化工技術(shù)類大創(chuàng)項(xiàng)目對教師與學(xué)生的雙向促進(jìn)*

楊 巍，項(xiàng)天葛，朱芝儀

(蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215008)

深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，是國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級的迫切需要，是推進(jìn)高等教育綜合改革、促進(jìn)高校畢業(yè)生高質(zhì)量創(chuàng)業(yè)就業(yè)的重要舉措。近年來，高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不斷加強(qiáng)，取得了積極進(jìn)展，對提高高等教育質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、推動畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)、服務(wù)國家現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮了重要作用。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目是以學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主體，由教師指導(dǎo)的以強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平和提升各方面綜合素質(zhì)為目的，為國家培養(yǎng)輸送高水平高素質(zhì)人才的活動計(jì)劃。大創(chuàng)項(xiàng)目按照“興趣驅(qū)動、自主實(shí)踐、重在過程”的原則，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體開展創(chuàng)新性實(shí)踐，推進(jìn)高校在教學(xué)內(nèi)容、課程體系、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行綜合改革，提升大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。大創(chuàng)項(xiàng)目的實(shí)施，促使高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才。這個過程中，教師和學(xué)生都得到了鍛煉與成長。

1 強(qiáng)化師生的社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識

教學(xué)、科研和社會服務(wù)是高校的三大職能，這三個方面應(yīng)該是有機(jī)結(jié)合在一起的。從專業(yè)和課程出發(fā)，立足服務(wù)社會，我指導(dǎo)了2021年江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“鋰電池用高純磷酸鐵的合成新工藝探索”，本項(xiàng)目擬針對目前電池用磷酸鐵生產(chǎn)工藝中存在的產(chǎn)品中易夾雜來自硫酸亞鐵中的硫酸根和雜金屬離子的問題，開發(fā)出一套先制備磷酸亞鐵固體，再經(jīng)過濾，洗滌后氧化制備磷酸鐵的工藝。

以電池為主的新能源革命由于其高效，環(huán)保，可以部分?jǐn)[脫對石油燃料的依賴，減少碳排放，而在近年來受到廣泛關(guān)注，并正受到大力推廣。鋰離子電池從1991年起獲得商業(yè)化，已迅速發(fā)展為當(dāng)前電化學(xué)儲能的主流技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于如筆記本電腦、智能手機(jī)等可攜帶電子器件中，并因其動力汽車上的應(yīng)用而引發(fā)了汽車動力系統(tǒng)的深刻變革，對構(gòu)建低碳社會做出了巨大的貢獻(xiàn)。正極材料是影響和制約電池性能最主要的因素之一。對鋰離子電池正極材料的研究一直是材料研究領(lǐng)域尤其是新能源材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。1997年Goodenough等對磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究，并于2019年因此獲諾貝爾化學(xué)獎。磷酸鐵鋰正極材料由于資源豐富、成本低、毒性低、環(huán)境友好、工作電壓平穩(wěn)、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長而被認(rèn)為是最適合應(yīng)用于動力電池的材料之一，非常適合于規(guī)?；碾娏δ芟到y(tǒng)，近年來已經(jīng)獲得了非常廣泛的應(yīng)用[1-2]。

無水磷酸鐵是生產(chǎn)磷酸鐵鋰最為重要的原料，目前工藝所得到的磷酸鐵形貌多為不規(guī)則球形，其顆粒細(xì)小，容易吸附原反應(yīng)液中的各種離子。夾雜的硫酸鹽在過濾、洗滌階段很難完全去除，進(jìn)而在后續(xù)的干燥和灼燒除水階段分解為三氧化硫等產(chǎn)物，從而對生產(chǎn)設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，并且在排放到空氣中后產(chǎn)生明顯的污染。此外，為了保證產(chǎn)品純度，在合成中往往要加入稍過量的磷酸，造成所得合成廢液中除主要為硫酸鹽以外，還經(jīng)常含有磷酸鹽，給廢水的后處理帶來嚴(yán)重的壓力。因此，我們想探索一種更清潔、環(huán)保的磷酸鐵生產(chǎn)工藝，為中國早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)而努力。

