培養本科生創新能力的創新實踐課教學

湯云暉 王 波 李 耳

北京工業大學材料科學與工程學院 北京 100124

培養本科生創新能力的創新實踐課教學

湯云暉 王 波 李 耳

北京工業大學材料科學與工程學院 北京 100124

介紹了旨在培養本科生的創新精神、科研能力的北京工業大學創新實踐課程的情況，結合材料學院創新實踐課程的實際，分析了受歡迎的創新實踐課程的特點，提出了有關創新實踐課程教學的思考。

創新實踐課程；本科生；創新能力

人才素質能力的高低是高等教育質量的集中體現。國務院在《關于深化教育改革全面推進素質教育的決定》中明確指出：“高等教育要重視培養大學生的創新能力、實踐能力和創業能力”，并要求“加強課程的綜合性和實踐性，重視實驗教學，培養學生的實際操作能力”。各高校的創新培養模式，一般是在教師的指導下，培養學生把書本知識運用于實踐教學環節，培養學生掌握和深化知識的能力，能夠獨立思考、發現問題，分析問題和解決問題。

我校秉承“立足北京、融入北京、輻射全國、面向世界”的辦學定位，堅持“知行結合、重在創新的實踐教學”的辦學特色，為培養、發展學生的創新精神和實踐能力，學校自2007級本科生開始實施創新學分，鼓勵學生積極參與科研項目、科技競賽，并在全校范圍內開設創新實踐課程。

1 創新實踐課程的開設

根據我校教務處規定，創新實踐課程是本科生課程的重要組成部分，旨在培養本科生的創新精神、科研能力，學時分別為24學時(1學分)、36學時(1.5學分)和48學時(2學分)。學生通過參加這種實踐課程而獲得學分。

創新實踐課程包括：(1)獨立設置的創新性、研究性實驗選修課；(2)結合社會實踐或社會調查活動的實踐選修課。課程性質為選修課，根據具體情況，可面向某一專業、全校部分專業或全校所有專業的本科生。

創新實踐課教師，可以由多位教師或一位教師承擔。學校每個學期末在“教育在線”發布創新實踐課程的選課通知；在校園網上對創新實踐課程內容進行簡要介紹，便于學生選課前的了解。同時學校定期或不定期對全校的創新實踐課程進行督導，學期開學都有督導組教師對創新實踐課程進行旁聽或全程督導。學院也會協同學校對創新實踐課程的內涵與質量進行嚴格把關，并為任課教師開設創新實踐課程提供必要條件。

2 材料學院創新實踐課現狀

我校材料學科始建于1960年，歷經40多年，目前學院擁有材料學國家重點學科、材料科學與工程北京市一級重點學科、新型功能材料教育部重點實驗室、北京市材料科學與工程人才培養基地、環境友好新材料技術北京高等學校工程研究中心等，配置有多種大型儀器設備，如完整的光學分析系統、氣體/溫度/流量實驗系統、力學性能測試系統、掃描電子顯微鏡和粉末X射線衍射儀、透射電子顯微鏡等。

學院以培養工程技術的實用型人才為目標，教師積極響應號召，針對材料專業相關的科研實踐、技術開設創新實踐課程。創新實踐課程與教師的科研實際密切結合，充分展示了大型儀器設備在科研工作中的應用，如耐熱鎂合金蠕變拉伸實驗、材料超聲輔助連接綜合實驗等課程，讓學生通過各種儀器設備制作、合成新產品新材料。納米稀土二氧化鈰的多種軟化學制備方法比較、單分散二氧化硅納米顆粒的制備和組裝等課程，是樣品的制備與大型儀器測試相結合，通過大型測試儀器分析實驗結果、再對實驗方法進行改進，使學生掌握科研工作的整個流程與方法。

課程的學習，讓學生了解整個科研工作的基本流程，掌握相關儀器設備的應用，提高實驗技能與動手能力，從而培養、發展學生的創新精神和科研能力。然而通過這幾年的實踐，發現也存在一些問題：(1)有的課程內容過深、教學形式單調，選修學生為二、三年級本科生，基礎薄弱，不能引起學生興趣，第二年就沒有學生選修了；(2)各個教師的授課形式、內容不同，多與教師的科研實際相結合、以實驗為主，基本上沒有固定的課本或指導書，學生由于對所學的東西缺乏基礎，也沒法做充足的準備，學習效果不好。

3 創新實踐課內容解析

根據這幾年的課程內容與選課情況，我們總結出應該注意以下幾點：

3.1 創新實踐課程應力求趣味性

針對低年級學生專業背景薄弱的特點，在課程內容設計時，內容的趣味性尤其重要。許多教師都注意到了這一點，如香味可控的金屬花卉制作、真空鍍膜技術及藝術圖案鍍膜。

最受學生歡迎的是單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別，每年報名選修時都是超員。X射線衍射，是材料專業本科生、研究生必須掌握的一項很重要的測試分析方法，在各所大學，包括北京工業大學，都開設有包括X衍射儀在內的大型儀器的基礎教學，可是由于人多、場地限制，再加上儀器昂貴、操作復雜，學生能親自上機操作的機會少；而且學生沒有進入科研階段，平時沒有機會使用，因此缺乏學習興趣，導致學到的東西相當有限、學習效果不好[5,6]。

