DIY導(dǎo)向下拔尖創(chuàng)新型人才培養(yǎng)初探

王月嬌 康平利 高 婧 于海彪 馮小庚

（遼寧大學(xué)化學(xué)院 遼寧·沈陽(yáng) 110036）

習(xí)近平總書(shū)記2020年9月11日在科學(xué)家座談會(huì)上的講話指出，我們“要把原始創(chuàng)新能力提升擺在更加突出的位置”，“持之以恒加強(qiáng)基礎(chǔ)研究”，“以探索世界奧秘的好奇心來(lái)驅(qū)動(dòng)”基礎(chǔ)研究；要“加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科本科生培養(yǎng)，探索基礎(chǔ)學(xué)科本碩博連讀培養(yǎng)模式[1]”，“吸引最優(yōu)秀的學(xué)生投身基礎(chǔ)研究”。

1 從分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)找差距

從化學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解和學(xué)生能力來(lái)看，不同層次的高等學(xué)校，對(duì)拔尖人才培養(yǎng)模式不同。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[2]為例，由于在樹(shù)立嚴(yán)格的“量”的概念和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng)方面起著不可替代的作用，教師需要從經(jīng)典驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)挖掘科研能力培養(yǎng)，從而既夯實(shí)基礎(chǔ)又要培養(yǎng)創(chuàng)新能力。然而在課時(shí)安排方面，卻對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視不夠，常常將實(shí)驗(yàn)課安排在晚上，使得教學(xué)效果不佳，學(xué)生也常常產(chǎn)生懈怠情緒。與國(guó)內(nèi)頂尖學(xué)校相比，地方性大學(xué)的課程設(shè)置單一化，綜合性、設(shè)計(jì)性不強(qiáng)，與學(xué)科前沿發(fā)展銜接不夠強(qiáng)，主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)不在于多，而在于精，學(xué)時(shí)合理安排。北京大學(xué)化學(xué)系將學(xué)生實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一安排為上午十點(diǎn)進(jìn)行，學(xué)時(shí)8學(xué)時(shí)。這樣在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，擴(kuò)展內(nèi)容，增加一些復(fù)雜的研究。例如，同樣的鄰二氮菲分光光度法測(cè)鐵，我們遼寧大學(xué)由于學(xué)時(shí)受限，只要求學(xué)生做最大吸收波長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)曲線、未知樣品的測(cè)定；而北京大學(xué)則還需學(xué)生考查顯色劑用量、溶液pH不同、顯示時(shí)間等多因素，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科研細(xì)節(jié)的認(rèn)知。倘若將實(shí)驗(yàn)拆分為兩周進(jìn)行，因?yàn)樗袑?shí)驗(yàn)試劑需要現(xiàn)用現(xiàn)配，就會(huì)顯得實(shí)驗(yàn)重復(fù)。

（2）增加DIY儀器設(shè)備搭建，利于了解儀器的構(gòu)造和原理。我們這次去北京大學(xué)的學(xué)習(xí)，主要就是《紫外可見(jiàn)吸收光譜儀的搭建》《拉曼光譜儀的搭建》這兩個(gè)DIY課程。而這種DIY課程并不是針對(duì)全體學(xué)生，是作為大二學(xué)生一門(mén)選修實(shí)驗(yàn)而設(shè)立。

（3）與科研大匠面對(duì)面，開(kāi)闊眼界，明晰科研夢(mèng)想。在符合學(xué)生自愿與導(dǎo)師選拔的雙向原則下[3]，選拔一批品學(xué)兼優(yōu)、學(xué)有余力，具有創(chuàng)新潛質(zhì)的大一或大二學(xué)生走進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室，在本?？蒲袑＜抑笇?dǎo)下參加科學(xué)研究項(xiàng)目和科研實(shí)踐，在為期1-2年的培養(yǎng)過(guò)程中，感受名師魅力，體驗(yàn)科研過(guò)程，激發(fā)科學(xué)興趣，提高創(chuàng)新能力，樹(shù)立科學(xué)志向。

2 DIY進(jìn)階實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)模式

2.1 學(xué)生選拔

為了在更高層次上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，目前，我?；瘜W(xué)院已從大二本科生中選拔15-20人設(shè)立“興遼英才計(jì)劃基地班”，這些學(xué)生品學(xué)兼優(yōu)、學(xué)有余力、具有創(chuàng)新潛質(zhì)且學(xué)習(xí)愿望強(qiáng)，集中博士導(dǎo)師的優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源，對(duì)其進(jìn)行“精英”式培養(yǎng)，以激發(fā)與保護(hù)學(xué)生學(xué)術(shù)探究沖動(dòng)，夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)科能力的學(xué)術(shù)體驗(yàn)，響應(yīng)教育部的本科生培養(yǎng)要求。

