韓 雪，康大偉

（內(nèi)蒙古民族大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

2017年，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，隨后，認(rèn)定612個“新工科”研究與實踐項目，系統(tǒng)推動和引領(lǐng)高等教育深層次改革[1]。新工科建設(shè)發(fā)展的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實際問題的能力，同時也是培養(yǎng)本專業(yè)杰出人才的關(guān)鍵手段。在新工科背景下的教學(xué)過程中，學(xué)生不僅需要掌握學(xué)科知識，還需要具備跨學(xué)科合作、實踐操作和創(chuàng)新能力。通過參與新工科的科研項目和實踐教學(xué)，學(xué)生可以鍛煉實踐能力和創(chuàng)新思維，提高自己的綜合素質(zhì)和科研水平。此外，學(xué)生需要接觸和掌握最新的科技成果和前沿知識，通過參與科研項目，學(xué)生可以培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力，從而更好地適應(yīng)未來科技發(fā)展的需求。

材料化學(xué)是一門重要的學(xué)科，專注于研究新型材料的制備、性質(zhì)及應(yīng)用。在當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，為人類的科技進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展提供了關(guān)鍵支持。其研究對象涵蓋了金屬材料、無機(jī)材料、高分子材料等多種類型。在建筑、能源、醫(yī)療、電子領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用，隨著科技的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，材料科學(xué)將會在更多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

材料綜合實驗是材料化學(xué)專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)實驗課程，目的在于使學(xué)生對化學(xué)新材料的前沿的發(fā)展、制備材料原理、操作流程，以及制備工藝方法和手段等有所理解和掌握；材料化學(xué)理論知識和實驗相結(jié)合，能夠掌握材料的制備流程和方法控制手段，鍛煉學(xué)生操作實驗的動手能力，在操作過程中，能夠理論和實踐相結(jié)合，對材料的合成機(jī)理進(jìn)行深入分析和了解；培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決相關(guān)材料合成和制備方面問題的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和科研素養(yǎng)，為今后的生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)[2]。

在新工科建設(shè)的引領(lǐng)下，培養(yǎng)學(xué)生具備創(chuàng)新思維和綜合科研素質(zhì)是材料綜合實驗課程的核心要求，要將這一教學(xué)理念與新工科建設(shè)相融合[3]。在當(dāng)前科技發(fā)展迅速的形勢下，如何運(yùn)用一定的教學(xué)策略，適合的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生創(chuàng)新意識和科研素養(yǎng)十分重要。

1 科研參與式教學(xué)改革方案

1）材料綜合實驗教學(xué)現(xiàn)狀與改革

材料綜合實驗的傳統(tǒng)教學(xué)模式通常以教師為中心，采用課堂講解、實驗操作和成績評定三個環(huán)節(jié)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。這種模式注重實驗操作技能的訓(xùn)練和理論知識的學(xué)習(xí)，但存在一些問題。

實驗內(nèi)容陳舊：傳統(tǒng)的材料綜合實驗教學(xué)內(nèi)容相對陳舊，通常以經(jīng)典實驗方案為主，缺乏對新材料、新工藝和新應(yīng)用領(lǐng)域的探索和研究，難以滿足現(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展需求。

教學(xué)方法單一：傳統(tǒng)的教學(xué)模式采用單一的教師講解和學(xué)生操作相結(jié)合的方式，缺乏個性化和差異化的教學(xué)方法，難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣愛好。

實驗設(shè)備落后：傳統(tǒng)的材料綜合實驗教學(xué)設(shè)備相對落后，缺乏先進(jìn)的測試和制備設(shè)備，難以進(jìn)行高水平的實驗研究和探索。

