接触科技前沿,激发科研兴趣

邵新慧

重视学生的个性教育,培养学生的创造性人格

当前知识经济大放异彩,世界各国依靠科技创新,推动经济增长,促动社会进步,提升国家核心竞争力,增强综合国力,建立国家创新体系,同时也开启了创新拔尖人才的竞争。在这样的时代背景下,“英才计划”应运而生。作为“英才计划”数学组的导师,我承担着指导学生体验科研过程及提高学生创新能力的重任和使命,为此,我不断探索青少年科技创新人才多角度、多元化的培养模式,更大程度地去激发学生的科研兴趣,培养科技创新后备人才。

近年来,围绕创新型人才的争夺战正在全球范围内展开,且愈演愈烈。未来国与国之间的竞争,归根到底是知识和人才的竞争,特别是创新拔尖人才的竞争。我国科技创新领军人才短缺,PISA2015测试显示我国学生静态问题的成绩优于动态问题的成绩,而其他测试国家恰好相反。这就意味着我们在知识的灵活运用上要落后于其他国家。为此,我确立了“英才计划”数学组的培养目标和理念:既要重视学生的个性教育,又要培养学生的创造性人格。

第一,培养学生为社会服务的责任感:让学生有强烈的社会责任感、有坚定的理想和信念,目光远大、明察世事,能吃苦、能拼搏,有事业心、有竞争意识,乐于奉献,不计较个人利益得失。第二,培养学生强烈的好奇心、求知欲和兴趣持久能力:让学生具有好奇心,把思考、解决问题看作是人生快乐和幸福的来源。第三,培养学生的高度自觉性和自主学习、独立思考的能力:让学生追求独立人格,不随同流俗,不人云亦云,时刻保持清醒的头脑,保持独立思考,走自己的探索之路。第四,培养学生勇于挑战、敢于挑战权威的批判精神:培养学生敢于向传统和规则挑战的精神。第五,培养学生的抗挫折能力:让学生将创新过程中的压力转换为自我成长的动力,培养学生超乎常人想象的忍耐力和坚忍不拔的毅力。第六,培养学生沟通和表达的能力:注重培养学生语言表达和与人沟通的能力,使他们能清晰表达自己的观点。

  

▲ 学生高郭点线下交流

▲ 学生刘易轩线下交流

从科技、生活等方面让学生提升能力

1.结合科技前沿,确立有效可行的培养方案

青少年对新鲜事物有很强的好奇心,为此我根据入选数学方向学生年龄、兴趣与知识情况,根据“英才计划”创新人才的培养要求,利用网络和东北大学优质资源,制定了课题方向和周密的培养计划,精选了优秀前沿科技和数学相关图书和文献,在数学领域指导学生参加科学研究和实践活动。

为了激发学生的兴趣,我为学生展示了当今最流行的人工智能与数学之间的密切联系,从学生熟知的生物学知识入手,介绍了神经网络的基本思想,讲授了人工智能、深度学习和机器学习之间的关系。我通过实际问题引入所需的数学知识,制定具体培养内容,如数学基础必备知识、数学建模方法和思想、深度学习基础知识及数学学术讲座等。新颖知识必将会使学生的思维更开阔、认知更丰富。这些知识是复杂的,对学生会形成挑战,但正是这种攻坚克难的历程,使学生清楚了解数学在科技发展中重要作用,也会增强学生直面问题、解决问题的能力,激发他们学习数学的积极性,使他们的科学素养得到稳步提升。

2.利用生活实例,激发科学研究兴趣

高一学生的数学基础知识储备不是很充分,再加上课业学习的压力很大,如何激发学生的研究兴趣、提高“英才”培养质量是我首要考虑的问题。于是,我从学生熟知的生活实例入手,如刹车距离与车速的关系、篮球投篮命中率与投球角度关系等问题,利用数学知识解决实际小课题,培养学生的数学实践和创新能力。无论是线下进实验室,还是线上教学,我通过导师讲解、学生讨论等方式,由浅入深地将数学建模方法和理论进行了详细易懂的讲解,让学生对数学建模的整个过程有了清晰的了解。我结合国内高中数学建模竞赛的具体题目,对学生进行实践和训练,引导他们以高中生的视角思考并提出疑问,通过导师的指导和学生间的讨论,针对研究课题最终给出最合理的解决方案。这个过程既锻炼了学生数学应用的能力,激发了学生的研究兴趣,同时也培养了学生独立思考,勇于挑战、敢于挑战权威的批判精神以及良好的科研思维习惯和创新实践的能力。

