《冶金物理化學(xué)》開放式實驗教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

張生芹，任正德，鄧能運，韓明榮

《冶金物理化學(xué)》開放式實驗教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

張生芹，任正德，鄧能運，韓明榮

探討開放式實驗教學(xué)模式特性和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，分析《冶金物理化學(xué)》開放式實驗教學(xué)與學(xué)生科技活動、教師科研項目結(jié)合的模式，通過實驗活動培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

冶金物理化學(xué)；開放式實驗教學(xué)；學(xué)生創(chuàng)新能力

《冶金原理》是冶金工程本科專業(yè)的專業(yè)重要基礎(chǔ)理論課?！兑苯鹪韺嶒灐肥恰兑苯鹪怼防碚撜n的配套實踐課程。實驗訓(xùn)練要求學(xué)生初步掌握基本實驗技能，加深對物理化學(xué)基本理論在冶金中具體應(yīng)用的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際問題的能力和分析處理實驗數(shù)據(jù)能力的能力，為學(xué)生將來的科研、生產(chǎn)工作打下扎實的基礎(chǔ)。《冶金物理化學(xué)》開放式實驗作為學(xué)生《冶金原理》實驗課的有益補充，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力，強化學(xué)生基礎(chǔ)知識和開拓學(xué)生專業(yè)視野。

一、開放式實驗教學(xué)

開放式實驗教學(xué)即讓學(xué)生在寬松的實驗環(huán)境中自行設(shè)計實驗方案并獨立完成實驗，通過實驗過程進一步鞏固和理解所學(xué)理論知識，以實現(xiàn)由知識向能力的轉(zhuǎn)化［1］。開放式實驗教學(xué)是一種全新的教學(xué)模式，在實驗時間、實驗資源、和實驗教學(xué)內(nèi)容上對學(xué)生開放，充分施展學(xué)生科學(xué)研究潛力。該實驗方式要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下自行查閱相關(guān)資料，擬定實驗方案和步驟并獨立完成實驗操作，并對實驗所得數(shù)據(jù)能夠進行合理的分析處理。最大程度上體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力。

“開放”體現(xiàn)在實驗時間、實驗內(nèi)容、實驗資源和實驗教學(xué)方法等各項環(huán)節(jié)［2］。（1）實驗時間開放。一是學(xué)生自行掌握進入實驗室的時間，二是學(xué)生做實驗的時數(shù)可以彈性安排，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況合理安排實驗時間，也可以根據(jù)自己動手能力的強弱選擇實驗時間的長短。（2）實驗內(nèi)容開放。基礎(chǔ)驗證性實驗、綜合性實驗和研究性實驗可以由學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)階段和學(xué)習(xí)程度自主選擇。（3）實驗資源開放。學(xué)生自行調(diào)節(jié)實驗項目、實驗頻率以及多人同時進行某實驗時的實驗循環(huán)節(jié)奏，避免某個時間段的設(shè)備使用沖突，避免儀器長時間超負(fù)荷運轉(zhuǎn)或儀器閑置。（4）實驗教學(xué)方法開放。教師發(fā)揮其主導(dǎo)作用，對整個實驗過程進行總體把關(guān)，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上對學(xué)生進行啟發(fā)、引導(dǎo)和示范。

二、《冶金物理化學(xué)》開放式實驗教學(xué)

（一）開放性實驗教學(xué)與課外科技活動結(jié)合

近年來，國內(nèi)各高校積極開展“挑戰(zhàn)杯”“學(xué)生科技創(chuàng)新基金”“新實驗項目研究資助計劃”“本科生創(chuàng)新研究計劃”等一些課外科技活動。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下參與科技創(chuàng)新研究，激發(fā)了學(xué)生的科研熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力，提高了學(xué)生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，科研創(chuàng)新意識不斷增強［3］。

為優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，重慶科技學(xué)院充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。根據(jù)教育部“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”精神，結(jié)合學(xué)校實際，自2006年起持續(xù)開展“優(yōu)秀創(chuàng)新人才培養(yǎng)資助計劃”活動。冶金與材料工程學(xué)院根據(jù)學(xué)生科研創(chuàng)新活動積極性較高的實際狀況，設(shè)立大學(xué)生科技創(chuàng)新基金（SSTIF）,鼓勵和支持學(xué)生參與科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)等創(chuàng)新活動。

（二）開放性實驗教學(xué)與教師科研項目結(jié)合

大學(xué)的基本功能是教學(xué)、科研和服務(wù)。大學(xué)在教學(xué)、科研和對企業(yè)及社會的服務(wù)工作中融合了知識的創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用整個過程。大學(xué)科學(xué)研究是知識信息的創(chuàng)造與加工，教學(xué)過程一方面是知識信息的傳播，一方面是通過教學(xué)相長激發(fā)科研靈感與發(fā)展科研能力?！吨腥A人民共和國高等教育法》將“具備相應(yīng)職務(wù)的教育教學(xué)能力和科學(xué)研究能力”作為高校教師取得相應(yīng)教師職務(wù)應(yīng)具備的基本條件之一。

教學(xué)與科研相結(jié)合，既有利于提高師資隊伍的素質(zhì)，又有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。為此，我們將冶金物理化學(xué)開放性實驗教學(xué)與教師科研項目相結(jié)合。冶金物理化學(xué)課程組的教師們根據(jù)自己的科研項目和經(jīng)費情況，鼓勵學(xué)生以3-5人的團隊合作形式積極參與教師科研，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合課題查閱文獻(xiàn)，收集資料，制定實驗方案，分析實驗數(shù)據(jù)，參與較高層次的研究。這樣既強化了學(xué)生對理論課程的理解，又鍛煉他們的科學(xué)思維能力和科學(xué)研究能力。

