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摘要: 本文作者结合大学化学学科特点和多年教学经验,从多方面分析了制约当今化学系学生创新能力发展的因素,并讨论了如何在化学实践教学中培养和提高大学生的创新能力和科学素养。
关键词: 化学实践教学创新能力科学素养
胡锦涛总书记在十七大报告中提出:“提高自主创新能力、建设创新型国家。这是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。”中共中央、国务院在《关于深化教育改革、全面推进素质教育的决定》中也提出:“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质。”[1]创新能力和科技素养不仅是科技进步、科技创新的动力和基础,而且是与科学技术进步发展相适应的时代素质。培养和提高大学生的创新能力和科技素质,是高校培养学生整体素质的重要内容。化学是一门研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学,同时也是自然科学中非常重要的基础学科。化学的发展史渗透着创新方法和创新精神等许多丰富的创新教育内容。现代高新技术,特别是新材料技术、新能源技术的发展都与化学密切相关,甚至可以说是化学科学的创新应用和发展[2]。所以,化学教学对培养学生创新意识和创新能力具有得天独厚的优势。大学化学具有很多学科特点。笔者结合本学科特点、多年的实践教学经验和我系采取的一些措施,就如何在化学实践教学中培养学生创新能力、科学素养谈一些认识,敬请同行斧正。
1.学生创新能力、科学精神的培养现状和制约因素
我国的基础教育水平较高,但是到了高等教育阶段,有些学生缺乏创新的兴趣、欲望、意识和毅力,创新思维与创新能力低弱,出不了成绩[3]。这种现象在我国高校中普遍存在,在我院也很突出。这种结果的产生,既有中学应试教育的原因,又有高校机制的原因。
1.1中学应试教育的影响。长期以来,我国中学教育始终摆脱不了“高考指挥棒”的影响。教学采取理论为主,实践教育为辅,即使是以实验为主的化学、物理等学科也存在这种现象,结果造成学习与实际严重脱节。在这种情况下,学生学习的目的就是为了分数。为了得到高分,有些学生不惜采取题海战术,而很少参加课外活动和实践活动。这就严重制约了学生的自主思考和创新的能力的发展。学生进入高校后,这种长期养成的学习习惯和学习动机使他们仍只注重理论学习,而忽视了实践学习,从而丧失了大量锻炼和培养创新能力、科学精神的机会。
1.2课程体系与教育模式的影响。高等院校化学系的课程安排虽是理论与实验齐头并进,但实验课仍以验证性实验为主。这样的实践教学,虽然培养了学生的动手能力、科学认真的精神,但学生往往存在迷信权威、迷信书本,做实验照方抓药,不主动思考,遇到实际问题无从下手的现象。高校所开具体实验往往与实际生活联系不太紧密,这让学生感觉很多实验并不能运用于实践,甚至觉得做实验没有太大的意义,存在敷衍心理。这样的课程体系和教学模式往往激发不了学生的学习兴趣,从而也制约了学生创新能力和科学精神的培养和发展。
1.3科学研究意识与氛围的影响。如今,大多数高校的科研项目主要依靠教师、研究生来申请完成,很少吸纳本科生参与项目研究,化学实验又往往有一定的危险性和药品仪器的消耗性,所以,项目负责人一般不愿用经验欠缺的本科生,这使本科生没有机会了解和接触实际科研工作。这样学生在思想上就会觉得科研很神秘、很深奥,应该都是具有很深造诣的专家、学者研究的,从而产生了对科研的畏难情绪,也就制约了学生创新能力、科学精神和素养的养成和发展。即便是本科生毕业课题设计,因研究性化学试验往往耗时较长,结果可预见性较小,而本科生毕业课题设计时间又较短,所以往往是由教师设计好实验方案,再由学生来执行方案操作,教师没有让学生真正地参与试验设计和改进,使学生无法体会到创造的乐趣。面对这样的状况,学生只会敷衍搪塞,科研探索的积极性、创造性与主观能动性很难被充分调动起来。
