DIY导向下拔尖创新型人才培养初探

王月娇 康平利 高 婧 于海彪 冯小庚

（辽宁大学化学院 辽宁·沈阳 110036）

习近平总书记2020年9月11日在科学家座谈会上的讲话指出，我们“要把原始创新能力提升摆在更加突出的位置”，“持之以恒加强基础研究”，“以探索世界奥秘的好奇心来驱动”基础研究；要“加强基础学科本科生培养，探索基础学科本硕博连读培养模式[1]”，“吸引最优秀的学生投身基础研究”。

1 从分析化学实验教学找差距

从化学专业知识的理解和学生能力来看，不同层次的高等学校，对拔尖人才培养模式不同。在以往的实验教学中，以分析化学实验[2]为例，由于在树立严格的“量”的概念和培养严谨科学作风方面起着不可替代的作用，教师需要从经典验证实验挖掘科研能力培养，从而既夯实基础又要培养创新能力。然而在课时安排方面，却对实验课的重视不够，常常将实验课安排在晚上，使得教学效果不佳，学生也常常产生懈怠情绪。与国内顶尖学校相比，地方性大学的课程设置单一化，综合性、设计性不强，与学科前沿发展衔接不够强，主要表现以下几个方面：

（1）化学实验不在于多，而在于精，学时合理安排。北京大学化学系将学生实验统一安排为上午十点进行，学时8学时。这样在基础实验的同时，扩展内容，增加一些复杂的研究。例如，同样的邻二氮菲分光光度法测铁，我们辽宁大学由于学时受限，只要求学生做最大吸收波长、标准曲线、未知样品的测定；而北京大学则还需学生考查显色剂用量、溶液pH不同、显示时间等多因素，有利于培养学生对科研细节的认知。倘若将实验拆分为两周进行，因为所有实验试剂需要现用现配，就会显得实验重复。

（2）增加DIY仪器设备搭建，利于了解仪器的构造和原理。我们这次去北京大学的学习，主要就是《紫外可见吸收光谱仪的搭建》《拉曼光谱仪的搭建》这两个DIY课程。而这种DIY课程并不是针对全体学生，是作为大二学生一门选修实验而设立。

（3）与科研大匠面对面，开阔眼界，明晰科研梦想。在符合学生自愿与导师选拔的双向原则下[3]，选拔一批品学兼优、学有余力，具有创新潜质的大一或大二学生走进科研实验室，在本校科研专家指导下参加科学研究项目和科研实践，在为期1-2年的培养过程中，感受名师魅力，体验科研过程，激发科学兴趣，提高创新能力，树立科学志向。

2 DIY进阶实验培养模式

2.1 学生选拔

为了在更高层次上培养学生的创新意识，目前，我校化学院已从大二本科生中选拔15-20人设立“兴辽英才计划基地班”，这些学生品学兼优、学有余力、具有创新潜质且学习愿望强，集中博士导师的优势教学资源，对其进行“精英”式培养，以激发与保护学生学术探究冲动，夯实基础学科能力的学术体验，响应教育部的本科生培养要求。

2.2 课程内容设置

课程将首先采用“科学前沿讲座”模式[4]，首先来一场与科研学者的面对面，聆听他们“如何热爱科学”的思政教育，他们风趣的语言以及贴近生活的报告内容，激发了学生学习、探究化学学科的兴趣，增强了学生的创新意识及创新素养。

为此，实验教学中心分析实验组调整实验内容，除经典实验项目外，增设科研成果转化项目，形成以学生为中心的基础、设计、项目化的进阶培养模式，探索化学拔尖创新人才培养机制。博士导师的科研项目反哺实验教学，主要包括搭建装置、制备材料、分析性能、实际应用，既要可操作性强，又不能过于复杂，鼓励学生独立科研的同时，又要培养沟通与协作的能力。

2.3 通过DIY活动培养学生创新“探究”能力

DIY自主探究性（Do it yourself,DIY）实验教学是基于问题导向教学法（Problem based learning,PBL）[5]，通过学生“自主设计、自主搭建、自主调试、自主探索”的实验教学过程，实现教与学的良性互动，把科学研究的理念和方法贯穿在整个课堂教学过程中的一种教学模式。学生动手制作的过程会经历许多曲折，这样可以培养学生的创新素养，可以借助已有的知识进行思考，经历一个设计、调整和优化的过程，将自己对知识的理解上升到学习智慧提升的境界。

例如设计性实验红柱石盲样测试，选用鞍山岫岩县的红柱石原矿进行铁铝含量的测定，由于矿石品类复杂，实验过程中一定不会一帆风顺，这就要求学生逐渐学会从不同视角思考和分析问题。例如，自主探究性实验《湿法纺丝小装置的搭建和应用》，对学生综合实验能力和知识的运用能力是全面的培养。学生面对的是完整的实验研究课题，学生在进行探索学习的过程中，可能会在实验设计、系统搭建、调试等环节上遇到各种各样的问题，比如挤出时间和凝固时间不匹配，导致拉丝无法均匀等。在教师的指导下学生自主深度参与包括实验部分组件的搭建、料液配比的改良、挤出成型的条件探索等实验的全过程，对学生深入学习促进自身能力的提高产生了极大的推动力。

2.4 项目预期的成果和效果

首先，在注重实验细节中培养科学实验素养。学生在实验过程中，会发现忽视一点小问题就有可能得不到自己期望的实验结果，这就让学生亲身体会到科学实验来不得半点马虎，实验是需要注意细节的过程，也促使学生养成精益求精、严肃认真的实验习惯，逐步提高他们的科学实验素养。

其次，通过课题研究体验增强实验兴趣，培养信心。学生通过查找问题、修改设计、反复探索，并最终得到理想的实验结果的努力体现了完整科学实验探索所必经的过程，这为他们以后的实验学习和研究打下坚实基础，而经过自己努力最后完成实验也会让学生充满自豪感和成就感，产生进一步深入学习的兴趣和动力。

最后，以DIY实验活动培养学生创新素养。让学生利用DIY作品通过开放性活动形式进行问题探究，其意义就在于紧密结合课堂教学内容，让有智慧潜力的学生在实验探究过程中得到科学素养的提升。

3 结语

在“兴辽英才计划基地班”的拔尖人才的培养中，我们还处于初步阶段，我们的改革目标是更有效、更深入地讲授有机专业知识和技能，调动学生学习的积极性、创造性和主动性，激发学生在有机合成方面的创新思维和创新意识能够全面培养学生的自主学习能力、与人沟通合作能力、资料分析和归纳能力，以及充分调动学生查阅文献、归纳综合、创新开发等多方面的能力，增强分析问题和解决问题的能力等并在此基础上培养创新精神和团队精神，以适应产业发展对化学专业人才的需要。但同时，也存在一些不足，需要进一步完善和发展。