湯宏群，蘇廣才，陸際春，趙斌斌，閣世景

（廣西大學(xué)，廣西 南寧 530004）

自國家啟動了中西部高校提升綜合實力計劃，我校抓住機遇，順利入選該計劃。為實現(xiàn)增強學(xué)校綜合實力和可持續(xù)發(fā)展能力的目標，結(jié)合“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提出的面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才目標[1]。學(xué)校指出，目前，高等教育已有長足發(fā)展，但實踐教學(xué)尚有欠缺，為培養(yǎng)知識結(jié)構(gòu)優(yōu)良、創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，我校未來教學(xué)設(shè)計將緊密結(jié)合企業(yè)需求，考慮從面向工程、面向應(yīng)用、面向社會、全程互動等方面進行改進，打破傳統(tǒng)體系和講課模式，增加實踐環(huán)節(jié)，重點提高學(xué)生的原始創(chuàng)新能力。什么是原始創(chuàng)新能力？如何提升學(xué)生的原始創(chuàng)新能力，加大學(xué)生實踐能力和動手能力的培養(yǎng)，增強學(xué)校綜合實力，將是現(xiàn)階段高校必須解決的主要問題。高等學(xué)校是我國基礎(chǔ)研究和高技術(shù)領(lǐng)域原始性創(chuàng)新的主力軍之一，高等學(xué)校實驗室是教學(xué)、科研的重要基地，是創(chuàng)新的基地。高校實驗室儀器設(shè)備是教學(xué)、科研工作的必備條件。本文以提升原始創(chuàng)新能力為目標，談?wù)勛灾茖嶒炘O(shè)備對提升學(xué)生原始創(chuàng)新能力所起的作用。

一、原始創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是科學(xué)研究的靈魂，是人類社會發(fā)展的不竭動力?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出了新時期我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)方針是“自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”，自主創(chuàng)新是核心，是我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略基點，是建設(shè)創(chuàng)新型國家的必由之路，包括原始性創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。原始性創(chuàng)新是指有原創(chuàng)性思維的參與其中的活動，特別指前所未有的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明、原理性主導(dǎo)技術(shù)等創(chuàng)新成果。原始性創(chuàng)新意味著在研究開發(fā)方面，特別是在基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究領(lǐng)域取得獨有的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明[2]。

提高原始創(chuàng)新能力是實現(xiàn)我國科技發(fā)展從以跟蹤模仿為主向以自主創(chuàng)新為主轉(zhuǎn)變的先決條件。高等學(xué)校是培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才的主要基地，是我國基礎(chǔ)研究和高技術(shù)領(lǐng)域原始創(chuàng)新的主力軍之一，是解決國民經(jīng)濟重大科技問題、推動科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化的強大生力軍[3-4]。高校實驗室承擔著大學(xué)生的各類實驗、實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)課程，它是培養(yǎng)大學(xué)生能力和提高學(xué)生素質(zhì)的最重要的場所之一。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要方面，而實驗又是實驗教學(xué)的重要工具[5]。如何加強實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力，提升原始創(chuàng)新能力已經(jīng)成為當前教學(xué)改革中一個十分重要的研究課題。自制實驗教學(xué)設(shè)備，對于更新實驗手段，增加實驗教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力等方面有著積極作用[6]。

二、自制實驗設(shè)備的作用

1.自制實驗設(shè)備激發(fā)學(xué)生的思維提升原始創(chuàng)新能力。自制實驗設(shè)備可以根據(jù)專業(yè)教學(xué)大綱規(guī)定的實驗項目，制作更適用、更合理的裝置，這種裝置的特點是面廣、適用性強，具有較大的靈活性。如鑄造合金及熔煉的實驗教學(xué)包括《鑄鐵合金及熔煉》、《鑄鋼及熔煉》、《鑄造有色金屬》三門課的實驗教學(xué)，是專業(yè)教學(xué)過程中的一個比較重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能、實際動手能力以及創(chuàng)造性思維能力都十分重要。因此，在實踐教學(xué)活動中，進行長期的探索和多年的實踐，將上述三門課中的重點實驗內(nèi)容和檢測實驗中的部分內(nèi)容融合一起，組成一組大型綜合性實驗。要求學(xué)生對現(xiàn)有的實驗設(shè)備進行調(diào)整和改進，以滿足新的實驗教學(xué)大綱要求，激發(fā)學(xué)生的思維提升原始創(chuàng)新能力。

