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一、加強創(chuàng)新方法工作的重要性和緊迫性
創(chuàng)新方法是科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)工具的總稱。加強創(chuàng)新方法工作,切實做好科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)工具的研究與應(yīng)用具有重要的意義。首先,科學(xué)思維的創(chuàng)新是科學(xué)技術(shù)取得突破性、革命性進展的先決條件??茖W(xué)思維不僅是一切科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的起點,而且始終貫穿于科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的全過程,是創(chuàng)新的靈魂。其次,科學(xué)方法的突破是實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越式發(fā)展的重要基礎(chǔ)。只有掌握一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵方法和核心技術(shù),降低對國外方法和技術(shù)的依賴,才能真正提高自主創(chuàng)新能力。第三,科學(xué)工具的創(chuàng)新是開展科學(xué)研究和實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造的必要手段??茖W(xué)工具是最重要的科技資源之一,一流的科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展往往離不開一流的科學(xué)工具。現(xiàn)代科技的重大突破越來越依賴于先進的科學(xué)工具,掌握了最先進的科學(xué)工具就掌握了科技發(fā)展的主動權(quán)。
黨的*明確提出,提高自主創(chuàng)新能力,建設(shè)創(chuàng)新型國家是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心,是提高綜合國力的關(guān)鍵。“自主創(chuàng)新,方法先行”,創(chuàng)新方法是自主創(chuàng)新的根本之源。國際上創(chuàng)新型國家普遍重視創(chuàng)新思維的培養(yǎng),超前部署原始創(chuàng)新方法研究和推廣,設(shè)立專項資金鼓勵科學(xué)儀器設(shè)備等科學(xué)工具的自主研發(fā),不斷強化本國的核心競爭力。長期以來,我國對創(chuàng)新方法工作重視相對不夠,科學(xué)思維培育相對落后,科技活動仍未擺脫跟蹤模仿的局面,自主創(chuàng)新成果較少,高精尖科學(xué)儀器設(shè)備嚴重依賴進口,與加強自主創(chuàng)新、建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略要求極其不相適應(yīng)。這就要求我們要解放思想,轉(zhuǎn)變觀念,將創(chuàng)新方法作為一項長期性、戰(zhàn)略性工作來抓,切實從源頭上提升自主創(chuàng)新能力、推進創(chuàng)新型國家建設(shè)。
二、指導(dǎo)思想和總體目標
創(chuàng)新方法工作要在中國特色社會主義理論體系指導(dǎo)下,深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,緊密圍繞自主創(chuàng)新戰(zhàn)略和建設(shè)創(chuàng)新型國家的重大需求,堅持政府引導(dǎo)、多方參與,試點先行、穩(wěn)步推進,立足國情、注重實效的原則,重點面向企業(yè)、科研機構(gòu)、教育系統(tǒng)三個群體,大力推進科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)工具的發(fā)展。
創(chuàng)新方法工作要強化機制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新與體制創(chuàng)新,積極營造良好的創(chuàng)新環(huán)境,形成全社會關(guān)注創(chuàng)新、學(xué)習(xí)創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新的良好社會氛圍。建立有利于創(chuàng)新型人才培育的素質(zhì)教育體系,實現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變;逐步改變我國科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)跟蹤模仿、高精尖科學(xué)儀器設(shè)備依賴進口的局面。培養(yǎng)一大批掌握科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)工具的創(chuàng)新型人才,催生一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)方法和科學(xué)工具,培育一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和持續(xù)創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型企業(yè)。為自主創(chuàng)新戰(zhàn)略、建設(shè)創(chuàng)新型國家提供強有力的人才、方法和工具支撐,大幅提升國家核心競爭力。
三、主要任務(wù)
(一)加強科學(xué)思維培養(yǎng),大力促進素質(zhì)教育和創(chuàng)新精神培育。
