材料類專業大學生創新實驗項目的實踐與思考

朱玲玲，葉國田，周 穎，楊力遠

（鄭州大學 材料科學與工程學院，河南 鄭州 450001）

大學生創新性實驗旨在培養學生的創新意識、創新能力和創新精神，提高學生的綜合素質，是高等學校本科教學質量與教學改革工程中的重點和難點［1］。材料專業是一門以實驗為基礎的學科，通過大學生創新性實驗項目的實施，加強和改進實踐教學環節，探索并建立以問題和課題為核心的教學模式，推廣研究性學習和個性化培養的教學方式，對進一步推動高等教育教學改革和提高學生質量具有重要意義［2］。

我們以“α－Al2O3微粉的形貌與其前驅體形貌的相關性研究”為題，設立了創新實驗項目，進行了本科學生在教師的指導下，自主進行研究性學習，自主進行實驗方案的設計與實施、實驗數據的分析與處理、總結報告的撰寫等工作的探索，3名學生參與了該項目的研究，取得了較好的實驗結果。整個過程鍛煉并提高了學生在學習中的自主性、在實驗中的創新性和實驗過程中的團隊協作性，使實踐教學質量得到明顯提高。

1 大學生創新實驗計劃的現狀及問題

近年來，隨著國家大學生創新性實驗計劃項目的開展，各高校為了更好地提高大學生的動手能力和創新能力，培養全面發展、各方面更具競爭力的創新型人才，紛紛進行了大學生創新實驗教學的改革和探索，并以多種多樣的形式，綜合國家、省市、學校和院系各方面的力量，積極為大學生搭建和完善創新實驗平臺［3－5］，概括起來主要的做法有：

（1）將最初的單項實驗內容改為多方案實驗，開放實驗室，實驗項目上網供學生自由選擇，增加了創新實驗項目的多樣性、趣味性，并大大增強了學生的自主選擇性；

（2）鼓勵學生在學有余力的基礎上，自由組建創新實驗團隊，利用課余時間和假期進行實驗，充分發揮學生的學習自主性；

（3）學生在與指導教師積極溝通交流的基礎上，按照要求完成實驗，并寫出實驗報告或小論文。

大學生創新性實驗計劃項目對于開發學生的創新思維、提高學生的創新能力和綜合素質具有積極作用，但在具體實施過程中仍然存在若干問題［6－8］。

1.1 有的學生沒有深入理解項目的背景或意義

個別學生需要端正參加綜合實驗的態度，重新正確定位參加創新實驗的目的和意義。一般而言，各大院校都將參加并完成大學生創新實驗作為考核學生綜合素質和獎學金評比的一項重要內容，其本意是為了表彰在這一過程中得到充分鍛煉后創新能力和綜合素質得到提高的學生。但是部分學生卻“曲解”了這項實驗計劃的真正價值，僅僅為了能在獎學金評比時加分而加入某個或者幾個創新團隊，這既不能在時間上保證項目的實施，無法完成創新團隊統籌分配的任務，也不能為創新實驗的進行貢獻力量。這種做法本身也傷害到其他學生，影響了整個團隊正常水平的發揮。這種狀況與創新實驗的宗旨是背道而馳的。

1.2 有的指導教師仍存有“抱著走”的現象

要進一步發揮學生的“主體作用”，就要完全克服常規實驗課中歷來難以克服的“照方抓藥”現象。創新性實驗計劃的目的和意義就在于打破傳統的常規實驗教學中照著實驗指導書做實驗的現象，彌補模仿式操作的不足。然而，在創新性實驗項目的實施過程中，由于學生所處本科學習階段，專業學習的程度有限，常常不能很快領悟實驗的精髓，考慮問題不夠全面，設計的實驗方案或選擇的實驗方法也存在諸多問題。“教師本位”觀念強的指導教師，為了避免學生實驗中出錯誤、走彎路，沒有正確地把握好指導方法和程度，有時出現“包辦代替”的現象，學生跟進行傳統的常規實驗學習一樣“照方抓藥”，未能凸顯學生的“主體作用”，學生的創新能力和綜合素質也沒有得到相應的鍛煉和提高，這與創新性實驗計劃的目的和意義是完全相悖的。

1.3 有的創新性實驗課題難度不適合本科生

提供合適的創新性課題也是創新性實驗計劃需要解決的問題。科學研究工作是系統、復雜的，學生的能力、精力和時間都很有限。如何提出一個合適的創新性課題是保證項目有效開展的關鍵。有些指導教師給出的課題難度大，涉及面廣，與碩士生甚至博士生的研究課題無異。這種情況對學生參與創新性實驗項目的積極性和自信心有很大影響，在課題開展一段時間后，參加項目的本科學生往往演變為指導教師或研究生的科研助手，僅僅做一些輔助性的工作，學生往往成了單純的勞動力，達不到該項目立項時的預期效果。

