應(yīng)用研究型課程為契機(jī)提高學(xué)生科研興趣和創(chuàng)新能力

　　應(yīng)用研究型課程為契機(jī)提高學(xué)生科研興趣和創(chuàng)新能力

　　覃愛苗，趙良傳，蘇桂妹，吳一凡，張開友，張發(fā)愛

　　（桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林541004）

　　摘要：本文通過分析目前大多數(shù)大學(xué)生實(shí)際操作能力不強(qiáng)以及對科研興趣不濃厚的主要原因，基于CDIO教學(xué)理念討論了如何通過理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合來提高學(xué)生對科研的興趣和創(chuàng)新能力，并以應(yīng)用研究型課程“納米材料的制備及表征”為例，通過課程實(shí)踐總結(jié)出一些行之有效的經(jīng)驗(yàn)和方法。

　　關(guān)鍵詞：CDIO；理論與實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用研究型課程；科研興趣；創(chuàng)新能力

　　一、前言

　　隨著我國素質(zhì)教育改革的不斷深化和推廣，國家教育部適時引入了國外CDIO教學(xué)理念[1]，旨在不斷提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，是一種將實(shí)踐教育與理論教育相結(jié)合的教育理念。針對目前大多數(shù)本科生的創(chuàng)新及實(shí)踐能力較差、科研興趣不濃、難以適應(yīng)市場需求的現(xiàn)狀，通過各種方式及途徑來提高學(xué)生的科研興趣、創(chuàng)新及實(shí)踐能力的課程改革與實(shí)踐也應(yīng)運(yùn)而生。開展研究型課程學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)教育課程改革的一個重要內(nèi)容，它符合素質(zhì)教育對中小學(xué)教育的要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。研究型課程，指的是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)各自的興趣、愛好和條件，選擇不同的研究課題，獨(dú)立自主地開展研究，從中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的一種課程。其重要特征是堅(jiān)持學(xué)生在課程實(shí)施過程中的“自由選題，自主探究和自由創(chuàng)造”[2，3]。而應(yīng)用研究型課程是我校近年來根據(jù)教育部關(guān)于高等教育教學(xué)改革的發(fā)展方向[4]，針對本科生課程開展教學(xué)改革的重要舉措之一，其目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿足、追求卓越的學(xué)術(shù)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的創(chuàng)新能力；其基本內(nèi)容是：在提出問題和解決問題的全過程中學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法、獲取豐富且多方面的學(xué)術(shù)體驗(yàn)和獲得科研知識；而基本的教學(xué)形式是：在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自主采用研究性學(xué)習(xí)方式開展應(yīng)用學(xué)術(shù)研究。本文以作者所實(shí)踐的應(yīng)用研究型課程為例，分析了目前大學(xué)生科研興趣不高、實(shí)踐能力不強(qiáng)的原因，并提出了一些改革經(jīng)驗(yàn)及措施。

　　二、學(xué)生科研興趣不高及實(shí)踐創(chuàng)新能力差的原因分析

　　目前，相當(dāng)一部分大學(xué)生不能對所學(xué)的理論知識和學(xué)科實(shí)踐做到有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致對科研興趣不高和實(shí)踐創(chuàng)新意識不強(qiáng)[5]。針對這種情況，我們結(jié)合《納米材料的制備及表征》應(yīng)用研究型課程的學(xué)習(xí)情況，認(rèn)為主要有如下幾個原因。

　　1.基礎(chǔ)知識薄弱。低年級學(xué)生在做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的時候，老師沒有將理論知識分析透徹，學(xué)生缺乏對實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作的提前探究，以至于每次實(shí)驗(yàn)都僅僅只是按照老師所給的步驟按部就班，沒有做到更深層次地剖析實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部因素以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用原理，以至于做完就忘，根本不能更好地運(yùn)用在今后的實(shí)驗(yàn)和工作中。而對于高年級的學(xué)生來說，心思主要放在了找工作和考研上，對實(shí)驗(yàn)馬虎了事。這就導(dǎo)致了理論知識不夠豐富，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)又缺乏，致使學(xué)生根本不會想著所謂的培養(yǎng)科研興趣，提高創(chuàng)新能力。

