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摘要：针对工业4.0时代新工科教育中对于科技创新和学生创新能力的培养需求，在《激光原理与技术》对如何提高学生的创新能力进行了理论和实验研究，体现在三个大方面：首先是现状分析，新工科条件下教学活动对学生各方面提出了更高要求，时间上跨越课堂内外，空间上也要求从教室，走向实验室走向企业，学生主体性缺乏成为摆在面前的一道难题。其次是课程的改革，即教学理念的提升，包括教学目标的提升，研究创新人格对创新能力培养的影响，并在课程中进行实践。增加“激光与创新”章节，通过讲故事提升学生的创新精神；课后的讨论与调研，提出社会当前热点以及激光的实际应用与课程相关内容相融合的设计思维和创新设计思维的教学方法，组织学生自觉自发地开展课后学习并进行师生研讨；以团队的形式进行讨论、合作以及展示等，取得了良好的学习效果。
关键词：新工科；创新能力；教学方法
本文引用格式：胡姝玲.服务新工科建设的大学生创新教育的理论与实践——《激光原理与技术》课程教学中践行提高学生创新能力[J].教育现代化,2019,6(91):37–38.
一引言
新工科理念是培养造就一大批引领未来技术与产业发展的卓越工程科技人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力支持和人才保障。2013年德国提出的“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法，简单地讲其内涵就是“互联网+制造业”的智能生产。在老百姓的认知观念中工业4.0时代的特征是大数据、云计算等等。其实，工业4.0中还有一个隐形的“抓手”——激光器的广泛应用。激光作为当今社会工业4.0时代的必不可少的工具，将激光系列课程的教学融入新工科建设，开展激光系列课程建设和实践，成为服务新工科建设的专业课程建设、立德树人、教书育人的专业基石。
激光被称为二十世纪的四大发明之一，距离1960年世界第一台激光器成功演示已经接近六十年。在此期间，激光科学与技术以其强大的生命力谱写了一部经典的学科交叉的创造发明史——从1898年威尔第写的科学幻想小说，到1917年爱因斯坦提出的受激辐射理论基础，到梅曼（Maiman）的第一台激光器，再到目前遍及科技、经济、军事和社会发展的诸多应用领域，激光的发展和应用远远超出了人们原有的认知。激光应用的广泛性需求在教学过程中与时俱进；激光的发展史与诺贝尔奖关系极其密切，将其与互联网、创新创业教育相结合是加强学生创新意识和创新能力培养的有效手段。
二 主体性缺失带来的压力和动力
我校是一个985、211、“111”的工科学校，学生的学习成绩突出，对参加科技活动很感兴趣；尽管如此，一个严峻的问题摆在了自己的面前：学生们从小学到大学普遍习惯了课本与考试的环境，如果去要求他们积极主动的学习创新、讨论问题，难免会受到受习惯的影响而感到乏力，即所谓的主体性缺失问题。
当然，新工科条件下教学活动本身对学生的创造、实践、生存能力等各方面提出了较课堂教学更高要求，时间上跨越课堂内外，空间上也要求从教室，走向实验室走向企业；这种变化使部分学生因为心理压力又重新退回到以前的习惯中去。科技创新是核心生产力，抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的“牛鼻子”。面对这一情况，如何在《激光原理与技术》课程教学中贯彻“工业4.0”，提高学生创新意识和能力成为一个亟待解决的难题。问题就是机遇，也是教学改革与实践的动力！
三 教学理念的提升
针对工科院校高年级学生，根据2000年美国工程与技术认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology，简称ABET）颁布的工程类与技术类专业认证标准，概括起来就是全方位提高学生的能力。因此首先需要通过创新教育的目标定位，分析面临的主动性缺失的问题和表现，探索出一种以兴趣为起点，发挥学生的主体性的新的教学模式；再者教师作为引导者和促进者，善于发现和应用学生的差异性；三是以营造和谐氛围为中心，在相互合作的过程中寻求创新。
（一）教学目标的改进
落实在课程建设的实际过程中，在教学目标方面，应以培养学生创新精神为首要目标，在教学活动中完全可以围绕“创新”三层次核心内容展开，即通过学生与学生之间、学生与教师之间相互合作的形式，培养学生“再次发现”知识的探索精神，培养“重新组合”知识的综合能力和准备“首创前所未有”事物的创造意识和创造能力。
