《冶金物理化学》开放式实验教学与学生创新能力培养

张生芹，任正德，邓能运，韩明荣

《冶金物理化学》开放式实验教学与学生创新能力培养

张生芹，任正德，邓能运，韩明荣

探讨开放式实验教学模式特性和学生创新能力培养，分析《冶金物理化学》开放式实验教学与学生科技活动、教师科研项目结合的模式，通过实验活动培养学生创新思维能力。

冶金物理化学；开放式实验教学；学生创新能力

《冶金原理》是冶金工程本科专业的专业重要基础理论课。《冶金原理实验》是《冶金原理》理论课的配套实践课程。实验训练要求学生初步掌握基本实验技能，加深对物理化学基本理论在冶金中具体应用的理解，培养学生分析解决实际问题的能力和分析处理实验数据能力的能力，为学生将来的科研、生产工作打下扎实的基础。《冶金物理化学》开放式实验作为学生《冶金原理》实验课的有益补充，旨在激发学生学习兴趣，培养学生科研创新能力，强化学生基础知识和开拓学生专业视野。

一、开放式实验教学

开放式实验教学即让学生在宽松的实验环境中自行设计实验方案并独立完成实验，通过实验过程进一步巩固和理解所学理论知识，以实现由知识向能力的转化［1］。开放式实验教学是一种全新的教学模式，在实验时间、实验资源、和实验教学内容上对学生开放，充分施展学生科学研究潜力。该实验方式要求学生在教师指导下自行查阅相关资料，拟定实验方案和步骤并独立完成实验操作，并对实验所得数据能够进行合理的分析处理。最大程度上体现学生学习的主观能动性，培养其科技创新能力。

“开放”体现在实验时间、实验内容、实验资源和实验教学方法等各项环节［2］。（1）实验时间开放。一是学生自行掌握进入实验室的时间，二是学生做实验的时数可以弹性安排，根据自己的学习情况合理安排实验时间，也可以根据自己动手能力的强弱选择实验时间的长短。（2）实验内容开放。基础验证性实验、综合性实验和研究性实验可以由学生根据学习阶段和学习程度自主选择。（3）实验资源开放。学生自行调节实验项目、实验频率以及多人同时进行某实验时的实验循环节奏，避免某个时间段的设备使用冲突，避免仪器长时间超负荷运转或仪器闲置。（4）实验教学方法开放。教师发挥其主导作用，对整个实验过程进行总体把关，在关键环节上对学生进行启发、引导和示范。

二、《冶金物理化学》开放式实验教学

（一）开放性实验教学与课外科技活动结合

近年来，国内各高校积极开展“挑战杯”“学生科技创新基金”“新实验项目研究资助计划”“本科生创新研究计划”等一些课外科技活动。学生在教师的指导下参与科技创新研究，激发了学生的科研热情，培养了学生的自学能力和动手能力，提高了学生独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，科研创新意识不断增强［3］。

为优化人才培养模式，重庆科技学院充分调动学生学习的主动性和积极性，激发学生创新思维，培养学生创新意识，提高学生创新能力，培养创新人才。根据教育部“国家大学生创新性实验计划”精神，结合学校实际，自2006年起持续开展“优秀创新人才培养资助计划”活动。冶金与材料工程学院根据学生科研创新活动积极性较高的实际状况，设立大学生科技创新基金（SSTIF）,鼓励和支持学生参与科学研究、技术开发等创新活动。

（二）开放性实验教学与教师科研项目结合

大学的基本功能是教学、科研和服务。大学在教学、科研和对企业及社会的服务工作中融合了知识的创新、传播和应用整个过程。大学科学研究是知识信息的创造与加工，教学过程一方面是知识信息的传播，一方面是通过教学相长激发科研灵感与发展科研能力。《中华人民共和国高等教育法》将“具备相应职务的教育教学能力和科学研究能力”作为高校教师取得相应教师职务应具备的基本条件之一。

教学与科研相结合，既有利于提高师资队伍的素质，又有助于培养学生的创新意识。为此，我们将冶金物理化学开放性实验教学与教师科研项目相结合。冶金物理化学课程组的教师们根据自己的科研项目和经费情况，鼓励学生以3-5人的团队合作形式积极参与教师科研，在教师指导下，学生结合课题查阅文献，收集资料，制定实验方案，分析实验数据，参与较高层次的研究。这样既强化了学生对理论课程的理解，又锻炼他们的科学思维能力和科学研究能力。

