【中国教育报】“开放型”实践激发科研反哺教学

师生探讨纳米结构对钧瓷“釉色”和“釉质”的影响。本文作者 供图

在很多人看来，地方新建本科院校长期存在着一些“矛盾”。比如，长期被视为教学型院校，教学和科研“被”刻板对立；大多是非硕士点单位，容易产生教师队伍对科研创新的需求增长与无学生可带之间的结构性矛盾；更为重要的是在学生层面，学生对新事物和新技术“求知”欲望与传统的灌输式教学模式之间的矛盾对立越来越凸显，学校整体层面又缺乏全面提升学生创新思维能力的创新性教学体系。

“这些矛盾让地方新建本科院校的学生创新能力培养变得扑朔迷离，大家先是在‘应用’和‘创新’之间游移不定，随后又在如何提升学生的创新能力上产生了新的困惑。”河南省微纳米能量储存与转换重点实验室主任、金沙威尼斯欢乐娱人城副院长郑直坦言。

回应需求
构建开放实践创新教育体系

2005年，郑直牵头组建了金沙威尼斯欢乐娱人城第一个研究院所——表面微纳米材料研究所。研究所成立后，很快引进了一批具有较强科研能力的博士及科研人员，逐渐在纳米技术和清洁能源的基础与应用研究方面凝练出了一定特色。“当时，老师‘带’学生的热情比较高，大家在想没有研究生，我们是不是可以‘带’本科生，尝试培养本科生的科研创新能力？”当时在材料所工作的张艳鸽教授回忆。

2006年，研究所设置了一门“开放实践创新”课，这门“课”没有固定的课表和教室，从化学等相关专业选拔、招募了一些学生进入老师的实验室，尝试以导师制的形式训练本科生的科研和创新能力。结果，学生的踊跃程度超出了团队成员的想象。这时，他们才意识到，长期以来本科生的内心对创新的渴望有可能在某种程度上是被忽视的，而这门课对这种渴望无疑是一种正面呼应。

2013年，学校向应用型转型提速，进行了部分院系调整，在表面微纳米材料研究所的基础上，正式成立了新材料与能源学院。这下终于有了自己的学生。

学院逐步设置了材料科学与工程、纳米材料与技术、新能源材料与器件等本科专业，“河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室”“河南省国际联合实验室”等优势科研平台也先后“落户”，学院博士、副高以上高层次人才占比80%，拥有两个河南省创新型科技团队、两个河南省高校科技创新团队，院（所）聚焦微纳米结构材料在太阳能电池、锂离子电池、光催化环境治理等领域的应用开展相关研发工作，在能量储存与转换方面形成了鲜明特色。

如何打通科研和教学的关系，把院所的科研优势反哺到教学中，成为年轻的新材料与能源学院进行人才培养的一个支点。团队意识到：学生的创新能力培养仅靠一门课程是远远不够的，必须要成系统。

深入思考之后，学院拿出了开放实践创新课程的“升级版”方案：“OPCE”。“OPCE”是Open， Practical， and Creative Education的缩写，即开放实践创新教育体系。学院希望通过科研反哺教学，以解决科研与教学矛盾为出发点，以教师群体科学研究能力提升为动力，以学生直接参与教师科研创新为路径，以教师创新性（应用型）研究引领和带动学生主动思考，开发学生创新性思维和解决实际问题的能力。

开放实践创新平台课程由原来的一门课拓展为课程体系，学院建立了创新实验课程平台、科学创新实验平台和工程技能拓展平台；由原来部分学生参与变为全员参与、分类培养。“按照规划，学生从大二开始进入教师科研实验室，课程分基础训练、技能提升和创新设计等三个实施阶段，实行项目化管理。一般情况下，每位老师带3—4名学生，根据教师研究方向和学生自身兴趣，师生之间进行双向选择。”新材料与能源学院院长高远浩介绍。

