基于认知规律培养创新能力

［摘 要］ 从认知的角度出发，对高等教育中培养和提升学生创新能力的方法和手段进行了探讨研究。分析了我国在创新能力培养教育方面的发展情况；针对其中存在的“重理论，轻应用”和“培养方法没有形成体系”两个问题，结合教学实践经验，提出了运用认知规律培养学生创新能力的观点，形成了一种方法论，探索了一条适应国内创新能力培养教育现状的培养学生创新能力和创新素养的改革路径，以期为新时代高等教育的发展建设提供有益的实践探索。

［关键词］ 认知规律；创新教育；创新能力

［基金项目］ 2022年度海军工程大学学校自主立项科研项目“水下无人航行器中的导航信息融合技术研究”（2022504160）；2022年度海军工程大学人才托举计划“文职人员苗圃工程、四小‘基于学员认知规律，培养学员创新能力’”

［作者简介］ 韦宏玮（1987—），男，河北邢台人，控制科学与工程博士，海军工程大学电气工程学院讲师，主要从事导航工程和重力测量及应用研究；李 豹（1986—），男，湖北天门人，导航、制导与控制博士，海军工程大学电气工程学院副教授，主要从事导航对抗研究；查 峰（1984—），男，安徽铜陵人，导航、制导与控制博士，海军工程大学电气工程学院副教授，主要从事惯性导航研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标注码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）07-0165-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

当今世界正处于百年未有之大变局，在这样的时代背景下，要实现中华民族伟大复兴，就一定要大力发展科学技术［1］。对国家而言，学生作为未来科技领域的主要生力军，其创新能力的提升对于建设科技创新高地具有重要意义；对学生个人而言，创新能力的提升对其未来的学习、工作和生活都具有非常重要的实用价值。因此，有必要对培养学生创新能力的方法和手段开展研究。那么，在高等教育中，我们应该如何培养、提升学生的创新能力呢？笔者结合教学实践经验，从认知的角度出发，对如何基于认知规律培养学生的创新能力进行了探讨。

一、我国创新能力培养教育现状

创新教育作为一种先进的教育理念，得到了教育界的广泛关注。随着对创新教育认识的重视，国内教育工作者认识到培养具有创新能力的高质量人才是一流教育的标准，也是建成一流大学的标志。近几年，在“双一流”建设环境下，我国在高等教育领域对学生创新能力的培养方法也开展了多角度的探索［2-8］。全国多所高校成立了创新实验基地、创业孵化中心等组织机构，依此开展学生创新能力的培养工作，这对实现我国高等教育由大到强的转变、形成专业知识教学与科学探索精神相融合的培养体系具有积极意义。同时，由于我国在创新教育方面起步较晚，对如何高效地培养学生真正意义上的创新能力认识还不够充分。笔者认为在当前我国创新能力培养教育中，主要存在以下两方面的问题。

（一）重理论，轻应用

目前我国高等教育对学生的考核评价，主要还是基于学生理论知识的学习成绩进行的，而对学生运用所学专业知识解决实际问题能力的生成，尤其是创新能力的生成关注不够［9-10］；对学生创新能力的培养目的认识不够，容易形成为培养而培养的形式主义。培养学生的创新能力，目的在于让学生基于具有学科特点的创新思维结合多样化的问题形成创新实践能力，这是培养学生创新能力的根本出发点。

（二）培养方法没有形成体系

目前，在学生创新能力培养方面，不同的院校摸索各自不同的方法，在此方面的交流相对较少。在培养方法上，主要存在创新能力培养与课堂专业课程、实践教学融合不足的问题，没有形成成熟的培养方法体系。

基于上述分析，本文对在教学实践中运用认知规律培养学生创新能力的方法开展了研究，形成了一种方法论。

二、认知规律与创新

认知是人类的一种基本心理过程，涉及知觉、记忆、思维、理解和判断等多个方面，指导着人们理解、处理和解决问题。而认知规律则是人类在认知过程中，自觉或不自觉遵循的基本规律和原则，指导着我们对外部信息的感知、处理和理解。学习可被认为是一种特殊的认知行为，我们借助认知心理学所提供的框架，可以归纳出在这种特殊的认知行为中具有的共性的认知规律，并借此窥探研究思维是如何工作的。在创新能力的培养中，了解和运用这些认知规律，可以帮助我们探索新的培养方案，取得更好的培养效果。