積極推進素質(zhì)教育工作。注重培養(yǎng)獨立思考能力、實踐能力、創(chuàng)新能力,以及追求真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)精神。一是,重點從“娃娃”抓起,不斷總結(jié)完善中小學(xué)素質(zhì)教育改革經(jīng)驗,構(gòu)建符合素質(zhì)教育要求的基礎(chǔ)教育課程體系和質(zhì)量評價制度、考試招生制度,培育創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神;二是,鼓勵本科生、研究生投入科研工作,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學(xué)精神,提高創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力;進一步實施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”,支持一批由優(yōu)秀學(xué)生進行的創(chuàng)新性實驗;繼續(xù)推進有利于培養(yǎng)學(xué)生團隊意識和創(chuàng)新精神的大學(xué)生競賽活動。三是,采用靈活多樣的繼續(xù)教育、培訓(xùn)等手段,促進各類科技人員和管理人員掌握有效的科學(xué)思維、方法和工具,增強創(chuàng)新素質(zhì)與技能。
加強素質(zhì)教育基礎(chǔ)能力建設(shè)。重點加強建設(shè)一批實習(xí)施訓(xùn)設(shè)施,為提高學(xué)生的動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力提供必要的物質(zhì)保障。在有條件的地方,設(shè)立創(chuàng)新方法繼續(xù)教育基地,為企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新提供熟練掌握創(chuàng)新方法的人才保障。
(二)加強科學(xué)方法的研究、總結(jié)和應(yīng)用。
著力推動科學(xué)思想和科學(xué)理念的傳承。通過科學(xué)大師科普展覽館和籌建我國科學(xué)大師網(wǎng)上在線檔案和數(shù)據(jù)庫等模式,對我國當代科學(xué)大師的科學(xué)思想、科學(xué)理念進行挖掘、整理與傳承。
大力開展科學(xué)方法的總結(jié)和應(yīng)用。一方面,動員組織各有關(guān)學(xué)術(shù)團體、科研院所和高等學(xué)校廣泛參與,按照學(xué)科分類國家標準,對各學(xué)科方法進行系統(tǒng)的研究、梳理、歸納、總結(jié),促進自然科學(xué)與社會科學(xué)、學(xué)科研究與方法研究的交叉融合與相互滲透。分階段、分學(xué)科逐步完成涵蓋自然科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)、工程與技術(shù)科學(xué)以及人文社會科學(xué)領(lǐng)域的各學(xué)科《科學(xué)方法大系》。另一方面,充分利用信息化手段,實現(xiàn)科學(xué)方法的廣泛利用,為科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展提供有效的方法支撐。
積極推動一批急需科學(xué)方法的研究。結(jié)合《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(*-2020年)》實施及一些熱點問題的重大需求,重點開展新興學(xué)科、衍生學(xué)科、邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科等領(lǐng)域急需科學(xué)方法研究,催生一批原始創(chuàng)新性的重大成果。重視在科學(xué)方法研究過程中創(chuàng)造知識產(chǎn)權(quán),推動以我為主形成技術(shù)標準。
積極開展科學(xué)難題和技術(shù)難題的征集活動。著重開展“10000個科學(xué)難題”和“10000個技術(shù)難題”征集活動,提出科學(xué)問題和技術(shù)難題,明確科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的方向,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,營造創(chuàng)新氛圍,加強科學(xué)思維,探索創(chuàng)新方法。
(三)大力推進技術(shù)創(chuàng)新方法應(yīng)用,切實增強企業(yè)創(chuàng)新能力。
推進技術(shù)創(chuàng)新方法的引進與發(fā)展。針對建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系的重大需求,推進TRIZ等國際先進技術(shù)創(chuàng)新方法與中國本土需求融合;推廣技術(shù)成熟度預(yù)測、技術(shù)進化模式與路線、沖突解決原理、效應(yīng)及標準解等TRIZ中成熟方法在企業(yè)的應(yīng)用;加強技術(shù)創(chuàng)新方法知識庫建設(shè),研究開發(fā)出適應(yīng)中國企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的理論體系、軟件工具和平臺。
積極推動技術(shù)創(chuàng)新方法培訓(xùn)工作。編制技術(shù)創(chuàng)新方法培訓(xùn)教材,加強培訓(xùn)師資隊伍建設(shè);堅持試點先行的原則,擇優(yōu)選擇部分?。ㄊ校﹨^(qū)域和行業(yè),以及創(chuàng)新型企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新方法試點,積極推動技術(shù)創(chuàng)新方法的培訓(xùn),特別是推動TRIZ中成熟方法的培訓(xùn),構(gòu)建創(chuàng)新型企業(yè)文化,培養(yǎng)創(chuàng)新工程師,增強企業(yè)創(chuàng)新能力;加強企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新案例的挖掘、總結(jié)和推廣工作。
