湯云暉 王 波 李 耳

北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 北京 100124

培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的創(chuàng)新實踐課教學(xué)

湯云暉 王 波 李 耳

北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 北京 100124

介紹了旨在培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新精神、科研能力的北京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新實踐課程的情況，結(jié)合材料學(xué)院創(chuàng)新實踐課程的實際，分析了受歡迎的創(chuàng)新實踐課程的特點，提出了有關(guān)創(chuàng)新實踐課程教學(xué)的思考。

創(chuàng)新實踐課程；本科生；創(chuàng)新能力

人才素質(zhì)能力的高低是高等教育質(zhì)量的集中體現(xiàn)。國務(wù)院在《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中明確指出：“高等教育要重視培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)能力”，并要求“加強課程的綜合性和實踐性，重視實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力”。各高校的創(chuàng)新培養(yǎng)模式，一般是在教師的指導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生把書本知識運用于實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生掌握和深化知識的能力，能夠獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題。

我校秉承“立足北京、融入北京、輻射全國、面向世界”的辦學(xué)定位，堅持“知行結(jié)合、重在創(chuàng)新的實踐教學(xué)”的辦學(xué)特色，為培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，學(xué)校自2007級本科生開始實施創(chuàng)新學(xué)分，鼓勵學(xué)生積極參與科研項目、科技競賽，并在全校范圍內(nèi)開設(shè)創(chuàng)新實踐課程。

1 創(chuàng)新實踐課程的開設(shè)

根據(jù)我校教務(wù)處規(guī)定，創(chuàng)新實踐課程是本科生課程的重要組成部分，旨在培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新精神、科研能力，學(xué)時分別為24學(xué)時(1學(xué)分)、36學(xué)時(1.5學(xué)分)和48學(xué)時(2學(xué)分)。學(xué)生通過參加這種實踐課程而獲得學(xué)分。

創(chuàng)新實踐課程包括：(1)獨立設(shè)置的創(chuàng)新性、研究性實驗選修課；(2)結(jié)合社會實踐或社會調(diào)查活動的實踐選修課。課程性質(zhì)為選修課，根據(jù)具體情況，可面向某一專業(yè)、全校部分專業(yè)或全校所有專業(yè)的本科生。

創(chuàng)新實踐課教師，可以由多位教師或一位教師承擔(dān)。學(xué)校每個學(xué)期末在“教育在線”發(fā)布創(chuàng)新實踐課程的選課通知；在校園網(wǎng)上對創(chuàng)新實踐課程內(nèi)容進(jìn)行簡要介紹，便于學(xué)生選課前的了解。同時學(xué)校定期或不定期對全校的創(chuàng)新實踐課程進(jìn)行督導(dǎo)，學(xué)期開學(xué)都有督導(dǎo)組教師對創(chuàng)新實踐課程進(jìn)行旁聽或全程督導(dǎo)。學(xué)院也會協(xié)同學(xué)校對創(chuàng)新實踐課程的內(nèi)涵與質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，并為任課教師開設(shè)創(chuàng)新實踐課程提供必要條件。

2 材料學(xué)院創(chuàng)新實踐課現(xiàn)狀

我校材料學(xué)科始建于1960年，歷經(jīng)40多年，目前學(xué)院擁有材料學(xué)國家重點學(xué)科、材料科學(xué)與工程北京市一級重點學(xué)科、新型功能材料教育部重點實驗室、北京市材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)基地、環(huán)境友好新材料技術(shù)北京高等學(xué)校工程研究中心等，配置有多種大型儀器設(shè)備，如完整的光學(xué)分析系統(tǒng)、氣體/溫度/流量實驗系統(tǒng)、力學(xué)性能測試系統(tǒng)、掃描電子顯微鏡和粉末X射線衍射儀、透射電子顯微鏡等。