创新是人类社会发展的重要驱动力，推动着科技进步、经济繁荣和文化进步；创新能力是指人类在面对新问题时，能够创造性地提出新的解决方案的能力，是一种由多种要素组成的综合能力。学生创新能力的培养就是引导学生在批判性地继承前人实践经验的基础上，敢于提出自己的见解，善于提出新问题，勇于探索新知，有所发现、有所发明、有所创造。

如图1所示，认知规律与创新之间存在着紧密的联系。一方面，对认知规律理解的深入可促进创新能力的提升，掌握认知规律有助于把握问题的本质规律，从而启迪人们提出更加有效的解决方案，提升创新的效率，增加创新的成功率；另一方面，通过创新这一富含创造性的行为，人们可以发现新的知识和方法，不仅可以丰富认知内容，也能够提高认知水平。认知规律和创新之间存在着互补的关系，认知规律主要关注的是人们如何理解、解决问题，对问题的深入理解和广泛的知识储备是开展创新的基础；而创新则更注重在原有的知识或技能基础上做出突破，这一行为又反过来强化了人们的认知规律，使人们得以更好地理解和解决问题。

理解并运用认知规律和创新之间的这种联系促进了两者的有机融合，可以产生强大的力量，对于学生创新能力的培养具有重要的意义。在教学

中，应认识到学生是学习的主体，应尊重其主体地位。从这种理念出发，在教学实践中将科学研究融入对学生创新能力的培养过程中，将理论知识的传授与客观科学规律的运用有机融合在一起，关注学生的认知规律，并将其运用到学生创新能力的培养上。在学生创新能力的培养方面，教师要充分发挥主观能动性，树立教师是知识的传播者、创新能力的开发者形象。

三、基于认知规律培养学生创新能力

从学习理论的角度来看，基于认知规律培养学生创新能力这一理念更倾向于建构主义。建构主义在承认世界的内在规律是客观存在的同时，也认可不同学生对规律认识的差异性。对学生创新能力的培养目标是提升学生应用所学专业知识高效地解决实际问题的能力［11-16］，以建构主义教学方式为主，符合这一培养目标的需求。具体到培养方法上，笔者认为，不同于讲授理论知识，学生主要通过教师的板书、课件和语言表达等视听觉获取信息，在教师不同的语速和语调中感受细节；在学生创新能力的培养上，除采取上述常规教学手段外，还应将认知规律应用于课堂设计中，由此增强教学的感染力和冲击力，突出教师“导”的作用，具体方法如下。

（一）帮助学生提升注意力和观察力

注意力和观察力是认知过程的重要部分，这方面能力的提升有助于增强学生对信息的接收、处理和理解的能力。基于认知规律中的顺序效应和相似性原则，在创新能力的培养中，可通过在教学中优化课程设计提升学生的注意力和观察力。顺序效应告诉我们，信息呈现的顺序可以影响人们对信息的理解和判断；而相似性原则告诉我们，相似的事物组合在一起将更易于被接受。因此，在教学设计中，应注重梳理知识点之间的内在联系，实现不同知识点和技能间的迁移，设计各种有趣的任务，将重要知识点安排在保持专注的一段时间内，将相似的知识点组合在一起，启发学生仔细观察，找出事物之间的联系和共性，探索问题解决方案，帮助训练提升学生的注意力和观察力。

（二）帮助学生建立发散、聚合的形式化思维

发散思维是一种具备创造性的认知过程。基于发散思维可以多维看待问题，并产生多种想法或解决方案。培养学生的发散思维需要打破学生的顺向思维，通过鼓励学生突破固有思维，开展逆向思考问题训练，以不同的视角探索和考虑替代的解决方案，激发其创造力。在具体方法上，可组织开展头脑风暴，借鉴其他领域的思维产生尽可能多的想法，指导学生列出所有可能的解决方案，并帮助学生分析与探索不同的观点。通过以上方法练习发散思维，可提升学生的创造性思维能力。在发散思维的基础上，还须要引导学生实现思维的聚合，基于专业知识，帮助学生将已掌握的知识和技能运用到新的领域和问题中，客观理性地对发散思维的结果进行分析，最终聚合为逻辑结论。教师可以提供一系列的思考方法，引导学生在发散思维与聚合思维的不断迭代中，以润物无声的方式形成创新能力。

