浅新专业实验教学中加强高素质创新人才的培养
摘 要:培养高素质的创新人才是新时期高等学校肩负的重要使命。文章依据创新素质教育论,论述了创新意识、创新思维、创新能力对培养高素质创新人才的作用,详细分析了在专业实验教学过程中如何强化创新意识、培养创新思维和创新能力,阐明了教师在创新素质教育中的重要作用。
关键词:素质教育 专业实验 创新人才
中图分类号:G642.41 文献标识码:A 文章编号:167l-623X(2010)05-0019-04
当今时代,科技进步日新月异,国际竞争日益激烈。竞争的焦点是教育的竞争,是人才的竞争,是民族创新精神、创新能力和创业精神的竞争。江泽民同志1995年在全国科技大会上指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力;一个没有创新能力的民族,难以屹立于世界先进民族之林。”…因此,创新能力将是21世纪人才的根本特征,培养高素质的创新人才是新时期高等学校肩负的重要使命。
当前,高等院校正处在发展变革的关键时期,面临着极大的机遇和挑战。中国的高校正在不断推进高等教育的各种改革创新活动,以加强高素质创新人才的培养。为了顺应此发展趋势,特别是近年来随着就业趋势的变化,培养学生的创新能力和综合素质更为重要。笔者依据广东经济发展的特色及自身办学的特点开展实验教学的改革及实践,近几年致力于“提高学生综合素质,培养创新型人才,构建应用化学实验教学新体系”的研究与探索。
一、对专业实验教学培养高素质创新人才的认识
培养具有高素质的创新人才,是2l世纪高等教育的首要目标。高素质创新人才基本特征包括:人文和道德素养高,有社会责任感;身心健康,有团队精神;基础理论扎实,有良好的发展潜质;专业素质良好,有极强的适应能力;善于创新,具有创新精神与创新能力;持之以恒,对生活和事业有不断进取的激情。高素质创新人才的培养,不仅要使学生认识自然规律、掌握一定的科学技术知识,更要培养学生分析和解决实际问题的创新精神和创新能力。
创新型人才要通过创新性的理论教学和实验教学来培养。在课堂教学中,传授大量前人总结的丰富知识和经验,这当然是十分必要的;而实验教学既能够帮助学生更好地理解理论知识,更重要的是可以培养学生实践动手能力,进而提高学生的创造能力和想象力,因而实验教学在现代高等教育、高校人才培养过程中始终起着非常重要的积极作用。它不仅作为一个重要环节连接在整个教学体系中,而且还是连接知识与实践、实践与创新并使理论知识向更高阶段发展的重要桥梁。
化学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学可以帮助学生理解和巩固化学知识,掌握常用的化学实验技能,培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法,培养学生能观察现象、分析问题、解决问题,成为高素质的创新人才。古往今来,化学本身的发展和创新无不与实验密切联系。化学中的任何创新成果都源自实验,而且都必须经过实验的检验。正如波义耳所说,没有实验,任何新的东西都不能深知。化学实验在化学科学实施素质教育、提高学生的化学能力中占有不可替代的地位。
