李嬌，金谷，姚奇志，李玲玲，劉紅瑜

1化學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué))，合肥 230026

2中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，合肥 230026

英才計(jì)劃是中學(xué)生科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)計(jì)劃，中國科協(xié)、教育部于2013年開始逐步實(shí)施英才計(jì)劃，其宗旨是貫徹全國科技創(chuàng)新大會(huì)精神，落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010–2020)》關(guān)于“支持有條件的高中與大學(xué)、科研院所合作開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究和試驗(yàn)，建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”的要求，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批具有科學(xué)潛質(zhì)的科技創(chuàng)新后備人才[1–3]。通過在中學(xué)里面篩選一批品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生進(jìn)入重點(diǎn)大學(xué)，選拔一批品學(xué)兼優(yōu)、學(xué)有余力，具有創(chuàng)新潛質(zhì)的中學(xué)生走進(jìn)大學(xué)，在自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的著名科學(xué)家指導(dǎo)下參加科學(xué)研究項(xiàng)目、科技社團(tuán)活動(dòng)、學(xué)術(shù)研討和科研實(shí)踐等活動(dòng)。在為期一年的培養(yǎng)過程中，感受名師魅力，體驗(yàn)科研過程，激發(fā)科學(xué)興趣，提高創(chuàng)新能力，樹立科學(xué)志向。英才計(jì)劃夏令營活動(dòng)是整個(gè)計(jì)劃一年期過程中的一個(gè)重要體驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，以2019年英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科夏令營為例，予以簡單介紹。

1 夏令營活動(dòng)簡介

繼英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科夏令營活動(dòng)在上海交通大學(xué)、吉林大學(xué)、浙江大學(xué)等一系列名校成功開展后，2019年7月22–26日，2019年英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科夏令營在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)舉辦，來自天津、上海、安徽、福建等18個(gè)省市的46名英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科學(xué)生參加活動(dòng)[4]。通過科研大匠面對(duì)面的講座活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)，激發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)的濃厚興趣；中學(xué)生們走進(jìn)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，通過探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，在實(shí)踐中體驗(yàn)化學(xué)的奧秘；通過參觀中國科學(xué)院等離子體物理研究所、中國科學(xué)院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室等國家重大科技場(chǎng)所，點(diǎn)燃學(xué)生們的科學(xué)夢(mèng)想，見圖1。

圖1 英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科夏令營活動(dòng)框架

2 科研大匠面對(duì)面：開拓眼界，明晰科研夢(mèng)想

在本次夏令營活動(dòng)中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長包信和教授作了題為“能源的明天，人類的未來——化學(xué)家的解決方案”的精彩報(bào)告(見圖2-左上)，向?qū)W生介紹日常生活中的能源，講述人類能源的歷史和未來。俞書宏教授、何平笙教授以及羅毅教授分別給學(xué)生帶來“如何熱愛科學(xué)？——從納米科技談起”(見圖2-右上)、“高分子時(shí)代”“理性的化學(xué)——化學(xué)的理性”(見圖2-左下)三場(chǎng)精彩的大師報(bào)告。專家們風(fēng)趣的語言以及貼近生活的報(bào)告內(nèi)容，激發(fā)了中學(xué)生學(xué)習(xí)、探究化學(xué)學(xué)科的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新素養(yǎng)。會(huì)后與著名科學(xué)家面對(duì)面交流，零距離感受大師風(fēng)采，學(xué)生們都非常激動(dòng)，感慨收獲頗豐，如圖2-右下。

圖2 教授講座與師生互動(dòng)

3 探索實(shí)驗(yàn)親實(shí)踐：腳踏實(shí)地，理論付諸實(shí)踐

化學(xué)是一門動(dòng)手操作性很強(qiáng)的學(xué)科，通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)教學(xué)可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，但是要想取得更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一定要有充足的理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，所以實(shí)驗(yàn)課是理論知識(shí)的驗(yàn)證，而理論則是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，兩者相輔相成、不可分割[5]。我國目前部分中學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不夠，由于高考受多種條件的限制，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考查只能以筆試的形式進(jìn)行。有些學(xué)生甚至從未接觸過實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知只是停留在書本的“死記硬背”知識(shí)點(diǎn)上，這種現(xiàn)象禁錮了學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣和好奇心，而且不利于學(xué)生觀察能力和動(dòng)手能力方面的培養(yǎng)，與拔尖人才培養(yǎng)理念相悖。

古語有云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于幫助學(xué)生形成化學(xué)概論，鞏固化學(xué)知識(shí)，獲得化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度具有重要的意義，在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫婢胁豢苫蛉钡淖饔肹6]，更能培養(yǎng)學(xué)生的思維、創(chuàng)新、實(shí)踐的能力。夏令營活動(dòng)開展課題實(shí)驗(yàn)，帶中學(xué)生們走進(jìn)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生們對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣和熱情，通過實(shí)驗(yàn)直觀而又深入地了解化學(xué)，并在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)化學(xué)的奧秘，下面以“飲料中‘珍珠’的制備和創(chuàng)意研究”為例詳述之。

