面向理工類本科生科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題方法探索

高明明 ,胡 振 , 蘇繼新 , 石 巖

(山東大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 ,山東 青島 266237)

隨著本科生教育改革及新工科建設(shè)的推進(jìn),本科生教育教學(xué)越來越重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。理工科的高等教育更加注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的培養(yǎng),各院校逐漸開設(shè)針對(duì)本科生的科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課,立足于“以本為本”的本科教學(xué)理念,從本科教育開始,扎實(shí)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。但目前科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置仍處于探索階段,如何圍繞新工科教育設(shè)置實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)仍存在諸多挑戰(zhàn),其中,適合科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題是實(shí)驗(yàn)的開端,也是實(shí)驗(yàn)順利展開的首要環(huán)節(jié)。

科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的核心在于“創(chuàng)新性”,考慮到創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的時(shí)效性、探索性,以及本科實(shí)驗(yàn)周期性開展的特點(diǎn),科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)的更新。因此本論文不討論具體的實(shí)驗(yàn)題目與科研方向,而是從選題方法、策略上討論創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課該如何選題。

1 科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題方法

1.1 選題的前提條件

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的選題一般是由導(dǎo)師和學(xué)生一起選定的,這個(gè)過程中,因?yàn)閷?dǎo)師了解選題所在領(lǐng)域的發(fā)展情況,往往在其中起主導(dǎo)作用。在師資條件允許的前提下,建議為每位參加實(shí)驗(yàn)課的本科生配備指導(dǎo)教師。這是由于科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課與本科生以往參與的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不同。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),如無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等,實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知,所需材料、儀器設(shè)備固定。創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)選題需要符合創(chuàng)新類與探索性的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置目的,將選題設(shè)置在科研的未知領(lǐng)域。導(dǎo)師可以幫助學(xué)生在選題上出謀劃策。如果靠學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)題目,很難保證所選的題目具有創(chuàng)新類,且以探索為目的。 同時(shí),導(dǎo)師能夠幫學(xué)生衡量這個(gè)實(shí)驗(yàn)題目是否適合本科生來完成,實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠窬哂锌茖W(xué)意義。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的題目選定后,學(xué)生則要擔(dān)負(fù)起項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的職責(zé),開展立項(xiàng)申請(qǐng)書、實(shí)驗(yàn)方案等的撰寫和實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作包括:廣泛查閱文獻(xiàn),了解此實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義,準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需藥品與儀器設(shè)備,以及了解實(shí)驗(yàn)室所具備的基本實(shí)驗(yàn)條件等。在充分了解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的選題并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的過程中,還可以就實(shí)驗(yàn)題目與導(dǎo)師進(jìn)一步討論并進(jìn)行調(diào)整,從而保證創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以順利地展開。

1.2 選題的基本原則

1.2.1選題要立足于本專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科之上

首先,需要明確科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課要符合本科生的培養(yǎng)方案要求,才能讓此實(shí)驗(yàn)課為本科生培養(yǎng)服務(wù)。其次,選題要圍繞科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置?？蒲袆?chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)目的在于大學(xué)中高年級(jí)學(xué)生融會(huì)貫通已學(xué)專業(yè)課的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)課的基本操作,在此基礎(chǔ)上針對(duì)性培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,激勵(lì)學(xué)習(xí)興趣,從而為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)服務(wù)。因此,立足本專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)是選題的基本原則。受科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的限制,應(yīng)避免脫離本專業(yè)的選題設(shè)計(jì)。

以環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域的科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課題目選擇為例,合理的題目選擇,可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)環(huán)境問題,了解環(huán)境學(xué)科的研究范疇。環(huán)境學(xué)科本身是一門交叉學(xué)科,了解環(huán)境問題,解決環(huán)境問題是本學(xué)科的重要學(xué)習(xí)目標(biāo)之一,合理的科研選題對(duì)環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)的理工科本科生專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建將起到促進(jìn)和提高的作用。