应用化学专业实验是本专业在完成基本实验技能的基础上开设的一门重要专业实验课。其目的是培养学生的专业实验技能,通过本课程的学习,加深学生对专业方向理论课程的理解,进一步巩固和提高学生的实验操作技能,增强学生分析和解决实际问题的能力,满足他们毕业后在工作岗位上运用专业技能的需要。专业实验是在学生具备了一定的化学基础知识、掌握了一定的化学实验操作技能的基础上开设的实验课程。以传统的验证性为主的基础实验课程如同绘画中的临摹,虽有利于实验操作和技能的提高,却不能满足学生创新能力的发展需要;而以综合性、设计性、探索性为主的专业实验则是学生在实验和观察基础上通过科学抽象获得结论的一种实验。它的步骤与验证性实验相反,旨在培养学生独特研究能力,通过创设良好的问题环境,引起学生认知结构上的不平衡,造成心理悬念,唤起求知欲望。这是对学生进行科学训练,培养实事求是、独立思考、开拓创新的一种有效途径。总之,专业实验教学是理论与实际相结合、动手与动脑相结合、理论思维与形象思维相结合的教学,它是大学生实践教育的重要组成部分;是将知识转化为能力、智慧、精神、品格的基本途径;也是激励、引导学生掌握知识的动力源泉。通过实验教学,可以培养学生理论联系实际的作风、严谨求实的科学态度和熟练的实验能力。相对于理论教学,可以认为实验教学更有利于突出学生主体,更有利于培养创新意识、创新精神和创新能力,提高科学素质;更有利于引导学生取得创新成果并使素质能力全面发展。
二、在专业实验教学过程中加强培养高素质创新人才的具体措施
1.在实验教学过程中强化创新意识
创新意识是人们进行创新活动的出发点和内在动力,是创新思维、创新能力的发展前提,是从事创新活动的积极性的源泉。培养学生的问题意识是激发学生创新需要的重要手段。
在传统的教学模式下,许多学生只是学会接受现成知识并巩固知识,他们虽然掌握了大量知识,却不能找到问题。为了增强学生的创新意识,在专业实验的课堂教学过程中,笔者积极引进诞生于上个世纪60年代美国McMater大学教学的基于问题式学习(Problem-Based Learning,PBL)教学模式。PBL教学模式使学习发生在一系列复杂问题的解决过程之中,是一种以学生自学为主的学习方式,学生在对问题进行分析,找到并学习解决问题所需的知识,提出完整的解决方案,而教师在此过程中的作用是及时提供知识上的帮助,同时为学生的学习活动顺利进行提供保障。经过许多教育专家深入研究和一系列专业领域的发展完善,PBL教学模式被逐渐体系化。目前,世界上许多著名大学已经将该模式应用在多方面教学活动中并取得明显的教学效果。在专业实验教学中,运用PBL教学模式:在课前的预习中教师引导学生提出问题;在完成实验的过程中要求学生自己能发现问题;在课后的实验报告中能回答问题。在传统的实验讲义中,每个实验项目由实验目的、实验原理、实验操作、实验结果与讨论等几部分组成。为了培养学生的问题意识,我们要求学生的实验报告中除了包括以上基本内容外,还要将每次实验过程中发现的问题或者想到的问题记录下来,并且能给予解释或者回答,将提出问题的数量与准确性作为评价实验成绩的主要指标。PBL教学模式应用于专业实验教学使学生从思考问题人手,掌握系统的设计过程及研究过程,切实提高学生的实际操作能力、工程综合能力和研究创新能力,使实验教学产生更加良好的效果。PBL教学模式应用于实验教学不仅为学生提供了个性发展的环境,同时也建立了一个良好创新氛围的重要基地。
创新兴趣和创新热情也是创新意识的两个重要组成因素。创新兴趣是创新意识对一定客体的内在
趋向性和内在选择性。要培养学生的创新兴趣,最主要的是激发和保护学生的好奇心。在专业实验教学中怎样激发和培养学生的创造热情是笔者一直思考和探索的问题。在构建专业实验新的教学体系中,在实验内容的选取上,注重反映现代化学的新进展、新技术以及化学与工业应用、日常生活密切联系,力争体现“应用性”的专业特点;注重利用本学科的资源优势和学科发展的特点,将科研团队承担的科研项目中较成熟的研究内容转化为专业实验内容,有利于学生了解科技的一些前沿知识,培养学生注重开发能力的意识,掌握科学研究的规律,培养学生开发新产品的兴趣及捕捉新产品信息的能力。广东的塑料生产和加工业十分发达,广东的涂料行业在全国是制造大省,人才需求较大。笔者将一些相关的科研成果转化为“光固化涂层的制备”、“涂料涂膜性能的检测与评价”、“双酚A型环氧树脂在涂料中的应用”等多个专业实验项目。这些实验效果非常理想,实验过程中学生保持很高的学习兴趣,独立创造欲望非常强烈。实践表明,通过制备出系列有“应用”前景的产品,使学生掌握化合物的结构对性能的影响,达到了培养学生基本实验操作技能和巩固相关理论知识的目的,最大的收获是提高了学生的求知欲和对实验课的兴趣。
