培养本科生创新能力的创新实践课教学

汤云晖 王 波 李 耳

北京工业大学材料科学与工程学院 北京 100124

培养本科生创新能力的创新实践课教学

汤云晖 王 波 李 耳

北京工业大学材料科学与工程学院 北京 100124

介绍了旨在培养本科生的创新精神、科研能力的北京工业大学创新实践课程的情况，结合材料学院创新实践课程的实际，分析了受欢迎的创新实践课程的特点，提出了有关创新实践课程教学的思考。

创新实践课程；本科生；创新能力

人才素质能力的高低是高等教育质量的集中体现。国务院在《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出：“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业能力”，并要求“加强课程的综合性和实践性，重视实验教学，培养学生的实际操作能力”。各高校的创新培养模式，一般是在教师的指导下，培养学生把书本知识运用于实践教学环节，培养学生掌握和深化知识的能力，能够独立思考、发现问题，分析问题和解决问题。

我校秉承“立足北京、融入北京、辐射全国、面向世界”的办学定位，坚持“知行结合、重在创新的实践教学”的办学特色，为培养、发展学生的创新精神和实践能力，学校自2007级本科生开始实施创新学分，鼓励学生积极参与科研项目、科技竞赛，并在全校范围内开设创新实践课程。

1 创新实践课程的开设

根据我校教务处规定，创新实践课程是本科生课程的重要组成部分，旨在培养本科生的创新精神、科研能力，学时分别为24学时(1学分)、36学时(1.5学分)和48学时(2学分)。学生通过参加这种实践课程而获得学分。

创新实践课程包括：(1)独立设置的创新性、研究性实验选修课；(2)结合社会实践或社会调查活动的实践选修课。课程性质为选修课，根据具体情况，可面向某一专业、全校部分专业或全校所有专业的本科生。

创新实践课教师，可以由多位教师或一位教师承担。学校每个学期末在“教育在线”发布创新实践课程的选课通知；在校园网上对创新实践课程内容进行简要介绍，便于学生选课前的了解。同时学校定期或不定期对全校的创新实践课程进行督导，学期开学都有督导组教师对创新实践课程进行旁听或全程督导。学院也会协同学校对创新实践课程的内涵与质量进行严格把关，并为任课教师开设创新实践课程提供必要条件。

2 材料学院创新实践课现状

我校材料学科始建于1960年，历经40多年，目前学院拥有材料学国家重点学科、材料科学与工程北京市一级重点学科、新型功能材料教育部重点实验室、北京市材料科学与工程人才培养基地、环境友好新材料技术北京高等学校工程研究中心等，配置有多种大型仪器设备，如完整的光学分析系统、气体/温度/流量实验系统、力学性能测试系统、扫描电子显微镜和粉末X射线衍射仪、透射电子显微镜等。

学院以培养工程技术的实用型人才为目标，教师积极响应号召，针对材料专业相关的科研实践、技术开设创新实践课程。创新实践课程与教师的科研实际密切结合，充分展示了大型仪器设备在科研工作中的应用，如耐热镁合金蠕变拉伸实验、材料超声辅助连接综合实验等课程，让学生通过各种仪器设备制作、合成新产品新材料。纳米稀土二氧化铈的多种软化学制备方法比较、单分散二氧化硅纳米颗粒的制备和组装等课程，是样品的制备与大型仪器测试相结合，通过大型测试仪器分析实验结果、再对实验方法进行改进，使学生掌握科研工作的整个流程与方法。

课程的学习，让学生了解整个科研工作的基本流程，掌握相关仪器设备的应用，提高实验技能与动手能力，从而培养、发展学生的创新精神和科研能力。然而通过这几年的实践，发现也存在一些问题：(1)有的课程内容过深、教学形式单调，选修学生为二、三年级本科生，基础薄弱，不能引起学生兴趣，第二年就没有学生选修了；(2)各个教师的授课形式、内容不同，多与教师的科研实际相结合、以实验为主，基本上没有固定的课本或指导书，学生由于对所学的东西缺乏基础，也没法做充足的准备，学习效果不好。

