高?；瘜W(xué)專業(yè)第二課堂的探索與實踐

任淑霞,王艷素,邊 剛,劉 磊,閏明濤

(1.河北大學(xué) 化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心,河北 保定 071002；2.河北大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002)

“第二課堂”的概念于20 世紀(jì)80—90年代正式提出,經(jīng)過多年的發(fā)展,高校第二課堂普遍被認(rèn)為是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑之一[1-3]。隨著社會的發(fā)展,用人單位對畢業(yè)生的要求也有所改變,不僅要求有理論基礎(chǔ),更看重實踐經(jīng)驗。但是,由于受中國社會和經(jīng)濟發(fā)展客觀條件和大學(xué)生自身條件的限制,絕大部分在校大學(xué)生還不具備直接參與社會創(chuàng)新實踐的環(huán)境和條件。我院根據(jù)自己的實際情況,構(gòu)建特色實踐教學(xué)平臺[4-10],積極開展第二課堂活動,為學(xué)生創(chuàng)造和提供更多的參與創(chuàng)新訓(xùn)練和實踐的機會與條件。

1 選拔優(yōu)秀學(xué)生進行科研創(chuàng)新,開展第二課堂

作為理工結(jié)合的學(xué)院,我院的科研團隊力量較為強大,教師科研項目多,學(xué)術(shù)研究氛圍濃厚。學(xué)院充分依托自己的學(xué)術(shù)研究優(yōu)勢,選拔實驗教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀學(xué)生,積極開展以競技為目的的第二課堂,為培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力搭建平臺。

1.1 以競技為目的第二課堂

(1) 我院自參加“挑戰(zhàn)杯”競賽以來,先后獲得全國一等獎,二等獎等多項大獎,取得了優(yōu)異的成績；同時,通過參加“挑戰(zhàn)杯”競賽,也在我院營造了濃厚的大學(xué)生校園學(xué)術(shù)研究氛圍。為了使以“挑戰(zhàn)杯”競賽為代表的學(xué)?？萍紕?chuàng)新活動進一步深入展開,自2014年起,我院決定在本科生中開展“挑戰(zhàn)杯培育項目”創(chuàng)新實驗活動。以優(yōu)秀博士教師為導(dǎo)師,到目前共資助40項,帶動40余個學(xué)生團隊、200余人參加各類研究項目。在團隊導(dǎo)師的指導(dǎo)下,學(xué)生團隊充分發(fā)揮實驗設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、團隊溝通和合作能力,2014、2016和2017年分別收獲了可喜的成績(見表1)。

表1 2014、2016、2017年 “挑戰(zhàn)杯培育項目”獲獎情況

(2)“化工設(shè)計創(chuàng)新團隊”自2011年組建,2016年我院以化工設(shè)計創(chuàng)新團隊為基礎(chǔ)的“石磨眾創(chuàng)空間”獲保定市第二批眾創(chuàng)空間認(rèn)定,它主要以實驗教學(xué)示范中心(簡稱示范中心)的基礎(chǔ)化工實驗教學(xué)資源為平臺,每年組織5～10名學(xué)生參加由中國化工學(xué)會、中國化工教育協(xié)會和教育部高等學(xué)校化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會主辦的全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽,使學(xué)生在化工流程設(shè)計、專業(yè)知識、綜合能力、創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力等方面得到鍛煉和提高。幾年來參加化工設(shè)計大賽的項目及成績見表2。

表2 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院參加化工設(shè)計大賽情況

1.2 以充當(dāng)科研助手的第二課堂

(1) 秉承科研反哺教學(xué)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的理念,我院成立了以國家“千人計劃”李偉博士為核心的本科生科技創(chuàng)新團隊,和以河北省高校百名優(yōu)秀創(chuàng)新人才張金超博士為核心的國家級創(chuàng)新團隊——“小平科技創(chuàng)新團隊”,以大平臺、大團隊、大項目為依托,吸引和帶領(lǐng)大學(xué)生開展前沿科學(xué)研究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。5年來,各團隊共吸收90余名本科生開展科學(xué)研究,發(fā)表SCI論文30余篇,為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀學(xué)生奠定了組織基礎(chǔ)。

(2) “自聯(lián)系課題組”學(xué)生可以通過學(xué)院的師資隊伍網(wǎng)頁查看教師的介紹,自己聯(lián)系感興趣項目的教師,參加到科研創(chuàng)新的團隊中。學(xué)院層面有組織地開展第二課堂吸納、培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)量是有限的,為了彌補這種不足,學(xué)院向教師提出要求,為學(xué)生進入第二課堂的學(xué)習(xí)提供機會與輔導(dǎo)。 “自聯(lián)系課題組”由班級輔導(dǎo)員向?qū)W生宣傳、推動。多年來,以“自聯(lián)系課題組”這種方式參加第二課堂的學(xué)生,科研能力得到了鍛煉,在研究生深造時,受到國內(nèi)知名大學(xué)的青睞。

