王 燕，李金輝，徐志峰，王瑞祥，劉晉彪，王 穎

(江西理工大學 冶金與化學工程學院，江西 贛州 341000)

隨著全球社會高速的發(fā)展，新時代大學教育的教學目標發(fā)生了重大的改革。2006年11月，教育部啟動了“國家大學生創(chuàng)新性實驗項目計劃”，旨在探索和建立以問題和課題為核心的教學模式，進行以本科生為主體的創(chuàng)新性實驗改革，強調實驗過程中的自主性學習，獨立思考，鼓勵學生進行創(chuàng)新性設計，加強思維和方法訓練，力爭培養(yǎng)一批具有潛力的拔尖型創(chuàng)新人才[1]。只有培養(yǎng)出大批具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型大學生，才能使我們有能力參與日趨激烈的國際競爭，并保證在競爭中立于不敗之地，大學生創(chuàng)新性實驗計劃是教育部為了提高本科教育質量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一項重要舉措[2]。隨后，各大高校相繼根據(jù)自身實際制訂了新的教學方案，開展了大量的前沿的試驗項目，引進了新型硬件實驗設備，構建了適合自身狀況發(fā)展的創(chuàng)新性實驗模式。通過此項目的順利進行，給本科生提供了一個進入國家(省)實驗室和創(chuàng)新實驗室深入學習的機會，幫助學生養(yǎng)成獨立思考、勇于動手、自主實踐的創(chuàng)新意識。當然，在此實驗模式的開展中也要求教師擁有較硬的條件，知識基礎深厚、實驗視野開闊、科研閱歷豐富。而在擁有國家政策、學校項目、老師指導的情況下，創(chuàng)新性實驗對大學生科研能力培養(yǎng)的成效如何，主要是由學生這個主體所決定的。對此，筆者結合具體的創(chuàng)新性實驗例子，分析和探討創(chuàng)新性實驗對大學生這個主體科研能力培養(yǎng)研究的理解與認知。

1 創(chuàng)新性實驗的特點

1.1 創(chuàng)新性

創(chuàng)新性實驗旨在充分發(fā)揮學生自主學習和創(chuàng)新實驗的能力，鼓勵學生結合學科專業(yè)，引導學生深入了解實驗、參與實驗，在其過程中調動了學生學習的積極性、主動性，激發(fā)了學生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力的意識[3]，特別注重實驗的創(chuàng)新點或是其創(chuàng)新性理念與實驗方法的提出。

1.2 主導性

在創(chuàng)新性實驗中許多教師對“創(chuàng)新”的認識不夠深刻，簡單地認為只要科研設施和實驗條件滿足學生的需求，就可以讓學生自由發(fā)揮。實際上學生專業(yè)基礎不夠深厚，盲目設計缺乏一定的可行性，甚至有些學生在遇到問題時得不到及時的解決，失去新奇感和耐心。教師應當及時跟進發(fā)現(xiàn)學生存在的問題并給予一定的指導，幫助學生克服困難，調動學生的科研興趣和自主創(chuàng)新意識。

1.3 主體性

主體性即實驗的每一步都是由學生自己參與完成，即實驗課題的確定、資料的查閱、方案的制作、儀器的操作、數(shù)據(jù)的記錄與處理及實驗報告、論文專利的撰寫等，指導教師則是負責給予適當?shù)膶嶒炚n題方向、實驗操作技術上的建議提示，還有因學生知識的不完整性、不系統(tǒng)性和不全面性，指導教師要負責學生實驗嘗試過程的安全性，以免發(fā)生不必要的傷害與損失。

1.4 過程性

以往的實驗大多是對書本上成熟的理論知識進行驗證，幫助學生深刻理解和加強記憶，不能有效地培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)新能力。但是，創(chuàng)新性實驗很好地彌補了不足，鼓勵學生在實驗過程中不怕困難、勇于探索。它促使學生不僅充分運用課本上的基礎理論知識，而且還學會查找課本以外的圖書、著作等，讓學生親自實踐科學探索的過程。