學(xué)院以培養(yǎng)工程技術(shù)的實用型人才為目標(biāo)，教師積極響應(yīng)號召，針對材料專業(yè)相關(guān)的科研實踐、技術(shù)開設(shè)創(chuàng)新實踐課程。創(chuàng)新實踐課程與教師的科研實際密切結(jié)合，充分展示了大型儀器設(shè)備在科研工作中的應(yīng)用，如耐熱鎂合金蠕變拉伸實驗、材料超聲輔助連接綜合實驗等課程，讓學(xué)生通過各種儀器設(shè)備制作、合成新產(chǎn)品新材料。納米稀土二氧化鈰的多種軟化學(xué)制備方法比較、單分散二氧化硅納米顆粒的制備和組裝等課程，是樣品的制備與大型儀器測試相結(jié)合，通過大型測試儀器分析實驗結(jié)果、再對實驗方法進(jìn)行改進(jìn)，使學(xué)生掌握科研工作的整個流程與方法。

課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解整個科研工作的基本流程，掌握相關(guān)儀器設(shè)備的應(yīng)用，提高實驗技能與動手能力，從而培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研能力。然而通過這幾年的實踐，發(fā)現(xiàn)也存在一些問題：(1)有的課程內(nèi)容過深、教學(xué)形式單調(diào)，選修學(xué)生為二、三年級本科生，基礎(chǔ)薄弱，不能引起學(xué)生興趣，第二年就沒有學(xué)生選修了；(2)各個教師的授課形式、內(nèi)容不同，多與教師的科研實際相結(jié)合、以實驗為主，基本上沒有固定的課本或指導(dǎo)書，學(xué)生由于對所學(xué)的東西缺乏基礎(chǔ)，也沒法做充足的準(zhǔn)備，學(xué)習(xí)效果不好。

3 創(chuàng)新實踐課內(nèi)容解析

根據(jù)這幾年的課程內(nèi)容與選課情況，我們總結(jié)出應(yīng)該注意以下幾點：

3.1 創(chuàng)新實踐課程應(yīng)力求趣味性

針對低年級學(xué)生專業(yè)背景薄弱的特點，在課程內(nèi)容設(shè)計時，內(nèi)容的趣味性尤其重要。許多教師都注意到了這一點，如香味可控的金屬花卉制作、真空鍍膜技術(shù)及藝術(shù)圖案鍍膜。

最受學(xué)生歡迎的是單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別，每年報名選修時都是超員。X射線衍射，是材料專業(yè)本科生、研究生必須掌握的一項很重要的測試分析方法，在各所大學(xué)，包括北京工業(yè)大學(xué)，都開設(shè)有包括X衍射儀在內(nèi)的大型儀器的基礎(chǔ)教學(xué)，可是由于人多、場地限制，再加上儀器昂貴、操作復(fù)雜，學(xué)生能親自上機(jī)操作的機(jī)會少；而且學(xué)生沒有進(jìn)入科研階段，平時沒有機(jī)會使用，因此缺乏學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)到的東西相當(dāng)有限、學(xué)習(xí)效果不好[5,6]。

通過單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別，以寶石為對象，X衍射儀為手段，通過應(yīng)用儀器鑒定寶石、區(qū)分寶石真假，與自己的生活實際相結(jié)合，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體案例還包括目前市場上沸沸揚揚的真假珍珠粉的鑒別、水沫子是不是翡翠，更是增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 創(chuàng)新實踐課程應(yīng)結(jié)合學(xué)生實際、內(nèi)容逐層深入

實驗內(nèi)容應(yīng)結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，實行層次化，逐層深入、循序漸進(jìn)。如單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別一課，實驗針對學(xué)生基礎(chǔ)薄弱這一實際，逐步深化教學(xué)內(nèi)容，最終達(dá)到能靈活應(yīng)用X衍射儀鑒定物相的目的。授課內(nèi)容依次為：認(rèn)識X射線與X射線衍射儀—應(yīng)用X射線衍射儀進(jìn)行簡單的寶石鑒定—復(fù)雜成分的寶石鑒定與制樣技巧—通過衍射圖譜評價寶石的質(zhì)地—通過物相定量分析認(rèn)識寶石—通過晶體定向來認(rèn)識與鑒別寶石。