2 提升教師的科學(xué)研究能力

要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大創(chuàng)項(xiàng)目的實(shí)踐，教師在學(xué)生選題、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中要具備較強(qiáng)的指導(dǎo)能力。這對教師是一種要求，也是一種鞭策，促進(jìn)教師不斷提升自己的科學(xué)研究能力以滿足指導(dǎo)學(xué)生的需求。

當(dāng)前，高職院校教師還存在一些和生產(chǎn)實(shí)際脫離的問題。如知識技能呈現(xiàn)脫離生產(chǎn)新技術(shù)發(fā)展的趨勢，企業(yè)生產(chǎn)一線實(shí)踐鍛煉不足，對行業(yè)企業(yè)發(fā)展動態(tài)和人才能力要求不敏感，不能緊密關(guān)注并掌握行業(yè)新知識、新技術(shù)及新技能，并及時(shí)傳授給學(xué)生等等，這些問題的存在不利于復(fù)合型技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)。作為大創(chuàng)項(xiàng)目的指導(dǎo)教師需要正確把握大創(chuàng)項(xiàng)目的本質(zhì)及其意義，認(rèn)清指導(dǎo)大創(chuàng)項(xiàng)目是崇高而神圣的教育活動，認(rèn)真對待。大學(xué)生處在創(chuàng)新意識薄弱，創(chuàng)新精神不強(qiáng)，創(chuàng)新能力有限，創(chuàng)新勇氣不夠的適應(yīng)和成長階段，要想指導(dǎo)好大創(chuàng)項(xiàng)目，教師首先要是一個樂于研究，勇于挑戰(zhàn)的人。教師不僅要堅(jiān)持長期研究自己的科研方向，而且要關(guān)注行業(yè)前沿，用自己的科研所長指導(dǎo)好學(xué)生。

3 促進(jìn)教師的教學(xué)改革

傳統(tǒng)化學(xué)課程教學(xué)中，技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)大多依托課程教學(xué)內(nèi)容開展，技能點(diǎn)零散、關(guān)聯(lián)度不高，缺乏技能培養(yǎng)全面的設(shè)計(jì)，綜合性實(shí)訓(xùn)技能難以培養(yǎng)。技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式單一，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性，主動分析問題、解決問題的能力、創(chuàng)新能力訓(xùn)練不足[3]。大學(xué)生作為國家建設(shè)的重要人才后備軍，將其培養(yǎng)成為實(shí)施創(chuàng)新型國家建設(shè)戰(zhàn)略所需的高水平創(chuàng)新型人才尤為重要。教學(xué)中，不但要培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本實(shí)驗(yàn)技能，對學(xué)生創(chuàng)新能力和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)也提出了新的要求。

在化學(xué)課程教學(xué)中，有意識拓展與當(dāng)下熱點(diǎn)相關(guān)的內(nèi)容，如新材料，碳達(dá)峰、碳中和等內(nèi)容，吸納對化學(xué)有興趣的學(xué)生參與興趣小組，開放實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)學(xué)生面向新技術(shù)新職業(yè)的崗位技能提升，為學(xué)生高質(zhì)量就業(yè)創(chuàng)業(yè)奠定能力基礎(chǔ)?；趧?chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維的教學(xué)改革以有效的方式來拓展學(xué)生思維，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平，有效縮短了學(xué)校理論學(xué)習(xí)與職業(yè)實(shí)踐的距離，畢業(yè)生進(jìn)入企業(yè)能更快上手，更有競爭力。

4 培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)與能力

4.1 訓(xùn)練文獻(xiàn)查閱技能

在確定選題的過程中，在指導(dǎo)老師的幫助下，學(xué)生在學(xué)校圖書館的中國知網(wǎng)和維普網(wǎng)上查閱了大量的文獻(xiàn)。在閱讀文獻(xiàn)的同時(shí)，還要對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)。