2 創(chuàng)新性實驗應遵循的實驗原則

2.1 安全性原則

設計創(chuàng)新性實驗時應避免使用危險品和易揮發(fā)試劑，考慮實驗過程中潛在的危險并做出應對方案。例如，在實驗中用到酒精燈加熱這一環(huán)節(jié)，學生要清楚酒精燈的規(guī)范安全操作和應急處理措施，提前準備好濕毛巾等滅火工具，遠離易燃易爆物品，使用完畢后嚴禁用嘴吹滅火焰，必須用燈帽蓋滅。

2.2 科學性原則

創(chuàng)新性實驗不是毫無根據(jù)地任意想象，而是以正確的、完備的理論知識為依托，并及時更正以往錯誤的、落后的知識體系，保證創(chuàng)新的科學性。

2.3 可行性原則

設計創(chuàng)新性實驗時綜合考慮現(xiàn)有的條件，盡量選擇常用的藥品、儀器及可行的設計方案。如在生物體中幾種元素的鑒定實驗項目中，學生對鑒定磷元素進行了創(chuàng)新設計，利用元素分析儀測定生物體中磷元素的含量，實驗中把磷元素轉換成為磷鎢酸，由于磷原子在磷鎢酸中作為雜原子，含量很低，此創(chuàng)新設計測定的磷元素的含量誤差較大，故該創(chuàng)新設計不可行[4]。

2.4 前沿性原則

在創(chuàng)新性實驗設計中優(yōu)先選用尖端的測試技術。比如將硫酸亞鐵銨的制備實驗增設成為創(chuàng)新性實驗時，學生利用傅立葉變換紅外光譜儀在4000～400cm-1范圍內測定了產品的紅外光譜，利用TG/DTA7300綜合熱分析儀將制備的樣品置于特定環(huán)境中改變其溫度或維持在固定溫度，由高靈敏天平觀察樣品重量變化及溫度差電偶測量相變化狀況，進而推測材料特性與組成比例[4]。

3 創(chuàng)新性實驗過程中學生科研能力的培養(yǎng)

3.1 更新觀念，教學手段多樣化

良好的創(chuàng)新活動，離不開扎實的知識基礎，學校應重視基礎課程，選派經驗豐富的教師擔任重擔；教學中，使用多媒體輔助教學；與此同時，引入慕課平臺，提供給學生與重點學校共同學習的機會，互相交流，開拓眼界；對學生定期開展分析測試課程培訓，提高專業(yè)實踐技能；一些操作簡易，10萬以下的儀器，適當加大學生的參觀和開放使用，激發(fā)學習熱情；加大教師對科技社團的指導，制定教學計劃和活動策劃，并保障正常開展的基礎條件?？偟膩碚f，科研創(chuàng)新是一個持久的過程，引入豐富的教學方法，可以較少學生的疲勞感和煩躁感，多種教學方法的實施，也可以促使學生選擇一套適合自己的學習方案。