2.化学系学生创新能力、科学精神培养的主要途径
我系在响应学院各项政策的情况下,结合本学科的特点,在培养学生创新能力、科学精神和素养的努力下,进行了以下几点改革。
2.1建立一支教学水平高、科研实践能力强的双师型教师队伍。培养学生的创新能力、科学精神和素养,双师型教师队伍建设是关键[4]。教师是学习者与学习对象的中介和桥梁,对学生的影响极大。教师如果具有崇尚创新、追求创新的观念、意识和勇于创新的精神,又是优秀的科研实践工作者,且在本学科具有一定造诣,那么其在教学的过程中就会不断吸收新知识、新信息,进行分析加工,并加以利用与创新,实现知识结构的现代化。这样的教师不仅能把成熟的理论教给学生,而且会把所教知识的最新成果和学术界研究热点随时融入教学内容,让学生感到科研并不神秘。此外,科研实践能力强、科研成果多的教师,思维敏捷,视野开阔,科研前瞻性强,具有很大的号召性和凝聚性,在教学过程中容易使学生产生尊重和崇拜的心理,在这种心理作用下学生更容易激发学习的自主性、能动性和对科研的热情。在教师的引导和激发下,学生也会产生崇尚创新、追求创新和勇于创新的精神。我院已实行教师科研工作量考核办法,多渠道地鼓励和支持教师进行科研工作,奖罚并用,最大限度地鼓励和鞭策教师多搞科研。
2.2积极改革现行课程体系与教育模式。化学实验课是在学习完理论课后,结合理论内容开设的。这样学生既可以巩固理论内容,又可以理论联系实际,用理论来指导实际,在具体实验过程中遇到特殊问题再用理论去解释。但这样的方式也容易造成学生迷信书本知识,在实验过程中不思考,不积极主动地发现问题、解决问题,从而制约了创新能力的发展。但这些实验内容又非常必要,为了发挥这些实验的优点、克服其缺点,我系要求教师在讲解过程中,不仅要把实验理论讲解透彻,而且要加入所做实验与实际生活、生产的联系和在生活、生产中的应用实例,并要把与所做实验有关知识的最新成果和学术界研究热点和现状融入到教学内容。我系还要求学生在写出实验报告的同时还要写出与本实验有关的实际应用实例或与本实验内容有关的学术研究现状。这让学生感到理论、实践、实际生产生活和科研之间紧密联系,充分调动了学生学习、实验的积极性、能动性,避免了实验照方抓药的被动现象。在采取以上措施的同时,我系的实验课还在每一章实验结束后加入了与实际生活联系紧密的、与本章实验内容相符的、由学生自己设计的设计型试验。在设计型实验课中,教师在上一节课中划出一定的范围,让学生课后对感兴趣的题目通过查资料,设计出具体的实验方法、实验步骤,并推出有关的计算公式。到实验室后,教师不再讲解,也不过多地指导学生实验,完全由学生根据自己的设计去做实验。在实验过程中,如学生遇到问题,教师一般不作具体回答,只是启发性地提几个问题引导学生去主动思考,从而达到解决问题的目的。通过这样的方法,笔者发现学生做实验的积极性和信心大增,而且无论在课后还是在实验课中,学生都能主动思考、主动解决问题、积极动手做实验。我系学生课后经常帮助家乡亲友、厂矿企业和其他系同学解决一些实际生活生产中遇到的环境检测、产品分析等方面的问题。这样的课程体系与教育模式的改革,不仅提高了学生参与实践教学积极性、自主性,而且对培养学生的实践能力、创新能力和提高科学精神与素养都起到了很大的促进作用。
2.3营造校园科研氛围,吸纳本科生参与科学实践研究项目。科学研究的生命力在于不断创新。创新能力和科学精神的培养需要良好的创新氛围,营造一种创新性的校园文化是培养创新人才的精神基础。我校科研处为创造良好的校园科研氛围,从2005年特意为我校低职称年轻教师成立了青年科研基金项目,以达到在校教师人人有方向、人人有科研项目,从而形成了校园浓厚的科研氛围。我系在大多数教师有科研项目和经费的情况下,鼓励项目主持人在进行科研项目时吸纳学生入内,给吸纳学生入内的教师补贴,有效地推进了学生科研实践活动顺利地开展。教师从选项、立项、执行到最终成果等方面给参与的学生全程的指导,通过项目执行的全程参与,学生在教师的言传身教与沟通探讨中拓宽了视野,获得了前沿知识,掌握了经典实验方法,不仅迅速、全面、正确地掌握了科研基本方法和步骤,接受了科研技能培训,而且科研思维、科研方法和实际动手能力均得到了进一步的锻炼与提高,取得了良好的效果。
