科研訓(xùn)練教學(xué)體制建設(shè)及實(shí)踐范文

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培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)人才，是教學(xué)改革研究的重點(diǎn)。所謂人才既指出類拔萃的精英型人物，也指具有某種特長(zhǎng)的大眾型人物。頂尖型的精英不是靠培養(yǎng)就能產(chǎn)生的，而是適當(dāng)?shù)沫h(huán)境造就出來的，因此應(yīng)多方面提供條件，使其脫穎而出。至于具有某種特長(zhǎng)的大眾型人物，這才是我們塑化培養(yǎng)的對(duì)象，是我們教學(xué)研究的客體。

一、對(duì)一年級(jí)本科生開展科研訓(xùn)練的必要性

科研訓(xùn)練是培養(yǎng)大眾型人才科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)的手段，它的實(shí)施依托于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革[1]。大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是：大學(xué)一年級(jí)開設(shè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，二年級(jí)增加基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)，三年級(jí)的時(shí)候才有研究綜合實(shí)驗(yàn)和業(yè)余科研。即使一些高校設(shè)置了本科生科研訓(xùn)練項(xiàng)目（如中國(guó)農(nóng)大的URP計(jì)劃），也是從二年級(jí)學(xué)生開始的[2]。之所以這樣安排，是因?yàn)榇蠹移毡檎J(rèn)為低年級(jí)的學(xué)生理論知識(shí)不全面，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，達(dá)不到完成科研項(xiàng)目的水平，不能出成果。但實(shí)際上，現(xiàn)如今大學(xué)本科生主要是“90后”，這一學(xué)生群體的特點(diǎn)已發(fā)生了明顯的變化[3]，他們做事的目的性非常明確，且獨(dú)立性強(qiáng)、信心十足，希望盡快立足于社會(huì)。這使得很多大一的學(xué)生一步入校園就開始思考和追問：我在這個(gè)專業(yè)能學(xué)到什么？對(duì)我的就業(yè)有什么影響？鑒于這種情況，我們的教育理念與方法、手段也應(yīng)適時(shí)改變，要盡早地讓學(xué)生感受到學(xué)有所獲，感受到成功的喜悅。科研訓(xùn)練能將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，不僅能滿足學(xué)生學(xué)有所獲的這一需求，而且能夠讓學(xué)生正確地審視自己，拓展知識(shí)面，鍛煉能力，增加實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)。但關(guān)鍵是什么樣的教學(xué)方式能夠適應(yīng)在一年級(jí)學(xué)生中開展科研訓(xùn)練的要求。

二、在一年級(jí)本科生科研訓(xùn)練中實(shí)施項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式的構(gòu)建

化學(xué)專業(yè)是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院的特色專業(yè)。在多年的教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革中，筆者所在教研室圍繞培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，積極探索出一套適合農(nóng)林院校特色的“一體化、多層次、開放式”的實(shí)驗(yàn)體系，通過對(duì)不同階段不同的教學(xué)內(nèi)容嘗試了啟發(fā)討論式、問題導(dǎo)向式、比較式、開放式等多種教學(xué)方法，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了對(duì)一年級(jí)本科生開展科研訓(xùn)練的項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式，取得了較好的效果。項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式簡(jiǎn)單地講就是以學(xué)生為主體，對(duì)一個(gè)獨(dú)立完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行層層推進(jìn)式研究的教學(xué)活動(dòng)。它由項(xiàng)目教學(xué)法發(fā)展而來[4]，是對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法的引申和擴(kuò)充，因而不僅保留了項(xiàng)目教學(xué)法激活學(xué)生思維，提高學(xué)生解決實(shí)際問題能力的特點(diǎn)，更重要的是還增加了遞進(jìn)環(huán)節(jié)。遞進(jìn)就是按照一定章法層層深入、環(huán)環(huán)緊扣地解決問題，它最大的益處是將一個(gè)問題的難度分散，采取后者否定前者的形式達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。這種方式彌補(bǔ)了低年級(jí)本科生理論實(shí)踐知識(shí)薄弱、不能直接入題的缺陷，使得在一年級(jí)本科生中進(jìn)行科研訓(xùn)練成為可能。項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式的實(shí)施方法可以用圖1簡(jiǎn)略表示。

