摘要:本科生积极参与大学生创新创业训练计划,能有效地培养学生的创新意识、必备的科研素养、团队协作精神和实践能力,是提高学生综合能力的重要方式,也是创新人才培养的一条有效途径。本文总结了四川大学充分利用“高分子材料工程国家重点实验室”师资与实验室仪器资源的优势,在开展高分子材料与工程专业本科生创新创业训练计划过程中的一些经验与体会。
关键词:创新创业;本科生;高分子材料与工程专业
高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。随着国家科技和高等教育的高速发展,要求在本科生的培养过程中,使学生打下扎实而全面的科研基础,培养起学习新知识的能力和方法,并培养学生一定的科研能力和科研素养。大学生创新创业训练计划是直接面向本科生立项的创新训练项目,旨在带动广大学生在本科阶段进行科学研究与发明创造的训练。自2006年在我国部分高校试点,2007年正式启动实施以来,通过该计划的实施促进了高等学校转变教育思想观念,改革了人才培养模式,强化了创新能力训练,增强了高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力,培养了适应创新型国家建设需要的高水平创新人才[1]。
随着国民经济的迅速发展,高分子材料的更新换代周期明显加快,对从事高分子材料研究与加工的专业技术人员的技术创新与产品开发能力提出了更高、更新的要求。如何培养适合时代发展的高分子材料专业创新型人才已成为教学的一项重要任务。但由于我国高中应试教育的结果,造成刚进校的大学生普遍存在着专业基础知识积累不够、科研动手能力与创新能力欠缺等问题[2],因此学生的学习兴趣和创新动力不足;同时由于长期以来大学本科阶段实验教学环节普遍存在的实验课专职教师学术水平不高、资源有限与课时受限制等问题,极大地限制了创新人才的培养。针对这些问题,四川大学高分子科学与工程学院积极推进“大学生创新创业训练计划”的新型模式,以教师的科研实验室为基础实验条件,依托“高分子材料工程国家重点实验室”师资与实验室仪器资源的优势,开展了一系列科研工作,取得了令人满意的效果,现将相关的一些经验与体会总结如下:
一、紧密结合学科前沿激发学生学习兴趣和创新动力
高分子材料学科是四川大学的优势学科之一,也是学校211、985项目中重点建设的学科之一,拥有“高分子材料工程国家重点实验室”,悠久的办学历史,优良的办学条件。在“大学生创新创业训练计划”支持下,四川大学高分子科学与工程学院的一大批优秀大学生从本科一二年级就开始融入科学研究和技术开发等创新活动中。
兴趣是创新的前提与动力,没有兴趣就无从谈创新。而引发学生的认知欲是激发学生学习兴趣与创新的关键。但由于我国高中应试教育的结果,造成刚进校的大学生普遍存在着专业基础知识积累不够、科研动手能力与创新能力欠缺等问题[2],因此在科研训练计划的实践阶段,个别学生开始会出现学习兴趣和创新动力不足的情况。如何激发他们的科研兴趣和创新动力,并让他们能在大学一二年级就能接触到一流的科学研究工作,是科研训练计划实践过程中的关键。针对这一问题,需要将大学生科研训练计划与国内外学科前沿和实际生产具体问题相结合,使学生不但可以了解到国际上最新的高分子学科的发展动态,而且也可以与实际生产实践相结合,亲身感受到所学知识的用途与意义,以激发学生学习兴趣和创新动力。因此指导教师在指导学生选题时就需要下一番功夫,首先需要结合国际最新的学科前沿,给出一些命题方向和思路;其次还需要引导学生积极思考,启发学生通过文献检索、认真思考后提出新问题、新想法,在此基础上确定具体的研究课题。比如功能高分子材料研究领域中既有国际学术前沿问题,又有当前需要解决的实际生产实践问题,非常适合作为大学生进行科研训练的选题方向,以今年我们学院本科生申报的国家级科研创新训练计划项目:磁敏感聚醚砜膜的研究、具有光热效应温敏性水凝胶的合成及性能研究、聚乳酸全生物可降解多相体系原位纤维化、高性能弹性导体制备及其导电网络调控、油气开采用耐高温压裂液研究等为例,这五个项目都是围绕功能高分子材料这个大的研究方向。学生在导师指导下自己选定研究课题,自行设计实验方案,并完成研究内容。通过这种训练方式,不仅能进一步训练学生综合实验技能和应用技术科学思维、运用知识分析和解决问题的能力,还能培养他们产学研结合的意识。
二、与本科专业课程教学过程有机结合解决教学中长期存在的问题
课程教学是大学生培养的最主要途径,将教师的科研工作与教学工作充分融合,将科研训练计划与专业课程教学有机结合,做到寓教于创新,有利于创新人才培养。一方面,教师在课程教学的过程中,结合自己的科研课题适当讲解并分析一些科研中遇到的与课程内容相关的实际案例,使大学生在课程学习过程中得到科研创新思维的训练。另一方面,学生在参与科研训练计划的过程中,在实验室能学习到很多在课堂上无法掌握的实用的知识和技能,加深他们对理论知识的理解与掌握,训练他们的创新能力、分析与解决实际问题的能力。
