張生芹，任正德，鄧能運(yùn)，韓明榮

《冶金物理化學(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

張生芹，任正德，鄧能運(yùn)，韓明榮

探討開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式特性和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，分析《冶金物理化學(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生科技活動(dòng)、教師科研項(xiàng)目結(jié)合的模式，通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

冶金物理化學(xué)；開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；學(xué)生創(chuàng)新能力

《冶金原理》是冶金工程本科專業(yè)的專業(yè)重要基礎(chǔ)理論課?！兑苯鹪韺?shí)驗(yàn)》是《冶金原理》理論課的配套實(shí)踐課程。實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練要求學(xué)生初步掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，加深對(duì)物理化學(xué)基本理論在冶金中具體應(yīng)用的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力和分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力的能力，為學(xué)生將來的科研、生產(chǎn)工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)?！兑苯鹞锢砘瘜W(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生《冶金原理》實(shí)驗(yàn)課的有益補(bǔ)充，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力，強(qiáng)化學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和開拓學(xué)生專業(yè)視野。

一、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)即讓學(xué)生在寬松的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)一步鞏固和理解所學(xué)理論知識(shí)，以實(shí)現(xiàn)由知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化［1］。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種全新的教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)資源、和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上對(duì)學(xué)生開放，充分施展學(xué)生科學(xué)研究潛力。該實(shí)驗(yàn)方式要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下自行查閱相關(guān)資料，擬定實(shí)驗(yàn)方案和步驟并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行合理的分析處理。最大程度上體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力。

“開放”體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)資源和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等各項(xiàng)環(huán)節(jié)［2］。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放。一是學(xué)生自行掌握進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，二是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)數(shù)可以彈性安排，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也可以根據(jù)自己動(dòng)手能力的強(qiáng)弱選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間的長(zhǎng)短。（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放?；A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)可以由學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)階段和學(xué)習(xí)程度自主選擇。（3）實(shí)驗(yàn)資源開放。學(xué)生自行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)頻率以及多人同時(shí)進(jìn)行某實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)循環(huán)節(jié)奏，避免某個(gè)時(shí)間段的設(shè)備使用沖突，避免儀器長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或儀器閑置。（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法開放。教師發(fā)揮其主導(dǎo)作用，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總體把關(guān)，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)和示范。

二、《冶金物理化學(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課外科技活動(dòng)結(jié)合

近年來，國(guó)內(nèi)各高校積極開展“挑戰(zhàn)杯”“學(xué)生科技創(chuàng)新基金”“新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究資助計(jì)劃”“本科生創(chuàng)新研究計(jì)劃”等一些課外科技活動(dòng)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下參與科技創(chuàng)新研究，激發(fā)了學(xué)生的科研熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和動(dòng)手能力，提高了學(xué)生獨(dú)立思考問題、分析問題和解決問題的能力，科研創(chuàng)新意識(shí)不斷增強(qiáng)［3］。

為優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，重慶科技學(xué)院充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。根據(jù)教育部“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”精神，結(jié)合學(xué)校實(shí)際，自2006年起持續(xù)開展“優(yōu)秀創(chuàng)新人才培養(yǎng)資助計(jì)劃”活動(dòng)。冶金與材料工程學(xué)院根據(jù)學(xué)生科研創(chuàng)新活動(dòng)積極性較高的實(shí)際狀況，設(shè)立大學(xué)生科技創(chuàng)新基金（SSTIF）,鼓勵(lì)和支持學(xué)生參與科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)等創(chuàng)新活動(dòng)。

（二）開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師科研項(xiàng)目結(jié)合

大學(xué)的基本功能是教學(xué)、科研和服務(wù)。大學(xué)在教學(xué)、科研和對(duì)企業(yè)及社會(huì)的服務(wù)工作中融合了知識(shí)的創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用整個(gè)過程。大學(xué)科學(xué)研究是知識(shí)信息的創(chuàng)造與加工，教學(xué)過程一方面是知識(shí)信息的傳播，一方面是通過教學(xué)相長(zhǎng)激發(fā)科研靈感與發(fā)展科研能力。《中華人民共和國(guó)高等教育法》將“具備相應(yīng)職務(wù)的教育教學(xué)能力和科學(xué)研究能力”作為高校教師取得相應(yīng)教師職務(wù)應(yīng)具備的基本條件之一。

教學(xué)與科研相結(jié)合，既有利于提高師資隊(duì)伍的素質(zhì)，又有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。為此，我們將冶金物理化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師科研項(xiàng)目相結(jié)合。冶金物理化學(xué)課程組的教師們根據(jù)自己的科研項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)情況，鼓勵(lì)學(xué)生以3-5人的團(tuán)隊(duì)合作形式積極參與教師科研，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合課題查閱文獻(xiàn)，收集資料，制定實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參與較高層次的研究。這樣既強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論課程的理解，又鍛煉他們的科學(xué)思維能力和科學(xué)研究能力。