（二）研究创新人格对创新能力培养的影响
教育学研究和心理学研究的不同视角均说明创新能力是可以培养提高的，一般来说，创新能力包括创新精神、创新思维、创新技能等，创新精神是创新人格的主要特征，是创新主体的内在态度和方向，包括三个方面：创新意识，创新情感与创新意志：创新意识，个体追求新知识的内在心理倾向，一旦趋向稳定就成为个体的精神和文化；创新情感——个体追求新知识的内在心理体验。这种体验的不断强化，将转化为个人的动力和理想；创新意志——个人追求新知识的自觉和积极状态。这种状态的持久维持将成为个人的习惯和性格。
创新能力是创新的智慧特征，体现创新主体的活动水平与技巧，它包括创新思维和创新活动两大方面：创新思维——个体在观念层面新颖、独特、灵活的问题解决方式，创新思维是创新实践的前提与基础，鼓励“异想天开”“奇思妙想”，因为如果想不到是不可能做得到的；创新活动——个体在实践层面新颖、独特、灵活的问题解决方式。创新活动是创新思维的发展与归宿，如果经不起实践检验的思维是无价值的。
实证研究表明，创新精神和创新能力的素质和质量，需要在基础教育或者通过基础教育来培养。大学生面对的是一系列的教学活动，如何在教学活动中把握创新教育，通过教学活动培养学生的创新能力，是每个人都需要努力解决的问题。
（三）教学实践
1.增加“激光与创新”章节，通过讲故事提升学生的创新精神
纵观诺贝尔奖，可以明显地看出激光所体现出的知识、思维创新和技术创新活动是如何推动经济、社会的发展而造福人类的物质和精神生活的；也使我们看到了激光与创造性思维关联及其在科学技术发展中的重要作用。展望未来，激光在科学技术的发展和应用中有着巨大的机遇、挑战和创新空间。与激光科学密切相关的光子学正孕育着突破性的进展。为此，专门整理了诺奖与创新的内容，通过这些大科学家的发人深省的故事让学生对创新精神有更加深入的认识。
2.两分钟讨论和准游戏化手段增加课上互动环节需要强调的是简单地课堂提问，或者设置有“陷阱”
的问题，对于增强课堂教学效果的效果不明显。比如一分钟提问，对于高年级本科生来讲往往是回答填空题，固定的单一的答案，对于增强学生记忆是有好处的，但是对于引发学生深度思考并无关联，学生也根本没有时间去考虑。增加小组讨论的环节，让同学充分交流自己的观点，并进行判断；同时提出为什么，引导学生深入思考。采用结对儿讨论的方式，两分钟内让两位学生给出答案并说明为什么。仅增加一分钟，相互之间有交流沟通，学生的学习效率大为增加。
还有些问题，比如涉及一些学生深刻掌握的内容，比如激光笔的功率与教室内灯光的总功率的比较，就可以让同学们大胆地去猜想，并在黑板上记录。这种准游戏化方式使得学生快速兴奋起来，积极地参与互动，教学效果明显。
3.课后的讨论与调研
不同的学生学习能力是有差别的，与科技活动不同，教学活动的内容是相对封闭和固定的。一般来说，在科技活动中，学生在活动过程中经常通过主题讨论、小组讨论等相互交流，发掘自己的长处，反思自己的不足。在教学活动中，如何围绕“创新”这三个层次的核心内容，培养“重新发现”知识的探索精神，培养“重组”知识的综合能力，通过学生与学生之间、学生与教师之间的合作形式，“开创前所未有”事物的创造意识和创造能力成为摆在自己面前的重要任务。
以教学改革、研究型教学为突破口，提出社会当前热点以及激光的实际应用与课程相关内容相融合的设计思维和创新设计思维的教学方法，组织学生自觉自发地开展课后学习，例如“分析激光器及激光技术在LIGO中应用”，紧密结合了当年诺奖，学生兴趣高涨；并在不固定的时间与学生进行沟通和交流，进一步引发学生更深层次的学术思考。
4.“众人拾柴火焰高”——以团队的形式进行讨论、合作以及展示
这种方式有效利用了1+1>2的结果，一方面能够发挥学生的的特长，学生的沟通、协调能力以及展示自己的能力普遍得到增强；另一方面，通过审阅学生提交的报告以及课堂内外学生的提问，发现教学内容明显地深入和掌握教学内容的深度提高。
四总结
通过深入地进修教学的相关理论，不断拓展教学理念和思路，践行创新思维在《激光原理与技术》课程中的应用，服务新工科建设。我深刻地认识到当前课程设计，学生创新能力的培养决非一节课两节课，要落实。从实际的应用和特色出发，重点突出；且实际应用与书本内容有机地结合，引起学生的学习兴趣；并通过展示和及时点评，增强学生的理解，针对性强；将创新设计思维、学习知识和思想品德等三个方面有机地结合起来进行学生培养，“教”与“学”互相促进，通过小组的工作学习形式保障实施的效果。
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