推動企業(yè)形成關(guān)注創(chuàng)新、踐行創(chuàng)新的良好氛圍。發(fā)揮企業(yè)職工的首創(chuàng)精神,積極組織形式多樣的技術(shù)創(chuàng)新活動;積極鼓勵和表彰對企業(yè)創(chuàng)新作出突出貢獻的先進集體、科技標兵;將學(xué)術(shù)團體資源引入企業(yè),深化“廠會協(xié)作”,推進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,推動企業(yè)自主創(chuàng)新。
(四)著力推進科學(xué)工具的自主創(chuàng)新,逐步擺脫我國科研受制于人的不利局面。
加強科學(xué)儀器新技術(shù)新方法研究。鼓勵創(chuàng)新思維,突破傳統(tǒng)理念,開展科學(xué)儀器的新原理、新設(shè)計、新工藝的研究和開發(fā),催生一批原創(chuàng)性科學(xué)儀器設(shè)備。
積極推進重要科學(xué)儀器設(shè)備的自主研發(fā)。自主研發(fā)科學(xué)儀器行業(yè)發(fā)展的共性、核心關(guān)鍵部件,帶動科學(xué)儀器設(shè)備相關(guān)行業(yè)整體水平提升;圍繞生命科學(xué)、材料科學(xué)等新興領(lǐng)域的需求,自主研發(fā)相關(guān)大型科學(xué)儀器設(shè)備;自主研發(fā)與大科學(xué)裝置配套的重要科學(xué)儀器,提升現(xiàn)有重大科技資源的利用效率和水平;加強試劑、軟件模型、樣品前處理設(shè)備等科學(xué)儀器輔助設(shè)備的研究開發(fā),有效解決我國科學(xué)儀器設(shè)備配套性不足的問題。
加強科學(xué)儀器升級改造技術(shù)研究開發(fā)和二次創(chuàng)新。堅持消化吸收和再創(chuàng)新,充分挖掘現(xiàn)有科學(xué)儀器設(shè)備潛能和利用水平,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù),并推廣應(yīng)用;在現(xiàn)有各類科技計劃(專項)產(chǎn)生的科學(xué)儀器設(shè)備成果的基礎(chǔ)上,開展工程化和應(yīng)用研究,增強產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性,實現(xiàn)二次創(chuàng)新,大幅提升國產(chǎn)科學(xué)儀器的產(chǎn)業(yè)化水平。
積極推進國產(chǎn)科學(xué)儀器的應(yīng)用。一方面,進一步研究運用政府采購、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、科技金融等政策措施,出臺促進科學(xué)儀器自主創(chuàng)新的相關(guān)政策,大幅度提高現(xiàn)有科學(xué)儀器成果的市場轉(zhuǎn)化水平。另一方面,加強國產(chǎn)科學(xué)儀器應(yīng)用示范工作,擴大自主知識產(chǎn)權(quán)國產(chǎn)科學(xué)儀器的知名度。
(五)推進創(chuàng)新方法宣傳與普及。
加強創(chuàng)新方法的宣傳工作。通過廣播電視、報刊雜志、網(wǎng)絡(luò)等各類媒體,加強對創(chuàng)新方法工作的重大進展和典型案例的宣傳,弘揚科學(xué)與創(chuàng)新精神,提高企業(yè)和公眾對創(chuàng)新方法的意識,為開展創(chuàng)新方法工作提供強有力的輿論支持。
充分調(diào)動各方積極性,共同推進創(chuàng)新方法工作。聯(lián)合各有關(guān)部門、地方政府、企事業(yè)單位和社會團體,推廣創(chuàng)新方法工作;充分利用各類學(xué)術(shù)團體的資源優(yōu)勢,廣泛深入開展創(chuàng)新方法的研究,充分利用企業(yè)科協(xié)、工會的有利條件開展企業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè)相關(guān)活動。
采取多種形式普及創(chuàng)新方法。將科學(xué)知識的普及與科學(xué)方法的普及相結(jié)合,促進科技成果的推廣與科學(xué)方法的推廣相結(jié)合,全面推動創(chuàng)新方法的普及。
(六)積極開展國內(nèi)外合作交流。
采取有效措施,加強創(chuàng)新方法交流。通過組建創(chuàng)新方法相關(guān)學(xué)術(shù)團體,創(chuàng)辦學(xué)術(shù)雜志以及舉辦創(chuàng)新方法論壇等措施,積極開展學(xué)術(shù)交流,促進社會各界人士對創(chuàng)新方法的重視和參與。
加強創(chuàng)新方法的國際合作。引進、消化、吸收、推廣應(yīng)用國外先進的創(chuàng)新方法的理念、模式,積極開展創(chuàng)新方法相關(guān)領(lǐng)域形式多樣的國際合作與交流活動。
四、保障措施
(一)提高認識,加強領(lǐng)導(dǎo)。各級政府部門要充分認識創(chuàng)新方法工作的重要性,將創(chuàng)新方法作為自主創(chuàng)新能力建設(shè)的一項重要工作來抓;加強組織領(lǐng)導(dǎo),根據(jù)實際情況,成立創(chuàng)新方法工作的協(xié)調(diào)、咨詢機構(gòu);制定推進創(chuàng)新方法工作的有效措施和方案,切實推動創(chuàng)新方法工作。
(二)加強創(chuàng)新方法工作的投入。加大公共財政對創(chuàng)新方法工作的投入,為創(chuàng)新方法工作的順利開展提供資金保障;建立必要的財稅政策,鼓勵和引導(dǎo)企業(yè)和社會團體開展創(chuàng)新方法工作。
