以研究性實驗選修課促進化學本科生創新能力的培養*

柴芳 曲鳳玉 張旭 林惠明 張鳳 （哈爾濱師范大學化學化工學院）

近年來，國家對高校人才培養提出了新的要求，特別是在新形勢下，要求高校在制定人才培養目標時，除了要注重社會需求，更要加大培養研究型人才的力度，研究型人才是國家未來發展戰略需求的關鍵。[1]國家在最新的人才培養方案的修訂意見中直接提出了現階段高校教育的若干問題，其中教育教學弱于科學研究，創新創造弱于知識技能尤為突出。對化學學科而言，研究性化學實驗是以基礎化學實驗和綜合化學實驗為基礎，同時又高于它們的第三個層次的實驗教學。在本科階段，開設研究性化學實驗教學，以培養學生創新意識和綜合實踐能力為目標，突破傳統的實驗教學體系與模式，實現人才培養模式的創新，突出研究能力的培養，不僅僅體現在加強傳統綜合性和設計性實驗課程中的研究性，更注重塑造新的研究性化學實驗課程體系。[2]

為響應國家研究型人才培養目標需求，早在2008 年，學院就提出了“優秀本科生導師制”的試行方案，中心內容是以學院的碩士生導師為指導教師，以研究生實驗室為教學研究場所，讓成績優秀的本科生參與到碩士生的課題研究中去。在該制度實行的初期，就有少量優秀的學生在本科階段參與了前沿課題的研究，并發表了SCI 論文，這說明，本科生在很好地完成本科階段的學習任務之外，參與研究課題，得到相應的訓練和培養是可行的，不但開拓了學生的創造性思維，激發學生的科學研究興趣，更為學生考研提供了幫助。為了將研究性實驗大力推廣，使本科生積極參與，將研究型人才培養計劃順利推行，學院先制定了研究性化學實驗課程教學方案，以選修課形式開設了本科生研究生性實驗，率先在2013 級本科生中試行，在三個主要的研究方向：（1）無機功能材料的制備及應用研究；（2）無機功能材料的制備及應用研究；（3）催化劑的合成及物化性能分析開展了研究性實驗課。經過2013～2017 級四屆學生的選課培養，在學院范圍鼓勵推動學生選課，以選修課形式開展研究性實驗已逐步形成了一些鮮明的特點。

一 研究性實驗課與學分掛勾調動學生積極性

與一些雙一流學科院相比，我們的省屬師范大學的學生在本科階段參與科研的積極性差很多，與國內外高校比較相對落后，與一些有參與“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽或大學生課外學術實踐競賽傳統的高校對比，大多數學生既沒有意識，也沒有熱情參與創新性實驗研究。這也是前期優秀本科生導師制雖然頗有成效，卻未成大規模開展的原因。以選修課的形式，開設研究性實驗課，將研究性實驗與學生學業選修的學分掛勾，充分調動了學生的積極性。學生選課在第四學期開始，前三學期學習成績前50%的學生有選課資格，與導師進行互選，導師同意接收后，學生即可開始實驗研究。學生在參與課題研究的同時，還獲得了一門選修課的學分，降壓了學生的學分學業壓力，使學生有充足時間參與研究，既能安心開展研究，又能在選修課管理的模式下，保證研究性實驗課題的延續性。

二 課程內容設置參考研究生培養過程，設置完整培養流程

高校化學實驗教學是理論與實踐相結合的教學，通過實驗鞏固理論，理論扎實后指導實踐。[3]研究性實驗的開設目標是在本科階段培養學生的創新能力，科學探索的意識和本領，初步了解科學研究的基本內容、實驗研究方法、實驗技能、分析測試表征的手段及使用的儀器設備，使學生在本科階段對科學研究有初步的認識，在導師的指導下，能從閱讀文獻、選擇科學問題、設計研究方案、開展實驗研究、對產品和結果進行表征和分析、總結實驗結果得出結論這樣一個系統的過程中培養獨立思考、創新、研究和探索的能力。具體的課程教學內容包括（1）學習調研文獻，閱讀英文文獻；（2）學習使用基本的實驗儀器；（3）學習使用或了解常規的測試儀器；（4）學習分析實驗結果和測試數據；（5）整理數據，分析結果并總結。

三 課程管理與考核并行，督促學生完成任務

研究性實驗課采用過程考核評價方式，考核過程分為四個主要方面，將過程評價的權重傾向于參與，而成果評價作為鼓勵。評價包括平時成績（25%），研究計劃（20%），研究總結報告（50%）和發表論文及授權發明專利（5%）。從四個方面分別考核學生在實驗室工作的表現及出勤情況，學生在實驗中的實驗操作規范程度，參與實驗課題研究的主動性與積極性等；從制訂研究計劃是否具有科學意義，實驗方案是否合理，是否具備可行性，預期結果如何等方面考察；考察實驗研究結果及報告的撰寫。研究報告和論文需在老師指導下獨立完成，其研究報告通過修改.補充后可以作為本科畢業論文，其研究成果可以參加相關獎項的評比。細化考核評價標準，使學生有章可循，督促學生積極完成課程和課題任務，防止學生出現半途而廢的情況，但學生若不能堅持，要堅決淘汰，評價結果將在第八學期完成并登入最終成績。