材料化學(xué)專業(yè)是本校的特色專業(yè)，近些年，我院新引進(jìn)的大型儀器設(shè)備（如SEM，TEM，PXRD，3D 打印等）為實驗教學(xué)的改革提供了基礎(chǔ)條件。近些年科技發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的實驗項目不能跟進(jìn)科研的發(fā)展，只是讓學(xué)生照著實驗教材再做一遍，缺乏真正的探索和創(chuàng)新，不能讓學(xué)生了解前沿發(fā)展，限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展。因此，選擇具有前沿性的實驗項目勢在必行。例如，將傳統(tǒng)的實驗項目更換為與教師科研相結(jié)合的項目“材料的3D 打印應(yīng)用”，該實驗項目具有探究性、前沿性和新穎性等特點(diǎn)，是對學(xué)生掌握CAD 畫圖的深入。將傳統(tǒng)的合成項目改為綜合性科研項目實驗“探究ZIF-67的合成方法與應(yīng)用”，該實驗項目的開展能夠讓學(xué)生做好文獻(xiàn)調(diào)研，自主寫實驗步驟、注意事項、數(shù)據(jù)分析、論文及報告等過程。不僅能夠讓學(xué)生了前沿發(fā)展，更能夠培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、科研思維和創(chuàng)新能力?？傊?，材料化學(xué)實驗項目與教師科研課題相結(jié)合或來自生產(chǎn)實際有利于學(xué)生主觀能動性、創(chuàng)造力的發(fā)揮和全面提高綜合素質(zhì)。

2）建立客觀的實驗成績評價體系

傳統(tǒng)的材料綜合實驗成績評價體系通常以實驗報告和平時表現(xiàn)為依據(jù)，這種評價方式存在一定的主觀性和片面性，不能全面反映學(xué)生的實驗?zāi)芰退?。實驗評價方式不科學(xué)：傳統(tǒng)的材料綜合實驗成績評定通常以實驗報告和平時表現(xiàn)為依據(jù)，這種評價方式存在一定的主觀性和片面性，不能全面反映學(xué)生的實驗?zāi)芰退健?/p>

在科研參與式教學(xué)模式中，科學(xué)客觀的成績評價體系非常重要。在成績評定環(huán)節(jié)主要包含以下幾個部分。

文獻(xiàn)調(diào)研：課前小組學(xué)生根據(jù)教師給的實驗題目進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)該實驗背景和發(fā)展前沿，以PPT匯報的形式與同學(xué)分享。教師根據(jù)學(xué)生匯報情況進(jìn)行評價。

設(shè)計實驗過程：根據(jù)調(diào)研文獻(xiàn)和實驗室現(xiàn)有的藥品及儀器設(shè)備，對實驗步驟進(jìn)行設(shè)計，教師指導(dǎo)修改，對最后的實驗設(shè)計進(jìn)行評價。

實驗操作：實驗過程中，學(xué)生需要掌握正確的操作方法和技能，能夠獨(dú)立完成實驗任務(wù)，并獲得準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)。教師可以根據(jù)學(xué)生的操作規(guī)范、實驗技能掌握程度和實驗結(jié)果準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行評價。

實驗報告：可以通過對實驗報告的撰寫質(zhì)量、內(nèi)容完整性、數(shù)據(jù)處理與分析和注意事項總結(jié)等方面進(jìn)行評價，了解學(xué)生對實驗的掌握程度和獨(dú)立思考能力。

論文書寫：實驗結(jié)束后要求學(xué)生以論文的形式書寫，既是對本實驗的總結(jié)又能鍛煉學(xué)生的寫作能力，為畢業(yè)論文的書寫做準(zhǔn)備。教師對論文書寫質(zhì)量進(jìn)行評價。

材料綜合實驗的成績評價體系應(yīng)該以客觀、公正和全面為原則，綜合考慮學(xué)生在文獻(xiàn)調(diào)研、實驗過程設(shè)計、實驗操作、實驗報告及論文書寫等幾個方面進(jìn)行評定。對學(xué)生參與實驗的付出予以鼓勵，增強(qiáng)了學(xué)生對實驗課的責(zé)任感和完成實驗的成就感，從而提高了學(xué)生對參與實驗教學(xué)的積極性，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高科研素質(zhì)。

2 科研參與式教學(xué)模式在材料綜合實驗教學(xué)中的優(yōu)勢

材料化學(xué)專業(yè)強(qiáng)調(diào)理論與實踐的緊密結(jié)合，它要求學(xué)生既要具備深厚的專業(yè)理論知識，又要熟練掌握實驗技巧和擁有創(chuàng)新能力。該門課程涵蓋金屬、非金屬材料，納米材料和高分子材料等材料化學(xué)的基本知識、相關(guān)原理、實驗技術(shù)和研究方法。但是，當(dāng)前材料化學(xué)實驗教學(xué)中存在著實驗項目缺乏靈活性、實驗內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展前沿脫節(jié)、實驗知識更新緩慢等問題[4]。因此，科研參與式教學(xué)模式在實驗教學(xué)中能夠發(fā)揮其優(yōu)勢。