隨著人類對環(huán)境問題的不斷重視,研究熱點不斷更新。從20世紀五六十年代側(cè)重于污染治理技術(shù)研究,到目前提出的全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,環(huán)境科學(xué)及技術(shù)研究工作不斷豐富,并向更高層次的方向發(fā)展。[1]為適應(yīng)這一發(fā)展,我國開設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的250余所高校都進行了不同層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索。[2]為了更好地體現(xiàn)辦學(xué)特色,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和畢業(yè)生的競爭力,開展高效優(yōu)質(zhì)的科研創(chuàng)新培訓(xùn)已經(jīng)成為各大高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)提升人才培養(yǎng)水平的重要法寶。中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)辦于1993年,該專業(yè)立足于學(xué)校的煤礦研究特色,在礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)、礦井水害與地質(zhì)災(zāi)害防治、煤礦清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟等方向具有鮮明的特色。筆者結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新培養(yǎng)實踐,在本專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系和長效機制上進行了探索。
一、環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀
國內(nèi)知名高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)均以培養(yǎng)科學(xué)理論基礎(chǔ)扎實、環(huán)境科學(xué)研究與管理技能熟練,能解決環(huán)境科學(xué)問題的高級專門人才為培養(yǎng)目標;在中高年級學(xué)生中均開設(shè)諸如科學(xué)創(chuàng)新方法、環(huán)境科技自助實驗等科研創(chuàng)新類課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié),注重環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力和研究型人才的培養(yǎng)。美國、德國、日本、澳大利亞等國家的高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)也十分注重學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以澳大利亞昆士蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)為例,該專業(yè)在課程體系中分別設(shè)置了Theory & Practice in Science、Analysis of Scientific Data課程和Science & the Environment項目實踐環(huán)節(jié),形成了比較系統(tǒng)的科研創(chuàng)新培養(yǎng)模式,這種模式能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、探究欲望和能力。
總體而言,我國高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍處于探索階段,培養(yǎng)機制和實踐教學(xué)體系尚未成熟[3],還普遍存在以下問題。1.教師的教學(xué)指導(dǎo)積極性和學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的積極性調(diào)動不夠、科研興趣未能有效激發(fā);2.科研創(chuàng)新培養(yǎng)的教學(xué)方法還略顯僵硬,當前許多高校以單一講解的理論知識傳授方法不能適應(yīng)該專業(yè)科研的特點;3.開設(shè)科研創(chuàng)新實踐培訓(xùn)的系統(tǒng)性與針對性不強;4.對學(xué)生創(chuàng)造性實驗和數(shù)值模擬能力的培訓(xùn)偏弱。
二、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系與教改實踐
按照2008版和2012版教學(xué)大綱要求,中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在高年級開設(shè)了16學(xué)時的專業(yè)必修課科研創(chuàng)新,這屬于重要的科研實踐環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合本校環(huán)境科學(xué)專業(yè)科研創(chuàng)新課程教學(xué)與學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實踐,在優(yōu)化課程教學(xué)模式、豐富課程教學(xué)資源以及強化科研能力培訓(xùn)方法等方面進行了教改研究和實踐。
(一)啟發(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法
啟發(fā)式科研創(chuàng)新的培訓(xùn)貫穿于科研實踐的全過程。首先是啟發(fā)式選題。在課程中利用2學(xué)時開展科研小組頭腦風(fēng)暴式研討,通過布置3分鐘圖片立意論文及其宣講活動,鍛煉學(xué)生創(chuàng)新選題的能力。其次,啟發(fā)式學(xué)習(xí),提出“邊學(xué)習(xí)、邊思考、再學(xué)習(xí)、求創(chuàng)新”的思想,啟發(fā)學(xué)生針對選題,帶著問題開展創(chuàng)造性學(xué)習(xí),在此過程中鍛煉學(xué)生閱讀不同類別科研文獻和開展文摘的能力,對學(xué)習(xí)心得的研討。再次是啟發(fā)式方案選擇研討,根據(jù)典型案例,開展研究方法與具體方案選擇研討,指導(dǎo)教師進行具體方法措施的講解與培訓(xùn)。最后是啟發(fā)式成果表達訓(xùn)練。模擬在線成果發(fā)表和學(xué)術(shù)會議,對小組科研創(chuàng)新成果進行展示,課程指導(dǎo)教師充當專業(yè)評審員角色,點評成果并對學(xué)生的改進內(nèi)容進行啟發(fā)。
