实验教学与科研相结合提高学生创新能力*

张红丹，谢　君，蒋恩臣

(华南农业大学材料与能源学院，新能源与新材料研究所，农业部能源植物资源与利用重点实验室，广东省高校生物质能源重点实验室，广东　广州　510642)



实验教学与科研相结合提高学生创新能力*

张红丹，谢君，蒋恩臣

(华南农业大学材料与能源学院，新能源与新材料研究所，农业部能源植物资源与利用重点实验室，广东省高校生物质能源重点实验室，广东广州510642)

实验教学是培养学生理论联系实际、提高创新精神的重要手段。我院对能源与环境系统工程专业的实验教学进行了一系列改革，包括将科学研究的优势资源引入实验教学中、建立以能力培养为主线的实验教学体系、引导学生较早地参加科研和创新活动等方面进行改革，探索科研和实验教学相融合、互促发展，提高学生科研和创新能力的途径。

实验教学；科研；创新能力

实验教学是能源与环境系统工程本科教学的重要组成部分，通过实验教学使同学们对基础知识及理论的理解更深入，并锻炼他们的动手能力和分析解决问题的能力[1]。同时实验教学是培养学生创新精神必不可缺的重要组成部分, 是培养学生理论联系实际、提高创新精神和实践能力的重要环节[2-3]。传统的实验教学基本是对书本内容的重复验证，且书本内容过于陈旧，跟不上时代的发展，不利于学生创造性的发挥[4-5]，能源环境专业的实验教学的改革势在必行。当前所采用的主要方法是减少传统的基础性实验课，增加创造性和综合性实验的比重，激发学生的学习兴趣和求知欲，同时注重创新意识的培养[6]。近几年来，我院在能源与环境系统工程专业的实验课程建设中，坚持对实验教学进行改革，实践表明新的实验教学模式对学生的动手能力和科研创新能力起到了很大提升。

1　将科学研究的优势资源引入实验教学

对书本内容进行重复验证的传统实验教学，不利于学生学习主动性和创造性的发挥，因此需要对其进行改革。高校教师在参与教学工作的同时兼顾科研，熟悉科研前沿内容，将科研内容引入到实验教学中，实现实验教学内容与现代科学研究相融合，将有应用价值的知识和方法传授给学生，培养符合社会需求的应用型人才。

1.1将科研新方法引入到实验教学中

为与科研紧密结合，实验教学的改革注重培养学生的实践能力和自主创新能力，这就需要减少验证性的实验项目，增加创新性和综合性实验项目，并在实验教学中引入科研新方法，不断对原有的教学方法和手段进行更新，并将简单的科研实验设置成探索性实验教学项目。引导学生对所观察的实验现象进行归纳总结，积极思考，发现问题，并通过查询资料探索解决问题的方法，提高他们分析和解决问题的能力，从而达到实验教学和科学新方法的有效结合。

1.2将科研内容引入到实验教学中

在实验教学中不仅要引入科研新方法，还要将已取得的科研成果及时转化为实验教学内容，以保证实验内容的前瞻性、新颖性，有利于开阔学生的视野，拓展知识面，能极大的提升学生对实验的兴趣，进而激发对专业课程学习的热情。例如，针对本科生的创新实验“由蔗渣原料经预处理制备木聚糖”，众所周知，广东是盛产甘蔗的主要地区之一，每年可生产大量的甘蔗渣副产物，上述实验内容结合广东地方的资源优势，具有较强的探究性，能提高学生的兴趣。将科研实例引入到实验教学中，训练学生动手能力的同时，提高他们对实验设计的综合性和创新性的认识，让学生现在所学成为以后实际工作中的基础，做到学以致用，因此目前我院很大一部分实验项目是依托教师的科研项目开设的，并取得很好的效果。

1.3将科研仪器设备引入到实验教学中

本专业依托农业部重点实验室、广东省重点实验室和专业实验室，有很多先进的进口仪器设备，也有部分教师自我研制的科研设备。在满足科研需求的情况下，为挖掘科研仪器设备利用的潜力，科研实验室需要在时间、空间和设备等多方面进行开放，使科研仪器在实验教学中发挥其优势，拓展科研仪器的使用范围，提高设备利用率。通过优化配置，建立资源的共享机制，为创新人才的培养提供优良的教学平台。学生在教师的指导下熟悉设备性能和使用规范，在实验过程中逐渐培养其动手能力，并提高其发散思维能力，为其后续科研工作的开展奠定基础。

1.4鼓励学科带头人和学术骨干承担实验课程

本人所在学院既有国家重点学科又有省重点学科，师资力量雄厚，鼓励重点学科的学术带头人和学术骨干为本科生进行实验教学，引导学生接触并学习新的科研知识，了解学术前沿和当今世界的科技新成就。例如本校能源与环境系统工程专业安排省级优秀教师兼学科带头人为本科生授课并指导实验，在学生中引起了强烈的反响。高水平教师具有广阔的视野，所讲授内容涵盖科学研究前沿，学生的创新精神和创新意识将会在这种氛围熏陶下慢慢增强，为后续科研工作打好基础。

