◆李文博 尹爽 陳培焱 金英愛

1 引言

創(chuàng)新，即發(fā)明和創(chuàng)造，這一概念出自德國經(jīng)濟(jì)學(xué)家熊彼特的創(chuàng)新理論。“國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”是我國高等院校全新的教學(xué)形式和綜合性的教學(xué)活動，此項(xiàng)目可以使學(xué)生在本科階段就投入到科研創(chuàng)新的活動中，充分激發(fā)大學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性。而作為本項(xiàng)計(jì)劃的目標(biāo)客體的創(chuàng)新項(xiàng)目，則是連接“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”有關(guān)部分的紐帶。

以往大學(xué)生在進(jìn)行工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)“非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的測量”時(shí)，通常采用氣體對板材進(jìn)行單面加熱的方法，隨著加熱時(shí)間的增加，熱量由加熱面向非加熱面?zhèn)鬏?，?dāng)加熱時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，板材整體的溫度達(dá)到一定值，達(dá)到熱透，此時(shí)用熱電偶進(jìn)行測溫，并畫出加熱溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，與理論曲線進(jìn)行對比。這種方法主要利用熱電偶進(jìn)行測量，在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，熱電偶測溫相對而言是比較準(zhǔn)確的，但是由于測溫時(shí)熱電偶讀數(shù)的準(zhǔn)確性與熱電偶的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，所以在非穩(wěn)態(tài)條件下熱電偶測量會有較大的誤差。除此之外，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，單面加熱板材無法使板材表面溫度達(dá)到理想狀態(tài)，壁溫不均勻也會造成測量過程中的主要誤差。因此，如果能對測量時(shí)的邊界條件以及測量工具進(jìn)行改進(jìn)，就可以大幅度減少系統(tǒng)誤差，從而使測量結(jié)果與理論值更加契合。

對于本科階段的學(xué)生而言，由于實(shí)際動手操作的機(jī)會有限，因此很少能夠參與到科技創(chuàng)新的研究中來。但是吉林大學(xué)作為參與“國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目的高校之一，每年都大力鼓勵本科生積極主動參加到這一計(jì)劃項(xiàng)目中來。筆者和同學(xué)有幸申請參與到“電模擬法實(shí)驗(yàn)及材料導(dǎo)熱性能分析”這一創(chuàng)新項(xiàng)目中，在有關(guān)教師的幫助下，得到了學(xué)院和實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可。

學(xué)生作為“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”的主體，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮主觀能動性，活躍思維，在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)幫助下，有意識地訓(xùn)練自己的素質(zhì)，提高動手能力和創(chuàng)新能力，這對今后的學(xué)習(xí)生活以及工作是極有幫助的。

2 實(shí)施計(jì)劃項(xiàng)目的思考與體會

項(xiàng)目選題的思考 由于應(yīng)試教育一直以來對學(xué)生的影響，學(xué)生在選題時(shí)往往缺乏自主思考，一味拷貝或遵循導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，因而項(xiàng)目的選題通常缺乏突破點(diǎn)。因此，學(xué)生應(yīng)積極討論創(chuàng)新項(xiàng)目的選題方向，以小組討論的方式，征詢每位成員的意見，廣泛搜集各種資料，確立最終選題。筆者小組在參觀熱能系實(shí)驗(yàn)室后，發(fā)現(xiàn)工程熱力學(xué)的課程實(shí)驗(yàn)中測定非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)缺陷，在詳細(xì)咨詢過導(dǎo)師意見及建議后，決定以此作為出發(fā)點(diǎn)；并受到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中模擬法測靜電場實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾l(fā)，決定用模擬的方法模擬間接測量非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱情況的溫度場。可以說，在指導(dǎo)教師的指點(diǎn)下，學(xué)生的獨(dú)立思考尤為重要。

實(shí)驗(yàn)臺搭建過程中的思考 在前期做了充分理論準(zhǔn)備和詳細(xì)查閱各種參考資料后，真正實(shí)施項(xiàng)目過程的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)臺的搭建，而搭建實(shí)驗(yàn)臺，則是理論和實(shí)踐的最好體現(xiàn)，可以大大提高大學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。搭建實(shí)驗(yàn)臺就像利用鋼筋、水泥等材料建筑大樓，在原有圖紙的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照規(guī)劃來完成，材料也必須是最優(yōu)質(zhì)、最理想的。