我院设立了科研专项基金,保护与开发学生科技创新潜能。为保护与开发学生科技创新潜能,鼓励学生的原始创新性研究与开发,自2006年起我院在校级科研项目类别中增设了“大学生科技创新”科研基金项目,从全年科研经费中划拨出一定数额的专项经费作为启动资金,制定了专门的基金管理办法与经费使用条例。我校还从大学生挑战杯创业计划大赛等全国、全省和专业科技竞赛等参赛项目中按择优原则筛选出有潜力的项目进行资助与培育,同时按基金管理与使用条例对项目的进展、执行、成果、经费使用和教师指导情况进行全程监督管理,从中评出优秀项目给予奖励。通过亲自主持科研项目,学生巩固深化了专业理论知识,培养和锻炼了实际操作能力与组织协调能力,提高了创新兴趣,激发了创新欲望,创新意识与创新性思维也得到了进一步发展。
2.4加强学术交流,营造学术氛围,鼓励学生参与学术报告。学术交流和学术报告活动也是培养创新人才的重要手段。我系邀请国内外的专家、学者和知名校友,围绕国际国内新的科研成果、前沿问题和学生感兴趣的知识领域举办学术报告会、专题讨论会或科技宣传活动。这样一方面开阔了学生的视野,强化了学生的信息意识,使其形成了敏锐的信息触觉和感知能力,进而形成了创新思维方式,另一方面在校园中营造了浓郁的学术氛围,让学生时刻感受到创造性思维的激励和科技创新的鼓舞,激发了学生进行科研和创造发明的热情。
我系在邀请知名专家的同时,还定期要求每一位教师把自己研究的科研方向有关的研究现状、发展前景、所做工作和取得的成果向学生汇报。这样学生就有科研工作就在身边、不再神秘的亲切感觉,从而激发了参与科研的热情。在学生之间,我系要求开展一些简单的学术报告,学生是主体,让他们亲自去查一些比较热门的研究方向,总结出此方向研究现状,并作出汇报。通过亲身参与内容广泛的学术报告和丰富多彩的科技文化活动,学生置身于百家争鸣的学术气氛中,有利于其各方面的发展;不同思想方法和学术流派的分析比较、耳闻目睹知识的日新月异,有利于学生创新意识和科学精神的养成。
2.5走产、学、研相结合道路,在实践过程中激发创新意识。化学系学生所学知识是和实际生活和生产密切相关的。学生如能在实际生活生产中运用到所学知识,这无疑会激发学生极大的学习兴趣;如再遇到用现有知识解决不了的问题时,学生积极查资料、互相探讨和摸索,这样就会拓宽学生视野,培养他们的科学合作精神增强他们的创新的欲望和能力。我系在平时教学的同时,积极与我市工厂企业、质检部门联系,达成友好合作关系,教师定期带学生到各单位参观实践,在暑假实践或毕业实习中学生也可以到他们单位实习。我系通过走产、学、研结合道路,充分利用了学院、企业及社会各界的教育资源,加强了理论联系实际、社会调查、生产实习等实践性教学环节,更好地调动、鼓励、引导学生运用知识,大胆创新。
培养具有创新意识、创新精神和能力、科学精神的应用型人才,是我国现代化建设对高校教育提出的紧迫而艰巨的任务,整体性地培养学生的科学精神、层次性地开发学生创新能力是完成这一任务的重点。
参考文献:
[1]唐淼.科研实践是培养大学生科技素质的有效途径[J].世纪桥,2007,(8):111-112.
[2]郭正祥.化学教学中学生创新意识与创新能力的培养[J].湖南师范大学社会科学学报,2001,30,(5):228-229.
[3]卢宝祥.我国大学生创新能力低弱成因分析[J].高教论坛,2003,(6):76-78.
[4]张兰玲,张志刚.论高职学生科学精神的培养与创新能力的开发[J].中国成人教育,2002,(4):18-19.
