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[摘要]大学本科生的创新能力的培养是新时代赋予高等教育的一项重要任务，建立新型创新能力培养模式是高校老师一个重要课题。为此，本文提出了一个创新能力培养新型模式，通过创新意识的设置、创新精神的倡导和创新过程实践等方法，为实现学生创新能力的培养和提高尝试一条可行有意义的途径。
[关键词]高校教育 实验教学模式 创新能力
创新是科学发展的基石，关系到人类的生存与发展，创新能力是实现创新过程的前提。对于大学教学来说，培养具有创新能力的创新型人才，是当今乃至今后教育教学发展的首要任务。在目前深化高等教育改革中，创新能力的培养已成为一个根本性的指导思想。实验教学是培养学生创新能力的重要途径，而环境工程学是一门实验性学科，是一门涉及多学科的交叉学科。同时，环境工程学需要应用其它基础学科（如化学、化学工程、材料化学等）的理论、实验方法和技术，来扩展和延伸自己的内涵和外延。因此，如何将创新能力的培养融入到整个环境工程学实验教学中，已成为一个需要探索和尝试的重要课题。
实验教学的基本任务是通过实验和教学对学生进行科学方法和实验技能训练，使学生完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能，培养学生实验操作技能和创新能力，增强学生理论联系实际和分析、解决问题的能力，树立求是钻研的科学品德和科学精神。因此，在通常情况下，实验课程的开设和实验教学内容的安排，是按照培养计划和实验教学大纲的要求，做到实验课程教学内容与理论课程教学内容相一致，实验课程教学进度与理论课程教学进度相协调，实验教学条件、实验环境、实验安全达到实验教学的要求。在实验形式上，有验证性实验、设计性实验、综合性实验等类型。在技能上，注重培养学生独立动手能力、分析与解决问题的能力。这些内容在教学环节上是顺理成章的，不言而喻的。然而，创新能力的培养却是千差万别的，是多方面的，可以存在多种的培养方式，这正是为什么创新能力的培养成为重要的探索课题的原因之一。笔者在提高学生综合素质的基础上，根据环境工程学实验特点，通过创新意识的设置、创新精神的倡导和创新过程实践等方法，最终实现学生创新能力的培养和提高的目的。同时，建立了实验创新过程实践模式，这种模式不仅适用于环境工程学实验教学，而且也适用于其它教学过程，具有普遍性意义。
一、创新意识是培养学生创新能力的首要条件
创新意识即培养学生具有强烈的创新欲望和兴趣，发现问题并积极探求的心理取向以及强烈的事业心、责任感和创新信念品质。教育学家乌申斯基说：没有丝毫兴趣的强制学习，将会扼杀学生探求真理的欲望。可以看出，兴趣不但是学习的重要动力，而且兴趣也是创新的重要动力，是培养创新能力的基点。同样，创新的过程需要兴趣来维持，在兴趣的维持过程中，就会养成强烈的事业心和责任感，就会树立健全的创新信念，从而为创新能力的培养和提高打下基础。
在实验教学过程中创新意识的设置尤为重要，这是兴趣开发和维持兴趣的基础。创新意识的设置就是创设问题情境，由此激发探究欲望,问题情境是一种特殊的学习情景，创设良好的问题情境是激发探究欲望的良好开端。问题情境的创设就是孕造一种特殊的氛围，这种氛围能够促使学生的思想在已有知识与新知识之间发生激烈碰撞，从而产生强烈的探知欲望的火花。良好的问题情境创设过程应该是生动直观、富有启发性的。其过程可以运用直观演示产生的问题、实验前期现象出现的疑问、多媒体动画的提示、科学预言等手段。其特点是抽象问题具体化、深奥原理形象化、枯燥知识趣味化。作为一门实验科学的环境工程学，实验内容真实、过程形象、现象生动。因此，良好的问题情境创设极易唤起学生极大的兴趣，能很好地完成实验科学创新意识的设置。例如，大气污染物从存在形式上可分为两大类，即颗粒污染物和气态污染物，涉及颗粒污染物的一个重要的实验是“大气中颗粒污染物样品的采集”。问题情境创设见图1。从大气中颗粒污染物能否看见和实例入手，直至进入实验，不仅将原理和操作贯穿其中，而且通过问题的提出激发了学生探知兴趣。当问题一提出，许多学生例举了来自大气中颗粒污染物的各种实例，同时讨论了颗粒污染物的危害；而这种危害是学生学习和掌握颗粒污染物采集实验的原因之一；进而转入为何采集和如何采集，讨论各种采集方法，有的学生虽然提出的方法没有实用性，但激发了他们思考，而这种思考正是创新的源泉。
