化工技术类大创项目对教师与学生的双向促进*

杨 巍，项天葛，朱芝仪

(苏州农业职业技术学院，江苏 苏州 215008)

深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生高质量创业就业的重要举措。近年来，高校创新创业教育不断加强，取得了积极进展，对提高高等教育质量、促进学生全面发展、推动毕业生创业就业、服务国家现代化建设发挥了重要作用。

大学生创新创业训练计划项目是以学生团队为主体，由教师指导的以强化创新创业能力，增强创新创业水平和提升各方面综合素质为目的，为国家培养输送高水平高素质人才的活动计划。大创项目按照“兴趣驱动、自主实践、重在过程”的原则，倡导以学生为主体开展创新性实践，推进高校在教学内容、课程体系、实践环节等方面进行综合改革，提升大学生创新创业能力。大创项目的实施，促使高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。这个过程中，教师和学生都得到了锻炼与成长。

1 强化师生的社会责任担当意识

教学、科研和社会服务是高校的三大职能，这三个方面应该是有机结合在一起的。从专业和课程出发，立足服务社会，我指导了2021年江苏省大学生创新创业训练计划项目“锂电池用高纯磷酸铁的合成新工艺探索”，本项目拟针对目前电池用磷酸铁生产工艺中存在的产品中易夹杂来自硫酸亚铁中的硫酸根和杂金属离子的问题，开发出一套先制备磷酸亚铁固体，再经过滤，洗涤后氧化制备磷酸铁的工艺。

以电池为主的新能源革命由于其高效，环保，可以部分摆脱对石油燃料的依赖，减少碳排放，而在近年来受到广泛关注，并正受到大力推广。锂离子电池从1991年起获得商业化，已迅速发展为当前电化学储能的主流技术，被广泛应用于如笔记本电脑、智能手机等可携带电子器件中，并因其动力汽车上的应用而引发了汽车动力系统的深刻变革，对构建低碳社会做出了巨大的贡献。正极材料是影响和制约电池性能最主要的因素之一。对锂离子电池正极材料的研究一直是材料研究领域尤其是新能源材料研究领域的热点。1997年Goodenough等对磷酸铁锂(LiFePO4)电池进行了开创性的研究，并于2019年因此获诺贝尔化学奖。磷酸铁锂正极材料由于资源丰富、成本低、毒性低、环境友好、工作电压平稳、稳定性好、循环寿命长而被认为是最适合应用于动力电池的材料之一，非常适合于规模化的电力储能系统，近年来已经获得了非常广泛的应用[1-2]。

无水磷酸铁是生产磷酸铁锂最为重要的原料，目前工艺所得到的磷酸铁形貌多为不规则球形，其颗粒细小，容易吸附原反应液中的各种离子。夹杂的硫酸盐在过滤、洗涤阶段很难完全去除，进而在后续的干燥和灼烧除水阶段分解为三氧化硫等产物，从而对生产设备造成严重的腐蚀，并且在排放到空气中后产生明显的污染。此外，为了保证产品纯度，在合成中往往要加入稍过量的磷酸，造成所得合成废液中除主要为硫酸盐以外，还经常含有磷酸盐，给废水的后处理带来严重的压力。因此，我们想探索一种更清洁、环保的磷酸铁生产工艺，为中国早日实现碳达峰、碳中和目标而努力。

2 提升教师的科学研究能力

要指导学生进行大创项目的实践，教师在学生选题、实验规划、实验进行中要具备较强的指导能力。这对教师是一种要求，也是一种鞭策，促进教师不断提升自己的科学研究能力以满足指导学生的需求。

当前，高职院校教师还存在一些和生产实际脱离的问题。如知识技能呈现脱离生产新技术发展的趋势，企业生产一线实践锻炼不足，对行业企业发展动态和人才能力要求不敏感，不能紧密关注并掌握行业新知识、新技术及新技能，并及时传授给学生等等，这些问题的存在不利于复合型技术技能型人才的培养。作为大创项目的指导教师需要正确把握大创项目的本质及其意义，认清指导大创项目是崇高而神圣的教育活动，认真对待。大学生处在创新意识薄弱，创新精神不强，创新能力有限，创新勇气不够的适应和成长阶段，要想指导好大创项目，教师首先要是一个乐于研究，勇于挑战的人。教师不仅要坚持长期研究自己的科研方向，而且要关注行业前沿，用自己的科研所长指导好学生。

3 促进教师的教学改革

传统化学课程教学中，技能实训教学大多依托课程教学内容开展，技能点零散、关联度不高，缺乏技能培养全面的设计，综合性实训技能难以培养。技能实训教学模式单一，学生缺乏学习主动性，主动分析问题、解决问题的能力、创新能力训练不足[3]。大学生作为国家建设的重要人才后备军，将其培养成为实施创新型国家建设战略所需的高水平创新型人才尤为重要。教学中，不但要培养学生扎实的基本实验技能，对学生创新能力和专业素养的培养也提出了新的要求。

在化学课程教学中，有意识拓展与当下热点相关的内容，如新材料，碳达峰、碳中和等内容，吸纳对化学有兴趣的学生参与兴趣小组，开放实验室，促进学生面向新技术新职业的岗位技能提升，为学生高质量就业创业奠定能力基础。基于创新创业思维的教学改革以有效的方式来拓展学生思维，提升学生综合素质，增强学生创新创业水平，有效缩短了学校理论学习与职业实践的距离，毕业生进入企业能更快上手，更有竞争力。