三、項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式的實(shí)踐

（一）科研訓(xùn)練的選題

本科生進(jìn)行科研訓(xùn)練可以直接參與到教師的課題中，也可以開展自主項(xiàng)目研究[5]。顯然直接參與教師的科研課題更適合一年級(jí)學(xué)生。由于題目選取得是否恰當(dāng)，是訓(xùn)練能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵，因此，要求所選的項(xiàng)目課題貼近生活，為學(xué)生所識(shí)，能夠吸引學(xué)生的注意力，以便使其充滿興趣地、自愿地去做。而且這個(gè)項(xiàng)目不能過于細(xì)小，它要有系統(tǒng)性，關(guān)聯(lián)眾多知識(shí)點(diǎn)。筆者以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)專業(yè)一年級(jí)本科生科研選題為例進(jìn)行詳釋。環(huán)保是當(dāng)前熱門的社會(huì)話題，重金屬離子對(duì)人們身體健康的影響為大家所共知，因而污水的凈化處理方法受到人們的普遍關(guān)注。絮凝劑可以使液體中分散的細(xì)粒固體形成絮凝物，經(jīng)過處理使其沉降，再用物理方法把它們分離出來，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，所以絮凝劑在污水中的應(yīng)用是科研的一個(gè)熱點(diǎn)。為此，我們就選擇研究制備不同類型的絮凝劑為科研訓(xùn)練內(nèi)容，并探討它的應(yīng)用。選題得到了學(xué)生的積極響應(yīng)，有近1/4的本專業(yè)學(xué)生參與研究。這個(gè)題目既包含了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也用到分析化學(xué)和物理化學(xué)的內(nèi)容。對(duì)一年級(jí)學(xué)生來說，相關(guān)物理、化學(xué)的知識(shí)還未接觸，有一定的難度。因此，我們將這個(gè)題目分成若干個(gè)階段任務(wù)，先提出第一階段的要求———制備一種無機(jī)高分子絮凝劑。科研訓(xùn)練的實(shí)施安排在一年級(jí)第二學(xué)期的期末和夏季小學(xué)期進(jìn)行。這時(shí)學(xué)生們已經(jīng)基本適應(yīng)了大學(xué)的生活和學(xué)習(xí)方式，所以拿到題目后大家知道首先要做的就是查閱文獻(xiàn)。

（二）自主查閱文獻(xiàn)制定實(shí)驗(yàn)方案

與其他項(xiàng)目教學(xué)法不同的是，這一科研訓(xùn)練要求每個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，不分小組，避免了魚目混珠的現(xiàn)象。所以大家根據(jù)自己查閱的文獻(xiàn)設(shè)置出許多不同的實(shí)驗(yàn)步驟和工作程序，比如聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合硅酸鋁、聚合硅酸鐵等，單單聚合氯化鋁的合成方法就有4種方案。對(duì)方案的優(yōu)劣，教師不作過多評(píng)價(jià)，而是在查看實(shí)驗(yàn)方案后，準(zhǔn)備必要的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生們獨(dú)立完成。

（三）項(xiàng)目的實(shí)施

項(xiàng)目的實(shí)施是整個(gè)教學(xué)過程的核心環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室的使用處于一種開放狀態(tài)，學(xué)生根據(jù)自己既定方案獨(dú)立制備出絮凝劑，并要檢查去污效果。教師充當(dāng)引導(dǎo)者，巡視實(shí)驗(yàn)過程，隨時(shí)解答實(shí)驗(yàn)中的問題。項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生們不僅使用了平常教學(xué)接觸不到的濁度計(jì)、化學(xué)耗氧量（COD）測(cè)定儀、原子吸收光譜儀，而且教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生彼此可以近距離地溝通交流，營(yíng)造了一種濃厚的學(xué)術(shù)氣氛。

（四）項(xiàng)目討論評(píng)價(jià)并引申

這一步是完成第一階段實(shí)驗(yàn)，遞進(jìn)到第二階段的重要過程。在學(xué)生們制備出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品后，大家一起分析評(píng)價(jià)每個(gè)人實(shí)驗(yàn)操作的得與失：為什么各人實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)短不一？為什么同類型產(chǎn)品去污效果卻存在差異？期間特別要求學(xué)生比較不同類型產(chǎn)品間的去污能力。由此推進(jìn)引申出第二階段實(shí)驗(yàn)要求———改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高水質(zhì)凈化效果。比如，對(duì)于聚合氯化鋁合成時(shí)的溫度、酸度及堿液加入方式的選擇；對(duì)于聚合硅酸鐵，如何尋找恰當(dāng)?shù)蔫F（Fe）/硅（Si）配比等等。