三、《冶金物理化學(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

（一）以課外科技活動(dòng)為基礎(chǔ)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維

學(xué)生的創(chuàng)新思維能力可以在實(shí)驗(yàn)中不斷提高。要善于引導(dǎo)學(xué)生去思考實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，而不是簡(jiǎn)單地告訴其實(shí)驗(yàn)怎么做。以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“添加劑對(duì)碳酸鈣在煤粉燃燒中固硫效果影響研究”為例，學(xué)生剛接觸該項(xiàng)目時(shí)，對(duì)項(xiàng)目所涉及的內(nèi)容和知識(shí)不甚了解。指導(dǎo)教師是學(xué)生科研的領(lǐng)路人，指明方向，指導(dǎo)查閱資料，從理論和實(shí)驗(yàn)手段需要汲取資料精華，在消化資料內(nèi)容前提條件下熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其操作規(guī)程，結(jié)合研究項(xiàng)目思考實(shí)驗(yàn)具體環(huán)節(jié)。為了學(xué)生更好地參與實(shí)驗(yàn)過程，教師首先將研究課題細(xì)化，先讓學(xué)生制定“碳酸鈣在煤粉燃燒中的固硫作用”實(shí)驗(yàn)方案，以此為開端，在學(xué)生順利掌握如何根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)、課題要求及所學(xué)內(nèi)容來制定本部分實(shí)驗(yàn)方案的前提條件下，最終達(dá)到順利完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析的目的。學(xué)生的第一稿實(shí)驗(yàn)方案雖不理想，但指導(dǎo)教師不能越俎代庖，須尊重和保護(hù)學(xué)生的科研興趣、科研自信心和學(xué)習(xí)自尊。指導(dǎo)教師應(yīng)與學(xué)生共同探討、分析比較不同的實(shí)驗(yàn)方案，在充分理清研究思路的情況下，啟發(fā)學(xué)生改正不合理的地方，完善整體實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生經(jīng)過一個(gè)課題細(xì)化成的幾個(gè)子課題的實(shí)驗(yàn)鍛煉，最終會(huì)掌握如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)、撰寫學(xué)術(shù)論文和研究報(bào)告等方面的具體方法，并將順利完成整個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。等學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，回過頭來再分析他們走過的路，會(huì)發(fā)現(xiàn)“由繁到簡(jiǎn)，由簡(jiǎn)到繁”的“總-分-總”路線，會(huì)使問題簡(jiǎn)單化，懂得創(chuàng)新能力培養(yǎng)不是一句空話，提高了發(fā)現(xiàn)、提煉問題能力，信息處理能力，溝通協(xié)作能力，實(shí)際操作能力、文字表達(dá)能力以及開拓創(chuàng)新的能力。

（二）以科研項(xiàng)目為平臺(tái)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣是學(xué)生創(chuàng)新能力的保證。有了好的創(chuàng)新想法，需要嚴(yán)肅認(rèn)真的去執(zhí)行，這樣才能得到比較可信的結(jié)論。部分學(xué)生為了快點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不按照實(shí)驗(yàn)要求的恒溫時(shí)間進(jìn)行而隨意縮短恒溫時(shí)間；或者未達(dá)到要求溫度就開始操作；有的學(xué)生沒有等反應(yīng)完全就提前結(jié)束；更有甚者，直接抄襲其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這樣，即使是有了創(chuàng)新性的想法也將因?yàn)檎麄€(gè)過程不嚴(yán)謹(jǐn)而得不到得到正確的結(jié)果。

一個(gè)進(jìn)行科研工作、并能取得成就的教師必須具有科研意識(shí)、科研精神和科研能力，同時(shí)掌握了各種科研方法。指導(dǎo)教師在進(jìn)行自己的科研項(xiàng)目過程中，如果有學(xué)生參與進(jìn)來，他們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間與指導(dǎo)教師進(jìn)行共同探討、溝通的科研活動(dòng)過程中，耳染目濡，會(huì)激起潛心研究問題的探求欲。例如對(duì)于教師的科研項(xiàng)目“V、Ti對(duì)轉(zhuǎn)爐過程影響的基礎(chǔ)研究”，有5名冶金工程專業(yè)學(xué)生參與，其中大二的3名，大三的2名。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、研究方案撰寫到實(shí)驗(yàn)方案的制定、實(shí)施及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析學(xué)生全程參與。在整個(gè)過程中，渣系中每一個(gè)組分的確定、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的引用、實(shí)驗(yàn)方案的可行性論證以及實(shí)驗(yàn)過程氣氛控制等環(huán)節(jié)無不反復(fù)核實(shí)、討論。同學(xué)們潛移默化地將具備敢于堅(jiān)持科學(xué)思想的勇氣和不斷探求真理的意識(shí)和精神，最終形成堅(jiān)持真理，勇于探求，實(shí)事就是，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，尊重他人勞動(dòng)成果，密切配合協(xié)作，發(fā)揚(yáng)學(xué)術(shù)民主，堅(jiān)持百家爭(zhēng)鳴等嚴(yán)謹(jǐn)做事的習(xí)慣。

[1]石海信.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式研究性教學(xué)模式的研究與探索[J].廣東化工，2008(4).

[2]王宏明,李桂榮.“冶金物理化學(xué)”精品課程建設(shè)與創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)[J].中國(guó)冶金教育，2008（5）.

[3]依爾夏提·吐肯.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生能力培養(yǎng)[J].伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)，自然科學(xué)版，2010（3）.

[4]喬維德.高職教師的科研素質(zhì)及其提升途徑研究與實(shí)踐[J].銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)，2010(3).

G642.4

A

1673-1999（2012）04-0183-02

張生芹（1974-），女，重慶科技學(xué)院冶金材料工程學(xué)院講師。

2011-12-14