创新思维实现的过程是一个需要规划和设计的，对于实验课程来说是一种教学模式。我们在环境工程学实验过程中采用了下列模式（见图2）。在这种模式中，学生首先进行自行设计，画出实验流程草图。因此，学生要得到一个好的理想的或者一个崭新的结果和结论，必须具备两个条件:一是对实验原理和过程非常熟悉和理解透彻；二是必须有创新思维。这两者缺一不可，前者是基础，原理和过程理解不透彻，显然不可能产生设计和构思的灵感，也就无法产生各种可比较的路线，那么崭新的结果和结论无从谈起了。后者是得到崭新的结果和结论的关键，学生具备了前者，如果不进行深层的设计和构思，同样不会产生各种可比较的路线，也就得不到一个理想的结果和结论。因此这样的深层的设计和构思就能上升为创新思维，这种创新思维在实验实践过程中得到实现，由此创新能力得到了培养和提高。在这种模式下，创新思维可能一次无法成功地实现，但可以返回来重新设计和构思，直至创新思维得以实现。在这种模式下，实验允许失败，指导老师的作用也非常重要，指导老师应该鼓励学生敢于猜想，敢于突破实验课本的束缚，但又不违背客观规律。
我们在实施这种模式的过程中发现，学生的基础理论知识得到了巩固，学生的实验兴趣得到了极大的提高，创新能力得到了培养和提高。例如，在大气气态污染物净化和回收实验中，我们准备了各种操作单元设备，主要单元设备有吸收柱、膜接触器和溶液再生器等，要求学生广开思路，设计吸收柱和膜接触器吸收性能比较的流程。图3是学生设计的三种典型的流程。在这三种流程中，流程1和2是单独进行性能比较的流程，通常大多数学生均能构思和设计，流程3是性能比较流程的一种组合流程，其特点：性能比较可以在同一再生条件下进行，可提高结果的准确性，同时缩短了流程，节省了材料，但流程较复杂，采用的阀和流量计较多，操作也较复杂，流程3具有明显的创新性。显然，流程3不进行深层的创新思维过程是达不到的。这一结果正是实验创新过程实践模式所要达到的目的。
四、结论
高等教育一个重要任务就是培养创新型人才，将创新能力的培养贯穿于整个教育教学体系是一个系统工程。而创新能力的培养方式又是多种多样的。我们根据环境工程学实验特点，通过创新意识的设置、创新精神的倡导和创新过程实践等方法，探索了能够实现学生创新能力培养和提高的目的一条途径。同时，我们所建立的实验创新过程实践模式，能够适用于其它学科教学过程，是具有普遍性意义的。
参考文献:
[1]朱宪荣.改革实验教学培养创新人才[J].化工高等教育，2007，98（6）：74-75.
[2]董声雄，叶钊，阮奇，等.加强实践教学改革提高学生创新能力[J].化工高等教育， 2002，71(1):75-77.
[3]蒋展鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4] 乌申斯基.人是教育的对象——教育人类学初探[M].北京：人民教育出版社，1989.
[5]张俊，梁洁，戴冰.论创新素质的四个维度[J].高等教育研究，2007，24（3）：23-25.
[6]王昭荣，曾卫东，鲁兴萌.改革实验教学及管理模式，培养创新型本科人才[J].高等理科教育，2007，71(1):63-65.
[7]刘学忠.论大学创新精神与创新能力培育的教学环境[J].中国高教研究，2007，（8）：50-51.