另外，為了使學(xué)生很好地理解課堂上所學(xué)的知識，教師在自制實驗設(shè)備的設(shè)計構(gòu)思上貫穿了直觀的思想，能使學(xué)生直觀地獲得實驗結(jié)果，具有較大的直觀性。在“鑄造工藝”課堂中，學(xué)生被動地接受教師的“滿堂灌”，部分學(xué)生還不認真聽講；上實驗課時學(xué)生基本是應(yīng)付、完成差事。以“模擬鑄造充型工藝實驗”著例，改革前這個實驗課是用一個存儲一定量的水蓄水槽，然后通過開關(guān)控制，用水模擬高溫鐵水澆注到各種各樣的模型中的充型過程。水最后從模型流出并通過一個水泵抽回到水槽。學(xué)生一看這么簡單，像走馬燈式地把幾個模擬試驗看一遍，一節(jié)實驗課20分鐘不到就上完了。改革后教師在課前將每個模型所包含的鑄造工藝過程作為問題提出，例如高溫鐵水中為什么含有夾雜物？這些夾雜物流入鑄型后，對鑄件有哪些不良影響？然后由學(xué)生自行設(shè)計一種澆注系統(tǒng)，既能滿足鑄造工藝，又能避免夾雜物進入鑄型。這些問題將學(xué)生所學(xué)的合金熔煉、鑄件形成理論、鑄造工藝、鑄造材料基礎(chǔ)知識有機地聯(lián)系起來，并進行自制設(shè)備設(shè)計。調(diào)動學(xué)生動腦積極性，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，對提升學(xué)生原始創(chuàng)新能力起到一定的作用。

2.自制實驗設(shè)備引導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生作設(shè)計性、研究性實驗提升原始創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)體系的重要組成部分，它在對學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)方面有3個方面的功能：（1）通過實驗理解、驗證和鞏固理論教學(xué)的內(nèi)容，以鞏固獲得的知識；（2）通過實驗得到實驗技能的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技術(shù)和動手能力；（3）通過獨立選題、設(shè)計、觀察、記錄、數(shù)據(jù)處理、歸納分析，探索新的發(fā)現(xiàn)以獲得研究成果，同時得到參與科研能力的訓(xùn)練[7]。

自制實驗設(shè)備可以引導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生作設(shè)計性、研究性實驗。例如，研究不同種類的合金，在冷卻時線收縮產(chǎn)生、發(fā)展的規(guī)律時，常需要測試線收縮的大小及隨合金溫度、時間變化的情況。因此，我們自行設(shè)計了線收縮測定儀器，為了提高測試精度，適應(yīng)不同的合金和鑄型的測試，我們在裝置的結(jié)構(gòu)上進行了改進設(shè)計，主要是把裝置設(shè)計為雙向可調(diào)式結(jié)構(gòu)，對不同的測試要求，采用不同型號的傳感器。為了避免傳感器的轉(zhuǎn)換元件受熱變形，影響測試精度，學(xué)生還設(shè)計了用冷卻水套將傳感器與測頭隔開，傳感器固定在測壁上。側(cè)壁在絲桿帶動下，可沿燕尾槽作上下和左右移動，以隨意調(diào)整傳感器的軸線位置，適應(yīng)不同的試件測試。教師提出了一些設(shè)計性實驗題目，讓一些優(yōu)秀學(xué)生選做，并提供一些必要的幫助，鼓勵優(yōu)秀學(xué)生積極參與自制實驗設(shè)備活動，注重激勵學(xué)生的上進心和特殊興趣，使他們在獨立工作能力和創(chuàng)新思維方面得到冒尖，提升學(xué)生原始創(chuàng)新能力。

