摘要：大学本科学生的专业知识的获取能力、应用能力和思维创新能力的培养是大学本科教育中重要的内涵，它可体现在本科学生的培养的各个环节中。本文以《动力气象学》课程为例，在教学过程中进行了积极而有效的改革探索，尤其是在教学方法和环节等方面进行大胆的思考和尝试，激发学生自主学习的积极性、提高学生的知识获取能力，并采取有效措施锻炼和培养学生的专业知识的综合应用能力、努力激发和培养学生的思维创新能力。
关键词：本科生；专业知识；自学能力；综合应用能力
课题项目：中山大学本科教学质量工程类项目“《动力气象学》课程教学团队”
作者简介：简茂球，男（汉族），博士，教授，研究方向：季风气象学。
 
中图分类号：G642.0              文献标识码：A         文章编号：
 
一、引言
现代大学的本科教学都在提倡探索研究型教学、研究型学习，提高大学生的知识获取能力、实践能力和创新能力，要真正达到上述目的，需要在本科人才培养的各个环节中都要朝着上述目标努力，这在各专业所有的课程教学环节中也不例外。
在大学里的本科专业课程教学过程中，在传授学生专业知识的同时，更重要的一个方面是培养学生的专业知识获取能力、应用能力（实践能力）和思维创新能力，而这些方面恰恰是我们在教学过程容易忽略的。要实现上述目标，这就要求大学教师们进行教学改革探索，尤其是教学方法等方面进行大胆的尝试，以提高本科课程的整体教学效果，提高学生的自主学习能力和专业知识的应用能力和创新能力，只有这样，才能提升学生在社会中竞争力和创造力，推动科学的发展和社会的进步。
基于上述原因，下面结合我们讲授的大气科学本科生一门重要的专业基础课程《动力气象学》课程的尝试和做法，阐述对本科学生的自主学习能力和专业知识应用能力培养的思考和建议，希望为本科生的培养提供一些有益的参考。为了提高《动力气象学》课程的教学效果，培养学生的自学能力、应用能力和创新能力，本课程开展了以下内容的教学改革，具体包括：1）学生自主学习的支持与激励机制建设；2）科研与教学结合，推动研究性教学方法与手段，提高学生专业知识的综合应用能力、培养学生创新实践能力。
二、课程教学过程中本科生知识获取能力的培养
本科生知识获取能力包括了自主学习能力、归纳总结能力和参考资料的主动查找能力。毫无疑问，为了提高本科学生学习专业知识的效率，本科课程教学过程中绝大部份时间是用于以老师讲授为主的授课环节，但为了培养学生的自学能力，还应该安排部份时间来实施学生自学能力的培养。当然，这一过程可以是课堂和课外时间相结合来实现。
在学生自主学习的支持与激励机制建设方面，我们结合课程教学进行以下的尝试：1）选择部分相对容易的课程内容（如大尺度大气垂直运动的计算）让学生课外先自学，并提出自学的要求（如查阅相关参考书、对内容的理解），最后通过以下方式检查学生的自学效果：安排课堂时间，随机让几个学生以授课展示的方式讲给老师和学生听，随后学生和老师提问和讨论，最后老师点评讲解。从实施的结果看，效果还是不错的。具体体现在以下几方面：从学生在课堂上展示的内容看，学生查阅了相关参考书和文献，这培养和锻炼了他们查阅参考资料的习惯和能力；从准备展示内容的方式看，锻炼了学生的归纳、总结和逻辑思维能力；展示过程锻炼了学生的口头表达和交流能力；在展示期间，大家的提问、讨论和老师的点评，可以使得学生认识自己的优点和不足，进一步提升自己的自学能力。值得一提的一个有趣的小插曲是，由于学生展示时间和名额有限，一个学生为了争取到展示的机会，预先就给我发邮件，恳求我要给她展示的机会，这也是我首次碰到，这种学习和锻炼的积极性当然要鼓励。虽然有展示机会的只有少数几名学生，但是由于是随机点名的，所以所有学生都是做了准备的。另外，所有学生因都参加展示过程，因此，他们也会从中或多或少地有所收获，取长补短。期末的教学调查问卷的结果同样也证实了上述结果。2）计划出一小部份时间在课堂上选择部份内容，限定时间让学生自学，自学前老师提出要重点关注和理解的问题，自学过程完成后，老师以提问方式检查学生的自学效果，最后老师评讲指出不足和问题。这种方式一方面锻炼了学生的自学能力，更重要的另一方面是锻炼学生的自学效率。通过以上过程，提高学生的自学能力和激发学生自主学习的积极性，并建立一种鼓励学生自主学习的氛围。3）另一种方式能培养和锻炼学生自学能力的途径是预习式教学,即以学生课前泛读预习、教师课堂讲授的形式进行。该方式要求学生在上课前阅读有关内容，并在上课前一两天提交与阅读内容有关的一、二个问题，并说明自己认为难以理解的部分。通过这种方式，保证学生完成课前阅读和思考任务，也让教师能够更充分了解学生的学习难点，更易于明确课堂教学的重点，有效地提高学生对教学内容的认知。在美国,有实施10年的实践研究表明：接受预习式教法的学生的学习表现明显比传统的复习式教法有优势^[1]。我们的调查表明,学生认为预习式教学对他们课程学习效果的帮助“较大”、“一般”、“不明显”的分别占40%、56%和4%，说明预习教学法对学生的自学能力和学习效果都是非常有帮助的。
