學生科研創新能力與應用型人才培養模式探析

王鳳武 朱傳高 方文彥 徐 邁

科學技術在當今世界迅猛發展，高等教育對知識更新提出了更高的要求，以學生整體素質的全面提高作為現代教育思想的中心，教師將知識傳授學生的過程是一種創造過程，需要科研作為支撐。地方性高校理工類專業為了培養應用型人才，要求學生掌握堅實的基本理論和實驗技能，同時可以運用已學知識和實驗技能從事應用研究、科研創新和技術開發[1]。為實現這個教育目標，本科階段大學生創新能力的培養非常重要，而在能力培養中重點學科的實驗研究具有重要地位。本課題組以省級重點學科為依托提供大學生科研訓練機會，培養大學生的創新精神、創新能力和自我學習的能力。

作為地方性普通高校，淮南師范學院一直堅持以培養服務地方教育以及經濟產業的創新性人才為目標。如何能在教學過程中成功培養具有創新性的應用型人才，向全省中小學和企業輸送需要的人才，有效地服務于地方教育和經濟，是我們面臨的一個緊迫問題。探索以教師科研為依托，建立創新性應用型人才的培養模式，當然是一個非常有意義的研究課題。

一、強化實踐的措施——改革教學課程內容與體系

怎樣培養一個能夠適應當代社會高速發展的綜合型人才，我們認為，培養一個具有創新精神的人才，必須聯系時代的發展情況，教育的革新體制，專業的重新設置以及課程的安排和教學內容的創新，這樣不管社會發展的如何迅速，不論是在科學技術的發展方面還是經濟增長方面，我們的創新型人才都能夠很好的適應社會的客觀需求，滿足我們對培養創新型人才的信心。對于能夠使大學生全面發展，提高其綜合素質的一些科目，我們應該給予重視，例如第二課堂的教學等等。我們知道一個良好的環境對于學生們來說有多么的重要，綜合多方面的培訓能夠更有利于人才的培養，使他們善于探索新奇的過程，發展自己的專屬性格，打破他們的傳統思維，對新的事物進行挖掘。目前，相關課程的改革也應隨之跟上，例如開設一些具有創新意義的課程，課題研究、發明創造等等，最重要的一點我們應抓住，那就是使學生在校期間有機會去訓練自己獨立研究事物的能力！

實踐是檢驗真理的唯一標準，當然對科學的探索離不開教學中的實際操作，既要培養當今大學生的創新意識，又要鍛煉他們實際的動手操作能力。從某種程度上來說，實驗教學并沒有想象中的那么容易，它不僅有理論課中的一些知識，在實際操作過程中甚至比單純的理論課更具有挑戰性。實驗教學要求同學們在實際的操作中要各個器官都要協調起來，靈活合理的運用學習過的知識去分析實驗結果，思考實驗過程，想像多種不同的可能性，從而提高他們的綜合能力和創新思維。所以，有很多具有專業特色的高校，開始從最基本的環節開始，訓練大學生最基本的實驗能力、實踐能力以及創新能力，更加切實地去探索綜合型高素質的人才的培養方法。不僅要求學生打好最基本的實驗操作能力，掌握需要了解的基本技能，而且嚴格要求老師把提高學生們的實踐能力和創新能力作為主要任務；在方法上，把實踐教學同科研有機地結合起來，成立熱愛科技發明的小組，時刻與實驗聯系在一起。把本科生要研究的創新項目來源取自于書本，既節約了資源還給了本科生一個科研訓練的機會，同學們可以提早了解科學發展的最新動態，更深一步的去了解科研領域，激發自己的學習熱情，同時對于他們個人動手操作水平也得到了強化，學生對于專業知識的了解也不再僅僅局限于某一個點，自身的能力也在該過程中得到提升，實驗教學與科學研究的關系也因此變得更加密切。

