◆李勝男 金英愛(ài) 邵致遠(yuǎn) 胡寶寶 于寧

關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考*

◆李勝男 金英愛(ài) 邵致遠(yuǎn) 胡寶寶 于寧

對(duì)于在校大學(xué)生而言，大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是一個(gè)接觸創(chuàng)新科研工作的絕佳機(jī)遇，通過(guò)立題、搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)各個(gè)階段的深入學(xué)習(xí)與思考，充分調(diào)動(dòng)自己的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，為今后深造或者工作打下良好基礎(chǔ)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)；創(chuàng)新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.0132

1　前言

開(kāi)設(shè)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的目的在于促進(jìn)高校探索并建立出一種以問(wèn)題和課題為核心的新的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的本科人才培養(yǎng)和研究性學(xué)習(xí)教學(xué)改革，充分調(diào)動(dòng)本科大學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)在創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)踐進(jìn)行中，學(xué)生逐漸掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，在本科階段就得到創(chuàng)新性科學(xué)研究的鍛煉，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新興趣［1］。

在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，大學(xué)生作為項(xiàng)目的主要實(shí)施者，對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合性和創(chuàng)新性等方面的思考是具有重要意義的。其中，立題、搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的各個(gè)階段中，對(duì)個(gè)人獨(dú)立思考能力、理論實(shí)踐能力有較強(qiáng)的鍛煉作用，能使個(gè)人在這些方面得到較大的提高，使自己向一個(gè)全面的高素質(zhì)人才方向發(fā)展，為自己以后的道路奠定一定基礎(chǔ)。

受所學(xué)知識(shí)范圍的影響和限制，大學(xué)本科生能接觸到創(chuàng)新科研項(xiàng)目的機(jī)會(huì)不多。吉林大學(xué)作為參與“國(guó)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(lì)學(xué)生積極主動(dòng)參加到這一計(jì)劃項(xiàng)目中來(lái)。筆者有幸申請(qǐng)參與到“蒸汽動(dòng)力綜合實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)搭建與實(shí)驗(yàn)研究”這一創(chuàng)新項(xiàng)目，成功地參與到創(chuàng)新科研中，將會(huì)為此付出自己最大的努力，認(rèn)真做好這一項(xiàng)目。在這次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，得到學(xué)院、教師以及實(shí)驗(yàn)室的大力幫助，自己也學(xué)到很多。

2　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中的思考和感悟

立題時(shí)的思考 萬(wàn)事開(kāi)頭難。立題就是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)頭，對(duì)于第一次參與到科學(xué)研究項(xiàng)目中的學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較困難的。這就需要集思廣益，以小組討論的方式征求每個(gè)成員的意見(jiàn)，確定一個(gè)大概方向，再通過(guò)廣泛收集各種資料，最終確定選題。這個(gè)過(guò)程中要認(rèn)真思考，結(jié)合自己的興趣以及學(xué)過(guò)的知識(shí)提出自己的意見(jiàn)。

通過(guò)對(duì)《工程熱力學(xué)》一書(shū)的學(xué)習(xí)，筆者對(duì)噴管有了大概了解，對(duì)于噴管可以把流過(guò)噴管物質(zhì)的焓轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)的動(dòng)能這一性質(zhì)，產(chǎn)生很大興趣，希望能夠利用噴管這一裝置，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，驗(yàn)證噴管的這一性質(zhì)。在詳細(xì)咨詢過(guò)導(dǎo)師意見(jiàn)以及查閱相關(guān)資料后，決定以噴管為基礎(chǔ)，加上蒸汽發(fā)生裝置以及尾氣處理裝置，設(shè)計(jì)一套蒸汽動(dòng)力綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的可操作性，通過(guò)噴管的特性把水蒸氣的焓轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，以此來(lái)驗(yàn)證熱力學(xué)第一定律延伸方程，進(jìn)一步了解設(shè)備中水蒸氣的壓力、溫度等參數(shù)的變化規(guī)律，以達(dá)到找出提高能量轉(zhuǎn)換效率途徑的目的。

搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)的思考 對(duì)于大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)就是實(shí)踐過(guò)程，是理論和實(shí)踐的最好結(jié)合，對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。學(xué)生對(duì)整個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目的理解以及對(duì)測(cè)試過(guò)程細(xì)節(jié)的把握是搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵所在。創(chuàng)新項(xiàng)目的題目只是初步想法，通過(guò)查閱資料、仔細(xì)認(rèn)真思考、小組討論、咨詢導(dǎo)師，才可以搭建出可行的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)的過(guò)程不同于一般實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的講解，他是學(xué)生通過(guò)自己思考，綜合各方面因素而得出的最終成果，它可以極大地改善目前高等教育培養(yǎng)過(guò)程中的實(shí)踐教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力［2］。

