一最終目標，須要注重學生全素質的提升，這有助于提高學生分析問題和解決問題的綜合能力。

（五）建立開放性的考核新標準

在傳統高等教育中，考試成績仍是考核學生學習情況的重要標準，但用這種標準衡量學生的創新能力生成情況不符合認知規律。創新能力的培養重在激發學生的創造力，鼓勵其跳出固有思維、探索新想法，培養學生的冒險精神，增強其嘗試新事物、產生新想法的勇氣。面對這一目標的變化，教師可設計啟發性的問題或任務讓學生自由發揮，嘗試一些新穎的、有創意的解決方案。在進行考核時，基于認知規律中的決策疲勞原則，可對考核過程進行時間上的細分割，增加小活動的時間，避免連續地做出多個決策，緩解學生的決策疲勞，幫助學生更好地理解和評估信息。通過制定更加開放性的考核標準，增加答案的不確定性和開放性，考查學生的觀察力，讓學生仔細觀察問題，對其進行總結歸納，并基于對專業知識的理解自行思考和形成答案，通過新奇的經歷賦予學生更寬廣的視野，產生創新性的解決方案，在解決問題的過程中幫助學生提高觀察力。

結語

認知規律在創新能力的培養中發揮著重要的作用。通過了解和運用規律，學生可以更好地理解和掌握知識，從而成為更具創新性的人才。在教學中應該充分利用認知規律，靈活運用各種教學方法和策略，優化教學設計，以更好地促進學生創新能力的發展，通過思維訓練和實踐能力的培養，提高學生的觀察力、聯想能力、創造性思維能力和解決問題的能力，并鼓勵學生接受失敗，不斷地探索新的思路和方案。

參考文獻

［1］張宇燕.理解百年未有之大變局［J］.國際經濟評論，2019（5）：9-19+4.

［2］余寧，張菡，周海坤.基于高校師范生創新教育的項目式學習價值取向與實踐路徑［J］.陜西教育（高教），2023（10）：64-66.

［3］尹仕果.新時代工匠精神融入高校創新創業教育的策略研究［J］.黑龍江教師發展學院學報，2023，42（11）：19-22.

［4］楊立剛，夏惠，王少康，等.思政教育融入大學生創新教育課程的路徑研究［J］.衛生職業教育，2023，41（15）：27-29.

［5］任秀潔.高?？萍紕撔陆逃┙o側結構性改革的背景、意蘊與路向［J］.學校黨建與思想教育，2023（14）：90-92.

［6］馬騰，韓亞平.“互聯網+”背景下大學生創新創業教育發展研究［J］.陜西教育（高教），2023（11）：31-33.

［7］劉廷華.“三全育人”理念下高校教師參與創新教育的實現路徑探析［J］.高教論壇，2023（7）：111-116.

［8］邊穎，汪妍，佟瑪麗.“創新教育理念”下高校數學教學模式改革探析［J］.大學，2023（20）：163-166.

［9］李龍，王雪梅.基于形成性評價和信息熵理論的高等教育考核模式研究［J］.吉林化工學院學報，2018，35（2）：8-12.

［10］昝林森.高等教育考核評價工作亟待改革［J］.群言，2017（12）：7-9.

［11］鄭思婷.遵循認知規律 提高數學課堂效率［J］.讀寫算，2018（31）：242.

［12］張建國.體驗式教學法對創新能力培養的影響［J］.管理觀察，2017（20）：97-98.

［13］董芳，莫有權，冉曉旻，等.把握認知規律，立足教學設計，培養創新能力：以“現代通信網絡”課程實踐為例［J］.工業和信息化教育，2014（1）：20-24.

［14］崔小紅.培養創新意識 提高創新能力［J］.河南教育（基教版），2013（Z1）：124.

［15］陳江棉.激發學生興趣 培養創新能力［J］.學周刊，2013（16）：124.

［16］劉建福.培養創新能力的探索［J］.陜西教育（綜合版），2003（8）：24.

Cultivating Innovation Ability Based on Cognitive Law

WEI Hong-wei， LI Bao， ZHA Feng

（Department of Electrical Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan，

Hubei 430033， China）

Abstract： From the perspective of cognition， this paper discusses the methods and means of cultivating and improving students innovative ability in higher education. This paper analyzes the development of innovation ability training and education in China; in view of the two problems of “emphasizing theory， neglecting application” and “no system of training methods”， combined with teaching practice， this paper puts forward the view of using cognitive law to cultivate students innovative ability， forms a methodology， and explores a reform path to? adapt to the current situation of domestic innovation ability training education， in order to provide useful reference for the development and construction of higher education in the new era.

Key words： cognitive law; innovative education; innovation ability