隨著學(xué)科發(fā)展與學(xué)科融合,選題過程中,也需正確看待學(xué)科交叉。以環(huán)境學(xué)科為例,環(huán)境學(xué)科的研究越來越多地引入其他學(xué)科,如生物學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等。環(huán)境學(xué)科的發(fā)展與其他學(xué)科交叉密不可分,而且,環(huán)境學(xué)科與其他學(xué)科的融合發(fā)展,也賦予了環(huán)境學(xué)科更多的創(chuàng)新性與發(fā)展機(jī)遇。學(xué)生在選題過程中,立足于本學(xué)科的前提上,引入交叉學(xué)科,能夠在不偏離本學(xué)科的研究課題基礎(chǔ)上,對(duì)本學(xué)科的研究領(lǐng)域做適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展,從而推動(dòng)學(xué)生了解與本專業(yè)相關(guān)科學(xué)并擴(kuò)展研究思路。

1.2.2選題要體現(xiàn)科研創(chuàng)新性

科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課中,實(shí)驗(yàn)的選題要具有創(chuàng)新性,這也是此類實(shí)驗(yàn)課與以往驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)區(qū)別,其目的是在學(xué)生具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上,鍛煉學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)、探索未知科研領(lǐng)域的興趣與能力,建立學(xué)生的自信心。同時(shí),受科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課授課對(duì)象的知識(shí)體系、能力水平及本科實(shí)驗(yàn)課的形式、時(shí)間、空間安排等限制,對(duì)科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的題目設(shè)置,在創(chuàng)新性及研究深度上一般要低于研究生的實(shí)驗(yàn)題目。這個(gè)題目可以是目前導(dǎo)師所進(jìn)行的探索性實(shí)驗(yàn)的一部分,通過合理的選題設(shè)置和針對(duì)課時(shí)長(zhǎng)短進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作量的規(guī)劃,使其符合本科生科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題要求。另外,還需要充分考慮參與學(xué)生的能力與興趣?？蒲袆?chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的選題要有利于發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性,激發(fā)學(xué)生的興趣。這一環(huán)節(jié)需要導(dǎo)師因材施教,與學(xué)生進(jìn)行充分的討論,針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)與能力,調(diào)整實(shí)驗(yàn)題目與對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)開展過程中,幫助學(xué)生更好地將實(shí)踐和理論相結(jié)合,提高學(xué)生的主動(dòng)性與創(chuàng)新性,從而保證創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效果。在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生個(gè)性化的同時(shí),也需要重視本學(xué)科的授課教師及指導(dǎo)教師的培訓(xùn)與教學(xué)探討,注重教師個(gè)性化發(fā)展與能力培養(yǎng)。教師個(gè)性化的成長(zhǎng)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化教育的優(yōu)勢(shì)條件。

1.2.3選題與導(dǎo)師的科研工作相結(jié)合

在創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇過程中,老師和學(xué)生既要考慮主觀意愿,也要從實(shí)驗(yàn)課設(shè)置、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等客觀條件考慮。這主要是因?yàn)榛诮虒W(xué)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課在經(jīng)費(fèi)的使用、藥品的購買等環(huán)節(jié)上不靈活,與真正的科研實(shí)驗(yàn)還存在一定差距,但創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的探索性,又決定了實(shí)驗(yàn)不能完全按照預(yù)設(shè)的步驟進(jìn)行。因此,授課過程中具體課題與導(dǎo)師的科研課題保持關(guān)聯(lián),才能保證創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)過程中的經(jīng)費(fèi)來源、耗材與藥品保證。以導(dǎo)師科研課題為基礎(chǔ)的創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課題目,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中,有機(jī)會(huì)參與導(dǎo)師對(duì)整體課題的討論,這在實(shí)驗(yàn)過程中是難能可貴的。通過參與課題的討論,可以對(duì)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)題目設(shè)置的意義、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果分析部分有更深入的理解。而且,通過與課題組內(nèi)師兄師姐的科研交流,還能為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)帶來許多新的體驗(yàn)和重要幫助,對(duì)學(xué)生的科研協(xié)作能力起到鍛煉與提升的作用。