　　2.不了解學(xué)科發(fā)展的新動態(tài)。由于沒有濃厚的科研氛圍和相關(guān)專業(yè)老師的指引，導(dǎo)致很多學(xué)生的科研興趣沒有得到更好地培養(yǎng)，創(chuàng)新意識也未能得到系統(tǒng)的訓(xùn)練；其次是由于缺乏對本學(xué)科的最新科研成果和研究方向的了解，使學(xué)生漸漸失去對本專業(yè)學(xué)科知識的興趣以及對最新的科研動態(tài)的了解意識，進(jìn)而未能及時打下雄厚專業(yè)基礎(chǔ)知識、在實(shí)踐中提出自己的新見解。

　　3.理論知識和實(shí)際操作的結(jié)合不夠及時。目前本科生的課程設(shè)置通常是一、二年級全部為基礎(chǔ)理論知識，三年級之后才開始涉及專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。因此，到三年級開設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程時，由于學(xué)生對低年級時所學(xué)的理論知識記憶不深、理解不夠透徹，使其在實(shí)驗(yàn)過程中弄不明白實(shí)驗(yàn)原理，理不清實(shí)驗(yàn)思路，對實(shí)驗(yàn)儀器操作因不熟悉而產(chǎn)生抗拒感。如本學(xué)院的金屬材料專業(yè)學(xué)生在一、二年級就學(xué)習(xí)了《材料概論》等有關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及制備的專業(yè)知識，因沒有接觸到任何相關(guān)實(shí)驗(yàn)，因此只能死記硬背，應(yīng)付考試。對書中所提到的一些實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理和使用技巧以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等方面的知識，沒能得到及時的實(shí)際操作和體驗(yàn)，覺得所學(xué)的知識沒用。因此，不合理的課程設(shè)置導(dǎo)致理論知識和實(shí)際操作的結(jié)合不夠及時，使學(xué)生漸漸覺得科研遙不可及，最終喪失了對科研的興趣，更別說創(chuàng)新的培養(yǎng)了。

　　三、提高學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力的應(yīng)對措施在傳統(tǒng)的本科教學(xué)過程中，多數(shù)課程主要著重于理論知識的講授，學(xué)生很難發(fā)揮自己的思維創(chuàng)新能力；而應(yīng)用研究型課程是著重培養(yǎng)學(xué)生動手和創(chuàng)新思維能力的課程[6]，不但能讓學(xué)生收獲一些關(guān)于其研究領(lǐng)域的知識，而且能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生在完成一系列的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過程之后，既可以進(jìn)一步鞏固基礎(chǔ)理論知識，使理論與實(shí)踐達(dá)到融會貫通，又能夠不斷提高自身的創(chuàng)新意識和操作技能。更重要的是，通過一系列的實(shí)踐活動，可以提高學(xué)生的適應(yīng)性和激發(fā)學(xué)生對科研的興趣和創(chuàng)新能力。以下以應(yīng)用型研究課程“納米材料制備及表征”為例，具體闡述提高學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力的措施。

