材料类专业大学生创新实验项目的实践与思考

朱玲玲，叶国田，周 颖，杨力远

（郑州大学 材料科学与工程学院，河南 郑州 450001）

大学生创新性实验旨在培养学生的创新意识、创新能力和创新精神，提高学生的综合素质，是高等学校本科教学质量与教学改革工程中的重点和难点［1］。材料专业是一门以实验为基础的学科，通过大学生创新性实验项目的实施，加强和改进实践教学环节，探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，推广研究性学习和个性化培养的教学方式，对进一步推动高等教育教学改革和提高学生质量具有重要意义［2］。

我们以“α－Al2O3微粉的形貌与其前驱体形貌的相关性研究”为题，设立了创新实验项目，进行了本科学生在教师的指导下，自主进行研究性学习，自主进行实验方案的设计与实施、实验数据的分析与处理、总结报告的撰写等工作的探索，3名学生参与了该项目的研究，取得了较好的实验结果。整个过程锻炼并提高了学生在学习中的自主性、在实验中的创新性和实验过程中的团队协作性，使实践教学质量得到明显提高。

1 大学生创新实验计划的现状及问题

近年来，随着国家大学生创新性实验计划项目的开展，各高校为了更好地提高大学生的动手能力和创新能力，培养全面发展、各方面更具竞争力的创新型人才，纷纷进行了大学生创新实验教学的改革和探索，并以多种多样的形式，综合国家、省市、学校和院系各方面的力量，积极为大学生搭建和完善创新实验平台［3－5］，概括起来主要的做法有：

（1）将最初的单项实验内容改为多方案实验，开放实验室，实验项目上网供学生自由选择，增加了创新实验项目的多样性、趣味性，并大大增强了学生的自主选择性；

（2）鼓励学生在学有余力的基础上，自由组建创新实验团队，利用课余时间和假期进行实验，充分发挥学生的学习自主性；

（3）学生在与指导教师积极沟通交流的基础上，按照要求完成实验，并写出实验报告或小论文。

大学生创新性实验计划项目对于开发学生的创新思维、提高学生的创新能力和综合素质具有积极作用，但在具体实施过程中仍然存在若干问题［6－8］。

1.1 有的学生没有深入理解项目的背景或意义

个别学生需要端正参加综合实验的态度，重新正确定位参加创新实验的目的和意义。一般而言，各大院校都将参加并完成大学生创新实验作为考核学生综合素质和奖学金评比的一项重要内容，其本意是为了表彰在这一过程中得到充分锻炼后创新能力和综合素质得到提高的学生。但是部分学生却“曲解”了这项实验计划的真正价值，仅仅为了能在奖学金评比时加分而加入某个或者几个创新团队，这既不能在时间上保证项目的实施，无法完成创新团队统筹分配的任务，也不能为创新实验的进行贡献力量。这种做法本身也伤害到其他学生，影响了整个团队正常水平的发挥。这种状况与创新实验的宗旨是背道而驰的。

1.2 有的指导教师仍存有“抱着走”的现象

要进一步发挥学生的“主体作用”，就要完全克服常规实验课中历来难以克服的“照方抓药”现象。创新性实验计划的目的和意义就在于打破传统的常规实验教学中照着实验指导书做实验的现象，弥补模仿式操作的不足。然而，在创新性实验项目的实施过程中，由于学生所处本科学习阶段，专业学习的程度有限，常常不能很快领悟实验的精髓，考虑问题不够全面，设计的实验方案或选择的实验方法也存在诸多问题。“教师本位”观念强的指导教师，为了避免学生实验中出错误、走弯路，没有正确地把握好指导方法和程度，有时出现“包办代替”的现象，学生跟进行传统的常规实验学习一样“照方抓药”，未能凸显学生的“主体作用”，学生的创新能力和综合素质也没有得到相应的锻炼和提高，这与创新性实验计划的目的和意义是完全相悖的。

