研究性教学在材料科学综合实验中的实践

李士阔，黄方志，沈玉华，谢安建

(安徽大学 化学化工学院专业实验教学中心，合肥 230601)

研究性教学在材料科学综合实验中的实践

李士阔，黄方志，沈玉华，谢安建

(安徽大学 化学化工学院专业实验教学中心，合肥 230601)

研究性教学是科研与教学的有机融合，是将科学的研究方法，前沿的科研动态及新颖的研究成果引入教学内容，是培养学生创新思维和创新能力的重要途径。通过将教师的科学研究与专业实验教学相结合，不断优化更新材料科学综合实验内容，改革传统教学方法，形成专业办学特色。以学生为主体，以兴趣为驱动，以问题为导向，激发学生探究实验发生机制的好奇心，发挥学生自主学习的积极性与创造性，开展协同探究，为培养高素质专业创新人才打下坚实基础。

研究性教学；综合实验；创新能力；实践

研究性教学方法是目前高等教育教学发展的重要方向，是培养高素质创新人才的重要途径[1]。美国当代著名教育学家梅滋教授曾指出：大学不仅传授知识，而且还应教授研究能力，科学研究是一所大学活力的源泉。没有研究的教学是传递性的教学，是把思想、思维引向过去，引向书本的教学[2]。只有研究才能持续不断地创新，而创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。党的十八大把提高自主创新能力，建设创新型社会作为国家战略发展的核心，提升综合国力的关键[3]。作为高等学校应紧紧围绕“坚持研究、培养创新”这个中心，为国家不断培养适应现代化建设需要高素质创新人才。而人才培养尤其是高素质创新人才培养，离不开实验室，离不开实验教学[4-5]。

1 研究性教学在我校材料科学综合实验中的应用

材料科学综合实验是一门涵盖化学合成，结构表征，性质测试及材料加工的深层次、多学科性的实验课程。对提高学生专业素养，培养创新思维及实践能力具有重要的作用[6]。然而，如何顺应时代发展要求，设计更新实验内容，满足日益增长的高素质创新人才需要已成为当务之急。优化设计与材料科学热点领域相关的实验内容，将激发学生对综合实验课程的学习兴趣，提高学生实验积极性和创造性。目前，国内一些高校在探索改进材料科学实验教学中做了积极的尝试，不断提高实验教学质量[7]。安徽大学近年来在材料科学综合实验教学中，坚持以研究性教学方法为指导，精心设计和优化实验内容，改革实验教学模式，突出学生主体地位。把教师的科研实践与实验教学紧密结合，紧扣当前研究热点，增开了包含微波合成，水热合成，金相测试，光学性质测试及电化学性质测试等方面的实验内容。注重对学生创新思维与实践能力的培养，创设实验问题情境，造成学生认知冲突，激发学生自发性学习愿望。以学生为主体，通过信息收集、研讨求索、相互影响、共同进步。

2 实施方案

2.1 设计思路

我们不断更新优化实验教学内容，与教师的科研实践结合，调整教学方法，建立了一套以学生为主体，以兴趣为驱动，紧密联系教师科研实践的实验教学模式。

2.1.1 注重学生研究兴趣及创新思维的激发

在综合实验教学方案设计中，注重设置特定问题情境，促使学生自发学习。包括问题知识背景的准备、引导学生确立研究课题、组织学生建立研究小组和指导学生制定实验方案四个环节。这一阶段至关重要的是要选好课题，选择与学生学习、生活密切相关，有时代气息而研究方向较小的专题较为合适。

2.1.2 注重学生创新实践能力的训练与提升

在实验实施过程中，注意引导学生在以下4个方面下工夫：(1)多渠道、多方式检索所需要的文献资料；(2)文献信息的提取，把握信息间的关联性；(3)综合知识判断，得出结论；(4)在小组内充分交流，完善得出的结论。

在这一阶段对学生进行操作方法和研究态度进行指导，使学生了解和掌握文献收集方法，学会判断信息资料的真伪、优劣，从中提炼解决问题的思路和观点，思考所得结论的可靠性和科学性。

2.1.3 注重学生研究成果的积极评价与交流

反馈是对学生实验过程的总结、评价和反思。培养学生形成以下四个方面的能力：表达成果，形成书面报告或口头报告材料；交流成果，用报告、研讨、辩论等形式进行；评价成果，即评价成果质量，更注重研究态度、研究过程与方法的评价；引导反思，使学生获得深一层的理性认识和操作体验。无论表达、交流、评价或反思，都要强调形式的多样化和实效性。