我們需要進一步拓寬物理化學理論與實驗教學改革的新思路，將本課題的研究成果應用于本科教學中，將理論與實驗統一起來，將電化學、綠色化學和有機化學等相關知識融為一體，在實驗過程中加強理論教學，同時講解儀器的原理與操作，使學生對物理化學有全面的認識。我們對此做了很多探索與努力，以物理化學省重點學科為依托，在培養學生的科技創新能力方面取得了顯著的成績。學生科研創新實踐能力和獨立工作的能力培養依賴于創新性研究和科研課題的結合[2]，本科教學的積極性也被科研課題給帶動，教學和科研發生了完美結合，科研不再是那么遙不可及，它在我們的校園就可以被同學們接觸，同學腦中潛伏的科研意識被喚醒，從而充分發揮其主觀性、能動性和創造性，這對于他們畢業前要完成的論文、讀研究生、留學等繼續深造都有極大的益處，需要的基本理論知識和技能都在學生參與科研的過程中積累下來。在這個過程中，培養嚴謹的科學思維，創新動手能力始終被我們放在最重要的位置，建立創新活動基地、開放實驗室，提高在校大學生創新能力的新思路。

二、實驗教學改革與實驗室建設的加強

實驗課程教學中要提高對實驗操作的關注度，直接影響教學效果的好壞，教學質量的高低等。我們要不斷地改革并完善實驗教學，教學手段應更新，實驗教學管理要改善，考試方式同樣要改革。開放的的實驗室會對那些已經具備基本實驗操作能力的同學開放，教師進行輔導，形成一個教師與學生的科研團隊，在這個團隊中，學生是解決問題的主體，輔導教師起主導的作用。充分發揮同學們的學習激情，讓他們在自己的研究過程中盡情地展現自己的創新觀點和創新能力，同學們在這個經歷中本身的科研能力會漸漸得到提高，對于今后的工作和學習都受益匪淺。在實驗教學被改革的前提下，綜合性、設計性實驗課程比重被增加是必然的[3－4]。訓練學生能夠游刃有余地掌握自己學習過的知識的能力、搜集和加工信息的能力、剖析和解釋問題的能力、口頭語言表達的能力、與人溝通交流的能力。在一個團隊里能否發揮合作精神是設計性試驗的最大的特點，顯而易見，這種創造性課程的設置是對學生創造力培養的最佳方式。從課程體系這個角度，增加選修課的數量和內容，把學生納入進行自主創新和科學研究的行列并且有實現的可能性。在有些學校他們就大力鼓舞眾多教師能夠不斷創新他們的教學內容，更深層次的去挖掘有關實驗教學的相關內容并作出更新。顯然科學技術的發展被我們看作是重中之重，新技術、新材料和新的科研成果被吸收到我們的實際操作中，對我們來說無疑是錦上添花，把驗證性實驗減少，把綜合性、設計性實驗比重增加，取得了顯著性的效果。

作為教學科研的主要場所，學校教學建設的重要組成部分是高等院校實驗室建設，是合格人才的培養的硬件設施必不可少的組成部分。關于學校實驗室的建設，基礎一定是對實驗室管理體制進行改革，原則即是一切從實際出發：做到把握現狀、關注長遠發展、統籌兼顧、合理規劃布局、將配置達到最優化，從投資的角度把教育資源的配置達到最優化，資金運轉自如且合理是目標，不僅教育重點被突出又同時兼顧基本教學內容，這樣促進教學與科研工作同步發展的戰略目標就被完美的實現了。能夠被實驗室建設項目重點扶持的就指那些有很好的發展前景、投資回報率高、同學們受益范圍廣、和教學改革方向一致的項目。為了激發學生和老師的創造性和調動各種積極性，與此對應的是完善實踐教學體系，實驗教學與管理模式應該把握時機順勢而生，充分認識在高等教學過程中實驗室處在一個什么樣的位置，這樣建立一個全新的教學模式，就是我們探索已久的實驗與理論的強強聯合體。

從實際問題出發、注重處理問題的過程與規律，就是研究型開放實驗的最大特點，學生在處理問題的過程中會不斷感到新鮮與挑戰，因為對問題有了更進一步的了解，對開放實驗的研究就會更加投入與著迷，與老師、同學之間的討論也會不斷的增加，這時的同學們一定會把他們最積極的一面，最旺盛的精力投身到他們研究的課題中來，則對化學專業知識的深刻理解在研究的過程中得到了加深，在此過程中學生各個方面的能力在無形之中得到了鍛煉，學會了獨立思考，學會了解決問題的方法，學會了該如何去面對未知的問題。同時學生們不會再對實驗產生厭煩心理，相反他們會對這樣的實驗更加感興趣，對于實驗的未知領域會激起他們探索的欲望，不斷想要設計新的方法去滿足他的好奇心，去驗證他們腦海中的想法，時間久了創造力也就得到提升。開放性實驗的加強促進學科課程建設的提高，使學生有更強的好奇心去探索本學科的相關內容，長此以往，學生的知識構架就漸漸得到擴寬。在這過程中老師們的收獲也是巨大的，不僅學術水平被提高，可以不斷創新改革教學內容，為枯燥的教學注入一股新的泉水[5]。隨著學生教師的不斷學習、創新，教學質量有了很明顯的改善，教學方式也在不斷的創新，同學們對此也表示很贊成。

