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1、国家大学生创新实验项目的实践与思考 10.3969/j.issn.1671-489X.2014.12.128 摘要 为了培养我国大学生的创新能力，教育部在各大高校推广实施“国家大学生创新实验计划”。通过自主思考、动手实施，调动学生的创新意识以及团队精神，训练学生的主观能动性和自我管理能力，既提高学生素质，又为将来就业打下良好基础。 Practice and Thinking of National College Students Innovation Experiment/LI Wenbo, YIN Shuang, CHEN Peiyan, JIN Yingai Abstracts In o
2、rder to improve the innovation ability of college students, the ministry of education promotes the “national college students innovation experiment program” in colleges and universities. In the process of project, through independent thinking and experiment, students innovation consciousness and tea
3、m spirit is strengthened, students subjective initiative and self management ability have been trained. Through the innovative experiment, students can not only improve their own quality but also lay a good foundation for future employment. Key words innovation experiment; electricity and heat trans
4、fer simulation; undergraduate; practice ability 1 引言 创新，即发明和创造，这一概念出自德国经济学家熊彼特的创新理论。“国家大学生创新实验计划”是我国高等院校全新的教学形式和综合性的教学活动，此项目可以使学生在本科阶段就投入到科研创新的活动中，充分激发大学生的积极性、主动性和创造性。而作为本项计划的目标客体的创新项目，则是连接“国家大学生创新性实验计划”有关部分的纽带。 以往大学生在进行工程热力学实验“非稳态导热的测量”时，通常采用气体对板材进行单面加热的方法，随着加热时间的增加，热量由加热面向非加热面传输，当加热时间达到一定数值时，板材整体的
5、温度达到一定值，达到热透，此时用热电偶进行测温，并画出加热温度与时间的关系曲线，与理论曲线进行对比。这种方法主要利用热电偶进行测量，在稳态导热时，热电偶测温相对而言是比较准确的，但是由于测温时热电偶读数的准确性与热电偶的时间常数有关，所以在非稳态条件下热电偶测量会有较大的误差。除此之外，在实验进行过程中，单面加热板材无法使板材表面温度达到理想状态，壁温不均匀也会造成测量过程中的主要误差。因此，如果能对测量时的边界条件以及测量工具进行改进，就可以大幅度减少系统误差，从而使测量结果与理论值更加契合。 对于本科阶段的学生而言，由于实际动手操作的机会有限，因此很少能够参与到科技创新的研究中来。但是吉林
6、大学作为参与“国家大学生创新实验计划”项目的高校之一，每年都大力鼓励本科生积极主动参加到这一计划项目中来。笔者和同学有幸申请参与到“电模拟法实验及材料导热性能分析”这一创新项目中，在有关教师的帮助下，得到了学院和实验室的认可。 学生作为“国家大学生创新性实验计划”的主体，应当充分发挥主观能动性，活跃思维，在实验教师的指导帮助下，有意识地训练自己的素质，提高动手能力和创新能力，这对今后的学习生活以及工作是极有帮助的。 2 实施计划项目的思考与体会 项目选题的思考由于应试教育一直以来对学生的影响，学生在选题时往往缺乏自主思考，一味拷贝或遵循导师的科研项目，因而项目的选题通常缺乏突破点。因此，学生应
