周曉明，任 馳，高麗麗*

(1．北華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 吉林 132013；2.北華大學(xué) 理學(xué)院，吉林 吉林 132013)

為更好地應(yīng)對(duì)全球變暖與氣候變化，推行可持續(xù)發(fā)展的低碳、綠色經(jīng)濟(jì)已成為世界各國(guó)的共識(shí)[1]。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展新型清潔能源，加強(qiáng)新技術(shù)的研發(fā)與投入已逐漸成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要部分[2]。在此背景下，世界各國(guó)對(duì)新能源領(lǐng)域人才的需求與培養(yǎng)與日俱增[3-4]。為有力支撐、護(hù)航我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，教育部于2010年增設(shè)了新能源材料與器件專業(yè)。新能源材料與器件專業(yè)不僅涉及的學(xué)科較多，學(xué)科間的交叉程度也很高，這就為本專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的且更高的要求，培養(yǎng)的學(xué)生不僅要扎實(shí)地掌握新能源、新材料及器件等全方面學(xué)科的理論知識(shí)，具備綜合分析問(wèn)題和全面解決實(shí)際問(wèn)題的能力，還應(yīng)具有更為出色的創(chuàng)新能力。

1 新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀與改革探討

本科生的創(chuàng)新往往是突破現(xiàn)有、將所學(xué)理論知識(shí)加以新用，是將理論知識(shí)更高質(zhì)化的具體應(yīng)用與開(kāi)拓發(fā)展。本科生的創(chuàng)新能力產(chǎn)生離不開(kāi)扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)技能，其中，實(shí)驗(yàn)是加深鞏固所學(xué)理論知識(shí)并將其具體應(yīng)用的重要過(guò)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力高素質(zhì)人才教育的重要環(huán)節(jié)。大多數(shù)新能源材料與器件專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程可簡(jiǎn)單劃分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察能力與分析問(wèn)題能力，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程可以培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題能力、科學(xué)思維及領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新能力。由于新能源材料與器件專業(yè)是新興專業(yè)，課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容安排并沒(méi)有十分完善，都處在探索發(fā)展的過(guò)程中，尤其是專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，往往存在著一些弊端，這主要體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)備短缺、師資力量相對(duì)不足、教學(xué)形式單一、評(píng)價(jià)考核方式?jīng)]有創(chuàng)新能力體現(xiàn)等[5-8]，這些致使學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)嚴(yán)重不足。針對(duì)這些問(wèn)題，提出以下基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討。

1.1 更新、轉(zhuǎn)變教師教育思維和理念

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式對(duì)于提高授課質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才具有重要意義。為了使新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力能夠在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中得到更有效地培養(yǎng)與提高，教師需要對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)思維和理念進(jìn)行適時(shí)地更新與調(diào)整。首先教師在教學(xué)中要主動(dòng)轉(zhuǎn)變自身角色，由傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)角色，實(shí)現(xiàn)以教師“教”為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生“學(xué)”為主，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程中，提升學(xué)生的參與度，突出學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生積極思維，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力。教師要將教學(xué)任務(wù)由課中擴(kuò)展到課前、課中、課后。在學(xué)生課前的專業(yè)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)適當(dāng)?shù)牟贾靡恍┯兄谂囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)任務(wù)，巧妙的設(shè)置科學(xué)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)專業(yè)性的思考，進(jìn)而促使學(xué)生進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)。課中教師應(yīng)將課前預(yù)留的科學(xué)問(wèn)題融入專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，讓學(xué)生自己尋找答案，并適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)性的講解與擴(kuò)展。課堂教學(xué)任務(wù)結(jié)束后，教師還應(yīng)盡可能地設(shè)置一些有助于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的綜合性問(wèn)題，讓學(xué)生課后進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室或相關(guān)教師課題組進(jìn)行相關(guān)課題研究，培養(yǎng)學(xué)生自己獨(dú)立思考、動(dòng)手解決尋找答案的科學(xué)習(xí)慣，從而對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行更為深入地層進(jìn)式培養(yǎng)。

1.2 加大投入力度，精選設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的要求很高，往往需要較為復(fù)雜煩瑣、且價(jià)格較為昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，很多學(xué)校的新能源材料與器件專業(yè)由于成立時(shí)間較短，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備方面還很不完善[9-10]，這就要求學(xué)校加大資金投入力度，完善專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和設(shè)施。此外，在滿足基礎(chǔ)教學(xué)的條件下，基于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)中，還應(yīng)該加強(qiáng)綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，以更好地滿足具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要。

1.3 引育結(jié)合，加大師資力量建設(shè)

專業(yè)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新離不開(kāi)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域教師的引導(dǎo)，而新能源材料與器件專業(yè)在很多學(xué)校中都是依托在其他的材料專業(yè)、物理專業(yè)或是化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)之上新建而成，師資力量相對(duì)薄弱，引進(jìn)的師資往往都投入到專業(yè)理論課的教學(xué)中或是學(xué)科科研研究工作中，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教師的數(shù)量和專業(yè)水平都有限，大多數(shù)學(xué)校往往忽視了實(shí)驗(yàn)教師師資隊(duì)伍的建設(shè)。新能源材料與器件專業(yè)是實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)并重的專業(yè)，在學(xué)生培養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有重大的比例，因此，專業(yè)應(yīng)加大相關(guān)專任教師的投入力度，可以安排部分理論授課教師加入專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，特別是鼓勵(lì)高水平的科研教師承擔(dān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，這樣才能更好地抓住科學(xué)前沿，精選、設(shè)計(jì)適宜學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將理論課程所學(xué)到的知識(shí)真正地貫徹到基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。