三、強調發揮畢業論文與設計性實驗的作用

通常來說，每一屆畢業生都要花費相當長的一段時間去完成畢業論文（畢業設計），這是一個相當漫長的過程，關于畢業論文選題，對教師來說精選并不是一件困難的事情，多數同學對可操作性強的課題還是比較感興趣的，能夠激起他們的積極性，愿意在老師的指導下一步一步的去施行，而這一類的選題多數都是直接來源于企業的一些實際問題。在這個過程里需要我們的指導老師親身去企業做一個調查，對企業的基本情況有一個簡單的了解，結合企業的實際情況以及學生可實施的現實條件，挑選一些難度適中、實際操性較強的、企業需要面對的技術操作，作為大學生要完成的畢業論題。在實施過程中老師要對學生完成論文的過程予以監督指導，同時學生自己要充分發揮主觀能動性，大量查閱資料及相關書籍，使自己多方面充分了解相關信息，并在此基礎上草擬一份有關的實驗方案，制定出操作計劃，在老師的指導下開始實施，觀察實驗過程的相關細節，多思考。記錄實驗數據并分析實驗結果得出結論，向指導老師匯報實驗結果。本課題組項目是實際應用性很強的課題，對學生來說，是個難得的鍛煉動手能力的機會，可以提升他們的實際操作能力，為他們的就業做了理想的鋪墊。何為創新型人才，應是具有自主創新能力的主體，但是我們只有根據自身的實際條件，根據不同專業的具體特點和要求，不斷地去創新，去探索，去實踐，然后完善我們的教育體制，才能使我們的創新型人才更好地跟隨現代社會發展，科技進步的步伐，適應新世紀的需要。

對于感興趣的同學，利用他們的業余時間對“設計性、研究性”試驗做更加深層次的探究，這就相當于為自己上了第二堂課，科研項目的實驗研究為設計性、研究型實驗提供了一個重要的來源之一。目前，我們物理化學重點學科教師主持了多項國家自然科學基金、省自然科學基金、省高校自然科學基金和一些橫向研究項目。在組織項目具體的實際操作過程中，讓學生參與到教師的科研項目中，發揮科研在人才培養中的重要作用[6－7]。在科研項目研究完成中，都是由一名主導老師帶領四五名同學來進行，鼓勵學生發現問題并嘗試解決問題，這些問題應圍繞著鍛煉學生的實際操作能力，同時具有科學性、創造性、可操作性等基本特點；學生要能夠擬定一份詳細的實施規劃，在此基礎上對自己的實驗進行設計，然后展開討論，同學需要大量地搜集自己所需的信息，閱讀相關材料，盡可能詳細地熟知自己的實驗，然后在指導老師的統一安排下完成任務。經過系統的訓練和培養，本課題組中的大二學生譚毛郊、胡茂等同學成功申報了2013年國家級大學生科研創新項目 《在有機體系中合成納米PbO2摻雜稀土元素電極》（項目編號201310381016）。為了幫助這些同學們更好地完成科研項目，允許他們自由地使用學科實驗室的一些大型儀器，這對于將來想要從事相關科研方面的同學是很好的鍛煉機會。在實驗研究的過程中，在不斷挑戰新問題的前提下，同學們慢慢養成了一個獨立思考問題和積極解決所面對問題的好習慣，扎實地掌握需要的基本實驗技能，完成一些具有設計性和研究型的項目，積累操作經驗，為今后自己從事研究打好基礎鋪好路。同時在實驗的過程中，結合自己課前做的準備、在研究過程中的體會和理解，對自己設計的方案不斷地改善和創新，對自己的專業認識一定會達到一個新的水平。在實踐一步一步進行的過程中我們很驚喜的發現，大學生鐘情于科研活動，都比較積極投入，科研活動對每一個同學都起到了很大的幫助，學生的知識面被擴大了，視野更加開闊，見識也不再局限于書本。

