开发研究创新性实验途径的探讨

2023-02-20

在高新技术日新月异的知识经济时代, 要把大学生培养成为适应社会需求的具有创新思维和实践能力的高素质创新型人才, 需要不断深化高校实验教学改革、推进创新型人才培养的魄力和勇气[1]。目前在实验教学体系上, 各高校普遍将实验项目分为基础性实验 (验证性和演示性) 、综合设计性实验和研究创新性实验三个层次, 也有学校针对实验训练少、动手能力弱的学生, 在基础性实验前安排有前导性实验, 其中, 研究创新性实验是启发和培养学生的创新意识和动手能力, 进而提高学生创新能力和综合素质的有效途径[2]。但受办学条件和内容难度较大等因素的限制, 这类实验的开设数量相对较少。武汉理工大学是教育部直属的建材、交通和汽车行业特色鲜明的全国重点大学, 目前已建成国家级、省级和校级实验教学示范中心11个。本文结合我校创建各级实验教学示范中心过程中建设研究创新性实验项目的具体做法, 探讨了研究创新性实验的开发途径。

1 将科研成果设计成研究创新性实验

学校在鼓励国家、省部级重点研究基地承担本科实践教学任务的同时, 大力提倡指导教师将科研成果设计成研究创新性实验项目, 或能够让学生解决前人没有解决的问题, 或能够让学生证明某种推测, 以实现基础与前沿、经典与现代、继承与创新的有机结合。这要求指导教师要以培养创新型人才为己任, 不仅要熟悉所承担科研项目的前沿, 还要善于将其切割并设计成新颖、可操作的小实验。以我校理学院化学实验中心为例, 目前已有6项科研成果被转化为研究创新性实验, 包括:聚羧酸系高效减水剂的合成及其性能评价、气相氨催化氧化法制邻溴苯甲腈及其评价、镀锌板表面钝化原理及绿色化工艺研究、盐湖资源的综合利用及其工艺、工业Na2O的制备和低温Claus尾气加氢脱硫催化剂的研究。

2 开放实验教学催生研究创新性实验

学校将开放实验教学作为培养高素质创新型人才的重要举措, 除本科实验室向学生开放之外, 校内高水平科研机构的实验室也陆续向学生开放。学生可以按照自己的灵感和想法设计开放实验项目, 也可以直接通过开放实验参与教师的科研项目。各学院实验中心依托网络化实验教学与管理信息平台和现有的实验条件, 基本实现了实验时间和实验内容两个层面的开放, 且开放内涵建设不拘一格, 特色鲜明。以我校理学院化学实验中心为例, 该中心实行三级开放, 一级开放为化学基本操作训练实验室, 主要针对一年级新生;二级开放为多媒体CAI教学实验室和化学模拟实验室, 分批不定期对学生开放;三级开放为科研实验室, 主要针对高年级优秀学生, 结合教师的科研项目, 为提高毕业论文 (设计) 质量打基础。为了推进开放实验教学项目创新, 学校从2006年开始设立大学生开放基金, 迄今已启动2批共145项开放实验项目, 投入总经费37.8万元, 受益学生上万人次。

3实施大学生创新研究训练计划

为探索并构建以问题和课题为核心的研究创新性实验教学模式, 推动对本科生进行科学研究与发明创造的训练, 进而在校园内形成创新教育氛围, 学校于2003年启动了大学生创新研究训练计划项目, 包括以教师为主申报和以学生为主申报两种, 凡我校在岗教师和在读一、二、三年级本科生均可申请。项目先由教师和学生申请, 经学院和学校教学指导委员会逐级审批后, 由项目挂靠指导教师具体负责组织和实施, 项目经费主要用来补贴实验所需的耗材费、水电费、资料调研费和论文发表费等。对批准的项目, 指导教师将监督学生实验的进度, 并及时引导解决学生在实验中遇到的新情况、新问题。项目经学院组织专家验收后, 学校将根据参与学生人数、实验学时数和实验项目类型等给予指导教师或实验技术人员一定的工作量补贴, 对绩效评价突出的课题组, 学校还会对指导教师和学生予以相应的奖励, 并给予再立项倾斜。至2007年底, 我校已下达5批共1061项大学生创新研究训练计划项目, 直接推动我校在全国大学生“挑战杯”上获得国家级奖励22项、省级奖励27项;2007年还喜获教育部大学生创新性实验项目55项, 立项经费105.58万元。