3.2 培養(yǎng)學生獨立思考、自主學習、敢于質疑的科研精神

獨立思考，自主學習是科學研究工作者的基本素質，質疑精神，是科研工作者取得創(chuàng)新性成果的必備要求。在老師的指導下，培養(yǎng)學生獨立思考、獨立分析、自主學習新的實驗知識或技能的能力，并勇于質疑常規(guī)，批判不合理之處，運用多角度的思維去剖析問題、解決問題，從而幫助學生樹立求異意識和培養(yǎng)質疑能力。創(chuàng)新性實驗的設計過程，是創(chuàng)造性思維能力鍛煉的過程，實驗探索過程中有利于激發(fā)人的各種思維如形象思維、抽象思維、辯證思維、靈感思維和直覺思維等[5]。與以往實驗課程相比，創(chuàng)新性實驗更具有探索性，在創(chuàng)新性實驗中指導老師只會給一個大致的方向，剩下的需要學生和自己團隊進行思考實驗的課題及內容。這里筆者以浙江大學臨床醫(yī)學一組參加“創(chuàng)新性”實驗的學生為例，導師在開始時給出了“鈣蛋白酶，炎癥，學習記憶”三個關鍵詞，要求課題的選擇與這三個詞語有關。根據(jù)查閱的資料顯示：鈣蛋白酶在炎癥的發(fā)病機制中發(fā)揮了重要作用；并且，炎癥，尤其是神經炎癥和學習記憶能力間密切相關。但是，鈣蛋白酶與學習記憶能力間的關系不明確。經過一個星期的閱讀、分析、討論，最終確定以“探究鈣蛋白酶抑制劑對內毒素(LPS)誘導的神經炎癥小鼠學習記憶功能的影響”作為小組課題，采用LPS建立神經炎癥模型，以小鼠為實驗研究對象，用Morris水迷宮評價小鼠的學習記憶能力[6]。

3.3 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度

化學是以實驗為基礎的一門科學，利用化學方法合成的產品給社會帶來便利的同時也具有危險的一面，如實驗用品儲存、使用方法、實驗操作，整個過程中都需要嚴格按照規(guī)定進行，否則引發(fā)的后果是非常嚴重的。嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度既是對自己負責又是對他人負責。一次實驗的失敗并可怕，由于化學的高危性，一時疏忽大意，危及的是自身和他人的生命安全。這里以西北農林科技大學學生參加“創(chuàng)新性”實驗項目為例，起初，學生們認為課本上的基礎實驗步驟很簡單，因此不用心學習，但在實驗時，污染試劑、誤扔實驗試劑等錯誤頻犯。甚至有一次，學生連續(xù)幾天DNA的提取量都較少，始終找不到原因，最后在老師的指導下，發(fā)現(xiàn)沒有冷凍離心，然而在實驗方法上清楚地寫明了4℃離心[7]，所幸的是這個失誤沒有造成其他的傷害，只是實驗失敗，但一個小的錯誤可能延遲你的實驗進度或讓你與真正的實驗結果擦肩而過。因此，想要在有限的時間內得到正確的實驗結論就必須保持嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。但現(xiàn)狀并不樂觀，尤其體現(xiàn)在學生上實驗課程時常常遲到早退、甚至不認真做實驗，抄寫別人的數(shù)據(jù)或胡編亂寫做假數(shù)據(jù)，像這種不正之風一定要堅決糾正[8]。因此，指導教師要嚴格把關，鼓勵和監(jiān)督學生保質保量地完成任務，端正學習態(tài)度樹立現(xiàn)代大學生的良好形象，為他們將來走向社會，承擔更大的責任打下良好的基礎[8]。

3.4 培養(yǎng)學生堅韌的創(chuàng)新創(chuàng)造精神

堅韌的創(chuàng)新創(chuàng)造精神是實現(xiàn)創(chuàng)新的保障。創(chuàng)新不是一蹴而就，在創(chuàng)新過程中，將遇到各種艱難擾亂學生從事科研的心志，所以教師需要培養(yǎng)其探尋真理的樂趣，不怕吃苦的勇氣?；瘜W是一門需要實驗的學科，是一個不斷解決問題、繼續(xù)前進的過程，許多原理上已經非常完備的內容，在試驗中多次嘗試卻始終存在未知原因導致最終失敗。面對屢次的失敗，一方面通過搜尋各種資料尋求原因，并且嘗試改進; 另一方面要有樂觀堅毅的精神，相信自己、堅持做下去[9]。英國心理學家G·Wallas在《The Art of Thought》中將創(chuàng)造歸結成四個過程：準備期、醞釀期、明朗期、印證期。而創(chuàng)新性實驗教學的實踐過程則包括有：前期資料搜集、根據(jù)資料提出假設、分析可行性、實驗驗證、分析試驗結果得出結論?？梢钥吹秸麄€實驗教學的過程基本符合創(chuàng)造的四個階段，即學生在經歷探索性實驗教學時就已在潛移默化中進行著自我創(chuàng)造與創(chuàng)新。并且因而從形式上來看，創(chuàng)新性實驗教學完全可以作為一種創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)教育模式[10]。