基金项目:河南省教育厅自然科学基金(2008B150024)
关键词: 化学实践教学创新能力科学素养
胡锦涛总书记在十七大报告中提出:“提高自主创新能力、建设创新型国家。这是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。”中共中央、国务院在《关于深化教育改革、全面推进素质教育的决定》中也提出:“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质。”[1]创新能力和科技素养不仅是科技进步、科技创新的动力和基础,而且是与科学技术进步发展相适应的时代素质。培养和提高大学生的创新能力和科技素质,是高校培养学生整体素质的重要内容。化学是一门研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学,同时也是自然科学中非常重要的基础学科。化学的发展史渗透着创新方法和创新精神等许多丰富的创新教育内容。现代高新技术,特别是新材料技术、新能源技术的发展都与化学密切相关,甚至可以说是化学科学的创新应用和发展[2]。所以,化学教学对培养学生创新意识和创新能力具有得天独厚的优势。大学化学具有很多学科特点。笔者结合本学科特点、多年的实践教学经验和我系采取的一些措施,就如何在化学实践教学中培养学生创新能力、科学素养谈一些认识,敬请同行斧正。
1.学生创新能力、科学精神的培养现状和制约因素
我国的基础教育水平较高,但是到了高等教育阶段,有些学生缺乏创新的兴趣、欲望、意识和毅力,创新思维与创新能力低弱,出不了成绩[3]。这种现象在我国高校中普遍存在,在我院也很突出。这种结果的产生,既有中学应试教育的原因,又有高校机制的原因。
1.1中学应试教育的影响。长期以来,我国中学教育始终摆脱不了“高考指挥棒”的影响。教学采取理论为主,实践教育为辅,即使是以实验为主的化学、物理等学科也存在这种现象,结果造成学习与实际严重脱节。在这种情况下,学生学习的目的就是为了分数。为了得到高分,有些学生不惜采取题海战术,而很少参加课外活动和实践活动。这就严重制约了学生的自主思考和创新的能力的发展。学生进入高校后,这种长期养成的学习习惯和学习动机使他们仍只注重理论学习,而忽视了实践学习,从而丧失了大量锻炼和培养创新能力、科学精神的机会。
1.2课程体系与教育模式的影响。高等院校化学系的课程安排虽是理论与实验齐头并进,但实验课仍以验证性实验为主。这样的实践教学,虽然培养了学生的动手能力、科学认真的精神,但学生往往存在迷信权威、迷信书本,做实验照方抓药,不主动思考,遇到实际问题无从下手的现象。高校所开具体实验往往与实际生活联系不太紧密,这让学生感觉很多实验并不能运用于实践,甚至觉得做实验没有太大的意义,存在敷衍心理。这样的课程体系和教学模式往往激发不了学生的学习兴趣,从而也制约了学生创新能力和科学精神的培养和发展。
1.3科学研究意识与氛围的影响。如今,大多数高校的科研项目主要依靠教师、研究生来申请完成,很少吸纳本科生参与项目研究,化学实验又往往有一定的危险性和药品仪器的消耗性,所以,项目负责人一般不愿用经验欠缺的本科生,这使本科生没有机会了解和接触实际科研工作。这样学生在思想上就会觉得科研很神秘、很深奥,应该都是具有很深造诣的专家、学者研究的,从而产生了对科研的畏难情绪,也就制约了学生创新能力、科学精神和素养的养成和发展。即便是本科生毕业课题设计,因研究性化学试验往往耗时较长,结果可预见性较小,而本科生毕业课题设计时间又较短,所以往往是由教师设计好实验方案,再由学生来执行方案操作,教师没有让学生真正地参与试验设计和改进,使学生无法体会到创造的乐趣。面对这样的状况,学生只会敷衍搪塞,科研探索的积极性、创造性与主观能动性很难被充分调动起来。
2.化学系学生创新能力、科学精神培养的主要途径