三、《冶金物理化学》开放式实验教学实施与学生创新能力培养

（一）以课外科技活动为基础锻炼学生的创新思维

学生的创新思维能力可以在实验中不断提高。要善于引导学生去思考实验过程中遇到的问题，而不是简单地告诉其实验怎么做。以大学生创新实验项目“添加剂对碳酸钙在煤粉燃烧中固硫效果影响研究”为例，学生刚接触该项目时，对项目所涉及的内容和知识不甚了解。指导教师是学生科研的领路人，指明方向，指导查阅资料，从理论和实验手段需要汲取资料精华，在消化资料内容前提条件下熟悉实验设备及其操作规程，结合研究项目思考实验具体环节。为了学生更好地参与实验过程，教师首先将研究课题细化，先让学生制定“碳酸钙在煤粉燃烧中的固硫作用”实验方案，以此为开端，在学生顺利掌握如何根据相关文献、课题要求及所学内容来制定本部分实验方案的前提条件下，最终达到顺利完成整个实验及数据分析的目的。学生的第一稿实验方案虽不理想，但指导教师不能越俎代庖，须尊重和保护学生的科研兴趣、科研自信心和学习自尊。指导教师应与学生共同探讨、分析比较不同的实验方案，在充分理清研究思路的情况下，启发学生改正不合理的地方，完善整体实验步骤。学生经过一个课题细化成的几个子课题的实验锻炼，最终会掌握如何设计实验方案、开展实验研究，进行测量统计、撰写学术论文和研究报告等方面的具体方法，并将顺利完成整个创新实验项目。等学生完成整个实验项目后，回过头来再分析他们走过的路，会发现“由繁到简，由简到繁”的“总-分-总”路线，会使问题简单化，懂得创新能力培养不是一句空话，提高了发现、提炼问题能力，信息处理能力，沟通协作能力，实际操作能力、文字表达能力以及开拓创新的能力。

（二）以科研项目为平台培养学生严谨的做事习惯

严谨的做事习惯是学生创新能力的保证。有了好的创新想法，需要严肃认真的去执行，这样才能得到比较可信的结论。部分学生为了快点完成实验内容，不按照实验要求的恒温时间进行而随意缩短恒温时间；或者未达到要求温度就开始操作；有的学生没有等反应完全就提前结束；更有甚者，直接抄袭其他学生的实验数据。这样，即使是有了创新性的想法也将因为整个过程不严谨而得不到得到正确的结果。

一个进行科研工作、并能取得成就的教师必须具有科研意识、科研精神和科研能力，同时掌握了各种科研方法。指导教师在进行自己的科研项目过程中，如果有学生参与进来，他们在长时间与指导教师进行共同探讨、沟通的科研活动过程中，耳染目濡，会激起潜心研究问题的探求欲。例如对于教师的科研项目“V、Ti对转炉过程影响的基础研究”，有5名冶金工程专业学生参与，其中大二的3名，大三的2名。从现场调研、研究方案撰写到实验方案的制定、实施及实验数据分析学生全程参与。在整个过程中，渣系中每一个组分的确定、文献数据的引用、实验方案的可行性论证以及实验过程气氛控制等环节无不反复核实、讨论。同学们潜移默化地将具备敢于坚持科学思想的勇气和不断探求真理的意识和精神，最终形成坚持真理，勇于探求，实事就是，严谨治学，尊重他人劳动成果，密切配合协作，发扬学术民主，坚持百家争鸣等严谨做事的习惯。

[1]石海信.物理化学实验开放式研究性教学模式的研究与探索[J].广东化工，2008(4).

[2]王宏明,李桂荣.“冶金物理化学”精品课程建设与创新型工程人才培养[J].中国冶金教育，2008（5）.

[3]依尔夏提·吐肯.物理化学实验教学改革与学生能力培养[J].伊犁师范学院学报，自然科学版，2010（3）.

[4]乔维德.高职教师的科研素质及其提升途径研究与实践[J].铜陵职业技术学院学，2010(3).

G642.4

A

1673-1999（2012）04-0183-02

张生芹（1974-），女，重庆科技学院冶金材料工程学院讲师。

2011-12-14