3.5 提升學生參與科研的積極性

目前大多數(shù)學生上實驗課時懶懶散散，甚至認為是浪費時間草草完成任務。為了準確了解學生的實際情況，武漢大學的專家們發(fā)起了對科研興趣的問卷調查。表1為部分調查結果，結果顯示參與者的興趣是大于未參與者的。對此，填寫問卷調查的學生表示老師在課堂中側重理論知識的講解，枯燥無味，沒能感受到科研實驗的無窮魅力，所以毫無興趣可言。

表1 對科研興趣的大學生人數(shù)

興趣是最好的老師，培養(yǎng)科研的積極性，可以從培養(yǎng)興趣開始。通過定期開展科普公開日、競賽實驗周、科研文化月等系列活動，向大家展示科研的魅力，并設計相應的獎勵制度，激發(fā)學生參與的積極性。此外，對指導教師賦予更多的自主權，讓其有展示自己科研課題的平臺和機會，從而吸引更多的學生參與，并對老師給予相應績效的獎勵?？蒲惺翘剿髡嬷耐緩?。然而受當今教育體制限制，學生雖然考試成績高，但是難以體會到科研探索的樂趣，而產生樂趣是參與科研并取得一定成果的關鍵所在11。

3.6 培養(yǎng)學生的團隊合作精神

科研是一項集體工程，僅靠一個人的智慧單干不會有太大成就。目前大多數(shù)大學生學生都是獨生子女，從小就是生活在溫室里的花朵，不擅長與人相處，缺少獨立組織活動或開展實驗項目的能力，團隊意識也較為薄弱8。而實驗項目的實施離不開隊員的相互合作，團隊精神不僅在大學生創(chuàng)新性實驗中起重要作用，長遠來看，對學生畢業(yè)后的工作與生活也有著極大的益處12。比如開展測量土壤中元素的含量的簡單探索實驗時，土壤標本的野外采集更需要協(xié)調合作，有負責選取、采集土壤樣品的、負責記錄的、負責照相貼標簽的等。參與課題開展的學生，其團結協(xié)作能力都得到了極大的鍛煉與提高，他們懂得如何分配每項任務，充分發(fā)揮各自的特長與優(yōu)勢。于此同時，研究進程的順利開展還離不開老師們的悉心教導，以及研究生師兄師姐們的熱情幫助。

3.7 加強學生的思想道德建設

在創(chuàng)新性實驗過程中，還要注重學生的思想道德建設。特別是從事化學領域的學生，不做危害國家、社會、他人的科研創(chuàng)新，不追逐個人名利，損人利己，加強集體主義的使命感和成就感，引導他們學習老師不求回報只講奉獻的大無私精神。另外，在此過程中，還需處理好經濟效益與科研之間的關系。打破傳統(tǒng)觀念“重理論、輕應用，重研究、輕開發(fā)”的影響，注重與社會的接軌。我國是一個人口大國，要想推動國民經濟快速發(fā)展，必須依靠科技創(chuàng)新。作為學生、教師，用自己智慧的結晶，造福于人民，服務于社會，這是我們的責任和義務，也是我們努力的動力源泉。例如針對腐蝕造成的巨大經濟損失、停產停工、設備損壞、環(huán)境污染等問題，化學人士開始從事此方面的研究，先后利用環(huán)氧樹脂涂層、石墨烯涂層等到納米粒子ZnO修復的復合涂層，經過一代代的刻苦鉆研，努力用自己的智慧和汗水改善現(xiàn)狀。

