【许院听课录】之十一：开启本科生的科研之门

【编者按】近年来，金沙威尼斯筑牢教学中心地位，聚焦内涵，深化改革，应用型人才培养模式峥嵘初显。学校相继启动了“应用型课程建设计划”“课堂教学改革计划”等，立项建设了一批应用型课程，翻转课堂、项目教学、案例教学等在教学中得以推广，探究式、讨论式、参与式等新的教学方式得到普遍认同。不少教师已经投身到教学改革的实践中，使课堂教学焕发出了更多的活力。为此，党委宣传部（新闻中心）特开设《许院听课录》专题，通过深入走访深受学生喜爱、充满创新力的课堂，从微观层面挖掘课堂教学改革过程中具有典型意义的“个案”，以供借鉴。《许院听课录》也是本学期学校通识类写作课《校园题材新闻写作》的“实题”项目，所有篇目由教师指导、学生独立采写完成，从某种意义上，这也是教学成果的一种展示。

开启本科生的科研之门

——记新材料与能源学院开放平台创新实践课程 

2018年，新材料与能源学院本科生王家稷等在杨晓刚老师指导下进行创新实验，并在美国化学会期刊《美国化学会可持续化学与工程》（ACS Sustainable Chem. Eng.）上发表了题为“A Facile Chemical Solution Transportation for Direct Recycling Iron Oxides Rust Waste to Hematite Films”的学术论文，影响因子6.1。据了解，近年来，新材料与能源学院依托“开放平台创新实践课程”，大力实施“材料之星”创新人才培育计划等，培养出了一批像王家稷同学一样具有一定研究能力的本科生，为应用型大学探索科教融合人才培养提供了很好的案例。  

如何培养高质量本科生？——

高质量科研“反哺”教学

近年来，新材料与能源学院（表面微纳米材料研究所）的科研优势成为院系的显著特点。“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”“河南省微纳米能源材料与器件工程实验室”“河南省院士工作站”等优势科研平台先后“落户”，博士、副高以上高层次人才占比80%，拥有2个河南省创新型科技团队、2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。

建院伊始，如何以科研优势“反哺”教学，培养高质量本科生，就成为新材料与能源学院思考的问题。在这样的背景下，开放平台创新实践课程“上线”，学院把该课程列入本科生培养方案和教学大纲，以此探索创新性应用型人才培养的新路子。

“以高水平的科研带动高质量的人才培养，是我们学院人才培养的一大特征。学生从大二开始全员进入教师科研实验室，教师依托科研项目和工程实训课题，对学生的动手能力、创新能力和科学素养进行培养”，新材料与能源学院院长高远浩说。

按照规划，学生在4—7学期进入开放平台实践课程，该课程分基础训练、技能提升和创新设计等三个实施阶段，共计6学分。

“学生进入该课程后，必须跟随指导教师进行科学技能训练相关工作，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。”新材料与能源学院副院长何伟伟介绍。

课程如何推进？——

项目引领下的兴趣驱动

“双向选择后”，这个课究竟怎么上？

与本科阶段传统课程不同的是，这门课弹性很大，没有固定的教学模式，没有固定的上课时间，目前，实行项目化管理被证实是一条行之有效的课程推进方式。每个学生的研究项目都由老师和学生共同“碰撞”确定。每个老师带3—4个学生，学生们学习研究的侧重点不相同，但相互关联。

2017年，刚进入第4学期的王家稷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，自己比较感兴趣，他选择进入了杨老师的课题组。“杨老师非常细心地给我讲解了课题组的主要任务，熟悉实验操作后，我进入实验阶段，老师的教学和我们的学习主要靠实验兴趣来推动”，王家稷说。在这两年多的时间里，实验工作激发了他的科研兴趣，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”。老师每周则都要花大量时间带学生做实验、分析数据、搞研讨、做测试。

左图：杨晓刚老师和王家稷同学正在做实验；右图：王家稷同学在美国化学会期刊ACS Sustainable Chem. Eng.发表研究论文 

 2017年9月开始，王家稷等在杨晓刚老师指导下，开始关注铁锈废弃物循环利用这一问题。他们在实验中发现利用草酸作为传输剂、以硝酸钠作为表面电荷调控剂，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。该工作发表在ACS Sustainable Chem. Eng.期刊上，王家稷是第一作者。