1）對學(xué)生綜合能力提高起到積極的作用

提高學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研能力。高分子材料、無機(jī)非金屬材料、金屬材料和納米材料是新材料發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，基于這些方向使實驗設(shè)置符合國際發(fā)展方向。教師給學(xué)生研究方向，學(xué)生在確定實驗路線之前要進(jìn)行國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研和總結(jié)，有助于培養(yǎng)學(xué)生了解本專業(yè)最新的國際熱點(diǎn)，了解目前科技前沿狀態(tài)，擴(kuò)展新視野，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力。學(xué)生通過總結(jié)文獻(xiàn)調(diào)研，自主設(shè)計實驗流程、實驗表征、總結(jié)實驗注意事項等，教師進(jìn)行修改，調(diào)動了學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如兩組學(xué)生在做關(guān)于氧化鋅制備時，通過查閱文獻(xiàn)確定了不同路線的研究方案。一組同學(xué)利用硝酸鋅、無水乙二胺和氨水制備具有花狀結(jié)構(gòu)的氧化鋅，這樣的結(jié)構(gòu)比表面積大，適用于光催化降解等。另一組同學(xué)根據(jù)醋酸鋅和乙二醇制備具有微球狀的氧化鋅，通過石墨烯摻雜制備電池材料。兩組同學(xué)自主設(shè)計實驗，分析、解決實驗中遇到的難題，討論實驗結(jié)果，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了強(qiáng)化的作用。

培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作能力?？蒲袇⑴c式教學(xué)模式以小組為單位，將學(xué)生分為5人一組。從文獻(xiàn)調(diào)研到流程設(shè)計再到最后的數(shù)據(jù)分析，都需要組內(nèi)成員進(jìn)行合作。在每組中選出組長，協(xié)調(diào)內(nèi)部溝通和推進(jìn)實驗項目。在項目進(jìn)行過程中，會經(jīng)歷多種挫折，這就考驗學(xué)生通過團(tuán)隊合作解決問題，這種方式對培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作能力起到非常重要的作用。

利用科研參與式教學(xué)模式不僅能夠讓學(xué)生了解科學(xué)前沿知識、提高實驗技能，更能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和團(tuán)隊協(xié)作等綜合能力的提高。

2）有利于積累教師的教學(xué)經(jīng)驗

教師進(jìn)行科研參與式教學(xué)的同時，能夠全面地觀察學(xué)生的能力和興趣，以便于因材施教和更好地與學(xué)生溝通[5]。例如，能夠在科研參與式教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、文獻(xiàn)總結(jié)能力不夠深入，有些同學(xué)思維活躍，能夠從實驗中提出問題并努力解決問題，但是在實驗步驟操作不夠仔細(xì)。教師針對學(xué)生存在的情況給予指導(dǎo)和建議，在教學(xué)中對前者多給予一些文獻(xiàn)調(diào)研的經(jīng)驗并鼓勵學(xué)生多練多思考，對后者教師應(yīng)多安排一些實驗操作的機(jī)會，從而使同學(xué)的閱讀文獻(xiàn)能力和動手能力都能得到進(jìn)一步的提高。在指導(dǎo)學(xué)生的過程中，教師也能夠通過學(xué)生獲取科研的靈感，調(diào)動教師科研和教學(xué)的積極性?？蒲袇⑴c式教學(xué)將科研成果運(yùn)用于材料學(xué)實驗課程改革，可以實現(xiàn)科研與教學(xué)的統(tǒng)一。