3.采用多元培养模式,全面提升科研素养

数学学科不同于实验学科,其科研素养培养很重要的一环是科技文献学习能力的培养。为此,在培养初期,我会为学生讲授一些通用的基本方法:文献查找、文献阅读、获取文献创新点、科研小课题的确定、科技文献撰写技巧等。在日常培训中,我会指导学生尝试学习前沿高质量文献,为学生介绍我的研究课题或相关领域的最新研究成果,同时也会经常分享一些学生易懂的最新科研成果,让学生们在课余时间也可以了解数学和人工智能领域最新的研究进展,使他们开阔视野,提升学科认知,培养他们对数学研究的兴趣,鼓励他们对文献提出质疑,表达自己的想法,也告诉他们要学会在观察日常生活一些小事上提出自己的解决方案,通过动脑思考、动手实践,给出很好的解决方案。通过一年的培养,以及课内课外、校内校外、组内组外等多个层面、多个维度的数学领域科研探索,学生学到了很多创新思维和方法,也更加重视在生活实践中发现有价值的问题,大胆地将创新想法付诸实践,在浓郁学术氛围中提升科研素养,进而喜欢科学探索。

4.从课题进展汇报入手,提升学生语言表达能力

我会精心组织学习计划,指导学生定期开展研讨式学习,让学生坚持在组内进行交流和分享自己所看的文献;指导学生书写报告,提升他们的阅读能力、提取信息能力、归纳总结能力等。我还会注重培养学生的口头表达能力,学生们从一开始的不敢讲、不知道如何讲,逐渐学会了对知识进行凝练和升华,在讨论时对专业问题侃侃而谈。我希望通过这个环节,让学生们展现自我,也让学生们知道清晰表达自己观点的重要性。另外,我也让学生们学习团队协作,让他们明白和同学一起分享、探讨、合作,才能发挥各自的优势,创造更好的成绩。

▲ 学生王祁萱线下交流

▲ 学生张家赫线下交流

全方位、多角度培养,提升学生科研素养

“英才计划”学生的学习压力大、时间紧,学习任务重,但同时又具有接受能力强且学有余力、充满好奇心、勇于探索等特点,“英才计划”恰好起到对这批学生进行个性化培养的作用。

我根据学生的兴趣爱好和特长确立研究小课题,研究课题既可以贴近生活,也可以涉及科技前沿。成果既可以是小问题的解决,也可以是小发明的产生,还可以是数学学科理论研究小成果。只要学生感兴趣,在导师的精心指导和学生的刻苦努力下,学生就一定会有所收获。这个收获不一定体现在短期的学习成绩上,而是能让他们在未来的人生道路上走得更高、走得更远。

为了提升培养的效果,我制定了灵活的培养方法,在培养过程中交叉使用讲座式、讨论式和答疑式等多种方式进行培养。学生的培养模式应该是多元化的,既要有理论知识的学习和补充,又要有科研素养的培养;既要有独立开展研究工作的环节,也要有团队合作、激烈讨论的环节;既要收听专家学者的经常报告,也要有自己在组内进行研究成果汇报的过程。我们希望通过全方位、多角度地培养,全面提升学生的科研素养。

经过“英才计划”一年的培养,学生们拥有了优秀的同伴,拓宽了眼界,收获颇多。同时,学生还发现了数学的博大精深,收获了与学校课程完全不同的知识。这些点点滴滴的进步,印证着学生在“英才计划”中的成长,更为他们的未来打下坚实基础。

相信一年的“英才计划”之旅,一定会成为学生们人生中的一段美好记忆,也将为他们开启科技创新的大门,在学生心中深深埋下一颗探究科学的种子,这颗种子在未来学习中必定发芽长大,枝繁叶茂。