“王家稷的成果正是对一门物理化学课中的某种现象作出了实验解释，这说明学生在创新实验中深化了对理论知识的认知，并成功应用于实践。”指导教师杨晓刚老师说。

科研之路的启蒙——

感受挫败与成功

近年来，该院在校本科生发表学术论文50余篇，申请国家发明专利10余项，在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生数学竞赛、全国大学生创业大赛等国家级比赛中获国家级奖励20余项。

但获得科研成果并非这门课的初衷和目的，这只是“额外”的收获。在老师们眼中，让同学们在本科阶段感受科研、提升其科学素养和创新能力才是目的。“同学们正在以他们自己都意识不到的速度成长，他可能是第一个做这个实验的人，是尝试就会有失败，经过不断地分析原因，优化方案、反复实验，问题得以解决，经历了这个过程，他已经成长了，对科研的兴趣也慢慢建立起来了。”副院长何伟伟说。

师生在实验室中

目前在武汉理工大学读研的2018届毕业生刘富生回忆说，“参加创新实验以及撰写论文和专利的经历，让我在考研复试的时候从不少重点高校毕业生中脱颖而出，本科阶段学习到的材料制备方法和材料测试分析手段，让我很顺利地进入到硕士阶段的课题研究中去。这个课程是我们在科研道路上的启蒙课程，让我们对科学研究产生了浓厚的兴趣。”

与其他院系本科生仅需完成毕业论文不同，该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。

课程的拓展与延伸——

有获得感的不止是学生

随着“开放平台创新实践课程”的逐步完善和纵深推进，人才的分类培养成为师生共同关注的焦点。学院又在“开放平台创新实践课程”的基础上及时推出了“材料之星”创新人才培育计划，成立了专业导师团，并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，分设科学实验班和工程技能提升班，实现人才分类培养。

“材料之星”项目大赛现场答辩

科学实验班和工程技能提升班均分为初级班、中级班和高级班。该院党总支副书记吕金洲介绍，初级班成员为大一新生，主要开展宣传教育、专家讲坛和兴趣体验活动；中级班成员为大二、大三学生，分设教师科研项目和工程技能实训项目，学生围绕兴趣选择，进行相应的科学实验和实训操作，并通过“材料之星”项目大赛，“挑战杯”、“创青春”等创新创业大赛，进一步培养和提升学生的创新创业能力；高级班成员为大四学生，针对考研和创业就业学生进行有针对性的能力强化培训，为学生考研和创业就业奠定坚实基础。

2018年金沙威尼斯由郑直教授领衔的科研团队以《纳米表界面低温调控与光电催化效率增强》项目荣获河南省科技进步一等奖，项目实施期间，参与项目的本科生就连续获得第十三届、十四届和十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家级奖励。

“开放平台创新实践课程”和“材料之星”创新人才培育计划对指导教师实行评价激励制，学生取得的成绩和教师的师德考核、评先评优直接挂钩。除了这些“外在”的管理要求，与学生们朝夕相处下来，老师的内心也“颇有感触”。不少老师认为，老师的辛勤付出不仅赢得了学生的尊重，而且学生也逐步成长为自己的科研好助手，心里更是满满的科研成就感。“这个课程倒逼我不断学习新知识，起到了教学和科研相长的作用。”该课程的主要组织者、负责学生开放仪器设备的使用培训工作以及学生科学实验的日常考勤和督导工作的李静教授告诉记者。

说起“带”学生的感受，至今让岳红伟难忘的是刚进校任教时几名学生协助自己筹建实验室的时光，“学生们和我一起组装实验设备，采购实验必需品，给了我很大的帮助和鼓励，几年下来，学生们的科研素质提高了，我也从中找到了作为教师的价值感和成就感。”

该院院长高远浩认为，“开放平台创新实践课程”和“材料之星”创新人才培育计划实施以来，本科生的科学素养和工程实践能力得到明显提高，院系的整体教风学风也得到了进一步的改善。更重要的是，学生们在此过程中体会到的严谨、创新的科学精神将为他们的未来发展奠定坚实基础。（本文系金沙威尼斯欢乐娱人城通识类写作课《校园题材新闻写作》成果。指导老师/钟伟平；学生记者/赵闪闪 徐雅婷）