材料专业大学生创新能力培养的科研实践与探索

陈飞台 黎靖

摘要：创新能力的培养对当今大学生而言尤为重要，而科研实践是实现这一目标的重要途径。本文从选题、文献调研、基本技能培训、独立设计与开展实验以及撰写总结报告与论文等方面对科研实践进行了较系统的介绍，同时对各阶段的必要性及可能存在的问题进行了阐述，这些对大学生从事科研实践具有一定的借鉴意义。

关键词：大学生;科研实践;创新能力

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）36-0148-02

在大众创业、万众创新的大环境下，我们更能深刻地感受到创新在社会发展中的作用以及时代赋予我们的责任。高校作为人才培养的重要机构，理所当然肩负着创新型人才培养的重任。我国在教育规划纲要中明确指出，要适应国家和社会的发展需要，必须深化教育教学改革、创新教育教学方法，从而培养更多的创新型人才[1]。另外，《国家教育事业发展第十二个五年规划》也已把加强创新型人才培养作为重要内容，强调要把握人才培养规律，加快创新型人才的培养。材料科学作为一门交叉性极强的应用性学科，在社会经济发展中扮演着将理论成果转化成实际应用的重要角色[2]。同时，由于当今社会科技发展日新月异，导致对新材料的研发、新技术与工艺的开发以及将材料本身潜在的应用价值进行开发利用等都更为复杂。由此可见，这些对高等教育在培养和提高学生的创新能力方面提出了更高的要求。

在欧美一些国家，早在上世纪六七十年代便开始尝试将实践教学融入到本科教育中来，经过数十年的探索已取得了良好的效果[3]。鉴于此，我国的很多高校也逐渐重视实践教学在本科生培养中的作用，尤其对一些理工类的学科，已采取了多种不同形式的教学改革。如增设实验类课程在教学中的比例、开展一系列模拟实践活动、根据学生的兴趣爱好搭建开放性实验平台[4]。另外，充分利用高校教师的科研平台对大学生开展有针对性的科研实践训练。在科研实践过程中，学生不仅需要动手操作、感官观测，还需要充分调动自己的思维去想象、思考、推测结论，并利用所积累的理论知识去分析、探索与解决问题。因此，通过科研实践，有利于充分激发学生的主观能动性，提高他们的动手操作能力，同时在教师的科学指导下能有效地引导他们将课本知识与生活实际结合起来，并在开展实验过程中培养他们积极探索的思维、创新意识和创新精神。尽管如此，我国在本科生教育中实施科研训练计划普遍较晚，尤其对很多普通高校而言在这方面的经验仍然十分缺乏。我们结合多年来在指导本科生科研创新项目中的经验，从选题、科学开展科研实践以及撰写论文这三个方面进行了较详细的探讨。

一、科研实践与理论教学相契合

科研实践是一个长期的过程，需要人们持续花费大量的时间与精力，这就决定了开始从事科研训练的对象为大二或大三的学生为宜。这个阶段的学生已掌握了一定的理论基础知识，从而初步具备了从事科研实践的条件，但他们接触的知识面毕竟有限，且对科学前沿知识大多了解较浅薄。众所周知，科研实践不仅需要研究者对问题有较深入的理解，还需要其积极去探索与开展相关的工作。因此，对课程任务本就较繁重的大学生而言，若所选科研实践方向过于脱离课程教学内容，不仅不能使学生充分利用已学知识，还容易因为难度过大使学生失去信心。相反，若以专业课程里边一些重要的知识点为立足点，同时结合当前社会中的一些热点问题以及学生的兴趣爱好开展科研实践工作，则有利于抓住学生的好奇心，促使他们去自主探索与发现问题。如我们在指导大学生科研创新项目时以材料专业课中涉及的超顺磁性材料为研究对象，当制备出的粒子确实具有可磁性回收时发现他们异常兴奋。可见，与理论教学相契合的科研实践不仅有利于加强对理论知识的理解，还能有效地促进科研实践的顺利开展。

二、科学安排与开展科研实践活动

在对大学生开展科研训练之前，他们在这方面大多仍是一张白纸，而科研实践是一个较系统的过程，需要学生掌握多方面的技能。同时，科研实践看似复杂、深奥，但也有其规律可循。因此，科学地安排与开展科研实践活动，有利于使学生在循序渐进的过程中逐渐成长为具有独立思考与创新精神的人才。针对大学生的知识储备水平与学习特点，教师在指导科研实践的过程中往往需按照以下几个方面进行科学训练。