[8]苗建宇，刘永昌.加强专业实验课教学工作.全面培养学生实践研究能力[J].高等理科教育，2004，55(3):98-106.
项目基金：南京信息工程大学教改项目（07KC0047）；江苏省高校大学生实践创新项目（07CX0009））
（作者单位：江苏南京信息工程大学）
[关键词]高校教育 实验教学模式 创新能力
创新是科学发展的基石，关系到人类的生存与发展，创新能力是实现创新过程的前提。对于大学教学来说，培养具有创新能力的创新型人才，是当今乃至今后教育教学发展的首要任务。在目前深化高等教育改革中，创新能力的培养已成为一个根本性的指导思想。实验教学是培养学生创新能力的重要途径，而环境工程学是一门实验性学科，是一门涉及多学科的交叉学科。同时，环境工程学需要应用其它基础学科（如化学、化学工程、材料化学等）的理论、实验方法和技术，来扩展和延伸自己的内涵和外延。因此，如何将创新能力的培养融入到整个环境工程学实验教学中，已成为一个需要探索和尝试的重要课题。
实验教学的基本任务是通过实验和教学对学生进行科学方法和实验技能训练，使学生完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能，培养学生实验操作技能和创新能力，增强学生理论联系实际和分析、解决问题的能力，树立求是钻研的科学品德和科学精神。因此，在通常情况下，实验课程的开设和实验教学内容的安排，是按照培养计划和实验教学大纲的要求，做到实验课程教学内容与理论课程教学内容相一致，实验课程教学进度与理论课程教学进度相协调，实验教学条件、实验环境、实验安全达到实验教学的要求。在实验形式上，有验证性实验、设计性实验、综合性实验等类型。在技能上，注重培养学生独立动手能力、分析与解决问题的能力。这些内容在教学环节上是顺理成章的，不言而喻的。然而，创新能力的培养却是千差万别的，是多方面的，可以存在多种的培养方式，这正是为什么创新能力的培养成为重要的探索课题的原因之一。笔者在提高学生综合素质的基础上，根据环境工程学实验特点，通过创新意识的设置、创新精神的倡导和创新过程实践等方法，最终实现学生创新能力的培养和提高的目的。同时，建立了实验创新过程实践模式，这种模式不仅适用于环境工程学实验教学，而且也适用于其它教学过程，具有普遍性意义。
一、创新意识是培养学生创新能力的首要条件
创新意识即培养学生具有强烈的创新欲望和兴趣，发现问题并积极探求的心理取向以及强烈的事业心、责任感和创新信念品质。教育学家乌申斯基说：没有丝毫兴趣的强制学习，将会扼杀学生探求真理的欲望。可以看出，兴趣不但是学习的重要动力，而且兴趣也是创新的重要动力，是培养创新能力的基点。同样，创新的过程需要兴趣来维持，在兴趣的维持过程中，就会养成强烈的事业心和责任感，就会树立健全的创新信念，从而为创新能力的培养和提高打下基础。
在实验教学过程中创新意识的设置尤为重要，这是兴趣开发和维持兴趣的基础。创新意识的设置就是创设问题情境，由此激发探究欲望,问题情境是一种特殊的学习情景，创设良好的问题情境是激发探究欲望的良好开端。问题情境的创设就是孕造一种特殊的氛围，这种氛围能够促使学生的思想在已有知识与新知识之间发生激烈碰撞，从而产生强烈的探知欲望的火花。良好的问题情境创设过程应该是生动直观、富有启发性的。其过程可以运用直观演示产生的问题、实验前期现象出现的疑问、多媒体动画的提示、科学预言等手段。其特点是抽象问题具体化、深奥原理形象化、枯燥知识趣味化。作为一门实验科学的环境工程学，实验内容真实、过程形象、现象生动。因此，良好的问题情境创设极易唤起学生极大的兴趣，能很好地完成实验科学创新意识的设置。例如，大气污染物从存在形式上可分为两大类，即颗粒污染物和气态污染物，涉及颗粒污染物的一个重要的实验是“大气中颗粒污染物样品的采集”。问题情境创设见图1。从大气中颗粒污染物能否看见和实例入手，直至进入实验，不仅将原理和操作贯穿其中，而且通过问题的提出激发了学生探知兴趣。当问题一提出，许多学生例举了来自大气中颗粒污染物的各种实例，同时讨论了颗粒污染物的危害；而这种危害是学生学习和掌握颗粒污染物采集实验的原因之一；进而转入为何采集和如何采集，讨论各种采集方法，有的学生虽然提出的方法没有实用性，但激发了他们思考，而这种思考正是创新的源泉。