2　建立以能力培养为主线的实验教学体系

我院本科教育改革的核心是更加注重对学生能力的培养，将实验独立设课，并将创新实践和课外科技等活动纳入教学计划，建立一个以能力培养为主，多层次多模块的实验教学体系，为人才的培养奠定基础。根据近几年实验教学改革的探索，目前所形成的多层次的实验授课体系包括基础性实验、综合性实验和研究创新性实验。基础性实验注重培养学生基本的实验操作技能，引导学生学会对实验现象的观察与记录，并运用所学理论知识进行解释，使学生从总体上对本专业有概括性认识，从而引发学生的深入思考。综合性实验，主要是在基础性实验的基础上开设与专业密切相关的实验教学，加深对专业内容的理解，提升其对专业内容的认识。研究创新性实验主要是结合我专业各个团队的研究方向，为学生开设如生物质原料经预处理酶解发酵生产乙醇等燃料，以及由生物质原料制备低聚木糖、糠醛、羟甲基糠醛、葡萄糖酸等平台化学品等实验课程。其中，一般基础性实验主要面向低年级同学，帮助他们打牢基础、加深理解，综合性和研究创新性实验主要面向高年级同学，在他们已有的实验技能基础上进一步进行提升，使他们的能力得到很大提升，效果较显著。

3　引导学生较早参加科研和创新活动

引导学生较早的参加科研和创新活动可从两个方面进行。一个是吸收部分优秀学生参与到教师的科研项目中，例如从大学二年级学生中选拔部分具有实验兴趣的优秀生参与到教师的科研活动中，承担一些力所能及的工作，增加对科研的认识，在实践过程的熏陶下，激发他们的兴趣，引导他们对未知的科研现象进行积极探索。目前，我院承担的科研项目中，很大一部分的项目均有本科生参与，尤其是青年教师所承担的科研项目，本科生是其得力助手。另一方面就是在教师指导下学生自己组团队进行科研探究，学生可以自己选择感兴趣的课题，并确定实验目标、内容和实施技术方案，实验过程中遇到问题可与指导老师商量解决，直至最后完成整个科研项目，使学生经历了一个完整的研究过程。经实践证明，此种训练方式既能巩固学生课堂知识的学习，又提高了学生的自主研究和学习，并锻炼了实际科研能力。

4　结　语

在教学与科研结合的原则指导下，我院建立起科学、规范、有效的科研促进教学的良好机制，在此过程中，教师增强了实验教学的责任感，同时也提高了自身的业务水平，学生培养了发散创新思维，有利于他们以后不断探索实践与创新改进。

[1]鲁保富,郑春龙.实验体系与创新能力培养的探索和实践[J].高等理科教育,2005(6):107-109.

[2]黎双飞,王娟.实验教学改革对学生创新能力培养的实践与探索[J].实验室研究与探索, 2010,29(8):199-201.

[3]韦化,曾冬梅,秦钢年.实验教学与科研相结合,培养学生的创新能力[J].实验技术与管理,2008,(25)5:31-34.

[4]魏天兴.大学生创新能力培养的几点思考[J].中国林业教育,2010,28(1):48-51.

[5]孙琳玲.加强科研与实验教学的融合提高学生的创新能力,黑龙江教育学院学报,2014,33(8):46-47.

[6]韦化,唐纪良.以科研促进实验教学改革培养学生的创新精神和实践能力[J].中国大学教学,2008,3:81-83.

Combining Experimental Teaching with Scientific Research to Increase Students’ Innovative Ability*

ZHANG Hong-dan, XIE Jun, JIANG En-chen

(College of Materials and Energy, South China Agricultural University, Institute of New Energy andNewMaterials,KeyLaboratoryofEnergyPlantsResourceandUtilization,MinistryofAgriculture,KeyLaboratoryofBiomassEnergyofGuangdongRegularHigherEducationInstitutions,GuangdongGuangzhou510642,China)

Experimental teaching is an important method to develop students’ ability of combining theory with practice, and increase the innovative ability. Hence, a series of reforms about Energy and Environmental Systems Engineering were made by our college, including introducing the superior resources of scientific research experimental teaching, establishing the experimental teaching system that centers on students’ cultivating ability, encouraging students early to participate in scientific research, to explore the integration and mutual benefit between scientific research and experimental teaching which could enhance the students’ cultivating ability.

experimental teaching; scientific research; innovative ability

2014年广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(粤教高函〔2014〕97号)；国家科技支撑计划项目(2015BAD15B03)；广州市产学研协同创新重大专项(201508020098)；东莞市第一批创新科研团队项目(2014607101005)。

张红丹(1990-)，女，博士，助理研究员；主要从事生物质能源转化与利用的研究。

谢君(1965-)，男，博士，教授，博导；主要从事能源植物资源与利用的研究。

TK6

B

1001-9677(2016)01-0155-02