充當(dāng)科研助手的學(xué)生,主要進入的是科研實驗室,為了鼓勵學(xué)院教師利用自己的科研優(yōu)勢培養(yǎng)部分本科生的科研創(chuàng)新能力,積極開展第二課堂,學(xué)院要求示范中心在基本儀器設(shè)備借用、教學(xué)測試平臺等資源方面予以大力支持。

2 以示范中心為平臺,開設(shè)大容量第二課堂

2.1 示范中心開設(shè)第二課的意義

以競技為目的第二課堂對學(xué)生素質(zhì)要求較高,提供的機會也非常有限,遠(yuǎn)不能提供足夠的平臺滿足大多數(shù)人參與第二課堂的需求。部分想?yún)⑴c第二課堂的學(xué)生大多是迷茫的,不知道自己該做些什么,但有比較強的參與意識。這就需要教師多下工夫,謀劃一批適當(dāng)?shù)恼n題,帶動這批學(xué)生進行第二課堂的訓(xùn)練,也能獲得較好的效果。實驗室開放項目作為第二課堂的一種形式,對于強化學(xué)生在開放環(huán)境下探索學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),以及突出學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要意義,這是高校的共識[11]。所以,我院示范中心為了滿足這種需求,以實驗室開放項目為基礎(chǔ),開創(chuàng)了以實驗示范中心為平臺的4種不同層次形式的大容量第二課堂。

2.2 開設(shè)以開放項目為基礎(chǔ)的第二課堂

2.2.1 開設(shè)貼近生活的實驗,提高學(xué)生的實驗興趣

一些學(xué)生對待實驗課不是很認(rèn)真,為了學(xué)分不得不來實驗室上課,因此 需要實驗教師設(shè)計一些貼近生活實際、趣味性強的開放項目,將實際生活中的人們關(guān)心的熱點問題引入到實驗室的開放項目中,提高學(xué)生的實驗興趣。例如分析實驗室在經(jīng)典實驗?zāi)獱柗y定生理鹽水中氯含量的基礎(chǔ)上設(shè)計開設(shè)了醬油中、雞精中氯化鈉含量的測定，而物化實驗燃燒熱的測定,教學(xué)實驗是測定蔗糖的燃燒熱,開放項目中設(shè)計了有機污泥的燃燒熱測定,并測定污泥中的總有機碳,將二者數(shù)據(jù)聯(lián)系起來,找出規(guī)律。開設(shè)貼近生活的實驗,文科院系的學(xué)生可以觀摩,增加他們的感性認(rèn)識,同時也能增強我院學(xué)生的責(zé)任心,規(guī)范操作,鞏固知識。

2.2.2 拓展驗證性實驗,增加設(shè)計環(huán)節(jié)

有些學(xué)生對驗證性實驗感覺枯燥、呆板,而如出一轍的實驗結(jié)果,也引不起學(xué)生的實驗興趣,那么教師則應(yīng)該將驗證性實驗項目進行加工,將單純的驗證性實驗加入一點科研的色彩,這樣可以鍛煉學(xué)生的科研思維,掌握一些基本的科研方法。比如有機實驗室開放項目以茶葉中提取咖啡因基礎(chǔ)實驗為基礎(chǔ),增加索氏提取方法研究、超聲波和微波方法研究；物化實驗室開放項目以溶液表面張力的測定為基礎(chǔ),在原來的實驗內(nèi)容中,尋找一些可選或可控的變量因素 ,進行正交試驗,研究影響因素之間的關(guān)系。這樣的開放項目,不僅讓學(xué)生鞏固了教材中的經(jīng)典基礎(chǔ)實驗,又培養(yǎng)了學(xué)生的動手和科研能力。

2.2.3 設(shè)計以學(xué)生為主、教師為輔的綜合實驗

部分學(xué)生動手能力較強,具備創(chuàng)新科研的潛質(zhì),示范中心的教師規(guī)劃設(shè)計了綜合實驗開放項目,這類開放項目主要以學(xué)生為主、教師為輔,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如我院環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)的“含銅廢液的處理”綜合設(shè)計性開放項目,該項目以物化實驗電池電動勢的測定實驗產(chǎn)生的實驗廢液為研究對象,主要從以下幾個方面對學(xué)生提出指導(dǎo)性要求:

(1) 了解樣品保存方法；

(2) 根據(jù)電池電動勢的測定實驗(工業(yè)上稱根據(jù)生產(chǎn)工藝流程)估計產(chǎn)生廢液的濃度,查閱文獻資料,確定2～3種不同的處理方法；

(3) 根據(jù)廢液的成分查閱文獻,了解在測試濃度前是否需要對測試樣品進行預(yù)處理,如何保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,使用原子吸收儀測試含銅廢液處理前后的濃度,計算去除率；

(4) 討論哪種處理方法效果更好、在滿足達標(biāo)排放的情況下哪種處理費用最少,判斷出環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的最佳結(jié)合點。