每一步都以解決一個問題的形式提出，逐步深入教學(xué)內(nèi)容，如簡單的寶石鑒定—拿多個不同顏色的單一成分石英巖玉來讓學(xué)生測試分析，復(fù)雜成分的寶石鑒定—拿一系列同樣色調(diào)、外形的多物相玉石來讓學(xué)生鑒別。通過更換樣品控制實驗難度、實驗內(nèi)容，學(xué)生通過不同寶石的鑒定過程掌握實驗技巧、分析方法，個人的鑒定成敗更讓他們加深了學(xué)習(xí)印象。

運用X射線衍射儀獲得寶石信息，進(jìn)而能夠鑒定寶石、玉石，以及對寶石進(jìn)行質(zhì)量評價，都是與生活密切相關(guān)的，學(xué)生興趣濃厚，學(xué)習(xí)也分外認(rèn)真。

3.3 教學(xué)形式可采取開放式教學(xué)，增加學(xué)生動手機(jī)會

大多數(shù)創(chuàng)新實踐課程都采用開放式教學(xué)，在規(guī)定的時間內(nèi)學(xué)生每個人自己選擇樣品進(jìn)行實驗。與一般實驗不同的是，在單晶寶石的晶體定向與XRD鑒別課程教學(xué)中，大型儀器的高價值導(dǎo)致了不可能無限制地給學(xué)生提供機(jī)時，課程強調(diào)有效地利用機(jī)時，而不是花費過多的時間做無用功。針對這一情況，任課教師根據(jù)一些具體案例編寫了實習(xí)指導(dǎo)書、展示了操作分析的具體流程，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、在上機(jī)前提供實驗方案，否則不能上機(jī)，這樣最大限度地利用了上機(jī)時間。采用課前預(yù)習(xí)+最終考試的方法，通過嚴(yán)格考核深化學(xué)習(xí)效果。

總的看來，創(chuàng)新實踐課是一門以學(xué)生動手為主的實踐/實驗課程，課程設(shè)置要針對學(xué)生的知識背景、從學(xué)生實際出發(fā)。課程對象主要為本科二、三年級學(xué)生，專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，很多相關(guān)知識還沒有進(jìn)行傳授，如果進(jìn)行的實驗過深，學(xué)生難以理解，久而久之也就沒人愿意學(xué)了。

4 結(jié)束語

通過實踐發(fā)現(xiàn)，開設(shè)創(chuàng)新實踐課程是一種很好的教學(xué)方式，學(xué)生通過自身的實踐掌握了技能；讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行實驗，在問題中進(jìn)行實踐，有助于掌握知識、提高創(chuàng)新能力。同時創(chuàng)新實踐課的選修課形式讓教師充分認(rèn)識到自己在教學(xué)過程中存在的問題，有助于改進(jìn)教學(xué)技巧、提高教學(xué)效果。

[1] 陽太林.以學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為中心改革高校實驗教學(xué)[J].實驗技術(shù)與管理,2005,10.

[2] 蒲俊文.關(guān)于加強本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009,6.

[3] 王根順,王輝.我國研究型大學(xué)本科生科研能力培養(yǎng)的途徑與實踐[J].清華大學(xué)教育研究,2008,3.

[4] 陳鵬勇.創(chuàng)新實踐教學(xué)模式培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才[J].中國大學(xué)教學(xué),2010,5.

[5] 湯云暉,王波,李耳.大型儀器設(shè)備實驗教學(xué)與本科生、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010,17.

[6] 魏高明.積極探索不同開放模式,努力提高大型儀器使用率[J].高校實驗室工作研究,2006,1.

Teaching of innovation-practice courses for improving innovation ability of undergraduate students

Tang Yunhui, Wang Bo, Li Er
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

Some teaching situations about innovation-practice courses of Beijing university of technology for improving innovation ability were described with some teaching course practices of material sciences and engineering school as examples. Some considerations are proposed by analysis of characteristic of some welcome innovation-practice teaching courses.

innovation-practice course; undergraduate student; innovation ability

2011-05-24

湯云暉，博士，高級實驗師。王波，博士，教授，博士生導(dǎo)師，中心主任。

本文系北京市教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃重點課題(編號：ADA07069)；北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究(編號：ER2009-C-03)。