4 培养学生综合素养与能力

4.1 训练文献查阅技能

在确定选题的过程中，在指导老师的帮助下，学生在学校图书馆的中国知网和维普网上查阅了大量的文献。在阅读文献的同时，还要对相关内容进行归纳总结。

通过整理文献，学生了解到磷酸铁锂正极材料的生产主要有共沉淀法、高温固相反应法、溶胶-凝胶合成法、微波合成法、水热合成法等[4-5]。目前常用的磷酸铁合成方法多为以钛白粉生产的副产品硫酸亚铁为原料，经除杂、氧化、调pH沉淀、过滤洗涤、干燥、灼烧等步骤合成[6-7]。

大创项目的驱动训练了学生的文献查阅技能。在信息技术迅猛发展、网络学习资源发达的现代社会，有效获取、评价和利用文献资源是未来职场不可缺少的基本素养之一。

4.2 提高分析问题、解决问题能力

学生信心满满地开始研究，但实验过程中却出现了很多波折，刚开始总是重复不出目标实验现象。研究过程中的这些看似“失败”的经历，却给了学生很多启示与收获。在实验室的第一阶段工作是依照指导老师前期的实验记录将实验重复出来。本来以为照着实验记录上的流程进行实验太简单了，可这看似简单的重复实验，在第一步就给了学生下马威，也让他们对科学多生了几分敬畏。第一步是溶解硫酸亚铁固体，加水溶解这一步就没做到目标现象。重复了三次实验，总是得不到澄清的溶液。前两次，怀疑将物质的量计算错了，再次小心计算，注意环节，还是没有溶解。开始怀疑硫酸亚铁有问题，亚铁容易氧化，也许这个试剂已经完全氧化了。重新购买硫酸亚铁，换了另一个厂家的产品，这次硫酸亚铁完全溶解，得到了澄清溶液。证实了前面的试剂的确有问题。

在实验-观察-分析-再实验的过程中常常会遇到意想不到的困难和失败，要克服困难，走向成功，学生体会到必须要有积极的心态，理性的思维去分析问题、解决问题。运用所学知识提出假设、收集并分析资料、给出结论并验证解释自己得出的结论。

4.3 提升统筹规划能力

在实验过程中，刚开始由于学生没有预算好整个反应所需要的时间，做到一半，要去上课，只能关停反应，导致磷酸亚铁被氧化得过多。还出现了要用到双氧水时，没有提前从药品室领双氧水，而药品室又恰好没有库存，导致实验没能继续进行下去。这些教训充分体现了学生在实验开始前没有合理规划，这是进行科学研究的大忌。经历了这两次教训，学生端正了科学研究的态度，也督促自己开反应前要准备好所有的仪器和试剂，并计算好完整的反应所需要的时间，选择合适的时间段进行实验，提升统筹规划能力。

学生终将开始自己的职业生涯，在自己所在的岗位需要快速反应，并开展工作。职场生活需要工作经验和动手能力的支持，大创项目就很好地解决了这个问题。在项目进行的过程中将理论与实践相结合，同时能体现本专业在具体领域中的作用，从而对职业也有更好的认识及发展。这样的学习远胜于在课堂内的知识与技能学习，这样的经历对于学生未来在职场上有计划、有条理地开展工作有重要的指导意义。

4.4 增强主动学习意识

高职学生在学习习惯、学习方法上还存在很多问题。缺乏主动性和开拓性，习惯于依赖、习惯于被指令。当今社会高速发展，仅有一技之长而不能保持主动学习、持续学习的能力，也终将会被社会淘汰。因为要将课程中所学内容应用到项目中，学生的主动学习意识增强了。比如，之前学习关于物质的量浓度、物质的量时，只满足于知道公式，做练习题。而在大创项目中做实验计划时，要根据反应计量比去计算各物质加入的量，为了确保计算的量没有问题，他们会验算好几遍。大创项目的科学探究实践训练活动使他们体验到知识形成的过程。在实验过程中，需要大量专业操作，同时也有大量实验步骤需相关联，将书本上的理论知识与实践相结合，最终达到锻炼的目的，也帮助学生了解本专业在行业中的作用。

高校大创项目的研究过程就是让学生们在实践中学习，在实践中获取和成长，让学生们在所学得的专业知识基础上进一步学习课本中没有的内容，巩固原有知识，探索新知识。学习能力的提升可以让学生懂得如何学习、怎样学习、怎样提高学习效率，也激发了他们求真学问、练真本领的学习内生动力。

4.5 培养创新思维

大创项目的申报和研究训练，进一步激发了学生的创新思维，锻炼了学生综合应用知识技能解决实际问题的能力。在前人的理论知识基础上，带有批判性和创新性地提出自己的观点和理解，参与到知识的形成过程中，通过项目探究实践把自己的想法和猜测变为实证，让学生在项目实施中发现和解决问题，赋予了全方位的能力培养与训练，提升学生的核心竞争力及创新意识。

5 结 语

大创项目是一个将知识与实践结合的有效手段，创新创业计划努力培养建设学生创新创业型人格、创新创业意识、创新创业能力，为向社会输送符合现代发展的多功能型人才发挥着重要的作用。在项目的实施过程中学生运用已学的专业知识，进行科学项目的研究，可以更加清楚所学知识在所在专业领域中的作用，培养了科研选题能力、文献检索能力、统筹规划能力、分析问题、解决问题能力。教师在指导过程中强化了社会责任意识，提升了科研能力，促进了教学改革。青年学生是国家和民族的未来，每位大学生在校期间都应积极主动地参加各种大创项目，使自己的德、智、体等综合素质更加全面发展的同时也拓宽学术知识，提升实践能力和创新能力。每位高校教师也应积极指导学生参加此类活动，教书育人的同时提升自己多方面的能力，实现学生成长与教师个人成长的双向促进。