把科研引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

◆訾學(xué)紅 陳永寶 張紅光 劉淑珍 王小逸

(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心)

一、引言

科學(xué)研究和培養(yǎng)合格的大學(xué)生是高校的兩大系統(tǒng)工作，而科研與教學(xué)是高校兩個(gè)不可或缺的重要組成部分，二者相輔相成，如何把科研引入到教學(xué)中去，提高教育教學(xué)質(zhì)量，是擺在高校教師面前一個(gè)重要而緊迫的任務(wù)。重視學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的開發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，已成為當(dāng)今高校教育改革的核心。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是促進(jìn)知識(shí)轉(zhuǎn)化、知識(shí)拓展和全面提高學(xué)生素質(zhì)的重要教學(xué)手段，其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革，是提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科學(xué)思維方法的高素質(zhì)人才的需要。因此，我們?cè)诳偨Y(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)條件等，對(duì)將科研引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行探索和實(shí)踐。

二、設(shè)計(jì)開發(fā)科研型創(chuàng)新性物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生興趣

以往的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，由于開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目年年相同，學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室后只是開始“被動(dòng)實(shí)驗(yàn)”，依據(jù)具有培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求，解決目前存在的問題現(xiàn)狀，我們提出在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中逐步增加科研型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不斷地變化，把反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)成就的新理論和新技術(shù)補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去，使本科生能夠及時(shí)學(xué)到最新的學(xué)科發(fā)展前沿技術(shù)和專業(yè)理論知識(shí)，把握創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的原則和方法，開設(shè)一些與當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問題相關(guān)和學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，從環(huán)境保護(hù)、污染防治、節(jié)能減排等社會(huì)熱點(diǎn)話題入手，結(jié)合物理化學(xué)學(xué)術(shù)前沿和現(xiàn)在一些常規(guī)的測(cè)試方法和技術(shù)，開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)。例如，結(jié)合燃料電池新型催化劑材料，開設(shè)了測(cè)定其電化學(xué)性能的實(shí)驗(yàn);結(jié)合污染物脫除問題，開設(shè)了分析污染物中吸附劑的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn);結(jié)合食品安全等大眾熱點(diǎn)問題，開設(shè)了有關(guān)食品添加劑(如表面活性劑)的性質(zhì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)合目前汽車尾氣污染的治理問題，開設(shè)了溶液還原法制備Rh納米粒子、雙金屬Rh－Au/(－Al2O3催化劑的制備及三效催化活性的研究等科研小課題。這些小課題具有一定的難度，使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解本學(xué)科發(fā)展的前沿，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探索精神，有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。

三、建立以學(xué)生為主導(dǎo)的、師生互動(dòng)的自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

自主學(xué)習(xí)(autonomous learning)亦稱自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)(self－regulated learning)，自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)，它是一種學(xué)習(xí)模式，以學(xué)生自主探究為主、教師根據(jù)學(xué)生的需求加以引導(dǎo)為輔的主體性教學(xué)方式。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇和制定階段，教師根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平和訓(xùn)練程度，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的客觀條件設(shè)定數(shù)個(gè)課題，學(xué)生根據(jù)自己的興趣點(diǎn)入手，開展實(shí)驗(yàn)課題的選擇。選定課題后，自主查閱文獻(xiàn)、參閱相關(guān)資料，開展小組討論和師生間的討論，分析、確定實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和判定解決方案，這個(gè)過程鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研能力和對(duì)于實(shí)驗(yàn)的預(yù)判斷能力和分析能力。

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮他們豐富的想象力，學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間安排，獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)用儀器的校準(zhǔn)和測(cè)試，也可讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，鼓勵(lì)學(xué)生探索最佳的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力和勤于、勇于動(dòng)手的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí)，不是由教師直接給出答案，而是由教師進(jìn)行導(dǎo)引，由淺入深地提出一系列引導(dǎo)問題，由學(xué)生自己一步步的找到相關(guān)問題的答案。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的原理和操作有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。在實(shí)驗(yàn)過程中，也會(huì)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維和想象力，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同理論知識(shí)及疑惑或興趣點(diǎn)結(jié)合起來，促進(jìn)其積極思考，鍛煉其創(chuàng)新思維能力和解決問題能力。