3 创新实践课内容解析

根据这几年的课程内容与选课情况，我们总结出应该注意以下几点：

3.1 创新实践课程应力求趣味性

针对低年级学生专业背景薄弱的特点，在课程内容设计时，内容的趣味性尤其重要。许多教师都注意到了这一点，如香味可控的金属花卉制作、真空镀膜技术及艺术图案镀膜。

最受学生欢迎的是单晶宝石的晶体定向与XRD鉴别，每年报名选修时都是超员。X射线衍射，是材料专业本科生、研究生必须掌握的一项很重要的测试分析方法，在各所大学，包括北京工业大学，都开设有包括X衍射仪在内的大型仪器的基础教学，可是由于人多、场地限制，再加上仪器昂贵、操作复杂，学生能亲自上机操作的机会少；而且学生没有进入科研阶段，平时没有机会使用，因此缺乏学习兴趣，导致学到的东西相当有限、学习效果不好[5,6]。

通过单晶宝石的晶体定向与XRD鉴别，以宝石为对象，X衍射仪为手段，通过应用仪器鉴定宝石、区分宝石真假，与自己的生活实际相结合，极大地激发了学生的学习兴趣。具体案例还包括目前市场上沸沸扬扬的真假珍珠粉的鉴别、水沫子是不是翡翠，更是增加了学生的学习兴趣。

3.2 创新实践课程应结合学生实际、内容逐层深入

实验内容应结合学生的学习基础，实行层次化，逐层深入、循序渐进。如单晶宝石的晶体定向与XRD鉴别一课，实验针对学生基础薄弱这一实际，逐步深化教学内容，最终达到能灵活应用X衍射仪鉴定物相的目的。授课内容依次为：认识X射线与X射线衍射仪—应用X射线衍射仪进行简单的宝石鉴定—复杂成分的宝石鉴定与制样技巧—通过衍射图谱评价宝石的质地—通过物相定量分析认识宝石—通过晶体定向来认识与鉴别宝石。

每一步都以解决一个问题的形式提出，逐步深入教学内容，如简单的宝石鉴定—拿多个不同颜色的单一成分石英岩玉来让学生测试分析，复杂成分的宝石鉴定—拿一系列同样色调、外形的多物相玉石来让学生鉴别。通过更换样品控制实验难度、实验内容，学生通过不同宝石的鉴定过程掌握实验技巧、分析方法，个人的鉴定成败更让他们加深了学习印象。

运用X射线衍射仪获得宝石信息，进而能够鉴定宝石、玉石，以及对宝石进行质量评价，都是与生活密切相关的，学生兴趣浓厚，学习也分外认真。

3.3 教学形式可采取开放式教学，增加学生动手机会

大多数创新实践课程都采用开放式教学，在规定的时间内学生每个人自己选择样品进行实验。与一般实验不同的是，在单晶宝石的晶体定向与XRD鉴别课程教学中，大型仪器的高价值导致了不可能无限制地给学生提供机时，课程强调有效地利用机时，而不是花费过多的时间做无用功。针对这一情况，任课教师根据一些具体案例编写了实习指导书、展示了操作分析的具体流程，要求学生课前预习、在上机前提供实验方案，否则不能上机，这样最大限度地利用了上机时间。采用课前预习+最终考试的方法，通过严格考核深化学习效果。

总的看来，创新实践课是一门以学生动手为主的实践/实验课程，课程设置要针对学生的知识背景、从学生实际出发。课程对象主要为本科二、三年级学生，专业基础薄弱，很多相关知识还没有进行传授，如果进行的实验过深，学生难以理解，久而久之也就没人愿意学了。

4 结束语

通过实践发现，开设创新实践课程是一种很好的教学方式，学生通过自身的实践掌握了技能；让学生带着问题进行实验，在问题中进行实践，有助于掌握知识、提高创新能力。同时创新实践课的选修课形式让教师充分认识到自己在教学过程中存在的问题，有助于改进教学技巧、提高教学效果。

[1] 阳太林.以学生创新能力的培养为中心改革高校实验教学[J].实验技术与管理,2005,10.

[2] 蒲俊文.关于加强本科生创新能力培养的思考[J].科技创新导报,2009,6.

[3] 王根顺,王辉.我国研究型大学本科生科研能力培养的途径与实践[J].清华大学教育研究,2008,3.

[4] 陈鹏勇.创新实践教学模式培养高素质创新人才[J].中国大学教学,2010,5.

[5] 汤云晖,王波,李耳.大型仪器设备实验教学与本科生、研究生创新能力培养的探索实践[J].中国现代教育装备,2010,17.

[6] 魏高明.积极探索不同开放模式,努力提高大型仪器使用率[J].高校实验室工作研究,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

汤云晖，博士，高级实验师。王波，博士，教授，博士生导师，中心主任。

本文系北京市教育科学“十一五”规划重点课题(编号：ADA07069)；北京工业大学教育教学研究(编号：ER2009-C-03)。