2.在综合设计实验中培养学生创新思维
只有在创新性思维方法的指引下,才有可能取得前所未有的创新性成果。思维是人类大脑的主要活动,包括接受、存储、加工和输出信息四个要素。要提高创造性思维,就需要在接受信息中,提高观察力;存储信息时,强化记忆能力;加工信息时,强化变换能力;输出信息时,注重培养表达能力。这四种能力的培养,缺一不可,都是培养创新性思维的基础。我国心理学家曹日昌指出:“创造思维不同于一般思维活动的重要之点是想象特别是创造想象的参与。能够结合以往的经验,在想象中形成创造性的新形象,提出新的假设,是创造活动顺利开展的关键”。
实践表明开设专业综合设计实验非常有利于学生创造性思维的培养。以开设的最具有综合性、探索性、创新性和研究性的实验项目“磷钨杂多酸的制备、结构表征以及催化性能研究”为例,该实验以磷钨杂多酸催化剂为对象,将催化剂的制备技术、表征技术、催化反应技术为一体,对学生进行全面的、综合的技能训练和创新思维的培养。学生要顺利完成这个实验项目,在实验前他们需要查阅电子期刊、专著、专利、学位论文等,获取和存储信息。然后通过小组讨论将查阅资料进行分析、综合、加工,确定具体的实验方案和实验操作过程;在此过程中包括了信息加工、输出和表达。学生设计出具体的实验方案,经过教师审查,然后让学生独立进行实验。同一实验项目可能会有不同的实验设计方案,都可以让学生去实践并相互交流,比较各自方案的优缺点,以开阔学生的眼界。教师要多鼓励学生设计实验,对学生提的设计方案,只要有新的实验改进和设想,甚至还不够完美,都要让他们去试一试。最后教师还要做好实验后的总结,指出学生实验方案的优劣,使学生的理论知识得到巩固,逐步使学生掌握设计实验的要领和规律,提高设计实验的能力,从中培养了学生逻辑思维能力、抽象思维的能力和创造性思维的能力。
3.在教学实施过程中培养学生创新能力
创新能力是创新的实施系统。创新能力是指在创新活动中表现出的能力。创新是高等教育的核心内容,因此,在实验教学过程中必须转变以传授知识为中心的传统教育思想,树立创新教育的理念,要把创新能力的培养贯穿于整个培养过程。
创新能力的基础,首先是要有一个合理的知识结构,既要掌握坚实宽广的基础理论,又要掌握系统深入的专业知识,这样才能为创新提供一个思维的基础。科学技术的发展不仅要求知识的综合,而且是不同专业领域的方法与手段的综合,没有宽广的知识面和知识结构,很难产生创造性成果。为了给学生的创新提供良好的基础和条件,专业实验教学体系侧重于对基本技术的综合应用和实验设计思想的培养,让学生接触一些现代化学的专门技术和相关领域的交叉技术。例如低压荧光粉snO2:Eu的制备及发光性能测试、疏水缔合水溶性聚合物作为油田用增稠剂的合成与性能测试、蔬菜中天然色素的提取、分离和测定等实验包括了无机、分析、有机、物化、仪器分析和高分子化学等多个学科和领域,其广泛性着重体现其工科特色,突出反映化学与材料、生命、环境、能源等领域的学科交叉。在实验过程中强调连续性,一个实验往往由多步组合而成,或者几个实验形成一个大的综合性实验,做到精细化学品从合成、分离、测试表征一体化,充分体现专业实验“创新、连续、专业、实用”的特点。
