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作者:鐘偉平來源:《中國教育報》2019年11月4日第6版 編輯:陳爽 訪問次數:發布時間:2019-11-04

師生探討納米結構對鈞瓷“釉色”和“釉質”的影響。本文作者 供圖

在很多人看來,地方新建本科院校長期存在著一些“矛盾”。比如,長期被視為教學型院校,教學和科研“被”刻板對立;大多是非碩士點單位,容易產生教師隊伍對科研創新的需求增長與無學生可帶之間的結構性矛盾;更為重要的是在學生層面,學生對新事物和新技術“求知”欲望與傳統的灌輸式教學模式之間的矛盾對立越來越凸顯,學校整體層面又缺乏全面提升學生創新思維能力的創新性教學體系。

“這些矛盾讓地方新建本科院校的學生創新能力培養變得撲朔迷離,大家先是在‘應用’和‘創新’之間游移不定,隨後又在如何提升學生的創新能力上產生了新的困惑。”河南省微納米能量儲存與轉換重點實驗室主任、亞美ag旗艦廳副院長鄭直坦言。

回應需求
構建開放實踐創新教育體系

2005年,鄭直牽頭組建了亞美ag旗艦廳第一個研究院所——表面微納米材料研究所。研究所成立後,很快引進了一批具有較強科研能力的博士及科研人員,逐漸在納米技術和清潔能源的基礎與應用研究方面凝練出了一定特色。“當時,老師‘帶’學生的熱情比較高,大家在想沒有研究生,我們是不是可以‘帶’本科生,嘗試培養本科生的科研創新能力?”當時在材料所工作的張艷鴿教授回憶。

2006年,研究所設置了一門“開放實踐創新”課,這門“課”沒有固定的課表和教室,從化學等相關專業選拔、招募了一些學生進入老師的實驗室,嘗試以導師制的形式訓練本科生的科研和創新能力。結果,學生的踴躍程度超出了團隊成員的想象。這時,他們才意識到,長期以來本科生的內心對創新的渴望有可能在某種程度上是被忽視的,而這門課對這種渴望無疑是一種正面呼應。

2013年,學校向應用型轉型提速,進行了部分院系調整,在表面微納米材料研究所的基礎上,正式成立了新材料與能源學院。這下終于有了自己的學生。

學院逐步設置了材料科學與工程、納米材料與技術、新能源材料與器件等本科專業,“河南省微納米能量儲存與轉換材料重點實驗室”“河南省國際聯合實驗室”等優勢科研平台也先後“落戶”,學院博士、副高以上高層次人才佔比80%,擁有兩個河南省創新型科技團隊、兩個河南省高校科技創新團隊,院(所)聚焦微納米結構材料在太陽能電池、鋰離子電池、光催化環境治理等領域的應用開展相關研發工作,在能量儲存與轉換方面形成了鮮明特色。

如何打通科研和教學的關系,把院所的科研優勢反哺到教學中,成為年輕的新材料與能源學院進行人才培養的一個支點。團隊意識到︰學生的創新能力培養僅靠一門課程是遠遠不夠的,必須要成系統。

深入思考之後,學院拿出了開放實踐創新課程的“升級版”方案︰“OPCE”。“OPCE”是Open, Practical, and Creative Education的縮寫,即開放實踐創新教育體系。學院希望通過科研反哺教學,以解決科研與教學矛盾為出發點,以教師群體科學研究能力提升為動力,以學生直接參與教師科研創新為路徑,以教師創新性(應用型)研究引領和帶動學生主動思考,開發學生創新性思維和解決實際問題的能力。

開放實踐創新平台課程由原來的一門課拓展為課程體系,學院建立了創新實驗課程平台、科學創新實驗平台和工程技能拓展平台;由原來部分學生參與變為全員參與、分類培養。“按照規劃,學生從大二開始進入教師科研實驗室,課程分基礎訓練、技能提升和創新設計等三個實施階段,實行項目化管理。一般情況下,每位老師帶3—4名學生,根據教師研究方向和學生自身興趣,師生之間進行雙向選擇。”新材料與能源學院院長高遠浩介紹。