学生的归纳总结能力可以反映其对所学知识的内容及逻辑性的理解和掌握程度。为了提高学生的学习效果，我们要求学生对老师所讲授每章课程内容做书面归纳总结，并在课堂上做随机抽查及点评。这样做的好处是，一方面有效督促了学生对所学内容的复习，更重要的是加深了学生对所学内容的逻辑性思考，从而巩固其对所学知识的理解和掌握，避免死记硬背，为以后专业知识的应用奠定良好的基础。
培养学生查找相关参考资料的主动性及能力也是提高学生知识获取能力的一个重要方面。授课老师的课堂讲授内容以及提供的参考资料总是有限的，我们积极鼓励学生在课外查找和阅读相关参考资料，这一方面可以锻炼学生的资料搜索能力及使其学到补充性知识，更重要的还可能让学生从中体会到知识的多样性或者矛盾性，从而使其发散性思维和批判性思维得到一定的锻炼和提高。
三、课程教学过程中本科生专业知识综合应用能力的培养
除了培养学生的自学能力外，他们的专业知识的综合应用能力也是需要培养的重要方面。培根曾说过：“知识本身并没有告诉人们怎样运用它，运用的方法乃在书本之外”。在提倡科研与教学相结合，推动研究性教学方法与手段，提高学生知识的应用能力、培养学生思维创新和实践能力方面，进行下面尝试。
1）经典或较新的文献的阅读。在每章内容讲授完后，从学术期刊中挑选1－2篇展示已讲知识的较经典或较新的应用方面的文献（论文），要求学生阅读并展开课堂讨论，提高学生对所学专业知识应用的理解力能。这方面的锻炼既可以增强学生对所学专业知识的理解，还可让学生明白所学知识有何用处。2）科研学术讲座的解惑。结合授课老师科研课题和本单位老师的科研课题，在课堂时间安排少量有关的学术讲座，讲授有关知识如何应用，让学生深刻体会知识的应用过程。此外，本单位有学术报告活动时，也及时通知学生，鼓励他们去听。这些安排的确能够提高学生对所学专业知识的应用的理解，同时还可激发和满足了部份有强烈求知愿望学生的好奇心，而这些学生往往是拔尖的那部份，其中的绝大多数在以后是计划要继续深造的。3）研究型综合练习的锻炼。在授课学期，安排学生以小组形式开展一个研究性的知识综合应用练习，让学生尝试将所学理论知识应用到实际的科研问题中去，并在课程最后安排时间让所有小组进行展示、交流和讨论。需要说明的是，所选择的综合应用练习应该包括较多专业知识的应用，而不仅仅是一门课程的内容。例如，本课程安排了一个以计算涡度方程来诊断一个实际大气中热带气旋（台风）演变过程的例子，该例子实际上需要学生应用到计算方法（利用差分格式来表达微分项的计算）、天气学知识、动力气象学知识和气象类画图软件，所牵涉的专业知识较广。上述综合性练习除了锻炼学生的专业知识的综合应用能力之外，还可激发和培养了学生的思维创新能力，因为针对这样一个专业科学问题，完成任务过程中各个环节的可选择性可谓多种多样，这需要学生去思考什么样的逻辑思路、计算方式和结果的表达形式才是科学的、合理的。因为是小组形式去完成上数综合型练习，所以还可培养学生相互讨论、互相帮助的团队合作精神，当然，这种形式也可能会出现“能者多劳”的现象。最后的课堂展示环节锻炼了学生的口头表达能力，并通过展示、提问和老师点评可以显示出学生在完成任务过程中的优点和不足，这对学生对进一步提高学生的理论知识的应用能力、培养学生的创新思维是非常有帮助的。事后的调查问卷表明，这样的尝试受到绝大多数学生的肯定和欢迎，他们表示从中可以学习到不少课堂老师授课内容中没有的知识，同时也提高了他们对专业知识的理解及其应用能力。
另外，对学生完成上述任务给予分数考核，并以一定的比例计入总成绩，这是对他们的努力和付出的激励和奖励。