2.2 課程內(nèi)容設(shè)置

課程將首先采用“科學(xué)前沿講座”模式[4]，首先來(lái)一場(chǎng)與科研學(xué)者的面對(duì)面，聆聽(tīng)他們“如何熱愛(ài)科學(xué)”的思政教育，他們風(fēng)趣的語(yǔ)言以及貼近生活的報(bào)告內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)、探究化學(xué)學(xué)科的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新素養(yǎng)。

為此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心分析實(shí)驗(yàn)組調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，除經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，增設(shè)科研成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，形成以學(xué)生為中心的基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目化的進(jìn)階培養(yǎng)模式，探索化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制。博士導(dǎo)師的科研項(xiàng)目反哺實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要包括搭建裝置、制備材料、分析性能、實(shí)際應(yīng)用，既要可操作性強(qiáng)，又不能過(guò)于復(fù)雜，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立科研的同時(shí)，又要培養(yǎng)溝通與協(xié)作的能力。

2.3 通過(guò)DIY活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新“探究”能力

DIY自主探究性（Do it yourself,DIY）實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基于問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法（Problem based learning,PBL）[5]，通過(guò)學(xué)生“自主設(shè)計(jì)、自主搭建、自主調(diào)試、自主探索”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的良性互動(dòng)，把科學(xué)研究的理念和方法貫穿在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中的一種教學(xué)模式。學(xué)生動(dòng)手制作的過(guò)程會(huì)經(jīng)歷許多曲折，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，可以借助已有的知識(shí)進(jìn)行思考，經(jīng)歷一個(gè)設(shè)計(jì)、調(diào)整和優(yōu)化的過(guò)程，將自己對(duì)知識(shí)的理解上升到學(xué)習(xí)智慧提升的境界。

例如設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)紅柱石盲樣測(cè)試，選用鞍山岫巖縣的紅柱石原礦進(jìn)行鐵鋁含量的測(cè)定，由于礦石品類復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定不會(huì)一帆風(fēng)順，這就要求學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)從不同視角思考和分析問(wèn)題。例如，自主探究性實(shí)驗(yàn)《濕法紡絲小裝置的搭建和應(yīng)用》，對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰椭R(shí)的運(yùn)用能力是全面的培養(yǎng)。學(xué)生面對(duì)的是完整的實(shí)驗(yàn)研究課題，學(xué)生在進(jìn)行探索學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)搭建、調(diào)試等環(huán)節(jié)上遇到各種各樣的問(wèn)題，比如擠出時(shí)間和凝固時(shí)間不匹配，導(dǎo)致拉絲無(wú)法均勻等。在教師的指導(dǎo)下學(xué)生自主深度參與包括實(shí)驗(yàn)部分組件的搭建、料液配比的改良、擠出成型的條件探索等實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，對(duì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)促進(jìn)自身能力的提高產(chǎn)生了極大的推動(dòng)力。

2.4 項(xiàng)目預(yù)期的成果和效果

首先，在注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中培養(yǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)忽視一點(diǎn)小問(wèn)題就有可能得不到自己期望的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就讓學(xué)生親身體會(huì)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)不得半點(diǎn)馬虎，實(shí)驗(yàn)是需要注意細(xì)節(jié)的過(guò)程，也促使學(xué)生養(yǎng)成精益求精、嚴(yán)肅認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，逐步提高他們的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

其次，通過(guò)課題研究體驗(yàn)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)信心。學(xué)生通過(guò)查找問(wèn)題、修改設(shè)計(jì)、反復(fù)探索，并最終得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的努力體現(xiàn)了完整科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索所必經(jīng)的過(guò)程，這為他們以后的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而經(jīng)過(guò)自己努力最后完成實(shí)驗(yàn)也會(huì)讓學(xué)生充滿自豪感和成就感，產(chǎn)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

最后，以DIY實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)。讓學(xué)生利用DIY作品通過(guò)開(kāi)放性活動(dòng)形式進(jìn)行問(wèn)題探究，其意義就在于緊密結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，讓有智慧潛力的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中得到科學(xué)素養(yǎng)的提升。

3 結(jié)語(yǔ)

在“興遼英才計(jì)劃基地班”的拔尖人才的培養(yǎng)中，我們還處于初步階段，我們的改革目標(biāo)是更有效、更深入地講授有機(jī)專業(yè)知識(shí)和技能，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生在有機(jī)合成方面的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、與人溝通合作能力、資料分析和歸納能力，以及充分調(diào)動(dòng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、歸納綜合、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)等多方面的能力，增強(qiáng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力等并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)化學(xué)專業(yè)人才的需要。但同時(shí)，也存在一些不足，需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。