三、《冶金物理化學(xué)》開放式實驗教學(xué)實施與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

（一）以課外科技活動為基礎(chǔ)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維

學(xué)生的創(chuàng)新思維能力可以在實驗中不斷提高。要善于引導(dǎo)學(xué)生去思考實驗過程中遇到的問題，而不是簡單地告訴其實驗怎么做。以大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目“添加劑對碳酸鈣在煤粉燃燒中固硫效果影響研究”為例，學(xué)生剛接觸該項目時，對項目所涉及的內(nèi)容和知識不甚了解。指導(dǎo)教師是學(xué)生科研的領(lǐng)路人，指明方向，指導(dǎo)查閱資料，從理論和實驗手段需要汲取資料精華，在消化資料內(nèi)容前提條件下熟悉實驗設(shè)備及其操作規(guī)程，結(jié)合研究項目思考實驗具體環(huán)節(jié)。為了學(xué)生更好地參與實驗過程，教師首先將研究課題細(xì)化，先讓學(xué)生制定“碳酸鈣在煤粉燃燒中的固硫作用”實驗方案，以此為開端，在學(xué)生順利掌握如何根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)、課題要求及所學(xué)內(nèi)容來制定本部分實驗方案的前提條件下，最終達(dá)到順利完成整個實驗及數(shù)據(jù)分析的目的。學(xué)生的第一稿實驗方案雖不理想，但指導(dǎo)教師不能越俎代庖，須尊重和保護學(xué)生的科研興趣、科研自信心和學(xué)習(xí)自尊。指導(dǎo)教師應(yīng)與學(xué)生共同探討、分析比較不同的實驗方案，在充分理清研究思路的情況下，啟發(fā)學(xué)生改正不合理的地方，完善整體實驗步驟。學(xué)生經(jīng)過一個課題細(xì)化成的幾個子課題的實驗鍛煉，最終會掌握如何設(shè)計實驗方案、開展實驗研究，進行測量統(tǒng)計、撰寫學(xué)術(shù)論文和研究報告等方面的具體方法，并將順利完成整個創(chuàng)新實驗項目。等學(xué)生完成整個實驗項目后，回過頭來再分析他們走過的路，會發(fā)現(xiàn)“由繁到簡，由簡到繁”的“總-分-總”路線，會使問題簡單化，懂得創(chuàng)新能力培養(yǎng)不是一句空話，提高了發(fā)現(xiàn)、提煉問題能力，信息處理能力，溝通協(xié)作能力，實際操作能力、文字表達(dá)能力以及開拓創(chuàng)新的能力。

（二）以科研項目為平臺培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣是學(xué)生創(chuàng)新能力的保證。有了好的創(chuàng)新想法，需要嚴(yán)肅認(rèn)真的去執(zhí)行，這樣才能得到比較可信的結(jié)論。部分學(xué)生為了快點完成實驗內(nèi)容，不按照實驗要求的恒溫時間進行而隨意縮短恒溫時間；或者未達(dá)到要求溫度就開始操作；有的學(xué)生沒有等反應(yīng)完全就提前結(jié)束；更有甚者，直接抄襲其他學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)。這樣，即使是有了創(chuàng)新性的想法也將因為整個過程不嚴(yán)謹(jǐn)而得不到得到正確的結(jié)果。

一個進行科研工作、并能取得成就的教師必須具有科研意識、科研精神和科研能力，同時掌握了各種科研方法。指導(dǎo)教師在進行自己的科研項目過程中，如果有學(xué)生參與進來，他們在長時間與指導(dǎo)教師進行共同探討、溝通的科研活動過程中，耳染目濡，會激起潛心研究問題的探求欲。例如對于教師的科研項目“V、Ti對轉(zhuǎn)爐過程影響的基礎(chǔ)研究”，有5名冶金工程專業(yè)學(xué)生參與，其中大二的3名，大三的2名。從現(xiàn)場調(diào)研、研究方案撰寫到實驗方案的制定、實施及實驗數(shù)據(jù)分析學(xué)生全程參與。在整個過程中，渣系中每一個組分的確定、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的引用、實驗方案的可行性論證以及實驗過程氣氛控制等環(huán)節(jié)無不反復(fù)核實、討論。同學(xué)們潛移默化地將具備敢于堅持科學(xué)思想的勇氣和不斷探求真理的意識和精神，最終形成堅持真理，勇于探求，實事就是，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，尊重他人勞動成果，密切配合協(xié)作，發(fā)揚學(xué)術(shù)民主，堅持百家爭鳴等嚴(yán)謹(jǐn)做事的習(xí)慣。

[1]石海信.物理化學(xué)實驗開放式研究性教學(xué)模式的研究與探索[J].廣東化工，2008(4).

[2]王宏明,李桂榮.“冶金物理化學(xué)”精品課程建設(shè)與創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)[J].中國冶金教育，2008（5）.

[3]依爾夏提·吐肯.物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與學(xué)生能力培養(yǎng)[J].伊犁師范學(xué)院學(xué)報，自然科學(xué)版，2010（3）.

[4]喬維德.高職教師的科研素質(zhì)及其提升途徑研究與實踐[J].銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)，2010(3).

G642.4

A

1673-1999（2012）04-0183-02

張生芹（1974-），女，重慶科技學(xué)院冶金材料工程學(xué)院講師。

2011-12-14