地质类专业学生创新能力培养的探索与实践<br/>——以东华理工大学地质类专业为例

地质类专业学生创新能力培养的探索与实践
——以东华理工大学地质类专业为例

2018-04-11张树明郭福生孙占学朱志军吴志春

东华理工大学学报(社会科学版) 2018年1期

张树明，郭福生，孙占学，朱志军，吴志春

(东华理工大学，江西南昌 330013 )

随着创新型国家概念的提出及我国高等教育事业的不断发展，创新型人才的培养已成为高等教育所面临的必须解决的重大课题。创新型人才培养应具有一种教学与研究相结合的氛围，教师和学生都是其中的学习者和研究者，在教学过程中构建一种基于研究探索的学习模式，教师和学生的相互交流和合作，以促进学术和智力环境的健康发展[1]。东华理工大学放射性地质实验教学中心自2009年被批准为2008年度国家级实验教学示范中心建设单位以来(2013年通过验收并正式挂牌)，在实验教学体系和内容、实习基地建设、实验实习教材建设等方面作了较多有益的探索和实践[2-5]。如何把理科人才培养成高素质的创新型精英人才，以及如何更为有效地实施学生科研能力培训、提高科学素养等，正是国家级实验教学示范中心的主要任务之一。本文通过对放射性地质国家级实验教学示范中心近年来在地质专业学生实践创新能力培养方面的探索与实践的系统总结，以期对高校地学类创新性人才培养提供参考。

1 适应地质学科特点，不断改革实验教学方法

1.1 根据地质学特点，改变先理论后实践的单一教学模式

地质学是一门实践性非常强的学科，所研究的对象具有空间的广泛性和时间的漫长性的特点，许多地质现象的形成都经过几千万乃至上亿年的时间，任何实验室都无法恢复地质作用的过程，因此应该重视大自然这个天然实验室。近几年来本中心将部分课程(如普通地质学、地质学基础等)的实验课由原来主要集中在实验室完成，扩展到学校地质博物馆、南昌梅岭、鹰潭龙虎山等实物实地，既丰富了实验教学内容，又活跃了课堂气氛。

1.2 通过指导式、自主式、渐进式教学方法，实现学生能力培养的目标

(1)指导式教学方法。地质学课程实验涉及的知识面广、内容复杂。因此，初期对学生的指导和示范作用十分必要。在各类课程中，由教师设计出典型的实验方案和内容，重点介绍设计思路、要点和应解决的问题，预测可能的结果，让学生通过模仿、重复，逐渐领会要领和实验目的。

(2)自主式教学方法。对综合性实验(设计性)、创新性实验，学生自选实验项目。在教师辅导下，自主完成方案设计、资料收集、实验过程、报告编写。强调主动性学习，发展个性潜质，激发创造力。

(3)渐进式教学方法。在实验项目的选择和总体设计上，采用循序渐进、由浅入深，由基础到综合、由简单到复杂的理念，充分体现符合学生认识规律的教学过程，使学生深入了解地球科学的特点和研究方法。

1.3 贯彻因材施教的个性化教学

提供给学生能够自主学习的第二课堂，鼓励学生课余到近郊的南昌梅岭、临川温泉、鹰潭龙虎山和假期回家乡进行小型地质考察，撰写小论文进行课堂讨论和学术交流，成果突出者给予奖励。在综合地质实习中，运用最优化的思想，按地质填图实习的自然阶段，确定各实习阶段的子目标，重视学生的能力培养，加强对整个实习过程的监控，改革实习评价方法。根据学生的实际状况，因材施教，对学有余力者在完成填图基本要求的基础上开展科研小专题研究，并在实习队大会交流，以调动学生的学习主动性，取得了良好的教学效果。

