◆李勝男 金英愛 邵致遠 胡寶寶 于寧

關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考*

◆李勝男 金英愛 邵致遠 胡寶寶 于寧

對于在校大學(xué)生而言，大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目是一個接觸創(chuàng)新科研工作的絕佳機遇，通過立題、搭建實驗臺、測試實驗臺、處理實驗數(shù)據(jù)各個階段的深入學(xué)習(xí)與思考，充分調(diào)動自己的主動性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，為今后深造或者工作打下良好基礎(chǔ)。

創(chuàng)新實驗；綜合實驗臺；創(chuàng)新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.0132

1　前言

開設(shè)大學(xué)生創(chuàng)新性實驗的目的在于促進高校探索并建立出一種以問題和課題為核心的新的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的本科人才培養(yǎng)和研究性學(xué)習(xí)教學(xué)改革，充分調(diào)動本科大學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。同時在創(chuàng)新項目實踐進行中，學(xué)生逐漸掌握思考問題、解決問題的方法，在本科階段就得到創(chuàng)新性科學(xué)研究的鍛煉，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新興趣［1］。

在大學(xué)生創(chuàng)新項目實施過程中，大學(xué)生作為項目的主要實施者，對于實驗項目綜合性和創(chuàng)新性等方面的思考是具有重要意義的。其中，立題、搭建實驗臺、實驗數(shù)據(jù)測試以及實驗數(shù)據(jù)處理的各個階段中，對個人獨立思考能力、理論實踐能力有較強的鍛煉作用，能使個人在這些方面得到較大的提高，使自己向一個全面的高素質(zhì)人才方向發(fā)展，為自己以后的道路奠定一定基礎(chǔ)。

受所學(xué)知識范圍的影響和限制，大學(xué)本科生能接觸到創(chuàng)新科研項目的機會不多。吉林大學(xué)作為參與“國家大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃”項目的高校之一，每年都大力鼓勵學(xué)生積極主動參加到這一計劃項目中來。筆者有幸申請參與到“蒸汽動力綜合實驗裝置的設(shè)計搭建與實驗研究”這一創(chuàng)新項目，成功地參與到創(chuàng)新科研中，將會為此付出自己最大的努力，認真做好這一項目。在這次創(chuàng)新實驗項目進行過程中，得到學(xué)院、教師以及實驗室的大力幫助，自己也學(xué)到很多。

2　創(chuàng)新實驗實施過程中的思考和感悟

立題時的思考 萬事開頭難。立題就是創(chuàng)新實驗的開頭，對于第一次參與到科學(xué)研究項目中的學(xué)生來說是比較困難的。這就需要集思廣益，以小組討論的方式征求每個成員的意見，確定一個大概方向，再通過廣泛收集各種資料，最終確定選題。這個過程中要認真思考，結(jié)合自己的興趣以及學(xué)過的知識提出自己的意見。

通過對《工程熱力學(xué)》一書的學(xué)習(xí)，筆者對噴管有了大概了解，對于噴管可以把流過噴管物質(zhì)的焓轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)的動能這一性質(zhì)，產(chǎn)生很大興趣，希望能夠利用噴管這一裝置，自己設(shè)計實驗臺，驗證噴管的這一性質(zhì)。在詳細咨詢過導(dǎo)師意見以及查閱相關(guān)資料后，決定以噴管為基礎(chǔ)，加上蒸汽發(fā)生裝置以及尾氣處理裝置，設(shè)計一套蒸汽動力綜合實驗臺，運用實驗臺的可操作性，通過噴管的特性把水蒸氣的焓轉(zhuǎn)變成動能，以此來驗證熱力學(xué)第一定律延伸方程，進一步了解設(shè)備中水蒸氣的壓力、溫度等參數(shù)的變化規(guī)律，以達到找出提高能量轉(zhuǎn)換效率途徑的目的。

搭建實驗臺時的思考 對于大學(xué)生創(chuàng)新項目來說，搭建實驗臺就是實踐過程，是理論和實踐的最好結(jié)合，對于整個項目來說是至關(guān)重要的。學(xué)生對整個創(chuàng)新項目的理解以及對測試過程細節(jié)的把握是搭建實驗臺的關(guān)鍵所在。創(chuàng)新項目的題目只是初步想法，通過查閱資料、仔細認真思考、小組討論、咨詢導(dǎo)師，才可以搭建出可行的實驗臺。搭建實驗臺的過程不同于一般實驗過程中教師對于實驗臺的講解，他是學(xué)生通過自己思考，綜合各方面因素而得出的最終成果，它可以極大地改善目前高等教育培養(yǎng)過程中的實踐教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力［2］。