2.2 特色

这一基于教师科研实践与实验教学相结合的研究性实验教学模式的建立和实施，立足于学生的兴趣驱动和主动参与。在实验过程中培养学生的创新意识和实践能力，它具有以下3个特点：

(1)开放性。实验结果没有标准答案，我们关注的是学生如何找到解决问题的切入点，形成假设；怎样查找资料，进行论证；怎样形成真正属于自己的见解。

(2)综合性。我们从问题出发，调动学生综合运用本学科相关知识及主动寻找、添加没有学过的知识，分析问题，解决问题。

(3)生活化。通过对实验内容的优化更新，在教案中设置与生活密切相关的问题，鼓励协作学习。培养学生学习兴趣，促使学生养成在生活中发现问题的习惯，并将学习的知识运用于解决实际问题，有利于改善教学与生活脱节的现象。

3 成效

我们在材料科学综合实验教学中研究性教学方法的初步实践，取得了较好的教学效果和反馈。已有本科生在Journal of Materials Chemistry A[8]，ACS Applied Materials & Interface[9]等国际期刊以第一作者身份发表研究论文。获得第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛“三等奖”等诸多奖励。同时由于创新实践能力的不断提升，毕业生受到了用人单位的广泛青睐，近三年来就业率一直位于全院前列。这表明研究性教学方法在材料科学专业综合实验教学中的实践是成功的。

4 结束语

这一基于教师科研实践与实验教学相结合的研究性实验教学模式，实现了教师科研成果的传承，增强了实验教学内容的新颖性与实用性，激发了学生自主学习的积极性与创造性，提升了学生科研创新能力与综合素质。此类教学方式的改革，营造了适宜培养学生创新思维和实践能力的环境，充分发挥学生在实验中的主观能动性，训练和提升学生独立解决实际问题的能力和创新能力，培养符合社会需求的高素质创新人才。

[1]陈棣湘，潘孟春，张圮. 麻省理工学院研究性实验教学的启示[J]. 实验科学与技术，2013，11(2): 75-77.

[2]王伟，孟祥贵，安寅. “创新人才培养模式”下的实验教学改革探索[J]. 实验科学与技术，2013，11(2):144-146.

[3]胡锦涛.坚定不移走中国特色社会主义道路夺取中国特色社会主义新胜利:在中国共产党第十八次全国代表大会上的报告[M].北京:人民出版社，2012.

[4]韩响玲，金一粟，穆克朗，等. 以实践创新能力培养为核心全面推进实验室面向本科生开放[J]. 实验技术与管理，2013，30(2):10-13.

[5]张友琴，王萍，朱昌平，等. 以大学生创新性实验计划为契机培养创新型人才[J]. 实验技术与管理，2011，28(7):167-170.

[6]王慧萍，李曼萍，严敏杰，等. 材料科学综合实验的构建和成效[J]. 实验室研究与探索，2012，31(9):118-120.

[7]高春华，黄新友. 构建以培养创新人才为目的的实验教学新体系[J]. 实验室科学，2010，13(4)：42-44.

[8]Zhu S， Zhang H， Chen P， et al. Self-assembled three-dimensional hierarchical graphene hybrid hydrogels with ultrathinβ-MnO2nanobelts for high performance supercapacitors [J]. Journal of Materials Chemistry A， 2015(3):1540-1548.

[9]Wu M， Chen W J， Shen Y H， et al. In situ growth of matchlike ZnO/Au plasmonic heterostructure for enhanced photoelectrochemical water splitting [J]. ACS Applied Materials & Interface， 2014(6):15052-15060.

Research-based Teaching Practice on Comprehensive Experiment of Materials Science

LI Shikuo, HUANG Fangzhi, SHEN Yuhua, XIE Anjian

(School of Chemistry and Chemical Engineering Experimental Teaching Center, Anhui University, Hefei 230601, China)

The research-based teaching is the combination of scientific research and teaching activity， which introduce the scientific research method， frontal research trend and novel research result into the teaching process. It is also the important approach for training the innovation thinking and capacity of the undergraduate. The experimental content， teaching method， and major character can be gradually optimized by the research-based teaching. The curiosity， enthusiasm and creativity of the undergraduate can be further developed by the reformed teaching method. It is very helpful for inspiring the undergraduate to investigate the reaction mechanism based on the problem-oriented and their interest-driven. These spontaneous learning and collaborative research behaviors are essential for the training high quality innovation talents.

research teaching; comprehensive experiment; innovation capacity；practice

2015-03-18；修改日期: 2015-04-21

安徽大学教学质量工程与人才培养基金资助项目(xjjyxm14038)。

李士阔(1983-)，男，硕士，讲师，主要从事能源催化材料的实验教学与科研工作。

G642.423; TB3

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.04.033