1.文献调研与实验基本技能训练。所选取科研实践方向的重要知识点可能在理论教学中已涉及，但科学研究具有一定的前瞻性与创新性，需要研究者对所选方向的研究背景、研究意义有深刻的认识，同时对这一领域的研究现状、仍存在的关键问题有较全面的了解，另外还需要在已有研究成果的启发下寻找突破口，而这些仅仅通过对课本知识的掌握是远远不够的。因此，如何在庞大的知识库面前准确地选取所需的内容呢？这是大学生从事科研实践工作时首先所面临的问题。对材料类方向而言，尽管很多最新的研究成果都是以英文的形式发表在国际期刊上，但考虑到大学生在专业英语方面往往基础较薄弱的现实情况，指导教师可建议学生先阅读中文类的文献资料。通过阅读最近的综述性科技论文或优秀硕士、博士毕业论文，对大学生快速了解所研究领域的现状与发展动态非常有效。通过对这方面的指导可使学生掌握文献调研的基本方法，同时也只有经过充分的文献调研，才能使学生对整个科研实践工作有较全面的认识并树立起持续开展下去的信心。

对材料专业的学生而言，科研实践中往往涉及到大量的材料制备与表征测试，这就需要学生在独立开展科研实践工作前先掌握这些基本技能。同时，也应充分考虑到本校及本专业可用的实验或科研平台情况，开展相关的科研实践工作。对常规的实验制备方法，教师在带领学生进行相应培训的时候应详细地阐述其工作原理、强调可能需注意的事项。如用常规的水热法进行材料制备时需提醒学生注意反应温度不宜过高、操作时应注意避免被高温烫伤;若反应中涉及到强酸或强碱等还应强调酸碱腐蚀可能对人体的伤害。另外，对于某些本校不具备但又常用来进行材料表征分析的大型仪器设备，如高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱分析仪，可只教其表征原理及分析方法。

2.独立设计实验方案与开展科研实验。与课程实验大班教学不同的是，科研实践主要针对那些专业知识储备较丰富，同时又渴望探索科学前沿知识的部分大学生。因此，在教育模式上不再受兼顾大局这一因素的限制，在因材施教的同时既要充分相信学生的能力，让其有更多的机会去独立设计与开展科研实践工作，也要充分考虑到大学生科研知识较薄弱的客观事实，避免急于冒进并遵循循序渐进的原则。教师在指导学生科研实践的过程中，应侧重发挥大学生的主观能动性，待其进行了充分的文献调研和掌握了相关的基本实验技能后，可先让他们尝试重复别人的研究成果，然后逐渐学着独立设计实验方案与开展科研实验。在初期，大学生往往较难抓住问题的关键，不易把握方案的可行性，这时需要教师多引导，并根据自己的科研经验和专业知识对相关的问题进行阐述，提供合适的建议。需要注意的是，科研没有一蹴而就的捷径，面对期间的曲折与失败部分学生往往容易气馁，作为指导教师应时常注意学生的思想波动并及时开导。另外，为减少科研中的困惑和避免闭门造车这种现象，定期的学术交流与讨论对开展科研实践同样十分重要。

3.撰写总结报告与论文。正所谓温故而知新，定期的工作总结有利于加深对前期工作的理解，同时也有利于缕清思路，为下一步工作的开展指明方向。因此，每隔一段时间，如每两周进行一次总结能有效地提高科研实践工作的效率。对指导教师而言，也能及时了解到学生的科研实践进展、可能存在的问题并针对实际情况进行指导。另外，当科研实践取得一定成果的时候，需要将科研成果撰写成科技论文并在相关学术期刊上进行发表。一方面锻炼学生的写作能力，将实验数据及主要的结论以科学可信的方式呈现在别人面前，另外通过专家对所做工作的认可提高学生的科研积极性与信心，并激发他们更强的主观能动性与探索新工作的热情。基于科技论文的发表需要较扎实的写作基础与经验，同时又需要培养学生这方面的能力，因此可先让大学生撰写初稿，然后由指导教师反复指导修改，最后经过教师的润色来完稿。

三、结论

科研实践作为培养和提高大学生创新能力的一个重要途径，是一个系统而又复杂的过程，同时也跟其他培养模式一样满足一定的规律。在科研实践的过程中，合适的选题和充分发挥学生的主观能动性是有效培养其创新思维的前提，而遵循循序渐进的原则，如从文献调研、实验基本技能培训、独立设计与开展科研实践并撰写总结与实验报告步步深入是最终实现培养目标的有力保障。

参考文献：

[1]魏永长，宋安齐，陈雪峰，等.大学生科研创新能力培养的实践及效果分析[J].中国医学教育技术，2015，29（6）：686-689.

[2]邹云玲，李酽.材料化学科研实践教学模式与评价体系探索[J].大学教育，2013，（16）：94-95.

[3]恽超.能源环境类专业本科生科研实践训练课程新模式[J].科教导刊，2015，（22）：25-26.

[4]薛党勤.学生参与科研以提高实践和创新能力的探索[J].科技资讯，2015，（7）：163-164.