（五）項(xiàng)目的再實(shí)施與再引申

學(xué)生們?cè)诮?jīng)過前面實(shí)驗(yàn)的鍛煉后，對(duì)絮凝劑有了感性認(rèn)識(shí)，這時(shí)，經(jīng)過再次查閱文獻(xiàn)，并且深入地理解相關(guān)的理論，對(duì)影響實(shí)驗(yàn)步驟的每一種因素反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討，可以尋找出最佳的實(shí)驗(yàn)方法。這樣，學(xué)生們真切地體會(huì)到了實(shí)驗(yàn)由無數(shù)次的失敗到成功的過程。在以上基礎(chǔ)上再向?qū)W生指出合成絮凝劑的研發(fā)趨勢(shì)是廉價(jià)、實(shí)用、無毒和高效，從而進(jìn)一步提出新的目標(biāo)要求：用天然原料合成對(duì)環(huán)境和人類健康友好的高效絮凝劑，不僅要降低水質(zhì)的濁度，而且要能去除水中的重金屬離子。這一步是項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式進(jìn)行科研訓(xùn)練的關(guān)鍵，教師在這一步將訓(xùn)練的層次推向高層。這也是科研訓(xùn)練與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不同的地方。學(xué)生們不僅要了解未學(xué)過的吸附知識(shí)，而且所做的課題別人未必做了或做的不全，所以這方面的資料比較少，學(xué)生們需要借鑒前面的實(shí)驗(yàn)方法，自己提出設(shè)計(jì)思路并試驗(yàn)之。

（六）遞進(jìn)過程：項(xiàng)目擴(kuò)展

學(xué)生們經(jīng)過不斷地探索研究，發(fā)現(xiàn)可以用農(nóng)村常見的麥秸稈制備黃原酸酯絮凝劑，其獨(dú)特的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以對(duì)污染物進(jìn)行網(wǎng)捕，另外由于其陰離子的官能團(tuán)為sp2雜化，具有共軛體系，使得硫離子的負(fù)電荷能在較大的空間分散，呈現(xiàn)的負(fù)電場(chǎng)能夠捕集重金屬離子，對(duì)重金屬離子有很好的親和作用。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生們又設(shè)法尋找最佳的合成條件，并且進(jìn)一步試驗(yàn)了它對(duì)銅離子的去除率。

（七）項(xiàng)目再評(píng)價(jià)

這一步是對(duì)全部實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)，是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的升華。在對(duì)絮凝劑進(jìn)行全面系統(tǒng)的理論總結(jié)時(shí)，特別指出這一科研訓(xùn)練項(xiàng)目的重點(diǎn)不在結(jié)果上，而在于學(xué)生們自己從實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中學(xué)到了什么。

四、項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式在一年級(jí)本科生科研訓(xùn)練中的作用

在2009年北京市高校大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中，“利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備絮凝劑處理廢水中的重金屬離子”這一項(xiàng)目獲得了三等獎(jiǎng)。這個(gè)項(xiàng)目就是在一年級(jí)本科生科研訓(xùn)練基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善的成果。這充分說明采用項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式對(duì)一年級(jí)本科生進(jìn)行科研訓(xùn)練是可行的。項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式將一個(gè)與實(shí)際生活相關(guān)的科研課題分成若干層次，每個(gè)層次有不同程度的發(fā)展遞進(jìn)，直至達(dá)到最終的研究目的。這種模式在訓(xùn)練一年級(jí)學(xué)生吃苦精神、創(chuàng)新能力和科研能力方面起了重要的橋梁作用。項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式的訓(xùn)練過程是調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性的過程。由于教學(xué)模式是在貼近生活的項(xiàng)目上進(jìn)行，目的明確，極大地激發(fā)起了學(xué)生的興趣，經(jīng)常有同學(xué)為了解決一個(gè)問題而廢寢忘食。項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式的訓(xùn)練過程也是能力培養(yǎng)的過程。在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)意想不到的現(xiàn)象，比如在麥秸稈磺化過程中為什么會(huì)有氣泡，同樣鐵（Fe）/硅（Si）配比的絮凝劑性能上差別怎么那么大等等。學(xué)生遇到問題再也不是躲，而是主動(dòng)地尋找答案，因此創(chuàng)新能力和獨(dú)立思考能力有了顯著提高。使用遞進(jìn)式教學(xué)模式在一年級(jí)本科生中進(jìn)行科研訓(xùn)練還帶來了良好的輻射作用。在暑假紅色“1+1”科技實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)密云縣豐各莊村水的顏色有問題，立刻取樣化驗(yàn)水的各項(xiàng)指標(biāo)，并設(shè)想各種解決辦法。雖然最終水質(zhì)的檢測(cè)是合格的，但同學(xué)們這種敢于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的做法不就是這種科研訓(xùn)練帶來的益處體現(xiàn)嗎？