2 大學生“主體作用”與教師“啟發式指導”的協同性

轉變“教師本位”觀念，充分發揮“學生主體”作用，是創新實驗能夠達到預期目的的重要保證。在創新實驗的實施過程中［9－11］，指導教師既要注意避免包辦代替，適時、適當地對學生進行點撥，又要引導他們善于觀察實驗現象，善于提出問題，啟發他們通過自己的努力，解決在實驗中遇到的各種問題，充分發揮學生的創造力。這種做法不僅有助于豐富本科生實踐教學模式及內容，還能有效地調動本科生參與科學研究的主動性、積極性和創造性，提高學生發現問題和解決問題的能力，進而達到提高學生創新能力和綜合素質的目的。

我們在指導大學生創新研究課題α－Al2O3微粉的形貌與其前驅體形貌的相關性研究的具體過程中時刻注意了大學生“主體作用”與教師“啟發指導”的協動，現將實驗的過程簡要介紹如下。

“α－Al2O3微粉的形貌與其前驅體形貌的相關性研究”創新實驗項目的實施過程劃分為3個階段。

（1）制定實驗方案階段。要求學生閱讀文獻，充分認識和了解課題的研究現狀、目的和意義，熟悉實驗設備和原材料，提出并討論初步實驗方案，制定實施方案。

（2）實驗進行階段。獨立完成實驗，進行實驗數據初步整理、重復實驗，保證結果的可靠性。

（3）撰寫論文或實驗報告階段。學生獨立地將實驗過程和獲得的數據組織成實驗報告或論文，以鍛煉學生的文字表達能力。

具體實驗過程如下：本實驗分別以市售工業Al（OH）3和工業γ－Al2O3為原料，以無水乙醇為研磨介質，采用濕法球磨方法，分別在ND－7型行星式球磨機中研磨3h、9h和15h，球料比為15∶1，轉速為240 r/min；研磨后的物料經抽濾后在鼓風干燥箱中80℃下干燥24h；接下來，分別將研磨后的物料以及未經研磨的工業原料在1 450℃下煅燒3h。研究不同前驅體的形貌與α－Al2O3微粉形貌的關系，以及研磨預處理后前驅體形貌的演變規律及其對終態α－Al2O3微粉的形貌影響。物料經研磨和煅燒前后的物相及結晶性用X’Pert Pro MPD型X－射線衍射儀測定，X－射線源為Cu Kα輻射；物料經研磨和煅燒前后的微觀形貌用JSM－7500F型冷場發射電子顯微鏡觀察。

在整個創新實驗實施過程中，指導教師在審閱實驗方案時盡量尊重學生的意見，發現問題時與學生共同研究、討論，在此基礎上予以修正。指導教師只重點掌握大框架的合理性、可行性，具體的實驗條件、操作細節留給學生在實驗過程中研究解決。實驗中鼓勵學生從失敗中總結經驗教訓，不斷地修改和完善實驗方案，以此培養學生從事實出發探究結論的歸納學習方法，不惜財力、物力和人力充分為學生提供實驗條件，創造動手實踐機會，讓學生在不斷的實踐中開拓思維，在發現問題和解決問題的過程中提高綜合素質。

在題為“α－Al2O3微粉的形貌與其前驅體形貌的相關性研究”的大學生創新性實驗項目實施過程中，3名本科生從大二下學期開始，在積極與指導教師溝通交流的基礎上，經歷了組建項目團隊、調研文獻資料、制定實驗計劃和方案、購買實驗原料、規劃管理實驗室、分析處理實驗數據、整理實驗結果及撰寫項目總結等一系列過程，實驗動手能力和解決問題的能力都有了很大的提高，團結協作精神和科技寫作能力明顯進步。與此同時，這一創新性實驗的實施過程大大開闊了學生的視野和思維，使他們借助這一平臺對科學研究有了較為深入的了解和認知，培養了學生的創新意識和創新能力［12］。這對學生將來的人生規劃也具有一定的指導意義，使他們在選擇就業還是考研上少了些盲目，多了份從容。

3 結束語

要保證大學生創新性實驗的順利實施，有效地鍛煉學生的創新能力和綜合素質，不僅要做到大學生“主體作用”與教師“啟發式指導”相協調，還要做到以下幾點［13］。

第一，由于創新團隊的成員來自不同的專業，課程安排不同，課余時間不能完全一致，為了方便學生完成創新性實驗，實驗室全天候開放，從而有利于學生合理支配時間。在學生進行創新實驗過程中，實驗室所有設備和試劑向學生全方位開放，免費使用。唯有在不斷的實踐、探索、改進中逐步完善材料類大學生創新實驗項目，才能真正為在校學生構建一個高水平綜合創新實驗平臺，培養出更多具有創新意識、創新精神、創新能力的人才。

第二，實驗教學效果的提高關鍵在于教師工作積極性的提高。學院和教研室應該從教師工作量的計算政策和工作質量評價上進行一定的傾斜，鼓勵從事專業課的教師花費更多的精力投入到實驗教學，因為這些教師一直從事科研工作，具備很強的科研能力和學術水品，了解最新的科研動態，在對學生進行創新思維訓練時具有更為豐富的經驗。

第三，建立學生評教、教研室監督的機制，防止創新實驗教學流于形式，保證實驗教學質量。學生的實驗報告只能反映實驗教學實際效果的一個方面，學生評教、教研室監督可以反映教師實際教學的工作態度、業務素質，督促教師認真工作，努力提高業務水平。

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