3.自制實驗設(shè)備激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升原始創(chuàng)新能力。由于高校學(xué)科和專業(yè)調(diào)整，教材內(nèi)容變化較大，需不斷翻新，特別是對于新設(shè)置的專業(yè)，問題更是突出，自制實驗設(shè)備可以及時開出實驗，提高實驗開出率。另外，實驗教學(xué)裝置屬于較先進的技術(shù)產(chǎn)品，專用性強，社會需求量小，價格較貴。特別是一些專業(yè)面比較窄，所需實驗儀器大多無法從市場購到，即使能購到的儀器設(shè)備，在使用和功能上也遠遠滿足不了教學(xué)實驗的需求[8-10]，例如，鑄造合金線收縮性能檢測是《鑄造工程基礎(chǔ)》課程的必開實驗之一，長期以來，由于缺乏鑄造合金性能檢測儀器以及課時的限制，這些實驗都無法開出。學(xué)校鼓勵和支持自制實驗設(shè)備，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自行設(shè)計了線收縮檢測儀，開始采用彈簧板法進行測量，但用螺栓定位試樣，在高溫下有相對滑移，且拉桿因無冷卻措施會產(chǎn)生膨脹，影響測量結(jié)果。教師把問題提出來，學(xué)生翻閱大量資料和市場調(diào)研后采用固定金屬型定位及白由端水冷，克服了前面的不足，但它用百分表指示，不能記錄，仍承襲了人工記錄的方法。最后選擇差動變壓器，即當初級繞組加以一穩(wěn)定的交變電壓后，由于鐵心感應(yīng)，在兩個差接的次級繞組上便產(chǎn)生二個相反的電壓。當鐵心直線移動時，次級繞組電壓即隨之線性改變，于是可將鐵心連接于試樣（型腔）上。澆注后，試棒收縮牽引鐵心移動，輸出信號送二次儀表記錄。整個過程激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時提升原始創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語

自制實驗設(shè)備可以激發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生作設(shè)計性、研究性實驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對提升學(xué)生原始創(chuàng)新能力起到重要作用，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，如團隊協(xié)作意識和共同攻關(guān)的精神等，為以后的就業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)。

[1]教育部啟動實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”——面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)卓越工程師后備人才[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010，（7）：3-5.

[2]汪寅，黃翠瑤.原始創(chuàng)新問題研究概述與高校的原創(chuàng)建設(shè)[J].科技管理研究，2008，（3）：145-147．

[3]王章豹，汪立超.我國高校原始創(chuàng)新能力不足的成因分析及其建設(shè)路徑[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2007，（3）：1-5.

[4]朱清時.必須重視原始創(chuàng)新能力 [J].實驗室研究與探索，2009，28（6）：1-4.

[5]楊應(yīng)平，曾延安.光電信息類實驗教學(xué)改革及實驗教學(xué)體系[J].理工高教研究，2006，（4）：127.

[6]應(yīng)安明，王桂玲，劉桂濤.自制實驗儀器設(shè)備在教學(xué)中的使用[J].實驗室研究與探索，2003，22（1）：20-21，24.

[7]王秋芬.設(shè)計性_研究性實驗對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].大學(xué)物理實驗，2006，19（3）：88-91.

[8]陳發(fā)堂，熊慧萍，陳東生.加強自制儀器的研發(fā)實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2009，28（2）：41-42，46.

[9]趙方方，孫會來，高勝利.構(gòu)建立體化實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程實踐人才[J].實驗室科學(xué)，2007，（1）：13-15.

[10]楊鳳珍.專題實驗研究——強化學(xué)生創(chuàng)新能力，提供個性發(fā)展空間的手段[J].實驗技術(shù)與管理，2001，（5）：83-87.