通過筆者小組成員的多次討論分析和實踐操作確立的搭建實驗臺的過程總體可以分為三個階段。

第一階段，對實驗臺的整體框架模型有一個基本的了解掌握。在立題階段，筆者小組就已經(jīng)討論出實驗臺的大概模型，實驗臺由噴管以及類似汽輪機的簡易裝置加上加熱裝置和尾氣處理裝置組成。

第二階段，完善實驗臺。筆者小組先通過查閱資料，并參考其他人做過的實驗，在考慮實驗的可行性、安全性基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)計算，最終確定了實驗臺的外觀尺寸；然后筆者小組通過對實驗臺測試方法和數(shù)據(jù)處理過程等方面的考慮，設(shè)計實驗臺的各個細節(jié)方面。這個階段主要考慮壓力表、限壓閥的使用類型與數(shù)目，水的加熱方式，熱電偶的布置，保溫方式以及數(shù)據(jù)處理。

第三階段，完成對實驗臺具體裝置的安裝制作。筆者小組就裝配細節(jié)、材料等方面進行實驗臺的設(shè)計。在此過程中，筆者小組查閱大量資料，走訪很多商家、工廠，通過與工廠師傅詳細討論實驗臺各個部件制作細節(jié)，與商家、工廠討論制作價格，最終選定工廠制作實驗臺各個部件。實驗臺制作完成后，筆者小組自己動手組裝實驗臺，這個過程主要包括實驗臺支架的搭建，軸承與軸的配合安裝，壓力表、限壓閥的安裝以及保溫材料的使用。

在與工人師傅討論過程中，對于實際工廠車間的加工制造方法有了較深的了解，為此還專門學(xué)了很多工人師傅交流常用的術(shù)語，以便和工人師傅更加方便地交流。經(jīng)過和工人師傅的交流，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計的圖紙很理想化，在現(xiàn)有條件下，考慮到經(jīng)費，完全不可能做出完整的實驗裝置來。筆者與成員又經(jīng)過深入討論并通過多次與廠家進行關(guān)于制作、價格等方面的討論，最后確定最終方案。最終方案不僅考慮到綜合實驗臺安全性、可行性，還考慮到綜合實驗臺的經(jīng)濟性。通過思考，把理想化的方案轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜邢藿?jīng)費可以做出來的實物。通過大學(xué)生實驗創(chuàng)新，不僅提高了自身的科研能力，而且對于科研工作中不可或缺的科研經(jīng)費也有了一定理解。

筆者小組在搭建實驗臺過程中，不止一次遇到難題，類似于科研中的進展瓶頸，大腦的思考和雙手的實踐無法得到完美契合［3］。雖然遭遇瓶頸期，但筆者小組并沒有直接向指導(dǎo)教師尋找解決方案，而是仔細思考、勇于創(chuàng)新，列出設(shè)想的多種解決方案，并逐一思考。然后通過指導(dǎo)教師對各可行性方案的點評，結(jié)合自己在實踐過程中積累的經(jīng)驗來確定最終的解決方案。在此過程中，筆者小組的指導(dǎo)教師大力鼓舞學(xué)生勇于嘗試、敢于創(chuàng)新，始終將主動權(quán)交予學(xué)生手中?？梢哉f，筆者小組在此過程中真正學(xué)到了東西，掌握了本領(lǐng)，這完全得益于指導(dǎo)教師的及時指點和放手嘗試。

在實驗臺搭建過程中，學(xué)生主動查閱文獻，思考討論遇到的問題并提出解決方案，可以很大程度提高思考能力和創(chuàng)新能力，并且激發(fā)在這方面的潛力。把書本和實際相結(jié)合，讓死板固定的書本知識化為靈活真實的科學(xué)應(yīng)用。大學(xué)生對科研的接觸相對較少，所以很少受到傳統(tǒng)思維方式的束縛，可以充分開放思路和思維，尋求新穎創(chuàng)新，很有可能打開課題的另一扇窗戶，找到更優(yōu)質(zhì)的解決問題的方法［4］。