1.3 有的创新性实验课题难度不适合本科生

提供合适的创新性课题也是创新性实验计划需要解决的问题。科学研究工作是系统、复杂的，学生的能力、精力和时间都很有限。如何提出一个合适的创新性课题是保证项目有效开展的关键。有些指导教师给出的课题难度大，涉及面广，与硕士生甚至博士生的研究课题无异。这种情况对学生参与创新性实验项目的积极性和自信心有很大影响，在课题开展一段时间后，参加项目的本科学生往往演变为指导教师或研究生的科研助手，仅仅做一些辅助性的工作，学生往往成了单纯的劳动力，达不到该项目立项时的预期效果。

2 大学生“主体作用”与教师“启发式指导”的协同性

转变“教师本位”观念，充分发挥“学生主体”作用，是创新实验能够达到预期目的的重要保证。在创新实验的实施过程中［9－11］，指导教师既要注意避免包办代替，适时、适当地对学生进行点拨，又要引导他们善于观察实验现象，善于提出问题，启发他们通过自己的努力，解决在实验中遇到的各种问题，充分发挥学生的创造力。这种做法不仅有助于丰富本科生实践教学模式及内容，还能有效地调动本科生参与科学研究的主动性、积极性和创造性，提高学生发现问题和解决问题的能力，进而达到提高学生创新能力和综合素质的目的。

我们在指导大学生创新研究课题α－Al2O3微粉的形貌与其前驱体形貌的相关性研究的具体过程中时刻注意了大学生“主体作用”与教师“启发指导”的协动，现将实验的过程简要介绍如下。

“α－Al2O3微粉的形貌与其前驱体形貌的相关性研究”创新实验项目的实施过程划分为3个阶段。

（1）制定实验方案阶段。要求学生阅读文献，充分认识和了解课题的研究现状、目的和意义，熟悉实验设备和原材料，提出并讨论初步实验方案，制定实施方案。

（2）实验进行阶段。独立完成实验，进行实验数据初步整理、重复实验，保证结果的可靠性。

（3）撰写论文或实验报告阶段。学生独立地将实验过程和获得的数据组织成实验报告或论文，以锻炼学生的文字表达能力。

具体实验过程如下：本实验分别以市售工业Al（OH）3和工业γ－Al2O3为原料，以无水乙醇为研磨介质，采用湿法球磨方法，分别在ND－7型行星式球磨机中研磨3h、9h和15h，球料比为15∶1，转速为240 r/min；研磨后的物料经抽滤后在鼓风干燥箱中80℃下干燥24h；接下来，分别将研磨后的物料以及未经研磨的工业原料在1 450℃下煅烧3h。研究不同前驱体的形貌与α－Al2O3微粉形貌的关系，以及研磨预处理后前驱体形貌的演变规律及其对终态α－Al2O3微粉的形貌影响。物料经研磨和煅烧前后的物相及结晶性用X’Pert Pro MPD型X－射线衍射仪测定，X－射线源为Cu Kα辐射；物料经研磨和煅烧前后的微观形貌用JSM－7500F型冷场发射电子显微镜观察。

在整个创新实验实施过程中，指导教师在审阅实验方案时尽量尊重学生的意见，发现问题时与学生共同研究、讨论，在此基础上予以修正。指导教师只重点掌握大框架的合理性、可行性，具体的实验条件、操作细节留给学生在实验过程中研究解决。实验中鼓励学生从失败中总结经验教训，不断地修改和完善实验方案，以此培养学生从事实出发探究结论的归纳学习方法，不惜财力、物力和人力充分为学生提供实验条件，创造动手实践机会，让学生在不断的实践中开拓思维，在发现问题和解决问题的过程中提高综合素质。