我校高分子材料与工程专业一直定位于工科专业,因此大量与专业相关的课程,如:有机化学、高分子化学、高分子物理等都需要理论与实践相结合。有效的实验不但可以验证理论课所学的知识,而且还可以调动学生的积极性。但一直以来,实验教学为专门的实验教师承担。专门实验教师对专业课程的教学体系及学科发展前沿及新方法新技术不是十分了解,能开展的实验内容都是最传统与最基础项目。此外,实验教学还受实验资源与课时的限制,因此往往在实验课上只能开设少数几个基础实验,多年没什么变化,许多在理论课上讲过的聚合方法在实验课上都无法开设,结果使学生对专业知识的学习只能停留在书本上,从而导致他们对理论内容的实质性认识十分缺乏。
自创新训练计划实施以来,我校“高分子材料工程国家重点实验室”与“高分子科学与工程学院”的学术带头人、教授博导及专业教师都积极参与指导,使本科生能加入他们的科研团队,从而有更多的机会与这些优秀人才以及他们科研团队中的博士硕士生们交流,探讨一些科学问题。依托这些优质的师资与他们的科研实验室,学生可以紧跟学科发展前沿,开展一些独立的创新性的实验研究,这样不仅有助于加深对专业知识的理解与掌握,还能使他们接触到学科领域中的一些新方法和新技术,从而提高他们的实验技能与创新能力。此外,也解决了师资力量不足、有限的实验资源与课时的限制等教学中长期存在的问题。
通过创新训练计划的实施还能培养学生学习新知识和运用知识的能力。在完成创新训练计划的过程中,学生会遇到很多的问题,大多数是课堂上没讲过的、教科书上也是没有现成答案的,这就需要学生能快速通过专业书籍和网络文献学习和掌握新的知识,并将其运用到解决问题的过程中。当代网络科技的发展为我们查询资料和阅读文献打开了方便之门,善于利用网络资源查阅专业文献是每个科研工作者应具备的基本素质,也是大学生们学习学科前沿知识的重要途径。目前,除了Science和Nature等顶级杂志会报道一些高分子材料学科相关的重大发现外,还有四大出版机构:美国化学会(ACS),德国Wiley公司、英国化学会(RSC)和Elsevier ScienceDirect电子期刊也报道高分子材料学科相关的发展。这些期刊已成为高分子材料学科研究者发表研究结果、进行学术交流的平台,经常浏览关注这些相关杂志,往往能够让学生们了解本学科领域最新的研究成果和热点问题,这对于学生来说也是对课堂教学所学知识的补充和拓展。
三、依托“高分子材料工程国家重点实验室”师资与实验室仪器资源优势,为优质教学提供新途径
我校“高分子材料工程国家重点实验室”是1991年在四川大学高分子材料学科基础上组建,实验室的创始人和学术带头人中国科学院院士徐僖教授是我国高分子材料科学奠基人之一。重点实验室在高分子材料应用基础研究和工程化方面有鲜明特色,拥有一支朝气蓬勃、结构合理的高水平科研队伍:长江学者特聘教授,国家教学名师。国家“百千万人才工程”,国家杰出青年基金获得者,教育部跨世纪人才,教育部骨干教师计划人选,四川省学术和技术带头人,国家自然基金委创新群体和教育部创新团队。师资力量雄厚综合素质高。重点实验室承担了国家重要科研任务,取得了显著科研成果,并在高层次人才培养方面取得了卓越成绩,现已成为我国高分子材料科学与工程领域规模最大的科研和教学基地之一。
学生通过“大学生创新创业训练计划”,可以加入重点实验室导师的科研团队,依托“高分子材料工程国家重点实验室”实验室仪器资源展开科学研究,利用这些实验室良好实验条件和学术平台,提高自己的综合实验技能和应用技术能力,也向导师和学长们学习科学思维、运用知识分析和解决问题的方法能力。这就充分利用了重点学科的优势,为优质教学提供了新途径。通过近9年的实践表明,重点实验室在创新训练计划的实施中发挥了重要的作用,据统计每年有超过300名高分子材料与工程专业本科生参加,其中100%课题小组使用过重点实验室的仪器资源进行科学研究。依托“高分子材料工程国家重点实验室”师资与实验室仪器资源的优势,创新训练计划取得了令人满意的效果,据统计100%的“大学生创新创业训练计划”课题小组通过项目结题验收,其中有近10%课题小组能通过创新训练计划得到的实验结果发表SCI收录科研论文或申请专利;有近50%课题小组能通过创新训练计划得到的实验结果发表核心期刊科研论文。
“高分子材料工程国家重点实验室”为高分子材料与工程专业本科培养以及“大学生创新创业训练计划”提供了专门的实验条件和优质的师资力量,充分利用重点实验室提供的条件,完善高分子材料与工程专业本科生创新训练计划是深化教学改革的需要。充分发挥国家重点实验室在支撑国家特色专业、国家重点学科的作用,为高分子材料学科培养合格的应用型与创造型的专业人才,同时也是我校高分子材料与工程专业办学长足发展的需要。
参考文献:
[1]武杰.对化学学科大学生创新创业训练计划的几点思考[J].教育教学论坛2015,25:204-205.
[2]张红霞.美国大学的新生研讨课及其启示[J].中国大学教学,2009(11):93-96.
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[5]罗小平,沈忠民,陈义才,袁海峰,宋荣彩.发挥“国家重点实验室”优势,构建资源勘查专业综合实践教学体系[J].成都理工大学学报(社会科学版)2011,19(2):105-108.