通過整理文獻(xiàn)，學(xué)生了解到磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)主要有共沉淀法、高溫固相反應(yīng)法、溶膠-凝膠合成法、微波合成法、水熱合成法等[4-5]。目前常用的磷酸鐵合成方法多為以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料，經(jīng)除雜、氧化、調(diào)pH沉淀、過濾洗滌、干燥、灼燒等步驟合成[6-7]。

大創(chuàng)項(xiàng)目的驅(qū)動訓(xùn)練了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱技能。在信息技術(shù)迅猛發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，有效獲取、評價(jià)和利用文獻(xiàn)資源是未來職場不可缺少的基本素養(yǎng)之一。

4.2 提高分析問題、解決問題能力

學(xué)生信心滿滿地開始研究，但實(shí)驗(yàn)過程中卻出現(xiàn)了很多波折，剛開始總是重復(fù)不出目標(biāo)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。研究過程中的這些看似“失敗”的經(jīng)歷，卻給了學(xué)生很多啟示與收獲。在實(shí)驗(yàn)室的第一階段工作是依照指導(dǎo)老師前期的實(shí)驗(yàn)記錄將實(shí)驗(yàn)重復(fù)出來。本來以為照著實(shí)驗(yàn)記錄上的流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)太簡單了，可這看似簡單的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在第一步就給了學(xué)生下馬威，也讓他們對科學(xué)多生了幾分敬畏。第一步是溶解硫酸亞鐵固體，加水溶解這一步就沒做到目標(biāo)現(xiàn)象。重復(fù)了三次實(shí)驗(yàn)，總是得不到澄清的溶液。前兩次，懷疑將物質(zhì)的量計(jì)算錯了，再次小心計(jì)算，注意環(huán)節(jié)，還是沒有溶解。開始懷疑硫酸亞鐵有問題，亞鐵容易氧化，也許這個試劑已經(jīng)完全氧化了。重新購買硫酸亞鐵，換了另一個廠家的產(chǎn)品，這次硫酸亞鐵完全溶解，得到了澄清溶液。證實(shí)了前面的試劑的確有問題。

在實(shí)驗(yàn)-觀察-分析-再實(shí)驗(yàn)的過程中常常會遇到意想不到的困難和失敗，要克服困難，走向成功，學(xué)生體會到必須要有積極的心態(tài)，理性的思維去分析問題、解決問題。運(yùn)用所學(xué)知識提出假設(shè)、收集并分析資料、給出結(jié)論并驗(yàn)證解釋自己得出的結(jié)論。

4.3 提升統(tǒng)籌規(guī)劃能力

在實(shí)驗(yàn)過程中，剛開始由于學(xué)生沒有預(yù)算好整個反應(yīng)所需要的時(shí)間，做到一半，要去上課，只能關(guān)停反應(yīng)，導(dǎo)致磷酸亞鐵被氧化得過多。還出現(xiàn)了要用到雙氧水時(shí)，沒有提前從藥品室領(lǐng)雙氧水，而藥品室又恰好沒有庫存，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)沒能繼續(xù)進(jìn)行下去。這些教訓(xùn)充分體現(xiàn)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開始前沒有合理規(guī)劃，這是進(jìn)行科學(xué)研究的大忌。經(jīng)歷了這兩次教訓(xùn)，學(xué)生端正了科學(xué)研究的態(tài)度，也督促自己開反應(yīng)前要準(zhǔn)備好所有的儀器和試劑，并計(jì)算好完整的反應(yīng)所需要的時(shí)間，選擇合適的時(shí)間段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提升統(tǒng)籌規(guī)劃能力。

學(xué)生終將開始自己的職業(yè)生涯，在自己所在的崗位需要快速反應(yīng)，并開展工作。職場生活需要工作經(jīng)驗(yàn)和動手能力的支持，大創(chuàng)項(xiàng)目就很好地解決了這個問題。在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中將理論與實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)能體現(xiàn)本專業(yè)在具體領(lǐng)域中的作用，從而對職業(yè)也有更好的認(rèn)識及發(fā)展。這樣的學(xué)習(xí)遠(yuǎn)勝于在課堂內(nèi)的知識與技能學(xué)習(xí)，這樣的經(jīng)歷對于學(xué)生未來在職場上有計(jì)劃、有條理地開展工作有重要的指導(dǎo)意義。