7、积极讨论创新项目的选题方向，以小组讨论的方式，征询每位成员的意见，广泛搜集各种资料，确立最终选题。笔者小组在参观热能系实验室后，发现工程热力学的课程实验中测定非稳态导热实验存在实验缺陷，在详细咨询过导师意见及建议后，决定以此作为出发点；并受到大学物理实验中模拟法测静电场实验的实验模式启发，决定用模拟的方法模拟间接测量非稳态导热情况的温度场。可以说，在指导教师的指点下，学生的独立思考尤为重要。 实验台搭建过程中的思考在前期做了充分理论准备和详细查阅各种参考资料后，真正实施项目过程的关键在于实验台的搭建，而搭建实验台，则是理论和实践的最好体现，可以大大提高大学生的动手能力和团队合作能力。搭建实验台
8、就像利用钢筋、水泥等材料建筑大楼，在原有图纸的基础上，严格按照规划来完成，材料也必须是最优质、最理想的。 笔者小组在初期搭建实验台时，曾遇到过瓶颈期，类似于科研中的进展瓶颈，大脑的思考和双手的实践无法得到完美的契合。虽然遭遇瓶颈期，但笔者小组的指导教师并没有直接参与到改进实验方案的过程中，与此相反，反而大力鼓舞学生勇于尝试、敢于创新，列出心中设想的多种解决方案，并逐一验证，始终将主动权交予学生手中。可以说，笔者小组在此过程中真正学到了东西，掌握了本领，这完全得益于指导教师的及时指点和放手尝试。 在实验过程中，学生主动思考讨论遇到的问题并提出解决方案，可以高效提高思考能力和创新能力，把书本和实际
9、相结合，让死板固定的书本知识化为灵活真实的科学应用。又因为大学生对科研的接触相对较少，所以很少受到传统思维方式的束缚，可以充分开放思路和思维，寻求新颖创新，很有可能打开课题的另一扇窗户，找到更优质的解决问题的方法。 在笔者小组遇到的实验问题中，证明了传统思维对搭建实验台的拘束。在被测板材的材料选择中，本打算采用金属作为实验材料，但结果表明，金属的电位变化十分不明显，而后换用的石墨导电板依旧无法实现预想结果，于是抛除课本上提供的材料，自行寻找适当的板材，最终用石墨导电喷漆喷在塑料板上自制了不同形状的板材，不仅板材的电阻大小适中，电位分布也相应吻合。 测试实验台的思考完成搭建实验台的工作后紧接着就
10、是测试实验台，所以很有必要认真规划每一个细节，确保万无一失。在此过程中也可以训练动手能力，手与脑结合，提高自主思维能力，提升创新创造能力。 由于实验方案是由理论推导得出，实际操作时难免有误差的产生，所以在测试过程中要充分思考产生实验误差的原因，对其进行调整，将实验方案细致化、精确化，从实践中得出成熟可行的完整方案。 处理实验数据的思考完成测试电位点的数据后，需要对测试的数据进行处理分析，将理论值和实际值进行对比，列出表格，画出实验数据的曲线图。除此而外，笔者小组还需要进行热学实验，得出不同形状板材各点的温度值并画出温度场，将相应形状板材的电位场和温度场图形进行对比，得出模拟实验的最佳条件。 对
11、于处理数据来说，对其进行误差分析是极为重要的，每一个实验都是如此。实验的误差可以反映此种实验方案的合理性与否，是客观结果，同时对于实验方案的改进起着重要的作用。学生通过对数据的处理分析和其存在的误差，可以找出减少误差的解决方法，找到模拟实验的最适合的边界条件，并对实验方案进行全方位的思考和评估。 3 结束语 创新对于一个国家的发展起着至关重要的作用，而创新人才的培养则是其关键。培养创新人才应当从实践出发，结合课本知识，而各高校的各个部门也应互相配合。首先是从思想上鼓励学生，激发学生的自主意识，主动思考前人研究中的不足点，开拓思维，打破传统，在指导教师的指导下完善研究工作。另外，指导教师也应该帮助学生充分掌握实验所需技能，让学生具备进行创新实验的能力，从行动上鼓励学生在实践中提高自己，学习书本上所学不到的知识。 通过选题、搭建实验台和测试实验台并测量数据的实践，学生能够学习认识到积极思考的重要性，并且体会到坚持的可贵之处。理论和实际的结合，可以充分提高学生的动手能力和团队意识，这对于学生今后的工作、生活至关重要，可以为将来立足社会打下良好基础。