(二)模塊式案例題庫建設(shè)
開展面向特定科研能力培養(yǎng)的模塊式教學(xué)案例題庫。案例庫兼顧本校專業(yè)特色,重點制定了礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、地下水污染與修復(fù)、礦山生態(tài)修復(fù)、環(huán)境污染控制與工藝優(yōu)化等方向的案例題庫。例如《大屯礦區(qū)地下水超采與地面沉降評價》鍛煉學(xué)生對現(xiàn)場環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、收據(jù)整理和分析評價的能力,《賈汪廢棄礦區(qū)地下水污染模擬》和《二氧化碳注入煤層模擬研究》鍛煉學(xué)生地下水污染模擬和多重物理場耦合數(shù)值模擬的能力,《某垃圾填埋場滲濾液污染模擬實驗研究》鍛煉學(xué)生對采樣、土柱模擬實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和成果的表達能力等,每個案例制定相關(guān)的科研訓(xùn)練重點說明、學(xué)習(xí)指導(dǎo)及作業(yè)考核與評價方法,教師也在課程作業(yè)中幫助學(xué)生組建科研小組,并跟蹤指導(dǎo),進行創(chuàng)新培訓(xùn)。
(三)立體式實驗與數(shù)值模擬技能強化訓(xùn)練
結(jié)合我校環(huán)境科學(xué)科研的特色,基于實驗科學(xué)的方法理論以及學(xué)生的知識背景,科研創(chuàng)新開設(shè)了8學(xué)時立體式實驗與數(shù)值模擬技能的強化訓(xùn)練。其中包括:地下水污染的土柱模擬實驗、地下水污染與運移模擬軟件FEFLOW方法原理和應(yīng)用、水文地球化學(xué)模擬軟件PHREEQC方法原理和應(yīng)用、多物理場耦合模擬軟件COMSOL Multiphysics在地下水科研中運用等方法的講解,并通過作業(yè)研討和答疑環(huán)節(jié),加強學(xué)生創(chuàng)造性實驗?zāi)芰蛿?shù)值模擬綜合能力的培訓(xùn)。
三、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)長效機制探索
目前我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)時期,環(huán)保工作也迎來新的機遇和挑戰(zhàn),環(huán)保產(chǎn)業(yè)新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn),對高層次科研創(chuàng)新型環(huán)保專門人才的需求力度也逐步增加。因此,本專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不應(yīng)僅局限于一門課程的內(nèi)容。結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)發(fā)展實際,筆者建議從以下幾方面構(gòu)建科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長效機制。
(一)全面構(gòu)建科研教學(xué)管理體系
首先,由學(xué)院教學(xué)、科研主管領(lǐng)導(dǎo)協(xié)同學(xué)校教務(wù)部門分管專員組成領(lǐng)導(dǎo)小組,負責(zé)具體指導(dǎo)、審查、監(jiān)督和宣傳大學(xué)生的科研創(chuàng)新教學(xué)培訓(xùn)活動。其次,構(gòu)建一套“寬厚基礎(chǔ)、突出特色、貼近實際,追蹤前沿”的環(huán)境科學(xué)專業(yè)課程群體系,重點完善專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)特色以及專業(yè)前沿課程群的建設(shè)。再者,組建環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科技創(chuàng)新團隊,實現(xiàn)創(chuàng)新團隊動態(tài)管理,將一部分學(xué)生吸收到導(dǎo)師的實驗室參與科學(xué)研究活動,鼓勵學(xué)生出高水平研究成果;對考核優(yōu)秀的學(xué)生優(yōu)先推薦進入“本+碩+博”一體化培養(yǎng)模式。最后,從學(xué)院層面加大資金投入,增設(shè)有利于本科生科研活動的科研開放基金項目。
(二)綜合利用多層次科研實踐平臺
以環(huán)境科學(xué)與工程“江蘇省實驗教學(xué)示范中心”建設(shè)與發(fā)展為契機,利用課程實驗、開放性實驗、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)充分鍛煉學(xué)生的動手實踐能力;鼓勵本科生參加學(xué)?!艾F(xiàn)代分析與計算中心”的培訓(xùn)課程和進入導(dǎo)師科研實驗室,認識并學(xué)會本專業(yè)相關(guān)的高尖端測試儀器測試與分析方法;利用基于本專業(yè)成立的中國礦業(yè)大學(xué)-“徐州礦務(wù)集團有限公司”國家級實踐中心等實習(xí)實踐單位,提供本科生認識現(xiàn)場問題、轉(zhuǎn)化與運用所學(xué)理論知識的實踐場所,并結(jié)合科研項目讓學(xué)生更好地深入現(xiàn)場的科研工作中。
(三)充分發(fā)揮科研創(chuàng)新活動導(dǎo)師制的作用
自2010年以來,學(xué)院已經(jīng)為環(huán)境科學(xué)專業(yè)大三、大四的本科生配備了專業(yè)導(dǎo)師。導(dǎo)師除了對學(xué)生進行專業(yè)思想引導(dǎo)、專業(yè)理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)、生活教導(dǎo)、心理疏導(dǎo)和就業(yè)指導(dǎo)等以外,更多會結(jié)合自身的科研項目和經(jīng)歷,提升學(xué)生的工程實踐和科研創(chuàng)新能力。目前,本專業(yè)已經(jīng)深入推行本科生導(dǎo)師制,導(dǎo)師制分入學(xué)新生導(dǎo)師制和高年級專業(yè)導(dǎo)師制。要充分發(fā)揮導(dǎo)師作用,加強學(xué)生與導(dǎo)教師之間的溝通,積極吸納學(xué)生參加科研活動,以研促學(xué),進一步激發(fā)和培養(yǎng)本科生的科學(xué)探究熱情與實際工作能力。