（三）注重抽象概念的具象化

抽象是人们在实践过程中基于丰富的经验和感性认知，通过高度总结概括、去伪存真提炼形成概念的方式；抽象概念反映了事物的本质规律，具有深刻、全面的特点。但抽象概念不同于具体的现象，不易直接感知。在对学生创新能力的培养中，须要关注培养学生对抽象概念进行具象化的能力。在科学研究中，运用抽象和概括思维有助于透过现象来获取事物的本质信息，并以概念的形式对其进行描述。而在初次接触某一事物时，对相关抽象概念进行具象化是必要的，这有助于通过现象直接感知事物，为把握事物的本质特征奠定基础。类比是一种实现抽象概念具象化的有效方法，可以帮助人们通过新事物与其他熟悉事物的比较探索新事物，跳出思维定式，在这一过程中舍弃事物的非本质特征，抽取共同的、本质性的特征，快速掌握新事物的发展规律，激发学生的创造力。类比思维的形成还可帮助学生提升想象力，在联想过程中对已知信息进行组合，生成新的信息或观点，跨越学科和不同领域的知识边界，发掘新的思路和解决方案。

合理运用可视化技术也便于实现抽象概念的具象化。随着信息技术的发展，视频、动画、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等越来越多的可视化技术在教学中得到了应用。借助上述可视化技术可帮助学生丰富想象力，使其在思维上更具有创造性，启发学生产生新的想法和创造力。

（四）注重学生全素质的提升

在传统高等教育中，理工科学生经过训练具有较强的逻辑性思维，但形象思维能力往往比较欠缺。人文素质对形象思维能力的形成具有积极意义，从人文素质的养成中汲取直觉和灵感形成原创性成果，对培养学生的创新能力是至关重要的。科研素质是学生形成创新能力的基础，也是培养学生创新能力的根本保证。以往的高等教育中在这方面的训练不足。高校教师大都具有较高的科研素质，在对学生创新能力的培养中，教师应做到教研相长，实现对学生专业知识体系培养和科研素质提升的有机融合。心理素质也是整体素质的重要组成部分，学生遭遇失败或挫折时会感到不舒服，可能出现认知失调；教师应引导学生正确面对和处理认知失调，提高学生的元认知能力，对自身的认知过程进行反思和控制，勇于接受不同的观点和想法，有针对性地调整自己的方法和策略，寻找新的解决方案。综上，为实现培养学生创新能力这一最终目标，须要注重学生全素质的提升，这有助于提高学生分析问题和解决问题的综合能力。

（五）建立开放性的考核新标准

在传统高等教育中，考试成绩仍是考核学生学习情况的重要标准，但用这种标准衡量学生的创新能力生成情况不符合认知规律。创新能力的培养重在激发学生的创造力，鼓励其跳出固有思维、探索新想法，培养学生的冒险精神，增强其尝试新事物、产生新想法的勇气。面对这一目标的变化，教师可设计启发性的问题或任务让学生自由发挥，尝试一些新颖的、有创意的解决方案。在进行考核时，基于认知规律中的决策疲劳原则，可对考核过程进行时间上的细分割，增加小活动的时间，避免连续地做出多个决策，缓解学生的决策疲劳，帮助学生更好地理解和评估信息。通过制定更加开放性的考核标准，增加答案的不确定性和开放性，考查学生的观察力，让学生仔细观察问题，对其进行总结归纳，并基于对专业知识的理解自行思考和形成答案，通过新奇的经历赋予学生更宽广的视野，产生创新性的解决方案，在解决问题的过程中帮助学生提高观察力。

结语

认知规律在创新能力的培养中发挥着重要的作用。通过了解和运用规律，学生可以更好地理解和掌握知识，从而成为更具创新性的人才。在教学中应该充分利用认知规律，灵活运用各种教学方法和策略，优化教学设计，以更好地促进学生创新能力的发展，通过思维训练和实践能力的培养，提高学生的观察力、联想能力、创造性思维能力和解决问题的能力，并鼓励学生接受失败，不断地探索新的思路和方案。