3.1 安全意識(shí)培養(yǎng)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，中學(xué)生往往會(huì)忽視各種實(shí)驗(yàn)要求和注意事項(xiàng)，安全意識(shí)很薄弱，因此，在夏令營探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，以大學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范和要求，采取“安全準(zhǔn)入+安全教育+教師巡視提醒”多種形式，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的安全知識(shí)教育，強(qiáng)化學(xué)生的安全意識(shí)，相信這些將在學(xué)生們心中生根發(fā)芽，有效避免實(shí)驗(yàn)安全事故的發(fā)生，見圖3。

圖3 實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入(左)、安全知識(shí)教育PPT(右)

3.2 探索實(shí)驗(yàn)過程

3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，我們選取了大學(xué)化學(xué)中經(jīng)典分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)“飲料中‘珍珠’的制備和創(chuàng)意研究”，操作難度適中，貼近生活，趣味性強(qiáng)，學(xué)生可用實(shí)驗(yàn)制備的五顏六色的產(chǎn)物海藻酸鹽凝膠自行進(jìn)行創(chuàng)意造型設(shè)計(jì)。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)原理

海藻酸鈉是褐藻細(xì)胞壁的主要成分之一，它是由β-D-甘露糖醛酸(M)殘基和α-L-古洛糖醛酸(G)殘基通過1 → 4糖苷鍵連接而成的線性高分子。Ca2+、Cu2+、Pb2+等金屬離子與G殘基的―OH和―COOH相互作用，使得海藻酸鹽分子間發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)而形成海藻酸鹽凝膠。本實(shí)驗(yàn)利用銳孔法將海藻酸鈉溶液擠出形成球形液滴，滴入CaCl2溶液中交聯(lián)獲得海藻酸鈣凝膠小球(微膠囊)，或者連續(xù)擠出，形成凝膠條。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)的考核是采取過程式考核方法，即：從實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、團(tuán)隊(duì)合作及創(chuàng)新性五個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位考核，在公平公正的環(huán)境下促使學(xué)生專注于實(shí)驗(yàn)本身，有利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作都打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。評(píng)分表見圖4。

圖4 英才計(jì)劃化學(xué)學(xué)科夏令營探索實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)分表

3.2.4 成果展示

自制創(chuàng)意作品，這個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生們從呆板枯燥的書本知識(shí)跳脫出來，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。學(xué)生們經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)堅(jiān)持不懈的努力，每份作品都充滿著活力，見圖5。一位學(xué)生評(píng)價(jià)：原來認(rèn)為大學(xué)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是晦澀難懂的，但是經(jīng)實(shí)際體驗(yàn)后，更顯平易近人，化學(xué)也可以這么有趣，創(chuàng)意無限，收貨滿滿。

圖5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)課題探索過程(a，b，c)；學(xué)生創(chuàng)意作品展示(d，e)

3.2.5 匯報(bào)交流

為培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，探索實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中要求學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。活動(dòng)后期，還安排學(xué)生們就實(shí)驗(yàn)課題成果進(jìn)行匯報(bào)與交流，分享在實(shí)驗(yàn)中的收獲與感想，分析在實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)的問題，對(duì)未來的大學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)做出展望。

4 參觀國家大科技裝置：總結(jié)分享，展望未來之途

活動(dòng)期間，參觀中國科學(xué)院等離子體物理研究所的超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，中國科學(xué)院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室這三個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，更是讓學(xué)生們體會(huì)到我國科技的飛躍發(fā)展。參觀中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校史館讓中學(xué)生們了解到“紅專并進(jìn)，理實(shí)交融”的理念；與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)優(yōu)秀大學(xué)生面對(duì)面的交流，營員們學(xué)到了寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，了解有趣而豐富的大學(xué)生活，以及對(duì)忙碌而充實(shí)的科研生活充滿好奇。夏令營的生活雖短暫，卻能讓營員們更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)，從而相約未來。

5 結(jié)語

本次夏令營活動(dòng)發(fā)揮中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，開展科研講座，專家們以專業(yè)的理論、幽默風(fēng)趣的語言、豐富生動(dòng)的互動(dòng)帶領(lǐng)師生進(jìn)入了化學(xué)科學(xué)的殿堂；組織實(shí)驗(yàn)探索，培養(yǎng)中學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐精神，也突出體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的趣味性與實(shí)用性；參觀國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)到我國前沿科技的飛速發(fā)展，更是激發(fā)了學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感?？蒲袎?mèng)想的種子已然播種，等待生根發(fā)芽?；瘜W(xué)教學(xué)不是簡單地讓學(xué)生去做，而是如何走入學(xué)生內(nèi)心，讓其直觀感受化學(xué)的魅力并產(chǎn)生興趣，所謂“興趣是最好的老師”，興趣指引下的中學(xué)生會(huì)將“我被教”自行轉(zhuǎn)化成“我要學(xué)”，這就是英才計(jì)劃夏令營活動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的初衷。

英才計(jì)劃的計(jì)劃和實(shí)踐，將中學(xué)與大學(xué)有機(jī)銜接，對(duì)推進(jìn)拔尖型科技人才的培養(yǎng)，有著舉足輕重的作用。因此，在未來的工作中繼續(xù)探索如何培育創(chuàng)新人才脫穎而出的良好氛圍，為優(yōu)秀人才的成長提供順暢通道，為科技創(chuàng)新人才培育和發(fā)展提供良好環(huán)境和條件。