我系在响应学院各项政策的情况下,结合本学科的特点,在培养学生创新能力、科学精神和素养的努力下,进行了以下几点改革。
2.1建立一支教学水平高、科研实践能力强的双师型教师队伍。培养学生的创新能力、科学精神和素养,双师型教师队伍建设是关键[4]。教师是学习者与学习对象的中介和桥梁,对学生的影响极大。教师如果具有崇尚创新、追求创新的观念、意识和勇于创新的精神,又是优秀的科研实践工作者,且在本学科具有一定造诣,那么其在教学的过程中就会不断吸收新知识、新信息,进行分析加工,并加以利用与创新,实现知识结构的现代化。这样的教师不仅能把成熟的理论教给学生,而且会把所教知识的最新成果和学术界研究热点随时融入教学内容,让学生感到科研并不神秘。此外,科研实践能力强、科研成果多的教师,思维敏捷,视野开阔,科研前瞻性强,具有很大的号召性和凝聚性,在教学过程中容易使学生产生尊重和崇拜的心理,在这种心理作用下学生更容易激发学习的自主性、能动性和对科研的热情。在教师的引导和激发下,学生也会产生崇尚创新、追求创新和勇于创新的精神。我院已实行教师科研工作量考核办法,多渠道地鼓励和支持教师进行科研工作,奖罚并用,最大限度地鼓励和鞭策教师多搞科研。
2.2积极改革现行课程体系与教育模式。化学实验课是在学习完理论课后,结合理论内容开设的。这样学生既可以巩固理论内容,又可以理论联系实际,用理论来指导实际,在具体实验过程中遇到特殊问题再用理论去解释。但这样的方式也容易造成学生迷信书本知识,在实验过程中不思考,不积极主动地发现问题、解决问题,从而制约了创新能力的发展。但这些实验内容又非常必要,为了发挥这些实验的优点、克服其缺点,我系要求教师在讲解过程中,不仅要把实验理论讲解透彻,而且要加入所做实验与实际生活、生产的联系和在生活、生产中的应用实例,并要把与所做实验有关知识的最新成果和学术界研究热点和现状融入到教学内容。我系还要求学生在写出实验报告的同时还要写出与本实验有关的实际应用实例或与本实验内容有关的学术研究现状。这让学生感到理论、实践、实际生产生活和科研之间紧密联系,充分调动了学生学习、实验的积极性、能动性,避免了实验照方抓药的被动现象。在采取以上措施的同时,我系的实验课还在每一章实验结束后加入了与实际生活联系紧密的、与本章实验内容相符的、由学生自己设计的设计型试验。在设计型实验课中,教师在上一节课中划出一定的范围,让学生课后对感兴趣的题目通过查资料,设计出具体的实验方法、实验步骤,并推出有关的计算公式。到实验室后,教师不再讲解,也不过多地指导学生实验,完全由学生根据自己的设计去做实验。在实验过程中,如学生遇到问题,教师一般不作具体回答,只是启发性地提几个问题引导学生去主动思考,从而达到解决问题的目的。通过这样的方法,笔者发现学生做实验的积极性和信心大增,而且无论在课后还是在实验课中,学生都能主动思考、主动解决问题、积极动手做实验。我系学生课后经常帮助家乡亲友、厂矿企业和其他系同学解决一些实际生活生产中遇到的环境检测、产品分析等方面的问题。这样的课程体系与教育模式的改革,不仅提高了学生参与实践教学积极性、自主性,而且对培养学生的实践能力、创新能力和提高科学精神与素养都起到了很大的促进作用。
2.3营造校园科研氛围,吸纳本科生参与科学实践研究项目。科学研究的生命力在于不断创新。创新能力和科学精神的培养需要良好的创新氛围,营造一种创新性的校园文化是培养创新人才的精神基础。我校科研处为创造良好的校园科研氛围,从2005年特意为我校低职称年轻教师成立了青年科研基金项目,以达到在校教师人人有方向、人人有科研项目,从而形成了校园浓厚的科研氛围。我系在大多数教师有科研项目和经费的情况下,鼓励项目主持人在进行科研项目时吸纳学生入内,给吸纳学生入内的教师补贴,有效地推进了学生科研实践活动顺利地开展。教师从选项、立项、执行到最终成果等方面给参与的学生全程的指导,通过项目执行的全程参与,学生在教师的言传身教与沟通探讨中拓宽了视野,获得了前沿知识,掌握了经典实验方法,不仅迅速、全面、正确地掌握了科研基本方法和步骤,接受了科研技能培训,而且科研思维、科研方法和实际动手能力均得到了进一步的锻炼与提高,取得了良好的效果。