通過(guò)筆者小組成員的多次討論分析和實(shí)踐操作確立的搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)的過(guò)程總體可以分為三個(gè)階段。

第一階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體框架模型有一個(gè)基本的了解掌握。在立題階段，筆者小組就已經(jīng)討論出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的大概模型，實(shí)驗(yàn)臺(tái)由噴管以及類(lèi)似汽輪機(jī)的簡(jiǎn)易裝置加上加熱裝置和尾氣處理裝置組成。

第二階段，完善實(shí)驗(yàn)臺(tái)。筆者小組先通過(guò)查閱資料，并參考其他人做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，在考慮實(shí)驗(yàn)的可行性、安全性基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，最終確定了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的外觀尺寸；然后筆者小組通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理過(guò)程等方面的考慮，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各個(gè)細(xì)節(jié)方面。這個(gè)階段主要考慮壓力表、限壓閥的使用類(lèi)型與數(shù)目，水的加熱方式，熱電偶的布置，保溫方式以及數(shù)據(jù)處理。

第三階段，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)具體裝置的安裝制作。筆者小組就裝配細(xì)節(jié)、材料等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，筆者小組查閱大量資料，走訪很多商家、工廠，通過(guò)與工廠師傅詳細(xì)討論實(shí)驗(yàn)臺(tái)各個(gè)部件制作細(xì)節(jié)，與商家、工廠討論制作價(jià)格，最終選定工廠制作實(shí)驗(yàn)臺(tái)各個(gè)部件。實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作完成后，筆者小組自己動(dòng)手組裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這個(gè)過(guò)程主要包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)支架的搭建，軸承與軸的配合安裝，壓力表、限壓閥的安裝以及保溫材料的使用。

在與工人師傅討論過(guò)程中，對(duì)于實(shí)際工廠車(chē)間的加工制造方法有了較深的了解，為此還專門(mén)學(xué)了很多工人師傅交流常用的術(shù)語(yǔ)，以便和工人師傅更加方便地交流。經(jīng)過(guò)和工人師傅的交流，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的圖紙很理想化，在現(xiàn)有條件下，考慮到經(jīng)費(fèi)，完全不可能做出完整的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)。筆者與成員又經(jīng)過(guò)深入討論并通過(guò)多次與廠家進(jìn)行關(guān)于制作、價(jià)格等方面的討論，最后確定最終方案。最終方案不僅考慮到綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)安全性、可行性，還考慮到綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)思考，把理想化的方案轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜邢藿?jīng)費(fèi)可以做出來(lái)的實(shí)物。通過(guò)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，不僅提高了自身的科研能力，而且對(duì)于科研工作中不可或缺的科研經(jīng)費(fèi)也有了一定理解。