通過單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別，以寶石為對象，X衍射儀為手段，通過應用儀器鑒定寶石、區分寶石真假，與自己的生活實際相結合，極大地激發了學生的學習興趣。具體案例還包括目前市場上沸沸揚揚的真假珍珠粉的鑒別、水沫子是不是翡翠，更是增加了學生的學習興趣。

3.2 創新實踐課程應結合學生實際、內容逐層深入

實驗內容應結合學生的學習基礎，實行層次化，逐層深入、循序漸進。如單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別一課，實驗針對學生基礎薄弱這一實際，逐步深化教學內容，最終達到能靈活應用X衍射儀鑒定物相的目的。授課內容依次為：認識X射線與X射線衍射儀—應用X射線衍射儀進行簡單的寶石鑒定—復雜成分的寶石鑒定與制樣技巧—通過衍射圖譜評價寶石的質地—通過物相定量分析認識寶石—通過晶體定向來認識與鑒別寶石。

每一步都以解決一個問題的形式提出，逐步深入教學內容，如簡單的寶石鑒定—拿多個不同顏色的單一成分石英巖玉來讓學生測試分析，復雜成分的寶石鑒定—拿一系列同樣色調、外形的多物相玉石來讓學生鑒別。通過更換樣品控制實驗難度、實驗內容，學生通過不同寶石的鑒定過程掌握實驗技巧、分析方法，個人的鑒定成敗更讓他們加深了學習印象。

運用X射線衍射儀獲得寶石信息，進而能夠鑒定寶石、玉石，以及對寶石進行質量評價，都是與生活密切相關的，學生興趣濃厚，學習也分外認真。

3.3 教學形式可采取開放式教學，增加學生動手機會

大多數創新實踐課程都采用開放式教學，在規定的時間內學生每個人自己選擇樣品進行實驗。與一般實驗不同的是，在單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別課程教學中，大型儀器的高價值導致了不可能無限制地給學生提供機時，課程強調有效地利用機時，而不是花費過多的時間做無用功。針對這一情況，任課教師根據一些具體案例編寫了實習指導書、展示了操作分析的具體流程，要求學生課前預習、在上機前提供實驗方案，否則不能上機，這樣最大限度地利用了上機時間。采用課前預習+最終考試的方法，通過嚴格考核深化學習效果。

總的看來，創新實踐課是一門以學生動手為主的實踐/實驗課程，課程設置要針對學生的知識背景、從學生實際出發。課程對象主要為本科二、三年級學生，專業基礎薄弱，很多相關知識還沒有進行傳授，如果進行的實驗過深，學生難以理解，久而久之也就沒人愿意學了。

4 結束語

通過實踐發現，開設創新實踐課程是一種很好的教學方式，學生通過自身的實踐掌握了技能；讓學生帶著問題進行實驗，在問題中進行實踐，有助于掌握知識、提高創新能力。同時創新實踐課的選修課形式讓教師充分認識到自己在教學過程中存在的問題，有助于改進教學技巧、提高教學效果。

[1] 陽太林.以學生創新能力的培養為中心改革高校實驗教學[J].實驗技術與管理,2005,10.

[2] 蒲俊文.關于加強本科生創新能力培養的思考[J].科技創新導報,2009,6.

[3] 王根順,王輝.我國研究型大學本科生科研能力培養的途徑與實踐[J].清華大學教育研究,2008,3.

[4] 陳鵬勇.創新實踐教學模式培養高素質創新人才[J].中國大學教學,2010,5.

[5] 湯云暉,王波,李耳.大型儀器設備實驗教學與本科生、研究生創新能力培養的探索實踐[J].中國現代教育裝備,2010,17.

[6] 魏高明.積極探索不同開放模式,努力提高大型儀器使用率[J].高校實驗室工作研究,2006,1.

Teaching of innovation-practice courses for improving innovation ability of undergraduate students

Tang Yunhui, Wang Bo, Li Er
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

Some teaching situations about innovation-practice courses of Beijing university of technology for improving innovation ability were described with some teaching course practices of material sciences and engineering school as examples. Some considerations are proposed by analysis of characteristic of some welcome innovation-practice teaching courses.

innovation-practice course; undergraduate student; innovation ability

2011-05-24

湯云暉，博士，高級實驗師。王波，博士，教授，博士生導師，中心主任。

本文系北京市教育科學“十一五”規劃重點課題(編號：ADA07069)；北京工業大學教育教學研究(編號：ER2009-C-03)。