面向大一年級學生開展的科研興趣小組的實踐與探索

薛兵 于漫

[摘 要] 為培養無機非金屬材料工程專業學生卓越的專業素養與專業技能，文章提出在大一新生中建立科研興趣小組，以科研項目為依托，從事科研實驗活動，使大學生從大一開始就接觸科研、參與科研、感受科研，并在科研活動中學會發現問題、分析問題、解決問題，從而具備一定的專業能力。文章著重介紹科研興趣小組的組隊選題、資料準備、方案制定、實驗階段、效果評價階段內容，為創新型專業人才培養提供參考。

[關鍵詞] 無機非金屬材料工程;科研興趣小組;大一新生

[基金項目] 2017年度吉林大學本科生科研訓練體系和模式項目“利用科研資源提升實驗教學中心對本科生的培養水平—一種教學科研融合式實驗平臺的探索”（2017XYB192）

[作者簡介] 薛 兵（1983—），男，吉林白城人，博士，吉林大學材料學院副教授，研究方向為無機功能材料;于 漫（1968—），女，吉林長春人，本科，吉林大學材料科學與工程學院教務辦公室副主任、講師，研究方向為教學管理。

[中圖分類號] G455.7? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0081-02? ? [收稿日期] 2019-08-16

大學生專業能力的養成是一個長期的過程，需要學生參與到具體的情景中，積極思考，不斷嘗試，總結歸納，才能逐漸獲得這種技能。如果讓大一年級學生剛進入大學就接觸科研、參與科研，那么就會有充裕的時間培養他們的專業能力，增進專業認識。為此，筆者嘗試在大一年級學生中建立科研興趣小組，指導他們接觸科研、參與科研，為培養創新型專業人才提供積極的建設性信息。

一、組隊選題

科研興趣小組面向剛入學的大一年級新生，由學生根據興趣自由組隊，每組3人，1名組長。由于大一學生對實驗儀器和設備并不熟悉，為此每組安排一名研究生負責指導學生使用實驗儀器。由于大一新生對無機非金屬材料專業并不了解，在小組選題上，要從簡單的科研題目入手，比如可以將小組題目定為“多孔陶瓷”。陶瓷，是典型的無機非金屬材料，也是大家熟知常見的材料，而多孔陶瓷卻是一種功能性陶瓷，通過在陶瓷原料中添加造孔劑，可以得到具有多孔結構的功能陶瓷，陶瓷原料中造孔劑的調整，可以得到孔徑、孔體積可控的多孔陶瓷，而陶瓷多孔特征的改變直接影響陶瓷的功能性。“多孔陶瓷”題目中孔的形態控制與陶瓷性能之間的關系是科研興趣小組重點研究的內容。在入門級題目進行一段時間，小組成員逐漸了解實驗、科研，可以從課題組目前進行的項目中選取幾個問題交給小組，由他們進行研究探索。這樣，每個科研興趣小組都有兩個題目，通過一個過渡性題目認識本專業研究的典型無機非金屬材料、認識科研過程，通過一個科研項目題目培養學生的專業能力、科學素養。

二、資料準備

對于還沒有學習任何專業知識的大一新生來說，無論做過渡題目還是科研題目都會面臨缺乏專業知識的困境，為此實驗前期的資料準備、專業知識學習是必不可少的，要根據具體題目的內容，為他們制定專業知識學習套餐。比如，進行“多孔陶瓷”題目時，需要讓學生學習傳統陶瓷的原料組成、陶瓷的制備工藝流程、陶瓷性能檢測手段，這些科普性的知識完全可以通過網上資源獲得。另外，涉及到造孔劑方面專業內容則需要在圖書館查閱專業期刊或圖書，指導教師要幫助他們學會使用圖書館的電子期刊檢索系統。在布置要學習的專業知識以后，就由學生自己完成資料的查找和學習，這個過程也是對學生自主學習能力的鍛煉。在進行科研題目時，除了學生自主學習相關專業知識以外，還需要指導教師或研究生介紹本題目目前的研究進展和發展方向，幫助學生及時了解研究動態，從而有助于他們制定研究方案。