1.4 改變、創(chuàng)新傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的授課模式

傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式通常是教師先講解實(shí)驗(yàn)原理，再依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，最后學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，按照老師的操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)自己獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與處理。在教師講授和實(shí)驗(yàn)演示操作過(guò)程中，老師和學(xué)生幾乎全程沒(méi)有交流，學(xué)生在操作過(guò)程中遇到問(wèn)題，老師也只是簡(jiǎn)單的指出錯(cuò)在哪里，并沒(méi)有具體的解釋與指導(dǎo)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程并沒(méi)有學(xué)生獨(dú)立的思考過(guò)程和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，改變傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的授課模式、創(chuàng)新教學(xué)方法和手段勢(shì)在必行。在實(shí)驗(yàn)課堂中教師可以根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)展引導(dǎo)式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、學(xué)生參與和討論式教學(xué)等，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施中科學(xué)地設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生參與到專業(yè)實(shí)驗(yàn)的探索過(guò)程以及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研興趣。盡量減少教師演示學(xué)生不能實(shí)際動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于昂貴的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師在實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程中更應(yīng)該注重設(shè)置遞進(jìn)式的科學(xué)問(wèn)題，盡可能多地加入提問(wèn)、討論等培養(yǎng)環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程中啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.5 加強(qiáng)具有創(chuàng)新能力培養(yǎng)的虛擬仿真專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)

新能源材料與器件專業(yè)所開(kāi)設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都需要復(fù)雜且高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一方面，很多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面往往資金投入不足，缺少開(kāi)展相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)所需要的儀器設(shè)備；另一方面，很多專業(yè)實(shí)驗(yàn)需要用到有毒有害的試劑藥品，實(shí)驗(yàn)周期也很長(zhǎng)，這就使得一些更為專業(yè)且貼近工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法開(kāi)設(shè)，而這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力最好的實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生對(duì)新能源領(lǐng)域進(jìn)行更深層次地研究與探索。所以加強(qiáng)可用于培養(yǎng)新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的虛擬仿真專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，更有針對(duì)性地增加綜合性實(shí)驗(yàn)和模擬生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的新能源領(lǐng)域人才具有十分重要的意義。虛擬仿真專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅可以突破時(shí)空和實(shí)驗(yàn)條件的限制，使那些需要昂貴儀器和有毒有害試劑的專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作即可以完成，也可以通過(guò)模擬生產(chǎn)線設(shè)置相關(guān)專業(yè)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，解決生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題，使所開(kāi)設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)最大程度地貼近生產(chǎn)實(shí)踐。除此之外，還可以通過(guò)設(shè)置產(chǎn)品或成果指標(biāo)，讓學(xué)生以研發(fā)工程師的身份獨(dú)立完成產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計(jì)，在模擬生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.6 構(gòu)建融入創(chuàng)新能力培養(yǎng)的考評(píng)機(jī)制

傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)的評(píng)定主要分為兩部分：一是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)踐動(dòng)手能力的考評(píng)；二是學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)、數(shù)據(jù)處理的考評(píng)，顯然這種傳統(tǒng)形式的考核評(píng)價(jià)方式并沒(méi)有體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的考評(píng)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程也沒(méi)有反映出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，僅僅是學(xué)生機(jī)械的掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程，觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理與驗(yàn)證。因此，在推動(dòng)基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新能源材料與器件專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，不僅要在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中引入創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育環(huán)節(jié)，更要注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的考評(píng)，應(yīng)構(gòu)建一套融入創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新的科學(xué)考核評(píng)價(jià)機(jī)制，科學(xué)地加入創(chuàng)新能力考核環(huán)節(jié)，這樣才能更好地落實(shí)與促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升。具體如：改變專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的考核內(nèi)容和考核權(quán)重，在傳統(tǒng)的考核評(píng)價(jià)機(jī)制中引入10%～20%權(quán)重的創(chuàng)新能力考評(píng)，科學(xué)的設(shè)置創(chuàng)新能力考核內(nèi)容，例如以學(xué)生獨(dú)立開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)或是研究性課題作為考核內(nèi)容之一，這樣不僅可以使專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師在教學(xué)中注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)生本人也會(huì)更加注重自身創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。

2 結(jié) 語(yǔ)

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索，不僅要將創(chuàng)新培養(yǎng)理念貫穿到專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，更要注重教師教學(xué)理念及授課模式的改變與創(chuàng)新，加大資金投入力度搭建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)學(xué)校和專業(yè)的實(shí)際情況精選設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)虛擬仿真專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，構(gòu)建融入創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新的科學(xué)考評(píng)機(jī)制，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的自我培養(yǎng)，使走出校門(mén)的學(xué)生更加符合創(chuàng)新社會(huì)發(fā)展的需要。