3）有利于教師和學(xué)生之間的溝通

良好的師生關(guān)系是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、努力、自信和創(chuàng)新的催化劑。在大學(xué)課堂中，學(xué)生與教師的交流僅限于課堂，課下交流機(jī)會很少，教師很難了解學(xué)生。而將科研參與式教學(xué)模式引入教學(xué)中，教師有更多的機(jī)會與學(xué)生溝通，能夠更加深入地理解學(xué)生，關(guān)心他們的需求，成為他們?nèi)松缆飞系牧紟熞嬗?。在交流過程中，教師豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗也在潛移默化中達(dá)到對學(xué)生創(chuàng)新思維和科研素養(yǎng)培養(yǎng)的目的。此外，在與學(xué)生交流的過程中，了解學(xué)生對實驗內(nèi)容、操作等的熟練程度，以及對于此教學(xué)方法的態(tài)度等，這些是對教師所教授內(nèi)容的反饋，以便教師總結(jié)經(jīng)驗，提升自己的教學(xué)水平。

3 科研參與式教學(xué)模式面臨的考驗

1）科研參與式教學(xué)模式在一定程度上考驗學(xué)生的綜合能力，從文獻(xiàn)調(diào)研、總結(jié)到實驗方案的確定，從實驗操作、解決實驗中遇到問題到數(shù)據(jù)分析、報告撰寫等都需要學(xué)生自主完成。學(xué)生的個體差異不同，教師在布置完任務(wù)后，要及時指導(dǎo)完成較為困難的學(xué)生，此外，教師應(yīng)考慮學(xué)生的興趣和學(xué)生能力，在此基礎(chǔ)上甄選合適的實驗題目，研究課題應(yīng)該是對理論知識的深化和拓展，實驗選題難度應(yīng)該適中。

2）實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備也是影響科研參與式教學(xué)模式開展的因素之一，它們是開展實驗的基礎(chǔ)。應(yīng)及時更新和升級實驗儀器設(shè)備、提高設(shè)備的使用率和完好率、加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和管理等。只有這樣，才能更好地滿足實驗教學(xué)的需求，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果。實驗方案的選擇應(yīng)結(jié)合實驗室擁有的儀器設(shè)備進(jìn)行。

3）教師的規(guī)范管理也是非常必要的。為了使科研參與式教學(xué)過程更加有效，教師應(yīng)該制定合理并詳細(xì)的計劃和規(guī)章制度。在開展活動中，如果教師分配完任務(wù)后便撒手不管，任由學(xué)生自己研究，自己發(fā)展，沒有規(guī)劃的小組討論和指導(dǎo)，學(xué)生遇到問題不能夠及時解決，就會影響學(xué)生的進(jìn)度和對實驗的積極性。所以，合理的規(guī)范管理制度和檢查制度是科研參與式教學(xué)模式正常進(jìn)行的前提。

4 科研參與式教學(xué)模式的價值

科研參與式教學(xué)模式在教學(xué)過程中具有重要的價值?？蒲袇⑴c式教學(xué)是以學(xué)生為中心的教學(xué)，克服“灌輸式教學(xué)”的先天性弊病。傳統(tǒng)式實驗教學(xué)以驗證性實驗為主，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新性和科研素養(yǎng)的培養(yǎng)。科研參與式教學(xué)恰恰彌補(bǔ)了這一點(diǎn)，學(xué)生參與實驗的完整過程，包括文獻(xiàn)調(diào)研、自主設(shè)計實驗過程、分析實驗數(shù)據(jù)等。同時，科研參與式教學(xué)模式注重教師與學(xué)生合作的形式，在此過程中能夠?qū)W(xué)生興趣和自主學(xué)習(xí)的培養(yǎng)。

其次，能夠緩和教學(xué)和科研的沖突。大學(xué)教師肩負(fù)著培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才和推動知識創(chuàng)新的雙重使命。教學(xué)和科研是兩個重要的任務(wù)，但往往面臨相互沖突的困境，使人難以抉擇。實現(xiàn)教學(xué)與科研項目的互動，可以在一定程度上將大學(xué)教師的教學(xué)與科研有機(jī)地結(jié)合起來，從而達(dá)到事半功倍、雙贏的效果。

5 結(jié)束語

材料綜合實驗是材料化學(xué)專業(yè)核心課程，也是專業(yè)知識的擴(kuò)展和延伸，在專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域是非常重要的組成部分?？蒲袇⑴c式教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)驗證性實驗過程，在實驗項目上、在考核制度和互饋制度上應(yīng)進(jìn)行改革?？蒲袇⑴c式教學(xué)模式能夠保證師生之間交流溝通，同時可以鍛煉學(xué)生創(chuàng)新精神和科研素養(yǎng)。