　　1.鞏固基礎(chǔ)知識、拓展知識面�！凹{米材料的制備及表征”課程分為三個模塊，分別為理論模塊、實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊及能力測試模塊。這三個模塊的訓(xùn)練實(shí)施始終貫穿于每次的授課中。授課內(nèi)容基本按以下的程序進(jìn)行：首先，上課前告知學(xué)生一個主題，并圍繞該主題給學(xué)生留下幾個問題，要求學(xué)生去查找該相關(guān)文獻(xiàn)，收集數(shù)據(jù)，了解相關(guān)的知識。并且保證學(xué)生在每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前有充足的時間預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其次，上課時，先組織學(xué)生對他們所收集的資料進(jìn)行討論，讓同學(xué)對即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)步驟、可行性等方面提出自己的看法，然后集思廣益，確定一個最佳的實(shí)驗(yàn)方案，隨后各個小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案分別進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作。最后，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報告，老師進(jìn)行點(diǎn)評，并就實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的具體問題和錯誤及時進(jìn)行指正。在這個過程中，不僅極大地調(diào)動了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，而且使他們的思考更有方向性和目的性，幫助學(xué)生更透徹地理解和掌握實(shí)驗(yàn)的原理和準(zhǔn)確控制操作步驟。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中涉及的理論知識有針對性地查找各種相關(guān)資料的過程，本身就是一個“溫故而知新”的過程，對把原有知識的融會貫通及鞏固與加強(qiáng)具有很大幫助。此外，本課程通常還會留一些課后思考題來測試和拓展學(xué)生的知識面。這種新型課程，既使學(xué)生收獲實(shí)驗(yàn)過程帶來的快樂，又收獲知識的積累。并且通過課前討論、課堂指導(dǎo)、課后總結(jié)的方式，達(dá)到夯實(shí)理論知識和實(shí)踐動手能力的目的。

　　2.介紹學(xué)科發(fā)展新動態(tài)，擴(kuò)展學(xué)生思維空間。本課程通常在課前對某一主題的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行介紹，布置課前作業(yè)，讓學(xué)生課外自行收集材料。如在進(jìn)行“納米硫化鋅的水熱法制備”這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時，授課教師先介紹納米硫化鋅的結(jié)構(gòu)及物化特性，隨后介紹納米硫化鋅的最新用途及應(yīng)用前景，然后讓學(xué)生去查詢硫化鋅的相關(guān)制備方法、用途及性能，重點(diǎn)查詢水熱法制備硫化鋅的方法原理及操作步驟、預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果等。學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)時，要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對出現(xiàn)的異�，F(xiàn)象要及時分析原因，同時教師通過靈活改變實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生發(fā)揮想象力，驗(yàn)證自己對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的猜想，并與老師作經(jīng)驗(yàn)分析和討論。通過這一過程訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生了解了該學(xué)術(shù)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，同時也使他們的思維空間得到了擴(kuò)展。

　　3.加強(qiáng)理論及實(shí)踐相結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。本課程與傳統(tǒng)理論授課的最大區(qū)別之處是我們把實(shí)踐與理論知識密切結(jié)合，將理論知識貫穿于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。如在傳授納米材料特性（如量子尺寸效應(yīng)）的相關(guān)知識時，我們設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“納米金膠體的制備及吸收光譜的測定”，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直接觀察到納米金的顏色隨其直徑由大到小呈現(xiàn)紅色至紫色的變化，而吸收光譜的最大吸收峰也隨粒徑的變化發(fā)生紅移或藍(lán)移現(xiàn)象。通過類似實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對納米材料的相關(guān)知識了解地更加深刻。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們經(jīng)常要使用到一些先進(jìn)的分析儀器，學(xué)生通過教師指導(dǎo)并自己動手使用儀器，對他們認(rèn)識、掌握儀器的原理、結(jié)構(gòu)以及使用方法更為直觀及全面。這些都是在傳統(tǒng)課堂中沒有辦法學(xué)到的，對于拓展學(xué)生的知識面、幫助學(xué)生鞏固學(xué)過的相關(guān)知識、提高其實(shí)驗(yàn)操作能力及分析問題與解決問題的能力都有很大的幫助。

　　四、結(jié)語

　　納米材料的制備及表征是我校為材料類專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)的應(yīng)用研究型課程，主要講授納米材料制備及表征的基本專業(yè)知識，以利于學(xué)生拓寬知識面、開拓視野，為學(xué)生發(fā)展個性、學(xué)會選擇開辟了一個比較廣闊的天地。學(xué)生經(jīng)過課程實(shí)際實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，其科研興趣及動手能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。對加強(qiáng)材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)科建設(shè)，使學(xué)術(shù)性與實(shí)用性并重、培養(yǎng)能適應(yīng)未來社會發(fā)展需要的復(fù)合型、通用型人才具有積極意義。

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