在實(shí)驗(yàn)完成后的總結(jié)階段，讓學(xué)生獨(dú)立對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)處理，鼓勵(lì)其使用電腦數(shù)據(jù)處理軟件，如Excel和Origin等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理完成后，要求學(xué)生上交一份科研小論文，而不是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，避免了學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告相互抄襲，甚至復(fù)印上屆學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，科研小論文要對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)與思考，加入自己對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的理解和思考，找到其中的關(guān)鍵點(diǎn)，總結(jié)是否解決了之前的疑惑，興趣是否在此過程中得以滿足，這個(gè)過程鍛煉了學(xué)生的軟件運(yùn)用能力、分析問題與解決問題能力等綜合能力。

在科研論文完成后，要求學(xué)生進(jìn)行幻燈片的制作，并組織學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯，教師和參與整個(gè)項(xiàng)目的同學(xué)共同積極討論，分別對(duì)答辯情況給出自己的分?jǐn)?shù)，創(chuàng)造一個(gè)良好的師生互動(dòng)、積極向上的氛圍，可以鍛煉他們的語言表達(dá)能力，以及學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提問的思辨能力和綜合能力，增強(qiáng)了他們的自信心，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)、思考的積極性。

四、把自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用到物理化學(xué)科研實(shí)驗(yàn)課的效果

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式建立了一種新的師生關(guān)系，教師不再是權(quán)威的代表和教材的主講人，而是鼓勵(lì)學(xué)生積極創(chuàng)新的導(dǎo)引者，教師把學(xué)生看作是活動(dòng)的主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主觀能動(dòng)性，使他們樂學(xué)、好學(xué)、會(huì)學(xué)，在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)解決問題的過程。對(duì)于學(xué)生來說，在做這樣的科研小課題不再只是重復(fù)別人做過的實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于他們都是新的挑戰(zhàn)，他們由理解和接受式的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿骱脱芯啃偷淖灾鲗W(xué)習(xí)，而且獨(dú)自完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程提高了他們的分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力、創(chuàng)造思維和科研能力，能讓他們充分體會(huì)自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

五、結(jié)束語

眾所周知，高等教育法已將高校的職能定位為人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)三個(gè)方面，其中人才培養(yǎng)是中心，也是高校的基本職能。因此，高效的科研和教學(xué)工作都要圍繞著人才培養(yǎng)來進(jìn)行。將自主式教學(xué)模式應(yīng)用到物理化學(xué)科研創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和對(duì)科學(xué)知識(shí)的熱愛，可以很好地鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐創(chuàng)新能力，使他們成為一代有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、善思考的新型人才，而教師也要不斷提升自己可持續(xù)發(fā)展能力，來面對(duì)學(xué)生時(shí)刻提出的問題。

［1］陳小鵬，王琳琳，韋小杰，祝遠(yuǎn)姣，周龍昌.把科研引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)能力［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(6):108 －111.

［2］劉俊生，周明貴，劉小翠.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(10):1183 －1185.

［3］劉長(zhǎng)宏，張恒慶，王剛.大學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(5):552 －554.

［4］羅正祥.提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(6):589 －591.

［5］王國強(qiáng)，傅承新.研究型大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建［J］.高等工程教育研究，2006，96(1):125 －128.

［6］王兵賢，胡康秀，王澤文.自主學(xué)習(xí)模式下“數(shù)值分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31(6):147 －149.

［7］劉會(huì)敏.化學(xué)自主性教學(xué)模式的實(shí)踐與研究［J］.石家莊師范專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2003，5(3):80 －81.