(四)科學(xué)建立激勵和評價機制
為了解決指導(dǎo)教師積極性不高、精力不集中的問題,要完善教師激勵措施,改革工作量和成果評價制度,鼓勵更多的優(yōu)秀教師和科研人員主動參與本科生科研活動;在學(xué)院層面設(shè)立特定的優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎勵,以促進配套的師資隊伍和管理制度的建設(shè)。針對近幾年本科生科研創(chuàng)新活動開展熱情不足、技術(shù)含量不高、思路新穎欠缺、持久性不長、廣度和深度不夠等問題,我們在科研活動成績評價、個人綜合素質(zhì)評價、學(xué)生互評等環(huán)節(jié)進行激勵,制定獎勵措施,鼓勵學(xué)生開展更多、更新、更深的科研活動。
四、總結(jié)
科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為高質(zhì)量環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容,是專業(yè)軟實力發(fā)展的關(guān)鍵。通過近幾年的教學(xué)改革和探索,中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面已經(jīng)形成了一套較成熟且可行的方法體系,其中主要包括:啟發(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法、模塊式案例題庫建設(shè)以及立體式實驗與數(shù)值模擬技能強化訓(xùn)練方法等。為適應(yīng)新常態(tài)經(jīng)濟發(fā)展時期對高層次創(chuàng)新型環(huán)保人才的需求,本文提出了科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教學(xué)實踐長效機制,以期為中國高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的發(fā)展提供參考和借鑒。
一、認真研究教法,加強學(xué)法指導(dǎo)
新課標下英語課堂教學(xué)應(yīng)注重研究教法與學(xué)法指導(dǎo),按照學(xué)生的認知規(guī)律和心理特點,選擇教學(xué)方法,指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法。為此,教師要創(chuàng)設(shè)師生、生生之間的多邊活動,創(chuàng)造一個民主的討論式的課堂教學(xué)模式。1.開放學(xué)生思維,在課堂教學(xué)中為學(xué)生汲取知識,發(fā)展思維打開窗口。2.用好啟發(fā)式教學(xué)原則,引發(fā)學(xué)生的內(nèi)在求知欲,使學(xué)生有一種積極的自我學(xué)習(xí)態(tài)度,在交流、合作、探究中獲取知識,促使學(xué)生獲得外部刺激和內(nèi)在需要相結(jié)合的學(xué)習(xí)動力,改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方法,以達到最佳的教學(xué)效果。
二、采取科學(xué)的教學(xué)手段、多變的訓(xùn)練方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維
首先,要提供適宜的材料,設(shè)計、組織各種形式的課堂活動。例如:雙人練習(xí)、多人練習(xí)、小組討論、游戲、角色扮演、演講等等。多樣的分組形式為全體學(xué)生的參與創(chuàng)造條件;不同的活動形式可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,為學(xué)生語言應(yīng)用能力的提高創(chuàng)造條件。
教學(xué)設(shè)計中,教師要充分考慮各課的特點,加大信息密度,以達到高速度、高信息、反饋漸進的統(tǒng)一:根據(jù)各知識點的聯(lián)系,對新舊知識優(yōu)化組合,讓學(xué)生多角度、多方位思考,理解掌握:操練時要注重有效的全員參與,營造氣氛,多向交流,以培養(yǎng)學(xué)生的思維表達能力和交際能力。為此,教師要設(shè)計多變的訓(xùn)練方法:給出話題、關(guān)鍵詞,讓學(xué)生自由對話;學(xué)生根據(jù)圖畫、對話或看圖說話;改寫課文或續(xù)寫故事結(jié)尾;編寫課本情景劇;猜謎、做游戲;手工制作等。
三、利用多媒體與創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境
建構(gòu)主義和人本主義學(xué)習(xí)理論提倡構(gòu)建真實的問題情境,多媒體外語教學(xué)采用文本、圖形、圖像、音頻、視頻等多媒體手段為外語教學(xué)提供真實的語言材料,使得學(xué)習(xí)內(nèi)容有形、有聲、有色,具有較強的直觀性,能夠引導(dǎo)學(xué)生直接認識事物的發(fā)展規(guī)律和本質(zhì)屬性。
四、講究課堂教學(xué)藝術(shù)
教師上課時的語言要生動、活潑、富有激情,善于引導(dǎo),巧妙點燃思維的火花,使學(xué)生進入求知若渴的意境:盡量少一些直敘,多一些設(shè)問;少一些是什么,多一些為什么,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人,最大限度地發(fā)揮潛能,促進學(xué)生全面發(fā)展,使學(xué)生愿學(xué)、愛學(xué)、樂學(xué)。
一、教師應(yīng)創(chuàng)造條件,改進教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)好一門課的關(guān)鍵。當一個學(xué)生對某門學(xué)科發(fā)生興趣時,他總是心情愉快地去學(xué)習(xí),積極主動地獲取知識。在課堂教學(xué)中,重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造輕松愉快、生動活潑的課堂氣氛,是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力的關(guān)鍵。