四 基于研究性實驗課的研究成果選拔和儲備競賽資源，通過競賽鍛煉并培養學生的科研素養

研究性實驗課在開展的同時，要引導參與選課的本科生積極參與各類競賽，培養學生的科技創新意識，在準備競賽的前提下，不斷激發其獨立的創造性思維，激發學生的科學研究興趣，在促進青年創新和研究人才成長、深化高校素質教育、推動學生的創新和研究能力的培養。在研究性實驗的前提下鼓勵大學生參加的各類競賽，包括：（1）選拔學生參加全國高師化學技能競賽；（2）推薦并組織團隊申報校內舉辦的“大學生創新團隊”，以參加研究性實驗的本科生為成員，組成研究團隊申報校內實踐科設立的本科生研究創新團隊，鼓勵學生設計方案填寫項目內容等，并按研究計劃開展實驗工作，完成結題；（3）通過競賽的篩選和鍛煉，擇優推薦優秀學生參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽或大學生課外學術實踐競賽，同時鼓勵學生參加省級及以上的各類科技、創業競賽。通過這些競賽，不但能使學生深入了解科學研究的重要性，更為他們深度接觸和參與科學研究提供了機會，進一步培養學生的科研興趣，和從事科學研究工作的決心，從而為他們在考研的面試，以及后期的實驗研究堅定了信心，打下堅實的基礎。

五 緊密聯系研究性實驗課題，提高畢業論文整體質量

在國家的學科評估中，本科生的畢業論文作為評估中的一項重要內容，本科生的科研成果包括科研立項、發表論文、申請專利等，也成為評估中打分的重點項目之一。因此，提高本科生畢業論文質量，特別是化學學科以實驗類論文為主的研究型論文質量，也是提高學校教學評估水平的重要指標。將研究性實驗課與本科畢業論文緊密聯系起來，使學生從第四學期開始，就進行碩士生導師的研究組，經過文獻調研，課題選擇，實驗合成，結果測試與表征，數據分析，總結結果等一系列過程的科研素質的培養，到第八學期學生畢業論文的撰寫，在這一個長達四個學期的實驗研究過程中，必然得到較好的實驗數據和有意義的研究結果，或者可以撰寫和發表論文，或者可以申請發明專利，將這些研究結果作為本科畢業論文的內容，必然是充實飽滿且有研究價值的。有優秀的實驗結果發表在SCI 收錄的期刊，學院的本科畢業論文整體水平得到提高，既為應對學科教學評估內容作準備，又為學生的研究能力培養搭建了優質平臺。

六 柔性考核方式與獎勵掛勾，鼓勵學生參與并取得研究成果

在參與研究性實驗的學生中，很多同學在創新性思維和實驗研究能力等方面得到了培養、提高和鍛煉，這些使他們在考研的實驗復試以及面試中受益匪淺。在考研的競爭中，與具有雙一流學科的高校相比，我們的學生在實驗復試和面試中通常是沒有優勢的。而研究性實驗的開展，為學生們提供了一個迎頭趕上的機會，在參與研究性實驗的過程中，激發了學生們的創新思想，培養了學生操作實驗的技能，學習了儀器的操作使用及數據分析方法，他們參與的課題研究得到一定的進展，取得了一些有價值的成果，使學生在研究生復試時有機會得到充分展示，用切身的研究性實驗體驗去獲得考研目標院校導師的關注和重視，為他們在考研的成功起到了促進作用。同時，在此前題下，研究性實驗的開展形成了良性循環，考研同學面試的成功，促使低年級學生更加重視研究性實驗的培養，使學生更加積極地選修研究性實驗課，并最終實現提高人才培養質量的目標。此外，學院的獎學金等獎勵的評定方面也將研究成果列入一定的比例權重，目的是鼓勵學生積極參與研究，并取得良好的研究成果。

在學院開設的研究性實驗課執行的幾年中，對本科生培養和學生自身素質的提高都體現出明顯的成效，在新一輪培養方案修訂之際，學院將本科生研究生性實驗寫入了本科生培養方案，使該課程成為化學學科的特色課程，更重要的是，在課程建設中，學生從研究性實驗培養過程中，開拓了研究和創新思想，提高了實驗技能，學院培養學生的質量得到了提高，從以選修課的學分作為鼓勵，到學生自覺積極選課，自發地努力參與研究性實驗，在教與學中實現了雙贏。