4.4 增強(qiáng)主動學(xué)習(xí)意識

高職學(xué)生在學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方法上還存在很多問題。缺乏主動性和開拓性，習(xí)慣于依賴、習(xí)慣于被指令。當(dāng)今社會高速發(fā)展，僅有一技之長而不能保持主動學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)的能力，也終將會被社會淘汰。因?yàn)橐獙⒄n程中所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到項(xiàng)目中，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識增強(qiáng)了。比如，之前學(xué)習(xí)關(guān)于物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量時(shí)，只滿足于知道公式，做練習(xí)題。而在大創(chuàng)項(xiàng)目中做實(shí)驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，要根據(jù)反應(yīng)計(jì)量比去計(jì)算各物質(zhì)加入的量，為了確保計(jì)算的量沒有問題，他們會驗(yàn)算好幾遍。大創(chuàng)項(xiàng)目的科學(xué)探究實(shí)踐訓(xùn)練活動使他們體驗(yàn)到知識形成的過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，需要大量專業(yè)操作，同時(shí)也有大量實(shí)驗(yàn)步驟需相關(guān)聯(lián)，將書本上的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，最終達(dá)到鍛煉的目的，也幫助學(xué)生了解本專業(yè)在行業(yè)中的作用。

高校大創(chuàng)項(xiàng)目的研究過程就是讓學(xué)生們在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中獲取和成長，讓學(xué)生們在所學(xué)得的專業(yè)知識基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)課本中沒有的內(nèi)容，鞏固原有知識，探索新知識。學(xué)習(xí)能力的提升可以讓學(xué)生懂得如何學(xué)習(xí)、怎樣學(xué)習(xí)、怎樣提高學(xué)習(xí)效率，也激發(fā)了他們求真學(xué)問、練真本領(lǐng)的學(xué)習(xí)內(nèi)生動力。

4.5 培養(yǎng)創(chuàng)新思維

大創(chuàng)項(xiàng)目的申報(bào)和研究訓(xùn)練，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉了學(xué)生綜合應(yīng)用知識技能解決實(shí)際問題的能力。在前人的理論知識基礎(chǔ)上，帶有批判性和創(chuàng)新性地提出自己的觀點(diǎn)和理解，參與到知識的形成過程中，通過項(xiàng)目探究實(shí)踐把自己的想法和猜測變?yōu)閷?shí)證，讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施中發(fā)現(xiàn)和解決問題，賦予了全方位的能力培養(yǎng)與訓(xùn)練，提升學(xué)生的核心競爭力及創(chuàng)新意識。

5 結(jié) 語

大創(chuàng)項(xiàng)目是一個將知識與實(shí)踐結(jié)合的有效手段，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃努力培養(yǎng)建設(shè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人格、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為向社會輸送符合現(xiàn)代發(fā)展的多功能型人才發(fā)揮著重要的作用。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的專業(yè)知識，進(jìn)行科學(xué)項(xiàng)目的研究，可以更加清楚所學(xué)知識在所在專業(yè)領(lǐng)域中的作用，培養(yǎng)了科研選題能力、文獻(xiàn)檢索能力、統(tǒng)籌規(guī)劃能力、分析問題、解決問題能力。教師在指導(dǎo)過程中強(qiáng)化了社會責(zé)任意識，提升了科研能力，促進(jìn)了教學(xué)改革。青年學(xué)生是國家和民族的未來，每位大學(xué)生在校期間都應(yīng)積極主動地參加各種大創(chuàng)項(xiàng)目，使自己的德、智、體等綜合素質(zhì)更加全面發(fā)展的同時(shí)也拓寬學(xué)術(shù)知識，提升實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。每位高校教師也應(yīng)積極指導(dǎo)學(xué)生參加此類活動，教書育人的同時(shí)提升自己多方面的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生成長與教師個人成長的雙向促進(jìn)。