筆者小組在初期搭建實(shí)驗(yàn)臺時(shí)，曾遇到過瓶頸期，類似于科研中的進(jìn)展瓶頸，大腦的思考和雙手的實(shí)踐無法得到完美的契合。雖然遭遇瓶頸期，但筆者小組的指導(dǎo)教師并沒有直接參與到改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，與此相反，反而大力鼓舞學(xué)生勇于嘗試、敢于創(chuàng)新，列出心中設(shè)想的多種解決方案，并逐一驗(yàn)證，始終將主動權(quán)交予學(xué)生手中?？梢哉f，筆者小組在此過程中真正學(xué)到了東西，掌握了本領(lǐng)，這完全得益于指導(dǎo)教師的及時(shí)指點(diǎn)和放手嘗試。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生主動思考討論遇到的問題并提出解決方案，可以高效提高思考能力和創(chuàng)新能力，把書本和實(shí)際相結(jié)合，讓死板固定的書本知識化為靈活真實(shí)的科學(xué)應(yīng)用。又因?yàn)榇髮W(xué)生對科研的接觸相對較少，所以很少受到傳統(tǒng)思維方式的束縛，可以充分開放思路和思維，尋求新穎創(chuàng)新，很有可能打開課題的另一扇窗戶，找到更優(yōu)質(zhì)的解決問題的方法。

在筆者小組遇到的實(shí)驗(yàn)問題中，證明了傳統(tǒng)思維對搭建實(shí)驗(yàn)臺的拘束。在被測板材的材料選擇中，本打算采用金屬作為實(shí)驗(yàn)材料，但結(jié)果表明，金屬的電位變化十分不明顯，而后換用的石墨導(dǎo)電板依舊無法實(shí)現(xiàn)預(yù)想結(jié)果，于是拋除課本上提供的材料，自行尋找適當(dāng)?shù)陌宀?，最終用石墨導(dǎo)電噴漆噴在塑料板上自制了不同形狀的板材，不僅板材的電阻大小適中，電位分布也相應(yīng)吻合。

測試實(shí)驗(yàn)臺的思考 完成搭建實(shí)驗(yàn)臺的工作后緊接著就是測試實(shí)驗(yàn)臺，所以很有必要認(rèn)真規(guī)劃每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保萬無一失。在此過程中也可以訓(xùn)練動手能力，手與腦結(jié)合，提高自主思維能力，提升創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

由于實(shí)驗(yàn)方案是由理論推導(dǎo)得出，實(shí)際操作時(shí)難免有誤差的產(chǎn)生，所以在測試過程中要充分思考產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因，對其進(jìn)行調(diào)整，將實(shí)驗(yàn)方案細(xì)致化、精確化，從實(shí)踐中得出成熟可行的完整方案。

處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的思考 完成測試電位點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，需要對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將理論值和實(shí)際值進(jìn)行對比，列出表格，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線圖。除此而外，筆者小組還需要進(jìn)行熱學(xué)實(shí)驗(yàn)，得出不同形狀板材各點(diǎn)的溫度值并畫出溫度場，將相應(yīng)形狀板材的電位場和溫度場圖形進(jìn)行對比，得出模擬實(shí)驗(yàn)的最佳條件。

對于處理數(shù)據(jù)來說，對其進(jìn)行誤差分析是極為重要的，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是如此。實(shí)驗(yàn)的誤差可以反映此種實(shí)驗(yàn)方案的合理性與否，是客觀結(jié)果，同時(shí)對于實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)起著重要的作用。學(xué)生通過對數(shù)據(jù)的處理分析和其存在的誤差，可以找出減少誤差的解決方法，找到模擬實(shí)驗(yàn)的最適合的邊界條件，并對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行全方位的思考和評估。

3 結(jié)束語

創(chuàng)新對于一個(gè)國家的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而創(chuàng)新人才的培養(yǎng)則是其關(guān)鍵。培養(yǎng)創(chuàng)新人才應(yīng)當(dāng)從實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合課本知識，而各高校的各個(gè)部門也應(yīng)互相配合。首先是從思想上鼓勵學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的自主意識，主動思考前人研究中的不足點(diǎn)，開拓思維，打破傳統(tǒng)，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完善研究工作。另外，指導(dǎo)教師也應(yīng)該幫助學(xué)生充分掌握實(shí)驗(yàn)所需技能，讓學(xué)生具備進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的能力，從行動上鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中提高自己，學(xué)習(xí)書本上所學(xué)不到的知識。

通過選題、搭建實(shí)驗(yàn)臺和測試實(shí)驗(yàn)臺并測量數(shù)據(jù)的實(shí)踐，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)認(rèn)識到積極思考的重要性，并且體會到堅(jiān)持的可貴之處。理論和實(shí)際的結(jié)合，可以充分提高學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊(duì)意識，這對于學(xué)生今后的工作、生活至關(guān)重要，可以為將來立足社會打下良好基礎(chǔ)。

[1]翁維民,孫健,張富強(qiáng).關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的實(shí)踐和思考[C]//第八屆全國教育學(xué)術(shù)研討會論文集,2012.

[2]杜曉玉,李輝,吳永輝,等.高校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的模式研究與實(shí)踐探索[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2013(1):50-54.

[3]杜新強(qiáng),冶雪艷.從大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目談學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].黑龍江教育:高教研究與評估,2013(1):47-48.

[4]王小逸,白廣梅,客慧明,等.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的思索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008(11):12-13.

[5]章軍軍,崔秀紅.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性和自主性[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008(7):23-25.