在题为“α－Al2O3微粉的形貌与其前驱体形貌的相关性研究”的大学生创新性实验项目实施过程中，3名本科生从大二下学期开始，在积极与指导教师沟通交流的基础上，经历了组建项目团队、调研文献资料、制定实验计划和方案、购买实验原料、规划管理实验室、分析处理实验数据、整理实验结果及撰写项目总结等一系列过程，实验动手能力和解决问题的能力都有了很大的提高，团结协作精神和科技写作能力明显进步。与此同时，这一创新性实验的实施过程大大开阔了学生的视野和思维，使他们借助这一平台对科学研究有了较为深入的了解和认知，培养了学生的创新意识和创新能力［12］。这对学生将来的人生规划也具有一定的指导意义，使他们在选择就业还是考研上少了些盲目，多了份从容。

3 结束语

要保证大学生创新性实验的顺利实施，有效地锻炼学生的创新能力和综合素质，不仅要做到大学生“主体作用”与教师“启发式指导”相协调，还要做到以下几点［13］。

第一，由于创新团队的成员来自不同的专业，课程安排不同，课余时间不能完全一致，为了方便学生完成创新性实验，实验室全天候开放，从而有利于学生合理支配时间。在学生进行创新实验过程中，实验室所有设备和试剂向学生全方位开放，免费使用。唯有在不断的实践、探索、改进中逐步完善材料类大学生创新实验项目，才能真正为在校学生构建一个高水平综合创新实验平台，培养出更多具有创新意识、创新精神、创新能力的人才。

第二，实验教学效果的提高关键在于教师工作积极性的提高。学院和教研室应该从教师工作量的计算政策和工作质量评价上进行一定的倾斜，鼓励从事专业课的教师花费更多的精力投入到实验教学，因为这些教师一直从事科研工作，具备很强的科研能力和学术水品，了解最新的科研动态，在对学生进行创新思维训练时具有更为丰富的经验。

第三，建立学生评教、教研室监督的机制，防止创新实验教学流于形式，保证实验教学质量。学生的实验报告只能反映实验教学实际效果的一个方面，学生评教、教研室监督可以反映教师实际教学的工作态度、业务素质，督促教师认真工作，努力提高业务水平。

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［1］杨天怡，胡新平，严薇.创新教育与实践教学创新［J］.中国高等教育，2005（23）：28－30.

［2］权军利，裴国亮，单卫星.浅谈施实大学生创新性实验计划在创新教育中的作用［J］.高校实验室工作研究，2009（1）：20－21.

［3］尹仕，杨泽富，刘志强.电工电子教学基地创新实验室建设的探索［J］.实验技术与管理，2002，19（4）：124－126.

［4］王松武，王伞，王丽敏，等.课外导师制与个性化培养［J］.实验室研究与探索，2008，27（11）：106－108.

［5］冯林，吴振宇，于丽英.大学生综合创新实验中心建设的探索与实验［J］.实验技术与管理，2011，28（8）：110－113.

［6］陈德静，禾平，王素华，等.构建大学生创新能力培养机制［J］.江苏高教，2007（1）：117－119.

［7］李丽洁，施瑞，陈树森.大学生创新实验项目中的实验教学［J］.实验技术与管理，2011，28（3）：162－163.

［8］张锦洲.材料工程专业创新实验探究［J］.长江大学学报：社会科学版，2007（3）：159－160.

［9］张长清，金康宁.“土木工程材料”创新实验探索［J］.高等工程教育研究，2004（1）：80－82.

［10］张锦洲.浅谈材料成型与控制工程专业创新实验［J］.科技资讯，2006（34）：25.

［11］周广运，景立新，孙丽，等.以创新实验为媒介 培养学生的创新能力［J］.辽宁工业学院学报，2007，9（4）：109－111.

［12］孙瑞胜，薛晓中.引入科研型模式提高大学本科教学质量［J］.理工高教研究，2010，29（6）：99－100.

［13］芶立，姚亚东，张萍，等.加强实验教学，培养无机非金属材料工程创新人才［J］.实验技术与管理，2006，23（3）：11－12，15.