項目驅動
開發學生的創新性思維

師生共同的研究志趣成為課程的推動力,教師的研究方向“催生”了學生新的創意。

2019屆學生王家稷在大一時就了解到楊曉剛老師的研究方向是納米材料在太陽能分解水制氫方面的應用研究,他很感興趣,並在第四學期進入了楊曉剛的課題組。在兩年多的時間里,實驗—發現問題—分析原因—查閱文獻—請教老師—討論—實驗……成為了他的“日常”。在楊曉剛指導下,他開始關注鐵銹廢棄物循環利用這一問題,發現利用草酸作為傳輸劑、以硝酸鈉作為表面電荷調控劑,可以將鐵銹通過水熱法傳輸到FTO導電薄膜上,“變廢為寶”制備得到具有(光)電活性的氧化鐵薄膜,並成功應用于光電或電催化分解水制氫的陽極材料。該成果發表在ACS Sustainable Chem. Eng.期刊上,影響因子6.1。王家稷是第一作者。

在學校,像他一樣在本科階段就在知名期刊上發表論文的學生還有不少。近年來,學院在校本科生參與發表SCI收錄學術論文80余篇,獲得授權國家發明專利27件。學生還先後在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生創業大賽等國家級比賽中獲國家級獎勵32項,省部級獎勵29項。

“學生們在實驗中不斷嘗試,通過分析原因,優化方案、反復實驗,問題得以解決。在這個過程中,他們迅速成長,對科研的興趣也慢慢建立起來了。”教師何偉偉說。

“OPCE”方案還建立了較為完善的評價體系,與其他院系本科生僅需完成畢業論文不同,學院學生每學期需上交一篇項目進展報告,每學年需上交一篇學年論文,學年論文的考評成績作為學生獲取相應學分的主要依據,學院還鼓勵學生把學年論文整理成學術論文或專利。學習過程看似處處充滿壓力,卻讓學生們在經歷了數次挫敗與成功後離科學之門又近了一步。

聚焦實踐
培養學生問題意識

“‘OPCE’體系的創新人才培養目標定位在新技術元素的探知能力、知識與技術的集成能力、創新組織的宏思維能力和技術反思能力這四個能力的交叉融合上,也就是要面向生產實踐,去培養敢于提出問題、勇于創新,善于解決問題的人。”這個體系的提出者之一賈曉紅這麼認為。

超硬材料是許昌的四大特色產業之一,學生主導完成的“預合金粉末流動性檢測方法與控制標準”課題,為企業的質量控制標準規範化提供了理論依據和數據支撐;學生與企業研發人員共同研發的“金剛石工具用預合金粉加工性能調控”裝置,已在黃河旋風金屬粉末公司應用推廣,使該公司產品一次交驗合格率從52%提高到88%。

2013和2014級本科生盧強、高廣進、吳亞娟等參與的“微納米金屬氧化物在鈞瓷釉料的應用及產業化”“稀土金屬微納米材料在鈞瓷釉中的應用與產業化”等項目通過對傳統鈞瓷釉料的科學分析,將納米材料與傳統釉料結合,成功研發了一系列的鈞瓷產品,提高了鈞瓷的藝術觀賞價值,“納鈞”的研發為企業解決了技術難題。

科研和教學的融合在無形中產生了一種新的雙向作用力,受益的不僅是學生,“OPCE”體系最終實現了良性互動。在全面推動創新型人才培養質量提高的同時,教師團隊近年來也獲得了近30項國家自然科學基金資助,“OPCE”育人體系在學校其他理工科院系得以推廣。

“如果失去了創新,即使把工廠、車間搬到了校園,抑或是把課堂搬進了廠房車間,都只能是解一時之渴,難成長遠之計,培養的學生也難以適應日新月異的科技進步和社會發展。‘錢學森之問’從來都沒有只針對雙一流大學,地方本科院校也應勇立潮頭,擔當創新型人才培養的重任。”亞美ag旗艦廳院長岳修峰說。

《中國教育報》2019年11月04日第6版

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