4 對進行創(chuàng)新性實驗出現(xiàn)問題的認知

目前各個高校開展的創(chuàng)新性實驗，總體已經取得了預期的結果，但其中也存在一些問題。筆者總結有以下幾方面：(1)宣傳不到位、學生參與比例不高；(2) 指導老師布置的任務不切實際；(3)學校給予創(chuàng)新性實驗的科研條件有限。針對以上問題，提出三點建議：a.加大宣傳力度?，F(xiàn)在大部分學校基本采用一到兩種傳統(tǒng)方式進行宣傳，筆者認為不僅利用學校的報紙、宣傳欄、網站等傳統(tǒng)媒介，而且結合微信公眾號、微博等新媒體進行宣傳，吸引更多的學生們了解創(chuàng)新性實驗項目的目的、意義，并且積極參與到活動中來。與此同時，一個好的獎勵機制對宣傳可以做到事半功倍，各大高?？梢葬槍?chuàng)新性實驗項目對學生和老師分別采取多層次、多方面的獎勵制度[13]。b.與教師科研相融合，縮小選題范圍。對于第一次接觸科研的本科生，知識面有很大的欠缺，直接給學生一個大題目，即使他們有想法，但還是會讓學生們不知從何處著手準備，這時如果沒有教師的指導，就會降低他們剛萌發(fā)的興趣，從而放棄比賽。c.學校應加強硬件設施的投入。比如學校應加強圖書館，電子閱覽，實驗室等硬件、軟件(各種數(shù)據(jù)庫)設施的投入，建立專門創(chuàng)新性實驗室和開放性的實驗平臺，提供充足的資金，進而使學生在創(chuàng)新性實驗中可以全身心的投入，提高自身的創(chuàng)新實驗能力。

5 小結

創(chuàng)新是一個國家進步的靈魂，尤其我國處于快速發(fā)展的時期，更加需要發(fā)揮科技人才的積極性、主動性和創(chuàng)造性[14]，而將專業(yè)學科與創(chuàng)新性實驗項目結合正是培養(yǎng)這類本科生成為其人才后備軍的有效途徑[15-16]。具體來說，大學生創(chuàng)新性實驗項目將來源課本和其他途徑的理論知識實踐應用起來，有助于開發(fā)學生的創(chuàng)新潛能和幫助學生養(yǎng)成獨立實踐的科研素養(yǎng)，如今，我們仍需要根據(jù)實際情況進行摸索嘗試，在嘗試中進步，在進步中創(chuàng)新，只有這樣才能更好的實現(xiàn)創(chuàng)新性實驗的目的，為市場輸送更多的優(yōu)秀的綜合性創(chuàng)新人才。

目前，各大高校開展創(chuàng)新性實驗，結合當?shù)貎?yōu)勢，打造出一套具有專業(yè)特色的培養(yǎng)方案。例如我院各班級都配有具有一定學術水平的兼職班主任，各年級有專職輔導員。積極參與組織和策劃學生科研活動，我校近幾年不斷吸納各方人才，包括留學回國人員等，這無疑為學校的科研注入了新的活力，也為大學生本科生們帶來了大批學術精深、思想活躍的好老師、好榜樣，對學生們的科研素質培養(yǎng)無疑會起到巨大的作用[17]。此外，我院還利用當?shù)氐牡乩韮?yōu)勢，開展利用以稀土元素離子綜合利用為核心的創(chuàng)新性實驗項目，結合當?shù)氐牡乩韮?yōu)勢，提高了資源的循環(huán)利用率，讓參與創(chuàng)新性實驗的同學在參與過程中，明白自己是引領人，有效的推動當?shù)靥厣V產資源綜合研究利用，比如我院在稀土上轉換熒光材料方向就取得的進展，為上轉換材料后續(xù)的深入研究提供了理論基礎，也對其相應的材料應用及拓展具有重要的指導意義。