2 改革实验课程考核方法，强调综合创新能力培养

实验课程教学对学生的考核结果，已不再是简单的最后测试分数，而是通过一定的手段，对学生的理论知识水平、学习态度、实践能力、综合表述能力以及创新能力等给予正确地、客观地把握和判断，建立各方面相结合的学生实验成绩评定法。根据实验项目的类型(课内实验、课外实验、研究性实验、实验基本技能训练等)设计了多种类型实验考核方式，建立了较为科学全面的考核方法。

2.1 课内实验考核方法

对单独设立的实验课和实验与理论并行的两类课内实验课，分别采取不同的考核方式。

(1)单独设立实验课程的考核方式。平时成绩占总成绩的70%，包括实验习惯(遵守作息制度、实验准备工作、爱护样本或样品等)10%、仪器设备操作10%、实验过程及数据和结果30%、实验报告20%、期末实验理论考试成绩30%。

(2)与理论课程并行的实验课程考核方式。根据实验内容占课程全部内容的比例确定实验考核比例，一般为25%～35%。考核内容以实验过程和实验报告为依据。另外部分实验内容作为期末考试内容，以促使学生重视实验，真正掌握实验课程的内容和方法。

2.2 课外实验考核方法

(1)自主性实验考核方式。学生根据自身学习的需要选择实验，可以是对课内实验的复习、补充或加强，也可以对自己感兴趣的内容进行实验。由实验技术人员提供帮助并进行管理。采取登记、计时的管理办法，不计学分。

(2)综合性、设计性(研究性)实验考核方式。学生按照中心提供的实验项目，自主选3题或自行设计实验题目，经过申请登记，利用课余时间在开放实验室完成。项目完成后，采取答辩式结题考核方法，从实验方案设计、文献查阅、实验准备、仪器调试、实验过程、数据处理、报告(论文)编写等多方面综合考核，按五级分制评定成绩。考核成绩分为实验过程和实验报告两部分，由实验教师和实验技术人员组成的评定组评定。

(3)实验基本技能训练考核方式。学生根据中心公示的实验技能训练内容和训练大纲的要求，进行项目选择并提出申请，获得批准，方可进行实验。实验技术人员按照大纲要求对学生训练过程进行考核，考核方式有提交合格产品、分析测试报告、图件或现场考核实际操作等。考核成绩记为合格与不合格两类，由实训教师评定。

3 实验教学手段、教学内容改革与实验技术训练相结合

3.1 利用多种实验教学手段，激发学生学习兴趣

积极利用多媒体技术、网络技术、实物投影等，采用电子化、数字化、显微示教、三维视频技术等现代化教学手段，提高实验教学效果。中心建立了多个多媒体实验室，学生可随时调用网上实验教学资源，通过网络开展互动式教学。放射性地质实验教学中心对多年积累的大量实物标本，进行“二次开发”和数字化建设，在地质博物馆学生除了观察大量的岩石、矿物、化石食物标本，还可通过人机对话的方式，观察岩矿标本的矿物组成、古生物化石细微结构及微观特征，还可以观察标本显微镜下特征。这种趣味性、自主性相结合的方式提高了学生的学习兴趣，激发了学习热情，有效地提高了实验教学质量。在江山区域地质调查(填图)教学过程中，在传统填图技术基础上引入了数字化填图技术，将地质“新三件”(笔记本电脑、GPS、数码相机)等高新技术手段运用于野外实习，实现了“新三件”与“老三件”(罗盘、地质锤、放大镜)的有机结合。

3.2 实验内容改革与实验技术训练相结合

实验内容的改革是培养学生科学思维能力的关键，实验技术训练是完成内容的基础。放射性地质实验教学中心在实验内容的设计和实验项目的选择上，将基本实验技术和综合实验技术相结合，加强学科间、课程之间的衔接，注重科研成果在教学中的应用，通过实验过程启迪学生的科学思维和创新意识，实现能力培养的目标。

