大型綜合實驗在大學生創新能力培養中的作用

張興祥 韓娜 宋俊 西鵬 王寧 劉海輝

[摘 要] 針對基本型實驗在大學生和研究生創新能力培養中存在的問題，通過分析問卷調查結果，探究了開設大型綜合實驗對創新型人才培養的重要性，研究結論對同類型專業的實驗教學改革有一定的參考價值。

[關鍵詞] 大型綜合實驗;創新能力;實驗教學

[基金項目] “紡織之光”中國紡織工業聯合會高等教育教學改革項目（2017BKJGLX233）;天津市教育科學“十二五”規劃課題（66）

[作者簡介] 張興祥（1962—），男，山東煙臺人，博士，天津工業大學材料科學與工程專業負責人，教授，博士生導師（通信作者），研究方向為功能材料和高性能材料;韓 娜（1981—），女，天津人，工學博士，天津工業大學材料科學與工程學院教授，研究方向為膜材料和纖維材料;宋 俊（1978—），男，湖北天門人，工學博士，天津工業大學材料科學與工程學院實驗教學中心副教授，材料科學與工程國家級實驗教學示范中心副主任，研究方向為纖維材料。

[中圖分類號] G642.423 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）39-0391-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-25

根據中共中央、國務院印發的《國家創新驅動發展戰略綱要》[1]，2020年我國要跨入創新型國家行列，基本建成具有中國特色的國家創新體系。《綱要》對高等學校的人才培養提出了非常明確的要求：人才培養是高等教育最重要的任務，如何優化人才成長環境，培養更多的創新創業人才是首要任務。全國高等學校本科教學工作會議明確要求做到“以本為本”“四個回歸”[2]。目前，部分高等學校實驗教學過程中主要開設基本型實驗，包括基礎性實驗和專業實驗[3]，單一類型的實驗對學生創新能力的培養作用有限，大學四年級和研究生階段的學生經常遇到不知如何開展創新性研究的問題，需要花費大量時間進行目的性較差的探索實驗，折射出創新素養的育成不夠。如何利用現有的實驗條件提高本科生和研究生的創新能力，是當前亟待解決的一個難題，也長期得到了學界關注[4-9]。但目前已經發表的研究結果之間無法直接對比，哪種類型實驗更多地影響學生的創新能力培養則沒有報道。

針對基礎型、綜合型和創新型三種類型的實驗在學生創新能力培養中的作用進行了對比研究，在對本科生、研究生進行問卷調查基礎上，對大型綜合實驗在學生創新能力培養中的作用進行了探討和分析。

一、實驗的基本類型和學生認可度

為了培養學生的實驗技能，從大學一年級起，根據各自專業特色，陸續開設了“無機、物理、有機、物化實驗”等基礎實驗，以及“金屬材料、非金屬材料、高分子化學和物理、材料近代分析測試和材料科學實驗”等專業性實驗，逐漸培養學生的基本實驗動手能力和素養，取得了不錯的教學效果。獲批國家級實驗教學示范中心以后，組織教學督導專家、實驗教師、大四學生和用人單位的代表，對實驗教學體系、內容進行了論證，最終將實驗類型分為：基礎型實驗（單一知識點的驗證性實驗）[3]、綜合型實驗（多個相互關聯知識點的驗證性實驗）和創新型實驗（多個內容相互關聯知識點的創造性實驗）[9]。為了檢驗運行五年的效果，設計了調查問卷，在天津工業大學和東華大學材料科學與工程學院及紡織學院的大四本科生、碩士研究生和博士研究生中進行調查，在420余份反饋問卷中，大四本科生占54%，其他為各年級的碩士生和博士生。有95%的受訪者認可這種實驗分類，并且約40%的受訪者完成了大型綜合實驗，約18%的受訪者完成了創新型實驗。考慮到碩士和博士受訪者中有非受調查學校的生源，開設的實驗種類存在差異，這個結果中完成大型綜合實驗的比例還是很高的。