在任何教育教学中,人的因素始终是最积极、最活跃的因素,因此,教师作为创新素质教育的具体实施者与操作者,在学生的创新能力培养过程中起到重要作用。教师在教学过程中首要任务是激发和呵护学生的创造潜能,善于发现学生的兴趣点,为学生提供充分自由活动空间,为学生创造潜能提供各种表现机会。敏锐的观察能力是获取信息必备的心理品质,有了敏锐的观察力才能发现那些有创造价值的事物。因而在实验教学过程中,教师要培养学生观察事物、观察问题、观察现象的能力,而且要让学生学会选择运用独特视角去观察问题,鼓励学生发现有创新价值的问题。例如,在“溶胶凝胶法制备siO2固载化钨磷杂多酸催化剂”实验操作过程中,善于观察的同学发现控制水解温度和搅拌速度是制备凝胶的关键。在此步骤中,由于反应瓶中有少量气体生成,如将三口烧瓶完全密闭,瓶塞总是被弹出。发现这个问题之后,教师就组织学生讨论,为学生创造潜能的发挥提供表现机会。学生们在处理这个问题时,积极发挥团队的力量,有些学生用纸包裹瓶塞以保持少量瓶内气体可溢出,避免瓶塞不断弹出;有些则用带有支管的橡胶塞代替磨口的玻璃塞解决问题。实践表明,实验过程中问题的出现,提高了学生分析解决、解决问题的能力,培养了学生敢于创新的思想,而且对教师创新素质的训练也起到了很好的作用。
三、结束语
实验教学在现代高等教育、高校人才培养过程中始终起着非常重要的积极作用,实验教学是培养高素质创新型人才过程中的重要环节,而实验教学作为创新教育的主要内容必须适应创新教育的发展,满足创新教育的要求。我国高等教育的实验教学,虽然已经取得了一定的成绩,但当前实验教学的状况,与培养具有良好素质、有较强的创新精神、创新能力的高素质人才的要求、与实现教育现代化的要求,还存在着较大的差距。为此,必须以改革为动力,以创新求发展,以实现实验教学现代化为目标,抓住科学技术飞速发展和高等教育全面改革的历史机遇,把实验教学提高到一个新的水平。
实践证明,深化实验教学改革涉及实验教学队伍建设、实验教学条件、实验教学水平、实验教学内容、方法、管理等诸方面问题的综合性工程。在今后的实践教学工作中,应结合自身的实际,探讨改革的新路子,研究改革的新方法,逐步完善实验教学体系,改变实验教学内容陈旧、方法和手段落后的现象,积极探索实验教学新模式,从创新素质教育的理论出发,以培养学生创新能力为方向,把创新意识贯穿于教学的各个环节和培养的全过程,不断深化教学改革,提高教学质量,使培养的人才能站在更高的层次上观察问题、分析问题、解决问题,并且能在本学科专业领域的前沿不断开拓创新。
参考文献
[1]创新是一个民旅进步的灵魂[OL],[2000一08—28],http:∥www,china,com,cn/ehinese/2000/Aug/2707,htm.
[2]叶金福,高等教育改革与创新(第一册)[M],西安:西北工业大学出版社,2004,47—55
[3]刘志刚,三分天下有其一——加强实验教学工作,培养高素质创新人才[J],实验室研究与探索,2009,28(2):1—3
[4]燕良轼,创新素质教育论[M],广州:广东教育出版社,2002,112-122
[5]梁亮,等,应用化学专业课程设置与人才培养的思考[J],广东工业大学学报(社会科学版),2007(增刊):27—29
[6]余林,郝志峰,立足地方经济建设应用化学专业的研究与实践[J],广东化工,2007,34(6):138-140
[7]马利芬。李德忠,聂 进,应用化学专业实验教学综合改革探索[J],大学化学,2002,17(2):24—26
[8]曹日昌,普通心理学(上册)[M],北京:人民教育出版社,1980,284—285
[9]中国农业大学教务处,教育教学改革实践与探索[M],北京:中国农业大学出版社,2003,36—38