簡(jiǎn)析大學(xué)本科生開展科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)的模式

趙燕春+寇生中+李春燕

摘要：科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)是將本科學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)與科研創(chuàng)新潛能結(jié)合起來(lái)，及早發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)本科生的科研能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，是素質(zhì)教育的核心。同時(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才也是我國(guó)高校的責(zé)任和義務(wù)。本文結(jié)合高強(qiáng)韌金屬玻璃基復(fù)合材料的開發(fā)與性能優(yōu)化，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，拓展學(xué)生的視野，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生自身全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：科研創(chuàng)新訓(xùn)練；科研能力；創(chuàng)新積極性；全面發(fā)展

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）52-0214-02

一、概述

習(xí)近平主席說(shuō)：“在創(chuàng)新實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)人才、在創(chuàng)新活動(dòng)中培育人才、在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才，聚天下英才而用之，讓更多千里馬競(jìng)相奔騰?！遍_展科研創(chuàng)新訓(xùn)練，充分開發(fā)學(xué)生的能動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新型科研人才基礎(chǔ)，強(qiáng)化其創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，是高校教師的責(zé)任和義務(wù)。讓本科生親身參與高強(qiáng)韌金屬玻璃基復(fù)合材料的開發(fā)與性能優(yōu)化，其目的就是強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)，注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)創(chuàng)新思考能力和動(dòng)手能力。

二、明確教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)

塊體金屬玻璃是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)為玻璃態(tài)的新型金屬材料，具有高強(qiáng)度、硬度和彈性應(yīng)變極限等不同于傳統(tǒng)金屬材料的力學(xué)性能，并表現(xiàn)出高的耐蝕耐磨性、優(yōu)異磁學(xué)性能、儲(chǔ)氫性能等優(yōu)異的物理化學(xué)特性，是材料學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)科公認(rèn)的研究熱點(diǎn)之一，其研究主要向集優(yōu)異的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能于一體的功能結(jié)構(gòu)材料方向發(fā)展。但是，由于其原子排列呈現(xiàn)長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序，變形時(shí)缺乏常規(guī)晶體金屬材料的位錯(cuò)和滑移等加工硬化機(jī)制，高度局域化的剪切行為使得其室溫塑性和斷裂韌性低、外力加載時(shí)呈應(yīng)變軟化，室溫脆性和應(yīng)變軟化是該材料作為功能結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。本課程的任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生對(duì)理論專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和實(shí)際動(dòng)手能力，結(jié)合在研的課題項(xiàng)目研究，講授研究背景、實(shí)驗(yàn)原理、分析測(cè)試方法等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行新材料設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化、熔制合金、對(duì)材料結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行表征并分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

三、聚焦主要教學(xué)內(nèi)容

科研創(chuàng)新訓(xùn)練的教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成推崇創(chuàng)新習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的科研熱情的基石，是提高大學(xué)生的科研能力的關(guān)鍵措施。結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際情況，確定各環(huán)節(jié)的教學(xué)目的、要求、重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)，總結(jié)新材料的設(shè)計(jì)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)。

科研創(chuàng)新訓(xùn)練1。理解金屬玻璃及其復(fù)合材料的研究背景及相關(guān)理論，掌握合金熔制方法，了解金屬玻璃的發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)，理解非晶形成相關(guān)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論，熟悉熔煉和鑄造設(shè)備原理，掌握合金熔制的操作方法和參數(shù)控制。

科研創(chuàng)新訓(xùn)練2。理解金屬玻璃及其復(fù)合材料的成分設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行微觀組織表征與分析，了解相圖在復(fù)合材料成分設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、玻璃化形成能力和共晶耦合區(qū)的關(guān)系，理解合金體系成分選擇思路和原理，熟悉微觀組織表征和制樣、測(cè)試方法，掌握復(fù)合材料的微觀組織分析。

科研創(chuàng)新訓(xùn)練3。對(duì)合金進(jìn)行宏觀與微觀力學(xué)性能測(cè)試，分析微觀組織與力學(xué)性能的關(guān)系，并優(yōu)化制備與熱處理方案，了解金屬玻璃的熔體過(guò)熱處理、半固態(tài)處理、退火等熱處理工藝，理解合金制備與熱處理工藝方案制定與優(yōu)化，熟悉宏觀與微觀力學(xué)性能表征和制樣、測(cè)試方法，掌握力學(xué)性能的分析和數(shù)據(jù)處理方法，并建立微觀組織與力學(xué)性能的關(guān)系。

科研創(chuàng)新訓(xùn)練4。對(duì)合金進(jìn)行摩擦磨損性能、腐蝕性能測(cè)試，分析復(fù)合材料梯度組織與性能的關(guān)系，了解常見(jiàn)晶態(tài)金屬的耐磨耐蝕性能及相關(guān)摩擦磨損和腐蝕機(jī)制，理解鑄造過(guò)程中溫度梯度和組織梯度的關(guān)系，熟悉摩擦磨損實(shí)驗(yàn)、腐蝕實(shí)驗(yàn)的設(shè)備、原理和測(cè)試方法，掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，并對(duì)比晶態(tài)金屬分析摩擦磨損和腐蝕機(jī)制的不同。