筆者小組在搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)過(guò)程中，不止一次遇到難題，類(lèi)似于科研中的進(jìn)展瓶頸，大腦的思考和雙手的實(shí)踐無(wú)法得到完美契合［3］。雖然遭遇瓶頸期，但筆者小組并沒(méi)有直接向指導(dǎo)教師尋找解決方案，而是仔細(xì)思考、勇于創(chuàng)新，列出設(shè)想的多種解決方案，并逐一思考。然后通過(guò)指導(dǎo)教師對(duì)各可行性方案的點(diǎn)評(píng)，結(jié)合自己在實(shí)踐過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定最終的解決方案。在此過(guò)程中，筆者小組的指導(dǎo)教師大力鼓舞學(xué)生勇于嘗試、敢于創(chuàng)新，始終將主動(dòng)權(quán)交予學(xué)生手中。可以說(shuō)，筆者小組在此過(guò)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)臺(tái)搭建過(guò)程中，學(xué)生主動(dòng)查閱文獻(xiàn)，思考討論遇到的問(wèn)題并提出解決方案，可以很大程度提高思考能力和創(chuàng)新能力，并且激發(fā)在這方面的潛力。把書(shū)本和實(shí)際相結(jié)合，讓死板固定的書(shū)本知識(shí)化為靈活真實(shí)的科學(xué)應(yīng)用。大學(xué)生對(duì)科研的接觸相對(duì)較少，所以很少受到傳統(tǒng)思維方式的束縛，可以充分開(kāi)放思路和思維，尋求新穎創(chuàng)新，很有可能打開(kāi)課題的另一扇窗戶，找到更優(yōu)質(zhì)的解決問(wèn)題的方法［4］。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)的思考 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建完成后有必要同時(shí)也必須對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)之前，實(shí)驗(yàn)小組要制訂高效周密的實(shí)驗(yàn)方案，這是非常有必要的。實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，它是實(shí)驗(yàn)的中心環(huán)節(jié)，其他實(shí)驗(yàn)工作都是圍繞實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行的。最初的實(shí)驗(yàn)方案是在實(shí)驗(yàn)小組思考的基礎(chǔ)上確定的，并沒(méi)有實(shí)踐依據(jù)，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)有一定誤差。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在思考討論的基礎(chǔ)上應(yīng)該相應(yīng)改變實(shí)驗(yàn)方案，減小誤差，使實(shí)驗(yàn)方案精確化、細(xì)致化、高效化，從實(shí)踐中得出成熟的實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)這種在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中由手到腦、再由腦到手的思維轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)大腦思考和雙手實(shí)踐的完美契合，同時(shí)也達(dá)到實(shí)踐與理論相結(jié)合的目的，使自己獨(dú)立思考和自主解決問(wèn)題的能力得到相應(yīng)提高，并且在無(wú)形之中提高自我的科研能力。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)的思考 在實(shí)驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果出來(lái)之后，就要對(duì)相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行精細(xì)處理。前期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理應(yīng)該與后期實(shí)驗(yàn)測(cè)試同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)該基于前一階段的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在思考的基礎(chǔ)上對(duì)后一階段的實(shí)驗(yàn)方案做出相應(yīng)的改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)該利用相應(yīng)的電腦軟件，做出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格和曲線，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加明朗，繼而做出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差是任何一個(gè)動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)所不能避免的現(xiàn)象，但實(shí)驗(yàn)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較大的影響，因此必須對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的可取性。實(shí)驗(yàn)誤差是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一些客觀的操作（如實(shí)驗(yàn)測(cè)量等）而產(chǎn)生的客觀結(jié)果，實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)的各個(gè)細(xì)節(jié)（如實(shí)驗(yàn)方案制訂時(shí)的思考和實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施時(shí)的實(shí)踐）入手來(lái)盡可能減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性誤差和過(guò)失性誤差，找到最適合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件，并且在具體實(shí)踐中提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。

3　結(jié)語(yǔ)

國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)創(chuàng)新，社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)創(chuàng)新，民族的復(fù)興更離不開(kāi)創(chuàng)新。創(chuàng)新為整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步提供了動(dòng)力。當(dāng)下中國(guó)相對(duì)于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家而言，創(chuàng)新能力較為缺乏，所以作為為國(guó)家培養(yǎng)人才的高校，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是大勢(shì)所趨、形勢(shì)所迫。大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在為高校、社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才上做出很大貢獻(xiàn)，還為高校的創(chuàng)新教育提供了一個(gè)嶄新平臺(tái)。創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必由之路，只有通過(guò)實(shí)踐才能真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)思維模式。

通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，筆者經(jīng)歷了立題、搭建綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、測(cè)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析各個(gè)階段，深刻體會(huì)到積極思考與動(dòng)手實(shí)踐的重要性，并且了解了科研中所需要的基本能力及應(yīng)有品質(zhì)，對(duì)于以后的發(fā)展將會(huì)有很大幫助?！?/p>

［1］楊洪濤，張新.慧魚(yú)模型在機(jī)電類(lèi)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.科技信息，2010（20）：420-422.

［2］馮林，張嵐.“質(zhì)量工程”視角下的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（6）：27-29.

［3］李文博，尹爽，陳培焱，等.國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的思考與實(shí)踐［J］.中國(guó)教育技術(shù)裝備，2014（12）：128-129.

［4］蔡盛健，陸樹(shù)良.大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中學(xué)生主體地位的思考與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26（12）：29-31.

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*項(xiàng)目來(lái)源：吉林大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生課程體系建設(shè)項(xiàng)目“動(dòng)力工程專業(yè)流體流動(dòng)與傳熱課程體系建設(shè)”；吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“蒸汽動(dòng)力綜合實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)搭建與實(shí)驗(yàn)”。

作者：李勝男，吉林大學(xué)汽車(chē)仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；金英愛(ài)，吉林大學(xué)汽車(chē)仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，研究方向?yàn)閺?qiáng)化傳熱與節(jié)能技術(shù)；邵致遠(yuǎn)、胡寶寶、于寧，吉林大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院（130025）。