4学科竞赛驱动研究创新性实验

近几年来, 学校以学生参加电子设计大赛、数模竞赛和机械创新设计大赛等各类竞赛为突破口, 引导学生自主设计、探索和完成研究创新性实验。目前, 信息学院、自动化学院、理学院数学系、机电学院和管理学院等通过多年来的学科竞赛强化训练, 已初步形成了技术过硬、作风扎实的大学生课外创新活动教师指导团队, 并将各学院实验中心建成为学生参加各种竞赛训练的重要基地。内涵丰富的学科竞赛训练使学生的创新能力大为提高, 并在各类竞赛中受益非浅, 2001年以来, 我校获国际大学生数学建模竞赛奖15项, 全国大学生数学建模竞赛国家级奖19项、省级奖38项;获全国大学生电子设计竞赛国家级奖7项、省级奖42项;获全国大学生机械创新设计大赛国家级奖3项、省级奖19项。

5学生创新实验基地自主创新

我校电工电子实验中心以学科交叉为基础的创新设计训练实行“基金驱动”的运行模式, 并实施了与之相适应的管理模式改革计划, 初步探索出了一条“学生管理学生”的创新实验基地管理新模式。该模式以学生作为管理者的主体, 成立由多个部门组成并各司其责的学生管理委员会。中心下设的创新分中心在做好后勤保障的同时, 倡导同学们自由探索、自行设计、自主创新、自己动手, 实施几个月以来, 学生的积极性空前高涨, 大部分学生都取得了满意的成绩。例如, 有学员将自己开发的实用嵌入式系统、单片机学习板加以推广, 以成本价出售, 不仅实现了自主创新成果的价值, 也为哪些想通过最低廉价格买到上述产品的同学节省了开支。

6本科生导师制助推研究创新性实验

我校一贯重视优秀本科生的选拔和培养工作, 对列入优秀本科生培养的对象, 由责任心强、经验丰富的教师负责指导其学习, 并视其兴趣、爱好参与具体的科研工作, 使其提前热身毕业论文或进行准研究生培养。以我校材料科学与工程学院为例, 该院实验中心推行的“导师制”大学生创新研究活动吸引了100多位材料学科教授、副教授的参与, 共开设研究创新性实验项目165项, 许多实验项目与材料学科目前在研的一批国家“973”重大基础研究项目、“863”高科技项目和国家自然的前沿, 吸引了400多位不同年级的大学生参加, 使大学生课外创新研究活动深入人心。

7新的学科发展理念衍生研究创新性实验

将学科发展的最新理念溶入到传统实验教学项目中, 也是衍生研究创新性实验的有效方法。以我校理学院化学实验中心为例, 该中心将绿色化学的思想渗透到实验教学过程中, 提出以电化学制备、微波合成、超声合成、有机低温固相合成反应为主要方法的绿色合成实验新设想。目前已研制成功的典型实验有:以孔雀石废料为原料电化学制备铜单质, 工业废渣氧化铁皮制备氧化铁红 (Fe2O3) , 改进的重铬酸钾测铁实验 (铝片还原法) 和电解法制备过二硫酸钾等, 实现了温和、节能、高效和废物利用的目的。

研究创新性实验为优秀创新型人才的培养提供了一个很好的机会, 开发研究创新性实验项目有利于推进实验教学改革, 使实验室真正成为大学生基本操作技能、创新意识和实践能力培养与提高的重要基地。但研究创新性实验重在建设, 如何在实验内容的更新、实验方法的改进、实验手段的革新和实验教学模式的改革等实验教学过程中更好地发挥指导教师和学生两个积极性, 还有待于进一步探讨和实践。

随着社会的发展, 科技的进步, 生存竞争日益加剧, 未来社会竞争的一个重要方面将是创新能力的竞争, 谁的创新能力强, 谁就走在前列。可见, 创新教育已成为当今教育教学改革研究和实验的一个重要课题, 作为一名教育工作者, 我们应如何依据学科特点, 找出创新教育突破口, 培养学生的创新能力呢?

1加强教师队伍建设是提高学生创新能力的基础

加强教师队伍建设是提高学生创新能力的基础, 教师队伍的素质状况, 将直接影响到学生的素质。教育本身是一个发展的过程, 教师本人受的时间阶段, 与现阶段的教育总有一段距离。虽然学校之间也有过互相交流, 但是过弱的文化熏陶和个性不足等缺陷依然留着深深的烙印。教师在向学生传递知识和技术的同时, 也把这些缺陷和不足“遗传”给了学生。

由于教师对于学生培养质量的提高有着举足轻重的作用。因此, 学校必须注重提高导教师的各方面素质。教师要主动适应知识的更新, 改变观念。用知识提出的新理念重新审视人才培养的模式和目标, 要有为国家培养合格人才的事业心和责任感。教师要教书育人, 通过言传身教, 培养学生的思想素质和业务能力。