我院设立了科研专项基金,保护与开发学生科技创新潜能。为保护与开发学生科技创新潜能,鼓励学生的原始创新性研究与开发,自2006年起我院在校级科研项目类别中增设了“大学生科技创新”科研基金项目,从全年科研经费中划拨出一定数额的专项经费作为启动资金,制定了专门的基金管理办法与经费使用条例。我校还从大学生挑战杯创业计划大赛等全国、全省和专业科技竞赛等参赛项目中按择优原则筛选出有潜力的项目进行资助与培育,同时按基金管理与使用条例对项目的进展、执行、成果、经费使用和教师指导情况进行全程监督管理,从中评出优秀项目给予奖励。通过亲自主持科研项目,学生巩固深化了专业理论知识,培养和锻炼了实际操作能力与组织协调能力,提高了创新兴趣,激发了创新欲望,创新意识与创新性思维也得到了进一步发展。
2.4加强学术交流,营造学术氛围,鼓励学生参与学术报告。学术交流和学术报告活动也是培养创新人才的重要手段。我系邀请国内外的专家、学者和知名校友,围绕国际国内新的科研成果、前沿问题和学生感兴趣的知识领域举办学术报告会、专题讨论会或科技宣传活动。这样一方面开阔了学生的视野,强化了学生的信息意识,使其形成了敏锐的信息触觉和感知能力,进而形成了创新思维方式,另一方面在校园中营造了浓郁的学术氛围,让学生时刻感受到创造性思维的激励和科技创新的鼓舞,激发了学生进行科研和创造发明的热情。
我系在邀请知名专家的同时,还定期要求每一位教师把自己研究的科研方向有关的研究现状、发展前景、所做工作和取得的成果向学生汇报。这样学生就有科研工作就在身边、不再神秘的亲切感觉,从而激发了参与科研的热情。在学生之间,我系要求开展一些简单的学术报告,学生是主体,让他们亲自去查一些比较热门的研究方向,总结出此方向研究现状,并作出汇报。通过亲身参与内容广泛的学术报告和丰富多彩的科技文化活动,学生置身于百家争鸣的学术气氛中,有利于其各方面的发展;不同思想方法和学术流派的分析比较、耳闻目睹知识的日新月异,有利于学生创新意识和科学精神的养成。
2.5走产、学、研相结合道路,在实践过程中激发创新意识。化学系学生所学知识是和实际生活和生产密切相关的。学生如能在实际生活生产中运用到所学知识,这无疑会激发学生极大的学习兴趣;如再遇到用现有知识解决不了的问题时,学生积极查资料、互相探讨和摸索,这样就会拓宽学生视野,培养他们的科学合作精神增强他们的创新的欲望和能力。我系在平时教学的同时,积极与我市工厂企业、质检部门联系,达成友好合作关系,教师定期带学生到各单位参观实践,在暑假实践或毕业实习中学生也可以到他们单位实习。我系通过走产、学、研结合道路,充分利用了学院、企业及社会各界的教育资源,加强了理论联系实际、社会调查、生产实习等实践性教学环节,更好地调动、鼓励、引导学生运用知识,大胆创新。
培养具有创新意识、创新精神和能力、科学精神的应用型人才,是我国现代化建设对高校教育提出的紧迫而艰巨的任务,整体性地培养学生的科学精神、层次性地开发学生创新能力是完成这一任务的重点。
参考文献:
[1]唐淼.科研实践是培养大学生科技素质的有效途径[J].世纪桥,2007,(8):111-112.
[2]郭正祥.化学教学中学生创新意识与创新能力的培养[J].湖南师范大学社会科学学报,2001,30,(5):228-229.
[3]卢宝祥.我国大学生创新能力低弱成因分析[J].高教论坛,2003,(6):76-78.
[4]张兰玲,张志刚.论高职学生科学精神的培养与创新能力的开发[J].中国成人教育,2002,(4):18-19.
基金项目:河南省教育厅自然科学基金(2008B150024)