四、依托重點學科，培養學生創新意識

依托物理化學重點學科，組織高年級部分學生根據自己的學習專長、考研方向、畢業論文和興趣愛好選擇參與到學科方向的科研中去，我們引導學生認識學科，培養他們的學科意識，并參與重點學科的科研工作，利用重點學科良好的學術研究氛圍和科研平臺，促進學生的創造動機、創造情感和創造意志等非智力因素的發展。通過重點學科科研課題創設問題情境，培養學生敏銳的觀察力和豐富的想象力，提高其思維的變通性、獨創性、凝聚性，發展學生的智力，促進學生提高知識創新能力和綜合素質。通過對學生科研興趣的培養，把學生帶進科研目標的大門，使他們具備能夠獨立進行科學研究和自主創新的能力。為完成他們的大學生課外科技實踐活動創新項目、國家級大學生科技創新創業和學科競賽等項目奠定基礎，學科安排指導老師管理開放實驗室，開設一些對同學們的知識結構有所拓寬、對他們的科學素質能夠起到良好培養效果和創造性潛能的學術報告，開設系列專題講座和選修課程。相關指導老師在同學們完成項目后，要求同學們以總結實驗方法和實驗過程為重點，有自己的分析、討論和總結的報告根據論文要求的形式撰寫出來，包括實驗的結果及其相關分析和闡述。在科研項目進行實驗探究的過程中，學生的積極參與不僅能夠減輕教師們的一些負擔，而且大大的提高了學生學習的積極性，充分發揮了學習的主觀能動性，增強了學生的團隊精神，培養了學生的科技創新意識。

綜合創新能力的培養對于大學本科生來說，光靠在校期間的實驗室操作練習是遠遠不能滿足要求的。實現本科生創新實踐能力培養的最佳途徑，就是把校內科研機構和學科實驗室的資源充分利用起來，發揮教師科研項目的帶動作用[8－9]，聯系本校的現實條件，我們成立了一個科研創新團隊，其背后的主要依靠力量是教師，主體是學生，鼓勵高年級學生參與科研工作的全部流程，并且由他們完成部分實驗內容，通過同學自己搜集相關資料，與老師間的討論與交流，在老師的指導下，完成他們的實驗內容并總結實驗結果。如果條件允許，學生具備了一定的能力之后，可以自己申報學校的大學生課外科技實踐活動創新項目，給予一定的經費支持。對于這樣的申報，學校同樣會慎重對待，重點學科組織教師，對于學生申報的項目嚴格篩選，指導修改，合格后上報學校通過遴選立項。相關教師要被分配任務，對于那些已經立項的學生科研項目進行監督與檢查，讓他們進行工作匯報并對項目研究情況進行總結答辯，把檢查的結果匯報至學校，對于那些表現突出的同學進行表揚，給與一定的獎勵。

我們一直把培養高素質的創新型復合人才作為目標，同時關注企業對技術的需求，幫助他們提供技術支持，這就要求我們教師除了完成教學任務以外，還要把大量的精力和時間花在調研和實驗研究上。培養高年級學生參與調研、參與實踐、了解企業需求，使學生的實際應用能力得到了鍛煉，科技創新能力得到了提高，為應用型人才培養拓寬途徑。

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[2]張雪梅.大學生科研創新能力培養存在的問題及對策研究[J].中國電力教育,2013,(10):37-38.

[3]鐘平,黃桂萍.高師物理化學實驗教學改革與學生創新能力培養的嘗試[J].江西化工,2006,(4):188-190.

[4]楊冬花,倪紅梅,武正簧.基礎物理化學實驗中增加設計性實驗的實踐[J].太原理工大學學報(社會科學版),2005,23(9):159-160.

[5]李麗娟,李克華.淺析設計性實驗與實驗教師素質的提高[J].湖北教育學院學報,2006,23(4):99-100.

[6]董社英.以科研項目為依托構建多層次學生科研創新能力培養模式[J].西安建筑科技大學學報,2006,(2):91～93.

[7]劉長宏,張恒慶,戚向陽,等.以教師科研立項促進本科學生科研的實踐研究[J].實驗技術與管理,2006,(12):116～118.

[8]何興兵,林永慧.提高大學生創新能力的有效途徑——大學生創新項目與教師科研課題相結合[J].高教論壇,2012,(4):21-23.

[9]孫若飛,馬璟.SRT計劃:提高學生科研創新能力的有效途徑[J].中國高校科技,2013,(12)：47-48.