測試實驗臺時的思考 在實驗臺搭建完成后有必要同時也必須對實驗臺進行相應(yīng)的測試。測試實驗臺之前，實驗小組要制訂高效周密的實驗方案，這是非常有必要的。實驗方案在實驗過程中起著至關(guān)重要的作用，它是實驗的中心環(huán)節(jié)，其他實驗工作都是圍繞實驗方案進行的。最初的實驗方案是在實驗小組思考的基礎(chǔ)上確定的，并沒有實踐依據(jù)，得出的實驗數(shù)據(jù)會有一定誤差。隨著實驗的進行，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在思考討論的基礎(chǔ)上應(yīng)該相應(yīng)改變實驗方案，減小誤差，使實驗方案精確化、細致化、高效化，從實踐中得出成熟的實驗方案。通過這種在實驗測試中由手到腦、再由腦到手的思維轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)大腦思考和雙手實踐的完美契合，同時也達到實踐與理論相結(jié)合的目的，使自己獨立思考和自主解決問題的能力得到相應(yīng)提高，并且在無形之中提高自我的科研能力。

進行實驗數(shù)據(jù)處理時的思考 在實驗測試的數(shù)據(jù)結(jié)果出來之后，就要對相關(guān)的測試數(shù)據(jù)結(jié)果進行精細處理。前期實驗數(shù)據(jù)處理應(yīng)該與后期實驗測試同步進行，實驗小組應(yīng)該基于前一階段的實驗數(shù)據(jù)，在思考的基礎(chǔ)上對后一階段的實驗方案做出相應(yīng)的改進。實驗數(shù)據(jù)的處理應(yīng)該利用相應(yīng)的電腦軟件，做出實驗數(shù)據(jù)的表格和曲線，使實驗數(shù)據(jù)更加明朗，繼而做出實驗數(shù)據(jù)分析。

出現(xiàn)實驗誤差是任何一個動手操作的實驗所不能避免的現(xiàn)象，但實驗誤差對實驗結(jié)果具有較大的影響，因此必須對實驗數(shù)據(jù)進行誤差分析，確定實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的可取性。實驗誤差是實驗過程中一些客觀的操作（如實驗測量等）而產(chǎn)生的客觀結(jié)果，實驗小組應(yīng)該從實驗的各個細節(jié)（如實驗方案制訂時的思考和實驗方案實施時的實踐）入手來盡可能減小實驗的系統(tǒng)性誤差和過失性誤差，找到最適合進行實驗的環(huán)境條件，并且在具體實踐中提出相應(yīng)的改進方案。

3　結(jié)語

國家的發(fā)展離不開創(chuàng)新，社會的進步離不開創(chuàng)新，民族的復(fù)興更離不開創(chuàng)新。創(chuàng)新為整個人類社會的進步提供了動力。當(dāng)下中國相對于歐美發(fā)達國家而言，創(chuàng)新能力較為缺乏，所以作為為國家培養(yǎng)人才的高校，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是大勢所趨、形勢所迫。大學(xué)生創(chuàng)新實驗在為高校、社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才上做出很大貢獻，還為高校的創(chuàng)新教育提供了一個嶄新平臺。創(chuàng)新實踐活動是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必由之路，只有通過實踐才能真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新意識，引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)思維模式。

通過大學(xué)生創(chuàng)新實驗，筆者經(jīng)歷了立題、搭建綜合實驗臺、測設(shè)綜合實驗臺以及實驗數(shù)據(jù)分析各個階段，深刻體會到積極思考與動手實踐的重要性，并且了解了科研中所需要的基本能力及應(yīng)有品質(zhì)，對于以后的發(fā)展將會有很大幫助?！?/p>

［1］楊洪濤，張新.慧魚模型在機電類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.科技信息，2010（20）：420-422.

［2］馮林，張嵐.“質(zhì)量工程”視角下的大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃［J］.實驗室研究與探索，2008，27（6）：27-29.

［3］李文博，尹爽，陳培焱，等.國家大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目的思考與實踐［J］.中國教育技術(shù)裝備，2014（12）：128-129.

［4］蔡盛健，陸樹良.大學(xué)生創(chuàng)新實驗中學(xué)生主體地位的思考與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（12）：29-31.

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1671-489X（2016）14-0132-02

*項目來源：吉林大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生課程體系建設(shè)項目“動力工程專業(yè)流體流動與傳熱課程體系建設(shè)”；吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目“蒸汽動力綜合實驗裝置的設(shè)計搭建與實驗”。

作者：李勝男，吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室；金英愛，吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室教授，研究方向為強化傳熱與節(jié)能技術(shù)；邵致遠、胡寶寶、于寧，吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院（130025）。