基本技术训练方面，设计了矿物、岩石、化石等实物标本的鉴定，镜下鉴定，地质图件编制等基本技能训练。综合实验技术方面，设立了课程之间和学科之间相衔接的综合性实验，如岩石学实验分为火成岩、沉积岩、变质岩三门课程，设计了“岩石综合鉴定”实验，让学生从岩石的物质来源、矿物组成、结构构造、成岩作用、演化机制等多方面进行分析对比，找出三类岩石的共性与差异，效果较好。综合实验技术与方法方面，根据高年级实验课程综合性、研究性较强，技术要求全面的特点，设计了综合实验技术和综合实验方法相结合的综合实验。研究性实验技术方面，以科研项目成果转化，野外与室内综合研究，本科生研究机会计划等，设立了专题研究实验项目，为学生开展创新活动提供技术支撑。

4 实验教学与科研、工程和社会应用实践结合

为了加强对学生“能力和素质”的培养，加强实验教学与科研、工程和社会应用实践的结合，中心依托资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地(东华理工大学)、江西省数字国土重点实验室等研究平台，建立了不同层次的学生创新研究基地，为学生营造科学研究的条件和氛围，使学生尽早融入学科前沿，达到强化科研创新能力培养的目的。学生可以根据自己的兴趣和志向选修实验或自主设计研究性实验项目，或参加教师的科研工作，或申请并独立完成学校“本科生创新工程”科研项目，从而拓宽知识面，熟练掌握现代地质分析技术和研究方法，体验科学研究的思维方法和探索过程，在“实战”中锻炼科研创新能力，提高科学素养。

4.1 科研成果转化为实验教学内容

将近年来科研中所取得的技术成果与学生的实验教学内容相结合，并逐渐将教学效果好的新的实验内容加以保留，而将一些效果差的实验内容删节或淘汰。例如，“铀资源地质学”中的“砂岩型铀矿”实验课题材就是直接来自任课教师在鄂尔多斯砂岩型铀矿所取得的研究成果。由于科学研究成果不断进行着上述的多种“转化”，从而为实验项目的不断更新创造了极为有利的条件。目前，提高型(综合性、研究型、设计性、应用性)实验项目已高达数十个，研究创新性与参与科研型实验项目多达十余个，因此，明显提高实验教学的质量。

4.2 教师科研课题作为本科生毕业论文依托

本中心充足的科研经费支持，为本科生的科研训练特别是毕业论文研究提供了可靠的经费保证。按照教学安排，本科生三年级就可选择导师介入科研活动，参与到导师的科研项目中来；四年级进入导师科研队伍，一起开展野外调查和室内研究工作；最后撰写毕业论文，完成一个比较完整的科研训练过程。这不仅使学生所学的知识在实践中得到应用和深化提高，而且锻炼了学生综合科研素质。

4.3 重点实验室作为大学生科研训练基地

资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地(东华理工大学)拥有JXA-8100型电子探针、MAT253型气体同位素比值质谱仪、THMS600冷热台等先进的仪器设备。本科学生除了正常的实验教学外，只要提出申请就可以使用实验中心的实验室，动员教师让高年级本科生参与研究课题，让学生尽早进入实验室，随科研人员进行初步的实验训练。此外，在学生的学习和实验过程中，如果发现一些有兴趣且有一定理论和实践价值的课题，教师将指导其申请学校和院系的学生创新基金或基地论文基金，鼓励学生进行独立思考，并将一些思维和想法通过国家重点实验室的平台加以实现。通过重点实验室的训练和部分实验工作，使学生的学习兴趣、科学素养和实验能力都得到很大的提高。

4.4 生产单位、科研院所作为大学生实践教学场所

近年来，学校加强了与矿山、地质队、研究所等生产单位、科研院所的合作关系，成立了大学生社会实践和科学实践基地，如中核抚州金安铀业有限公司、江西核工业地质局261大队、核工业203研究所、核工业270研究所、核工业208大队、核工业216大队等，进一步提高了在培养高层次、综合型的优秀人才方面的能力。同时，也为这些机构输送了广受他们欢迎的优秀人才。这种互益的关系使我们的实习基地建设进入了良性循环。