1.以“奇”激趣
課堂中的“奇”能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,“奇”是學(xué)習(xí)動力的源泉。學(xué)生對什么都好奇,心理學(xué)上稱這種特征為“潛興趣”,教學(xué)時充分利用“潛興趣”就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使之在快樂中學(xué)習(xí)。
2.以“疑”激趣
疑即疑難,解決疑難是學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,提出疑難,讓學(xué)生去思考,更是教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)棘輪機構(gòu)時,如可以向?qū)W生提問:我們在騎自行車時,腳踩自行車踏板向前行駛,而反轉(zhuǎn)踏板時,自行車卻為什么不會實現(xiàn)倒車?一連串的疑問,激發(fā)起學(xué)生的求知欲望。
3.以“趣”激趣
“趣”,既可活躍課堂,又可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)中注意教學(xué)的趣味性,學(xué)生一定沉浸于歡樂之中。槽輪機構(gòu)是一種常用的間歇運動機構(gòu)。在電影放映機上的卷片機構(gòu),為了適應(yīng)人們的視覺暫留現(xiàn)象,要求影片作間歇運動,它采用四槽槽輪機構(gòu),當傳動軸帶動圓銷每轉(zhuǎn)過一周,槽輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過90°,因此能使影片的畫面作短暫的停留,使學(xué)生聽了以后興趣盎然。
4.體驗成功,獲得樂趣
蘇霍姆林斯基曾說過:“成功的喜悅是一種巨大的情感力量,它能使學(xué)生產(chǎn)生好好學(xué)習(xí)的愿望。”所以,教師要做到深入鉆研教材,因材施教,使不同層次的學(xué)生都有所收獲,都能體會到成功的喜悅。當代職業(yè)學(xué)生的表現(xiàn)欲望強烈,同學(xué)、尤其是老師的激勵和贊揚是他們實現(xiàn)持續(xù)自主學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣的有效保障。
二、教師應(yīng)到工廠學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí),更新和充實自己的專業(yè)知識
職業(yè)教育需要“雙師型”的老師,一個教師,也是一個技師,既會理論又會實踐。一位專業(yè)課教師若沒有豐富的專業(yè)知識和過硬的實踐能力是不會受到學(xué)生青睞的,更不用說對教師所教的課程產(chǎn)生興趣。教師要真正學(xué)到工廠的知識必須下廠實習(xí),真正參與工廠的產(chǎn)品開發(fā)、工裝設(shè)計才能提高水平,也只有通過在工廠的學(xué)習(xí)(實習(xí)),才會知道所教學(xué)科知識中哪些是實用的或用得多的。當然,專業(yè)課教師下廠鍛煉、學(xué)習(xí),并非教師一人之事,而應(yīng)當是學(xué)校教師培訓(xùn)的重點工作,學(xué)校不要怕教師掌握本領(lǐng)后跳槽,要充分相信教師的職業(yè)道德,定期安排專業(yè)教師到廠學(xué)習(xí)。
三、理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力
1.結(jié)合生活和生產(chǎn)實際,理解書本知識
書本知識往往理論性較強,較為抽象,如能有機地與日常生活和實際相結(jié)合,則能起到事半功倍的教學(xué)效果。在學(xué)習(xí)機構(gòu)和機器的概念時,學(xué)生往往是死記硬背,結(jié)果是一知半解。如能結(jié)合日常生活中的例子:自行車是一種機構(gòu),摩托車、電瓶車都是一種機器。摩托車、電瓶車能實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換,摩托車能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機械能,電瓶車能將電能轉(zhuǎn)變成機械能。這樣學(xué)生理解起來比較容易。在學(xué)習(xí)導(dǎo)桿機構(gòu)時,可以結(jié)合農(nóng)村家庭用的手搖抽水機,來講解移動導(dǎo)桿機構(gòu)的工作原理,利用自卸翻斗車自卸貨物原理,來學(xué)習(xí)曲柄搖塊機構(gòu),利用縫紉機的踏板機構(gòu),來講解曲柄搖桿機構(gòu)的死點位置。
2.結(jié)合課堂教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生自制教具的能力
在學(xué)完鉸鏈四桿機構(gòu)以后,在學(xué)生對鉸鏈四桿機構(gòu)的運動規(guī)律基本了解后,利用課余時間,在學(xué)生中開展自制鉸鏈四桿機構(gòu)的小制作比賽,并且要和上一屆同學(xué)的作品相比較,看看哪些同學(xué)做得好,同學(xué)們的參賽積極性非常高。小制作做好以后,請同學(xué)們拿自己的作品進行演示,然后進行評比。通過小制作比賽,既增強了學(xué)生的動手能力又鞏固和加深了理論知識,對曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)的存在條件有了更深的了解。