五、開展項(xiàng)目遞進(jìn)式科研訓(xùn)練應(yīng)注意的問題

（一）充分做好物質(zhì)、人員準(zhǔn)備

教師在項(xiàng)目遞進(jìn)這種科研訓(xùn)練中起主導(dǎo)作用，他引導(dǎo)作為實(shí)驗(yàn)主體的學(xué)生從被動(dòng)實(shí)踐自覺過渡到主動(dòng)實(shí)踐。這就要求教師必須具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自己的教學(xué)思想、教學(xué)手段有清晰的認(rèn)識(shí)，而且能夠靈活地應(yīng)用多種教學(xué)方法（諸如啟發(fā)式、討論式等等）耐心地引領(lǐng)學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，還必須要求教師有從事科研工作的經(jīng)歷，有深厚的理論與實(shí)踐相結(jié)合的沉積，只有這樣才能從科研積累中，提煉出能夠與現(xiàn)實(shí)結(jié)合具有一定深度和廣度的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，才能做到教學(xué)的引申和推進(jìn)，并能準(zhǔn)確地解答學(xué)生在實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題。物質(zhì)準(zhǔn)備包括完善的創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐體系和實(shí)驗(yàn)室的硬件配置。合理完善的教學(xué)體系是進(jìn)行有效教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)室資源(經(jīng)費(fèi)、空間、時(shí)間)是項(xiàng)目能否順利進(jìn)行的決定性外部條件。試想，如果沒有教學(xué)體系改革，沒有與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的人、物作支撐，項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式的構(gòu)建不就是空中之閣嗎？

（二）合理安排時(shí)間

項(xiàng)目遞進(jìn)式教學(xué)模式操作時(shí)間長(zhǎng)，從訓(xùn)練項(xiàng)目的布置到結(jié)束，短時(shí)間是無法完成的。筆者的經(jīng)驗(yàn)是，采用正常教學(xué)周和小學(xué)期結(jié)合來分段完成。正常教學(xué)周查找資料做前期的準(zhǔn)備工作；小學(xué)期時(shí)間充裕，可以有連續(xù)的時(shí)間反復(fù)實(shí)驗(yàn)，為科研訓(xùn)練提供了必要的條件。

（三）調(diào)整學(xué)與教的心態(tài)

一年級(jí)本科生心氣很高，而實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不可能一帆風(fēng)順，尤其是科研訓(xùn)練，它不同于綜合實(shí)驗(yàn)，沒有現(xiàn)成的方案可循，只是借鑒一些方法，所以有可能在實(shí)驗(yàn)結(jié)束的時(shí)候也沒有理想的結(jié)果，而科學(xué)是一項(xiàng)嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕顒?dòng)，不能有任何的虛假。這種情況下，如何幫助學(xué)生承受挫折，樹立信心堅(jiān)持下去，適時(shí)耐心地進(jìn)行心理疏導(dǎo)，也是教師的一項(xiàng)工作。雖然一年級(jí)學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)融合及理論的系統(tǒng)性還有欠缺，但是采用項(xiàng)目遞進(jìn)教學(xué)模式對(duì)低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行科研訓(xùn)練是符合學(xué)生特點(diǎn)和社會(huì)要求的，它在營(yíng)造主動(dòng)實(shí)踐的氛圍上，在提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)思維能力上的作用是顯而易見的。