綜合實驗開放項目的實施,使學(xué)生的探索精神、科學(xué)思維、工程意識、創(chuàng)新意識得到培養(yǎng),符合卓越計劃對高校培養(yǎng)人才的要求。

2.2.4 以實用技術(shù)操作的第二課堂

“實驗室廢液學(xué)生綜合創(chuàng)新處理實驗室”是著眼于本科實驗教學(xué)成立的情境化實踐與創(chuàng)新平臺,也是我院開設(shè)的比較有特色的第二課堂。立足于化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心,綠色環(huán)保是我們一直關(guān)注的內(nèi)容。在第二課堂中,實驗技術(shù)人員收集各類別實驗室產(chǎn)生的廢液,根據(jù)廢液的性質(zhì)確定廢液處理項目,由學(xué)生組成團隊進行經(jīng)典方法或創(chuàng)新處理。學(xué)生查閱文獻并提出實驗方案,經(jīng)與教師討論后開始實施,在實驗技術(shù)人員指導(dǎo)下親自動手進行廢液處理。

該第二課堂的運作不僅使廢液得到及時處理,還衍生出許多創(chuàng)新課題,例如含鉻廢水處理的新型材料研究,以及教改課題,例如實驗項目之間的綠色循環(huán)。此第二課堂周期短,能夠吸納、培養(yǎng)多個學(xué)生團隊,參與過程既是學(xué)生把知識應(yīng)用到實踐的過程,又鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力,提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識和研究問題的水平。

3 示范中心開展第二課堂的保障機制

我院針對競技類為目的的第二課堂的規(guī)范管理、資金支持、獎勵制度比較完善,當(dāng)科研助手的學(xué)生也都發(fā)表了高水平的論文,指導(dǎo)教師及學(xué)生均受益。實驗室開放項目在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、提高動手實踐能力方面起著非常重要的作用,但是實驗室開放項目一般沒有獎勵性物質(zhì)產(chǎn)出,如何構(gòu)建一個合理的培養(yǎng)體制是眾高校研究的熱門話題[12-13]。我院通過和相關(guān)院校的交流、學(xué)習(xí),結(jié)合自身的情況,從資源配置、約束與激勵制度，給予了實驗室開放項目開展的保障。

3.1 資源配置

(1) 人員配備。實驗室開放項目由實驗教師或者實驗技術(shù)人員為輔導(dǎo)教師,必須設(shè)計實驗室開放項目,審批學(xué)生自主設(shè)計的開放項目,對學(xué)生在實驗過程中提出的問題進行答疑。

(2) 場地供給。根據(jù)實驗室開放項目類別屬性,由教學(xué)示范中心辦公室機動調(diào)配所屬中心的基礎(chǔ)無機化學(xué)實驗室、基礎(chǔ)有機化學(xué)實驗室、高分子材料化學(xué)實驗室、基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗室、基礎(chǔ)儀器分析實驗室、環(huán)境專業(yè)實驗室、實驗室廢液學(xué)生綜合創(chuàng)新處理實驗室、教學(xué)測試平臺。各類別實驗室負(fù)責(zé)人(實驗技術(shù)人員)要積極準(zhǔn)備實驗室開放項目所需的物品。

(3) 儀器、設(shè)備、藥品。實驗室開放項目中涉及的儀器、設(shè)備、藥品，首先由示范中心辦公室調(diào)配,無法調(diào)配的,金額小于1 000元的,由教學(xué)示范中心購置。

3.2 約束與激勵制度

(1) 學(xué)生。學(xué)生從大二開始每學(xué)年必須參與實驗室開放項目1次,不同層次的實驗室開放項目1次給予不等分值70、80、100,輔導(dǎo)教師按學(xué)生提交的報告質(zhì)量在最高分值以內(nèi)計分。經(jīng)輔導(dǎo)教師審批通過的學(xué)生自主設(shè)計的實驗室開放項目以及發(fā)表中文核心期刊以上級別論文的,作為學(xué)生評優(yōu)、保研的加分項。

(2) 教師。所屬不同類別實驗室的實驗技術(shù)人員與實驗教師，必須設(shè)計3種不同層次的實驗室開放項目,每學(xué)期保證50人次的項目參與,否則年終考核不得評優(yōu)。8小時工作制度以外的輔導(dǎo)時間計入工作量。參與實驗室廢液學(xué)生綜合創(chuàng)新處理實驗室工作的教師，按廢液處理量折算金額作為補助。

4 結(jié)語

第二課堂已經(jīng)成為高校教學(xué)的重要組成部分,在提高大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了積極的作用。發(fā)展多種形式的第二課堂、創(chuàng)新第二課堂管理模式,可以極大地促進本科生人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高?；瘜W(xué)教學(xué)示范中心的平臺可以為綜合性、創(chuàng)新性實驗提供平臺條件保障,并可以作為開展第二課堂的基地,為學(xué)生提供課外學(xué)習(xí)和研究的場所和物質(zhì)資源。

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