对学生的创新思维和能力的培养并非是一蹴而就的过程。要告诉学生，在人类对自然的探索过程中，往往会出现“所见非所得”的现象，因为人的大脑会悄然扮演已知和未知的信息的审查者，制造出“显而易见的事实”，从而让人们在从事创新工作中，对于一些非常明显的征兆、细节和问题视而不见。很多领域之所以存在初学者、年轻学者作出重大发现的现象，就是因为各领域的专家经过长期的知识的积累和思考训练，会不经意地形成高效率的思考模式，回避一些可能对现有信息、结论形成冲击甚至否定的事实^[2-3]。因此，所谓创新和创造，就是永远要像一个初学者那样保持强烈的好奇心，要敢于挑战“权威”。此外，在当下科学技术发展迅速和日渐复杂化的背景下，创新性思维的培养和建立往往需要一个较长的过程，需要足够的耐心和毅力。
四、结语
培养本科学生专业知识的获取能力、应用能力（实践能力）和思维创新能力是大学本科教育中重要的内涵，它可体现在本科学生的培养的各个环节中。本论文以课堂教学过程为例子，结合具体的大气了学类专业基础课教学总结了培养本科学生的自主学习能力、专业知识的应用能力（实践能力）和思维创新能力的具体例子和做法。希望上述例子可以为其它理科类专业课程的教学改革提供一些可借鉴的经验。
当然，培养本科学生专业知识的获取能力、应用能力（实践能力）和思维创新能力或许还有的其它更好方式和途径，不同专业所采取的方法也可能完全不同。有一点也许是大家都会认同的，那就是教师应该积极而努力去思考如何培养和提高学生的自主学习能力、专业知识的应用能力和思维创新能力，并在教学过程尝试和改进，只有这样，才会使得大学本科生的培养质量不断提升，为社会输送更优秀的人才。不管怎样，对学生而言，需要的是老师提供培养各种能力的机会给他们，真可谓“给点阳光就灿烂”。
 
参考文献：
[1] Crouch C H, Mazur E. Peer Instruction: Ten years of experience and results [J]. American Journal of Physics, 2001, 69(9): 970-977.
[2] （美）凯文×阿什顿. 被误读的创新：关于人类探索、发现和创造的真相[M]. 玉叶 译.北京：中信出版集团股份有限公司, 2017：356.
[3] 郑渝川. 没有捷径可走，创新无非是好奇心加耐心[N]。广州日报，2017-06-13.
 
Strategies for Improving the Undergraduate Ability to Acquire and Apply Professional Knowledge
 
JIAN Mao-qiu
(School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou, Guangdong 510275, China)
    Abstract: The cultivation of the undergraduate acquisition and application ability of professional knowledge and the ability of innovative thinking, is an important connotation of college education, which can be reflected in all aspects of undergraduate training. The course of ‘dynamic meteorology’ has carried out active and effective reform and exploration in the teaching process, especially in the teaching methods and links. It can stimulate the enthusiasm of students' self-learning, improve their knowledge acquisition ability, and take effective measures to cultivate their comprehensive application ability of professional knowledge, and try to stimulate their ability of innovative thinking.
Keywords: undergraduates; professional knowledge; Self-learning; knowledge application