1.3 基于校企合作的課程選題原則

創(chuàng)新與實(shí)踐是科研過程中互相推動(dòng)的兩個(gè)環(huán)節(jié),目前高校廣泛推廣產(chǎn)學(xué)研模式,但大部分企業(yè)合作平都傾向于科研與研究生培養(yǎng)。在本科教育階段,通過科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的方式,將科技創(chuàng)新與產(chǎn)學(xué)研的合作模式下沉到本科階段,有利于本科生了解所學(xué)專業(yè),建立專業(yè)自信心。同時(shí),能夠?yàn)槠髽I(yè)和高校合作培養(yǎng)人才探索新的模式,提高教學(xué)質(zhì)量并推動(dòng)本科生整體素質(zhì)和職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

本科生科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置,能夠引導(dǎo)學(xué)生了解解決科研問題的方法與過程,針對(duì)本科生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)開展的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。受教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)、參與人數(shù)的限制,提倡通過建立實(shí)踐實(shí)習(xí)平臺(tái),為學(xué)生提供參與工程問題的學(xué)校渠道。通過平臺(tái)的設(shè)置,課題的選擇就可以考慮多方面的合作關(guān)系,在科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課開展過程中增加產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展的要素。學(xué)生通過參與企業(yè)生產(chǎn)過程,面對(duì)有待解決的實(shí)際問題,能夠推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的熱情,并加深對(duì)本專業(yè)的應(yīng)用及就業(yè)前景的認(rèn)識(shí),鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力?；趯?shí)踐實(shí)習(xí)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)課程,在設(shè)置題目環(huán)境應(yīng)注意以下問題:①依托于平臺(tái)的建設(shè)設(shè)置的題目應(yīng)該與現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密,保證學(xué)生實(shí)習(xí)或技術(shù)研發(fā)過程與教學(xué)目的相符合;②創(chuàng)新類科研題目的設(shè)置立足于企業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目,充分考慮校企合作過程中,研發(fā)成果在實(shí)際生產(chǎn)轉(zhuǎn)化過程中的可行性,設(shè)計(jì)與現(xiàn)有基本工藝設(shè)備能夠滿足的創(chuàng)新性題目,這時(shí)保證科研成果實(shí)現(xiàn)落地的關(guān)鍵環(huán)節(jié);③在校企合作平臺(tái)選擇題目,還應(yīng)充分考慮企業(yè)與學(xué)校空間距離,企業(yè)合作過程中涉及學(xué)生的交通與安全,這是學(xué)生參加實(shí)際項(xiàng)目過程的重要保障。

考慮到上述問題,在基于校企合作的創(chuàng)新型題目選擇時(shí),要增強(qiáng)企業(yè)參與產(chǎn)學(xué)研教育的積極性,需要立足于企業(yè)與高校在人才培養(yǎng)、創(chuàng)新型技術(shù)需求上的共同立場(chǎng)。充分融合高校培養(yǎng)人才、企業(yè)選拔人才;高校探索科研方向,企業(yè)尋求創(chuàng)新的雙重動(dòng)力,促使企業(yè)與高校在科研平臺(tái)建設(shè)過程中形成合力,也符合科學(xué)技術(shù)落地、服務(wù)社會(huì)的宗旨。合作過程中,還要注意培養(yǎng)學(xué)生在解決實(shí)際問題過程中方法的系統(tǒng)性。以企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為目的的科研過程中,也應(yīng)遵循發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)與討論的科研過程,保證學(xué)生在實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程中具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。

2 結(jié)語

隨著本科生教育改革及新工科建設(shè)的推進(jìn),各院校逐漸開設(shè)針對(duì)本科生的科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課,立足于“以本為本”理念,從本科教育開始,扎實(shí)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開展過程中,合理的選題是實(shí)驗(yàn)順利展開的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的探索性,在師資條件允許的前提下,建議為每位參加實(shí)驗(yàn)課的本科生配備指導(dǎo)教師;科研創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課程的選題應(yīng)立足于本專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科之上,體現(xiàn)科研創(chuàng)新性,并與導(dǎo)師的科研工作相結(jié)合;最后,通過建立校企合作實(shí)踐實(shí)習(xí)平臺(tái)推動(dòng)本科生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),有利于加深學(xué)生對(duì)本專業(yè)應(yīng)用及就業(yè)前景的認(rèn)識(shí),鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。