项目驱动
开发学生的创新性思维

师生共同的研究志趣成为课程的推动力，教师的研究方向“催生”了学生新的创意。

2019届学生王家稷在大一时就了解到杨晓刚老师的研究方向是纳米材料在太阳能分解水制氢方面的应用研究，他很感兴趣，并在第四学期进入了杨晓刚的课题组。在两年多的时间里，实验—发现问题—分析原因—查阅文献—请教老师—讨论—实验……成为了他的“日常”。在杨晓刚指导下，他开始关注铁锈废弃物循环利用这一问题，发现利用草酸作为传输剂、以硝酸钠作为表面电荷调控剂，可以将铁锈通过水热法传输到FTO导电薄膜上，“变废为宝”制备得到具有（光）电活性的氧化铁薄膜，并成功应用于光电或电催化分解水制氢的阳极材料。该成果发表在ACS Sustainable Chem. Eng.期刊上，影响因子6.1。王家稷是第一作者。

在学校，像他一样在本科阶段就在知名期刊上发表论文的学生还有不少。近年来，学院在校本科生参与发表SCI收录学术论文80余篇，获得授权国家发明专利27件。学生还先后在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生创业大赛等国家级比赛中获国家级奖励32项，省部级奖励29项。

“学生们在实验中不断尝试，通过分析原因，优化方案、反复实验，问题得以解决。在这个过程中，他们迅速成长，对科研的兴趣也慢慢建立起来了。”教师何伟伟说。

“OPCE”方案还建立了较为完善的评价体系，与其他院系本科生仅需完成毕业论文不同，学院学生每学期需上交一篇项目进展报告，每学年需上交一篇学年论文，学年论文的考评成绩作为学生获取相应学分的主要依据，学院还鼓励学生把学年论文整理成学术论文或专利。学习过程看似处处充满压力，却让学生们在经历了数次挫败与成功后离科学之门又近了一步。

聚焦实践
培养学生问题意识

“‘OPCE’体系的创新人才培养目标定位在新技术元素的探知能力、知识与技术的集成能力、创新组织的宏思维能力和技术反思能力这四个能力的交叉融合上，也就是要面向生产实践，去培养敢于提出问题、勇于创新，善于解决问题的人。”这个体系的提出者之一贾晓红这么认为。

超硬材料是许昌的四大特色产业之一，学生主导完成的“预合金粉末流动性检测方法与控制标准”课题，为企业的质量控制标准规范化提供了理论依据和数据支撑；学生与企业研发人员共同研发的“金刚石工具用预合金粉加工性能调控”装置，已在黄河旋风金属粉末公司应用推广，使该公司产品一次交验合格率从52%提高到88%。

2013和2014级本科生卢强、高广进、吴亚娟等参与的“微纳米金属氧化物在钧瓷釉料的应用及产业化”“稀土金属微纳米材料在钧瓷釉中的应用与产业化”等项目通过对传统钧瓷釉料的科学分析，将纳米材料与传统釉料结合，成功研发了一系列的钧瓷产品，提高了钧瓷的艺术观赏价值，“纳钧”的研发为企业解决了技术难题。

科研和教学的融合在无形中产生了一种新的双向作用力，受益的不仅是学生，“OPCE”体系最终实现了良性互动。在全面推动创新型人才培养质量提高的同时，教师团队近年来也获得了近30项国家自然科学基金资助，“OPCE”育人体系在学校其他理工科院系得以推广。

“如果失去了创新，即使把工厂、车间搬到了校园，抑或是把课堂搬进了厂房车间，都只能是解一时之渴，难成长远之计，培养的学生也难以适应日新月异的科技进步和社会发展。‘钱学森之问’从来都没有只针对双一流大学，地方本科院校也应勇立潮头，担当创新型人才培养的重任。”金沙威尼斯欢乐娱人城院长岳修峰说。

《中国教育报》2019年11月04日第6版

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