二、大型綜合實驗的開設

與開設基本型實驗有具體的大綱要求不同，天津工業大學材料科學與工程國家級實驗教學示范中心開設大型綜合實驗的內容相對自由，新增實驗經申報、答辯、審核后即可以接收本科生報名，報名人數達到10人以上即可開設。每年都有擬開設的大型綜合實驗因報名人數不足而未能開設，也有受歡迎的大型綜合實驗報名人數超過30人，需要分兩次開設。大型綜合實驗的自由申請、開設和棄選，使實驗內容得到不斷更新。基本型實驗的固定開設，自主選擇性低，而創新型實驗主要是在教師的研究工作室開設，參與的學生主要是拔尖創新實驗班和（擬）承擔國家級或天津市創新計劃訓練項目的學生，大型綜合實驗面向大學三年級全體本科生開設，每名學生要參加完成兩個大型綜合實驗，持續2周時間，不但覆蓋面廣，而且可以提高參與實驗的興趣性。

目前的大型綜合實驗中有60%左右是由教師的SCI、EI收錄論文或獲獎成果轉化而來的，或與其目前承擔的國家自然科學基金或天津市自然科學基金項目的研究內容密切相關。受訪者中約75%的人認為有必要將學院教師發表的SCI或EI收錄論文內容簡化為綜合型實驗，用于本科生創新能力的培養，高達85%的人認為有必要將學院教師獲得國家或省部級科技獎勵項目的內容簡化為綜合型實驗，用于本科生創新能力的培養，這說明已經掌握了基本型實驗培養的技能的學生對創新能力的培養有很強烈的欲望，并對把實驗的內容與本院教師的前沿性成果相關聯欲求強烈。

三、大型綜合實驗在創新能力培養中的作用

之前曾研究了運用大型綜合實驗教學提高大學生實踐綜合應用能力[5，6，9，12 ]，但學生對不同實驗類型所發揮作用的反饋僅限于口頭交談，反饋結果不全面，這次問卷中專門設置了相應的問題。在回答哪類實驗對你完成畢業論文最重要時，三種類型實驗的支持率分別為63%、76%和70%，這說明經歷了基本型實驗的錘煉后，大型綜合實驗對學生完成畢業論文的作用稍優于創新型實驗。在已經有論文發表的受調查學生中，三類實驗對發表研究論文的重要性分別為49%、64%和81%。對于發表論文這種創新性要求更高的工作而言，創新型實驗是在教師的研究室中完成的[9]，環境開放，研究生和教師的指導作用不可低估，獲得比較高的支持率，說明學生對大型綜合實驗在創新能力培養中的作用還是比較明顯的。

四、小結

綜上所述，針對各自專業學生的特點，適當增加大型綜合實驗數量和難度，以教師承擔的國家自然科學基金和省部級自然科學基金的研究內容為方向，將發表的SCI、EI論文進行簡化，作為自主設置的大型綜合實驗內容，即使不能保證實驗的順利完成，對于促進大學生創新能力的培養，調動實驗教師的教學積極性，仍然是有積極意義的。

（致謝：東華大學材料科學與工程學院張耀鵬教授、紡織科學與工程學院徐廣標教授協助完成問卷調查，特表感謝）

參考文獻

[1]中共中央國務院.《國家創新驅動發展戰略綱要》[EB/OL].-www.most.gov.cn/k...-2016-5-19.

[2]中華人民共和國教育部.堅持以本為本 推進四個回歸 加快建設高水平本科教育[EB/OL].-wenku.baidu.com/v...-2018-10-5.

[3]潘清林，黃繼武，徐國富，等.材料科學與工程實驗教學中心的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2009（1）：l1-14，38.

[4]黃賽金，譚正德，方正軍，等.科學研究與大型綜合實驗教學結合模式的探索[J].廣州化工，2014（14）：222-223.

[5]宋曉艷，邢金峰，張興祥，等.復合材料實驗教學體系改革探索[J].教學前沿，2013（11）：102-103.

[6]王文一，趙義平，張興祥.復合材料與工程專業實驗教學改革探討[J].教育教學論壇，2013（9）：57-59.

[7]危雪.工程教育專業認證下的大型綜合實驗課程教學研究[J].教育教學論壇，2016（11）：182-183.

[8]蘆笙，王加友，袁愛華，等.“材料科學與工程”學科開放式創新實踐教學體系的構建[J].實驗室研究與探索，2011（3）：299-302.

[9]景志紅，孫敏，凌寶萍，等.實施開放實驗 培養學生綜合、創新能力[J].實驗室研究與探索，2016（2）：152-154，178.