创新思维实现的过程是一个需要规划和设计的，对于实验课程来说是一种教学模式。我们在环境工程学实验过程中采用了下列模式（见图2）。在这种模式中，学生首先进行自行设计，画出实验流程草图。因此，学生要得到一个好的理想的或者一个崭新的结果和结论，必须具备两个条件:一是对实验原理和过程非常熟悉和理解透彻；二是必须有创新思维。这两者缺一不可，前者是基础，原理和过程理解不透彻，显然不可能产生设计和构思的灵感，也就无法产生各种可比较的路线，那么崭新的结果和结论无从谈起了。后者是得到崭新的结果和结论的关键，学生具备了前者，如果不进行深层的设计和构思，同样不会产生各种可比较的路线，也就得不到一个理想的结果和结论。因此这样的深层的设计和构思就能上升为创新思维，这种创新思维在实验实践过程中得到实现，由此创新能力得到了培养和提高。在这种模式下，创新思维可能一次无法成功地实现，但可以返回来重新设计和构思，直至创新思维得以实现。在这种模式下，实验允许失败，指导老师的作用也非常重要，指导老师应该鼓励学生敢于猜想，敢于突破实验课本的束缚，但又不违背客观规律。
我们在实施这种模式的过程中发现，学生的基础理论知识得到了巩固，学生的实验兴趣得到了极大的提高，创新能力得到了培养和提高。例如，在大气气态污染物净化和回收实验中，我们准备了各种操作单元设备，主要单元设备有吸收柱、膜接触器和溶液再生器等，要求学生广开思路，设计吸收柱和膜接触器吸收性能比较的流程。图3是学生设计的三种典型的流程。在这三种流程中，流程1和2是单独进行性能比较的流程，通常大多数学生均能构思和设计，流程3是性能比较流程的一种组合流程，其特点：性能比较可以在同一再生条件下进行，可提高结果的准确性，同时缩短了流程，节省了材料，但流程较复杂，采用的阀和流量计较多，操作也较复杂，流程3具有明显的创新性。显然，流程3不进行深层的创新思维过程是达不到的。这一结果正是实验创新过程实践模式所要达到的目的。
四、结论
高等教育一个重要任务就是培养创新型人才，将创新能力的培养贯穿于整个教育教学体系是一个系统工程。而创新能力的培养方式又是多种多样的。我们根据环境工程学实验特点，通过创新意识的设置、创新精神的倡导和创新过程实践等方法，探索了能够实现学生创新能力培养和提高的目的一条途径。同时，我们所建立的实验创新过程实践模式，能够适用于其它学科教学过程，是具有普遍性意义的。
参考文献:
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[3]蒋展鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4] 乌申斯基.人是教育的对象——教育人类学初探[M].北京：人民教育出版社，1989.
[5]张俊，梁洁，戴冰.论创新素质的四个维度[J].高等教育研究，2007，24（3）：23-25.
[6]王昭荣，曾卫东，鲁兴萌.改革实验教学及管理模式，培养创新型本科人才[J].高等理科教育，2007，71(1):63-65.
[7]刘学忠.论大学创新精神与创新能力培育的教学环境[J].中国高教研究，2007，（8）：50-51.
[8]苗建宇，刘永昌.加强专业实验课教学工作.全面培养学生实践研究能力[J].高等理科教育，2004，55(3):98-106.
项目基金：南京信息工程大学教改项目（07KC0047）；江苏省高校大学生实践创新项目（07CX0009））
（作者单位：江苏南京信息工程大学）