2 教师的创新意识是培养学生创新能力的首要条件

教育活动本身就是一个创新的过程, 教师必须具有创新意识。江泽民同志在第三次全国教育工作会议上指出:“我们必须转变那种妨碍学生创新精神和创新能力发展的教育观念、教育模式, 特别是教师单向灌输知识, 以考试分数作为衡量教育成果的唯一标准, 以及单调呆板的教育教学制度。”因此教师要转变长期以来以知识传授为中心, 过分强调老师的作用, 轻视学生能力和个性培养的传统教育观, 在新教育的教学过程中要体现“学生为主体, 教师为主导, 思维为核心”的教学思想, 积极应用启发式和讨论式进行教学, 使学生善于思考, 敢于思考并注重学生的思维过程, 而不是仅仅提供前人的思维, 充分激发学生独立思考和创新热情, 形成学生的创新能力, 使创新教育贯穿于教学的全过程。

3 积极激发学生兴趣与想象力是培养学生创新能力的保证

3.1 积极激发学生兴趣

孔子指出:“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者。”现代教育学家皮亚杰也认为:一切有成效的活动, 必须是以某种兴趣为先决条件的。学生的学习必须以兴趣做为基础, 有兴趣的学习不仅能使人全神贯注, 积极思考, 还能使学生沉浸在活跃的氛围中, 受到潜移默化的熏陶, 在教学中教师要注意、挖掘教学内容本身内在的乐趣, 要善于开发和利用学生的好奇心, 有意识地创设特定地学习情境, 吸引学生的欲望, 推动学习的进程。

3.2 要注意发展学生想象力

爱因斯坦曾指出:“想象力比知识更重要, 因为知识是有限的, 而想象力概括着世界上的一切, 推动着进步, 并且是知识进化的源泉。”有了想象, 科学发明才有了了契机, 有了想象, 文艺创作才有了冲动。心理学表明:“没有一种创造性的活动是不需要创造性想象的。”因此教师必须善于启发学生积极地、合理地、辩证地全面去探索想象的大门, 进入想象思考的天空。除了课堂教学要注意培养训练学生的想象力以外, 教师还应鼓励学生独立进行一些小型实验、小型的科研设计, 写一些科学幻想短文等。使他们的想象力经常处在活跃状态中, 从而激发他们的创新意识。

4 开展创新教学是培养学生创新能力的重要途径

4.1 鼓励质疑问题

浅谈培养学生的创新能力

王艳春赵传玉

(山东省曲阜市职业中专山东曲阜272000)

摘要:现在是科技飞速发展的时代, 科技发展的源泉在于创新能力, 所以对学生创新能力的培养成为现在的教育重点, 本文主要从三个方面论述了培养学生的创新能力要素。

关键词:创新能力创新意识创新教学

中图分类号:G41

文献标识码:A

文章编号:1673-9795 (2008) 09 (a) -0073-01

问题是诱发学生想象火花的源泉, 创新能力的培养要从问问题开始, 鼓励学生发现问题、大胆质疑, 这就要求教师在教学中能善于组织问题、提出问题、突出问题、解决问题、引导学生积极思考问题、解决问题, 进而能提出问题, 使学生在问题的提出、解决中体会到知识的无穷性, 解决问题的成就感, 从而增强学习的兴趣。

4.2 创建教学情景

陶行知先生说过:“处处是创造之地, 天天是创造之时, 人人是创造之人。”但是学生的创新意识, 创造能力不是一朝一夕形成的, 许多学生的智能处于潜伏状态, 只有在特定情景或特殊的情况下才能发挥出来。因此教学中要结合教学内容, 创设具体生动的富有挑战性的教学情境, 精心设计问题来激发学生的求知欲, 打开思维的闸门, 使学生进入“心求通而未达, 口欲言而未能”的教学境界, 从而使学生始终处于积极思考的状态, 去发现问题、解决问题。体会解疑的快乐, 发挥自己的潜能, 勇于创新。

4.3 引导掌握科学的思维方法

教师要把培养富有创造性的学生作为教育的最高目标, 科学的思维方法是实现由知识转化为能力的桥梁, 在课堂教学中, 提高学生的思维能力:一是掌握必要的基础, 为创新教育打下坚实的基础;二是掌握辩证思维的方法论。教师要努力把教学活动变成学生的“思维体操”, 突出思维方法的训练, 使学生掌握科学的思维方法, 为尽快完成从知识的继承者到知识的创造者的转变打下基础。

培养学生的创新能力不是一朝一夕就可以取得明显成效的, 它是一个系统过程, 在教学中, 应充分调动学生学习的主动性、自觉性, 激发他们的求知欲, 才能有效地培养生的创新精神。

摘要：培养高素质创新型人才是高校的根本任务, 而研究创新性实验是培养和提高本科生创新能力和综合素质的有效途径。本文从科研成果转化、开放实验教学、大学生创新研究训练计划、学科竞赛、学生创新实验基地、本科生导师制和新的实验教学思想的引入共七个方面总结探讨了研究创新性实验的开发途径。

关键词：实验教学,研究创新性实验,创新能力