三、方案制定

在確定題目和前期的專業知識準備之后，各個小組要制定具體的研究方案。由于沒有系統地學習專業知識和缺乏必要的實驗經驗，即便簡單的入門級題目，學生也很難給出合理的研究方案，甚至連實驗過程都談不上。這里指導教師的介入和參與至關重要，指導教師并不是全盤否定或者用一個現成的方案代替學生的方案，而是要講清楚研究方案的目的性，為了解決一個具體的問題怎樣控制實驗原料配方、工藝條件，要引導學生如何分析問題。指導教師應及時糾正學生分析問題的偏差，幫助學生分析問題的本質，從而制定有針對的研究方案。這個過程是科研活動的重要階段，也是培養學生專業能力、創新思維的關鍵階段，要鼓勵學生積極思考、大膽猜測，甚至奇思妙想，鼓勵學生將新想法體現在具體的研究方案中。此外，指導教師也應進一步審查學生的實驗方案，保證實驗操作的安全性和可行性。另外，不同小組可以進行相互討論，互評研究方案，這樣可以避免類似的錯誤重復發生在不同小組之間，也可為其他小組設計研究方案提供新的思路。

四、實驗階段

在研究方案進行討論修改之后，各小組就利用空閑時間開始實驗操作。盡管大一新生在高中階段已經接觸到了一些簡單的化學實驗，但與無機非金屬專業實驗不同。無機非金屬專業實驗室除了常規的化學藥品之外，還有一些易燃易爆藥品，需要對剛進校園的大一新生進行安全教育，避免安全事故。為保證各小組順利開展實驗，協助指導的研究生需要提供必要的實驗指導。在各小組具體研究方案的指導下，如何將預期設想轉化為具體樣品，如何驗證研究方案能夠解決問題，是真正考驗學生實驗操作能力的環節。這期間可能會有失敗，或者實驗操作的失敗，或者方案設計的失誤，作為指導教師要密切關注小組的實驗動態，及時鼓勵學生分析失敗原因，并調整實驗操作或實驗方案。同時，減少對學生實驗方案的干預，把分析問題、解決問題的機會留給學生，讓學生在實踐過程中成長，這對于對小組各成員分析問題、解決問題以及個人的交流表達能力、動手能力、團隊合作能力都是一次良好的鍛煉機會。

五、效果評價

在大一新生中組建科研興趣小組，目的并不在于小組獲得的科研成果，而是在對新生專業素質的培養。對于一個階段科研興趣小組的評價，不依賴于實驗結果，而是注重小組成員在制定實驗方案、進行實驗操作、實驗問題的總結分析過程中的能力表現，以及表達能力、合作能力、動手能力。對表現較好的小組或個人頒發證書并進行獎勵。

六、總結

科研興趣小組活動是我校無機非金屬專業首次面向大一學生開展的科研類創新實踐活動，與大二學生參考的大學生創新創業項目不同，它是以興趣愛好為出發點，通過學生自由組合形成的興趣小組。相比大學生創新創業項目嚴格的項目結題要求，科研興趣小組活動組織方式更加靈活，小組評價不以研究成果為導向，而是注重對學生參與度、學習態度的評價。因此，科研興趣小組沒有結題壓力，在較為輕松的氛圍下，學生可以大膽嘗試自己的奇思妙想，這對學生創新思維的形成具有極大激勵作用。學生將科研興趣小組的實驗比作“玩”，也就是在“玩”的過程中，學生的發現問題、分析問題、解決問題的能力得到了鍛煉，科研精神逐漸在學生的頭腦中形成，潛移默化之中，學生的專業能力得到了提升。同時，以小組為單位，小組成員緊密合作，集思廣益，共同制定研究方案和實驗計劃，個別小組竟創造性地解決了實驗難題。在專業能力提升的同時，學生的合作意識、交流能力、動手能力也得到了鍛煉。在學生們的積極參與下，所有的小組均完成了預先設計題目，更有一組獲得了較為理想的實驗結果，促進課題組項目的進行。在實踐活動中，學生們展現出了很強的自學能力和自我管理能力，讓我感受到了孩子們身上所蘊含的巨大潛力，合適的引導就能使他們釋放這種能量，科研興趣小組雖然不能完全激發學生的學習潛力，但是至少能使學生提前具備了科研意識，在后期不斷地學習實踐中，將這種科研意識轉變為科研能力、專業能力，提升自己的專業素質，在日后激烈的競爭中占據先機。