首先,要重視課本中游戲?qū)嶒灥淖饔?,提升學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的興趣。高中階段的生物課程,知識深度增加,知識面拓寬,學(xué)習(xí)有一定的難度,教師若適當采用游戲?qū)嶒瀸W(xué)生置于一種自然愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境中,可以有助于學(xué)生掌握難點知識。比如,基因的自由組合規(guī)律是一難點內(nèi)容。為了讓學(xué)生更直觀地體會等位基因的分離,非同源染色體上非等位基因的自由組合,我利用人類10對單基因控制的性狀:有耳垂和無耳垂;卷舌和不能卷舌;發(fā)際有美人尖和無美人尖;拇指可向背面彎曲和不能向背面彎曲;食指比無名指長與比無名指短;左右手嵌合時右手拇指在上與左手拇指在上;雙眼皮與單眼皮;有酒窩與無酒窩;正常足與扁平足;色覺正常與色盲;白化病與皮膚正常等進行游戲?qū)嶒?。在課堂上采用不同性狀的組合方式,請具有相應(yīng)性狀的學(xué)生站立,否則坐下。如有耳垂者站立,無耳垂者坐下;其中能卷舌者繼續(xù)站立,不能卷舌者坐下;再其中有美人尖者仍然站立,無美人尖者坐下……依此類推。最后,在50人的班級中,往往實驗到第七八對相對性狀時,站立的只剩下1人,說明這位學(xué)生在全班中的唯一性。而采用另一種不同的性狀組合,最后剩下的又是另外一個人,也說明他在全班學(xué)生中的唯一性。在整個實驗過程中,學(xué)生認識了人類的一些單基因性狀,興致盎然地參與在整個實驗中,氣氛異常熱烈。然后,我適時地和他們一起計算這10對單基因性狀的自由組合方式有多少種?得出210=1024種(假設(shè)不連鎖)。學(xué)生恍然大悟:為什么采用不同性狀組合后剩下的總是不同的人。從而,認識了生物多樣性和特異性,進一步理解了基因重組是生物變異的主要來源,為知識的靈活應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
其次,聯(lián)系其他學(xué)科,拓展生物課程的應(yīng)用空間,讓學(xué)生感受所學(xué)知識被應(yīng)用的樂趣。在生物課教學(xué)中,教師積極聯(lián)系其他學(xué)科知識,廣泛應(yīng)用到生物課程中來,將對課堂教學(xué)效果產(chǎn)生積極的影響。比如在學(xué)習(xí)遺傳變異部分知識時,使用的數(shù)學(xué)知識就比較多。比如計算配子類型,若3對等位基因分別位于3對同源染色體上,如基因型為AaBbCc的個體能產(chǎn)生幾種配子?可用分枝法來做:可直觀地看出有ABC、ABc、AbC、Abc、aBC、aBc、abC、abc8種配子。也可用組合法來計算,轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)組合題:有3個盒子,每個盒子中有2個不同元素,從每個盒子中任取1個元素,有多少種取法?學(xué)生會輕而易舉地算出2×2×2=8種的結(jié)果。再如為說明DNA分子的多樣性,若1條多核苷酸鏈中有100個4種不同的堿基,它們的可能排列方式是1個非常巨大的數(shù)字。學(xué)生也能從數(shù)字上體會到DNA中蘊藏著巨大的遺傳信息。在聯(lián)系化學(xué)知識方面,高中生物課中的細胞的化學(xué)組成部分的內(nèi)容與之有密切的聯(lián)系。學(xué)習(xí)酶的專一性時,為了使學(xué)生更明確這種生物催化劑與化學(xué)催化劑的區(qū)別,我舉MnO2來說明化學(xué)催化劑可催化截然不同的反應(yīng):而作為生物催化劑的蛋白酶,只能催化蛋白質(zhì)這一類物質(zhì)的分解,不能催化其它物質(zhì)的分解。學(xué)習(xí)糖類時,結(jié)合化學(xué)中有關(guān)知識,說明葡萄糖與果糖的同分異構(gòu)關(guān)系;給出核糖C5H10O5與脫氧核糖C5H10O4的分子式,使學(xué)生直觀看出其名稱的區(qū)別;通過多糖、二糖的水解反應(yīng)探討它們與單糖的關(guān)系等,都可使學(xué)生不覺得課上的死板。也可聯(lián)系物理知識探討生物學(xué)問題。比如學(xué)習(xí)細胞膜的流動鑲嵌模型時,理解膜上蛋白分子多在ATP驅(qū)動下運動,那么磷脂雙分子層的磷脂分子為什么也可在一定范圍內(nèi)運動呢?這里把握住分子運動論,問題便迎刃而解。在哲學(xué)知識方面,生物學(xué)中許多原理能用哲學(xué)知識幫助理解:非生物與生物界的統(tǒng)一性;遺傳和變異的辯證關(guān)系;蛋白質(zhì)多樣性與DNA多樣性的現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系;生物與環(huán)境的辯證關(guān)系;同化作用與異化作用的矛盾對立統(tǒng)一的關(guān)系以及生物發(fā)展進化原理等。學(xué)生在教師引導(dǎo)下能夠準確應(yīng)用哲學(xué)原理,理解以上思想,同時也學(xué)會了終身受益的思維方法。在地理知識方面,課本的生態(tài)系統(tǒng)部分與地理課有關(guān)內(nèi)容重疊。介于學(xué)生對本部分知識已有一定程度的掌握,學(xué)習(xí)時可以采用學(xué)生試講,教師補充的辦法。新型教學(xué)方法的采用使學(xué)生感到新穎有趣,學(xué)習(xí)的興趣大增。
再次,及時追蹤國際上的最新生物學(xué)研究成果,激發(fā)學(xué)生求知欲。我在課后,經(jīng)常上網(wǎng)查詢一些新的生物學(xué)研究成果,關(guān)注生物科學(xué)研究的前沿動態(tài),在隨后的生物課上介紹給學(xué)生,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如當甲型H1N1流感肆虐全球的時候,我國采取了嚴密的防護措施以防止該新型流感病毒在我國大面積流行。我適時給學(xué)生介紹對甲型H1N1流感的最新研究成果:這次引發(fā)甲型H1N1流感的病毒是禽流感和人類流感經(jīng)過“洗牌效應(yīng)”產(chǎn)生的新病毒。不同的病毒相遇后交換基因,變異為新型的混種病毒,因此人類對其缺乏免疫力。這將使得此次甲型H1N1流感疫情的波及范圍和后續(xù)影響難以估測。但該病毒的攻擊性,人體免疫力的個體差異和人類從對抗各種流行性感冒中所獲取的綜合抵抗力都是決定這次疫情狀況的決定性因素。
通過以上的教學(xué)方法,學(xué)生對生物學(xué)的學(xué)習(xí)變得情有獨鐘,更加自覺地去了解生物學(xué)的知識。良好的教學(xué)方法,正如一股強心劑,鼓舞著學(xué)生在生物的大千世界中尋覓,充滿期待得去獲取新的更多的生物學(xué)知識。