科研創(chuàng)新訓(xùn)練5。分析金屬玻璃基復(fù)合材料的強(qiáng)韌化機(jī)理，總結(jié)新型功能結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)模式，了解高強(qiáng)韌金屬玻璃基復(fù)合材料研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，理解溫度梯度—組織梯度—功能梯度的關(guān)系，熟悉復(fù)合材料的界面理論，掌握第二相的結(jié)構(gòu)、尺寸、分布等對(duì)金屬玻璃基體的強(qiáng)韌化機(jī)制的影響，并總結(jié)新型功能結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)模式。

四、積極提高對(duì)學(xué)生的科研吸引力

在科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)言傳身教，介紹自己已研發(fā)的課題、發(fā)明專利、科技獲獎(jiǎng)、科技論文，闡明不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)以及自己的科研思路、創(chuàng)新方法，激發(fā)學(xué)生的探索科技求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生盡早進(jìn)入研究、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造前沿陣地，教會(huì)學(xué)生論文寫作的基本方法和實(shí)驗(yàn)方案擬定，增強(qiáng)其文獻(xiàn)檢索的方法和能力，調(diào)動(dòng)其課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，形成課內(nèi)課外相互促進(jìn)和結(jié)合的良好機(jī)制。

科研訓(xùn)練實(shí)施過(guò)程中，讓學(xué)生自己查閱資料以小組討論形式確定每組試驗(yàn)方案，以答辯形式分析試驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)并優(yōu)化，充分利用了第二課堂，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的科研和學(xué)習(xí)熱情。從平時(shí)成績(jī)分析，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性較好，出勤率較高；從結(jié)課報(bào)告成績(jī)分析，學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行理論分析的能力較上一層級(jí)提高，但有個(gè)別學(xué)生對(duì)于概念和實(shí)驗(yàn)原理的理解仍不夠透徹，在今后的教學(xué)過(guò)程中，會(huì)進(jìn)一步明確概念和專業(yè)術(shù)語(yǔ)的講授。

五、擬定學(xué)生科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)考核目標(biāo)和激勵(lì)措施

科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)每個(gè)階段都要有詳細(xì)的創(chuàng)新輔導(dǎo)計(jì)劃，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、撰寫論文，訓(xùn)練學(xué)生的科研思維，使學(xué)生理解金屬玻璃及其復(fù)合材料的研究背景和相關(guān)理論，掌握合金熔制、實(shí)驗(yàn)表征和分析方法，總結(jié)材料的成分設(shè)計(jì)對(duì)組織和性能的影響，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。優(yōu)秀學(xué)生可以從項(xiàng)目勞務(wù)費(fèi)中支出報(bào)酬作為激勵(lì)和表?yè)P(yáng)，明確考核目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

六、結(jié)論

通過(guò)組織結(jié)構(gòu)分析，掌握微觀組織表征方法，包括XRD分析相組成、金相組織分析、掃描電鏡等，了解透射電鏡制樣方法和分析，培養(yǎng)學(xué)生的科技研發(fā)動(dòng)手能力；通過(guò)熱力學(xué)行為表征，掌握利用熱力學(xué)分析測(cè)定相變溫度、相變潛熱、特征溫度的方法，夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)；通過(guò)力學(xué)性能分析，掌握力學(xué)性能測(cè)試，包括顯微硬度、壓縮或拉伸性能等，會(huì)分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線，掌握實(shí)驗(yàn)分析法；通過(guò)鑄造工藝條件優(yōu)化，理解不同鑄造工藝條件，真空度和過(guò)熱度、熔體冷卻速率對(duì)合金組織和性能的影響，能夠培養(yǎng)學(xué)生積極解決在生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用問(wèn)題。總之，科研創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)通過(guò)多渠道、全方位教學(xué)大綱的設(shè)計(jì)來(lái)提高學(xué)生敏銳的觀察力和豐富的想象力，促進(jìn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才教學(xué)方法的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏歐東，等.構(gòu)建科研創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)，加強(qiáng)八年制醫(yī)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].醫(yī)學(xué)教育，2008，（11）.

[2]蔡建華.地方院校開展本科生科研創(chuàng)新訓(xùn)練的實(shí)踐和思考[J].教育探索，2012，（8）.

[3]趙燕春，等.基于復(fù)合材料制備及研究方法實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2015，（15）.

[4]陳珂.淺談科技論文寫作訓(xùn)練在促進(jìn)科研創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)：下半月刊，2011，（02）.

[5]韓葒芳.淺議高校人才培養(yǎng)新走向——領(lǐng)導(dǎo)力培養(yǎng)[J].天津市教科院學(xué)報(bào)，2011，（03）.

[6]曾婷婷.探析大學(xué)生創(chuàng)業(yè)與人才培養(yǎng)的關(guān)系——以廣東省為例[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，（02）.