化工技術類大創(chuàng)項目對教師與學生的雙向促進-

化工技術類大創(chuàng)項目對教師與學生的雙向促進*楊巍，項天葛，朱芝儀

(蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州215008)

深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，是國家實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、促進經(jīng)濟提質增效升級的迫切需要，是推進高等教育綜合改革、促進高校畢業(yè)生高質量創(chuàng)業(yè)就業(yè)的重要舉措。近年來，高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不斷加強，取得了積極進展，對提高高等教育質量、促進學生全面發(fā)展、推動畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)、服務國家現(xiàn)代化建設發(fā)揮了重要作用。

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目是以學生團隊為主體，由教師指導的以強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，增強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平和提升各方面綜合素質為目的，為國家培養(yǎng)輸送高水平高素質人才的活動計劃。大創(chuàng)項目按照“興趣驅動、自主實踐、重在過程”的原則，倡導以學生為主體開展創(chuàng)新性實踐，推進高校在教學內容、課程體系、實踐環(huán)節(jié)等方面進行綜合改革，提升大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。大創(chuàng)項目的實施，促使高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓練，培養(yǎng)適應創(chuàng)新型國家建設需要的高水平創(chuàng)新人才。這個過程中，教師和學生都得到了鍛煉與成長。

1強化師生的社會責任擔當意識

教學、科研和社會服務是高校的三大職能，這三個方面應該是有機結合在一起的。從專業(yè)和課程出發(fā)，立足服務社會，我指導了2022年江蘇省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“鋰電池用高純磷酸鐵的合成新工藝探索”，本項目擬針對目前電池用磷酸鐵生產(chǎn)工藝中存在的產(chǎn)品中易夾雜來自硫酸亞鐵中的硫酸根和雜金屬離子的問題，開發(fā)出一套先制備磷酸亞鐵固體，再經(jīng)過濾，洗滌后氧化制備磷酸鐵的工藝。

以電池為主的新能源革命由于其高效，環(huán)保，可以部分擺脫對石油燃料的依賴，減少碳排放，而在近年來受到廣泛關注，并正受到大力推廣。鋰離子電池從1991年起獲得商業(yè)化，已迅速發(fā)展為當前電化學儲能的主流技術，被廣泛應用于如筆記本電腦、智能手機等可攜帶電子器件中，并因其動力汽車上的應用而引發(fā)了汽車動力系統(tǒng)的深刻變革，對構建低碳社會做出了巨大的貢獻。正極材料是影響和制約電池性能最主要的因素之一。對鋰離子電池正極材料的研究一直是材料研究領域尤其是新能源材料研究領域的熱點。1997年Goodenough等對磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池進行了開創(chuàng)性的研究，并于2022年因此獲諾貝爾化學獎。磷酸鐵鋰正極材料由于資源豐富、成本低、毒性低、環(huán)境友好、工作電壓平穩(wěn)、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長而被認為是最適合應用于動力電池的材料之一，非常適合于規(guī)模化的電力儲能系統(tǒng)，近年來已經(jīng)獲得了非常廣泛的應用[1-2]。

無水磷酸鐵是生產(chǎn)磷酸鐵鋰最為重要的原料，目前工藝所得到的磷酸鐵形貌多為不規(guī)則球形，其顆粒細小，容易吸附原反應液中的各種離子。夾雜的硫酸鹽在過濾、洗滌階段很難完全去除，進而在后續(xù)的干燥和灼燒除水階段分解為三氧化硫等產(chǎn)物，從而對生產(chǎn)設備造成嚴重的腐蝕，并且在排放到空氣中后產(chǎn)生明顯的污染。此外，為了保證產(chǎn)品純度，在合成中往往要加入稍過量的磷酸，造成所得合成廢液中除主要為硫酸鹽以外，還經(jīng)常含有磷酸鹽，給廢水的后處理帶來嚴重的壓力。因此，我們想探索一種更清潔、環(huán)保的磷酸鐵生產(chǎn)工藝，為中國早日實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標而努力。

2提升教師的科學研究能力

要指導學生進行大創(chuàng)項目的實踐，教師在學生選題、實驗規(guī)劃、實驗進行中要具備較強的指導能力。這對教師是一種要求，也是一種鞭策，促進教師不斷提升自己的科學研究能力以滿足指導學生的需求。

當前，高職院校教師還存在一些和生產(chǎn)實際脫離的問題。如知識技能呈現(xiàn)脫離生產(chǎn)新技術發(fā)展的趨勢，企業(yè)生產(chǎn)一線實踐鍛煉不足，對行業(yè)企業(yè)發(fā)展動態(tài)和人才能力要求不敏感，不能緊密關注并掌握行業(yè)新知識、新技術及新技能，并及時傳授給學生等等，這些問題的存在不利于復合型技術技能型人才的培養(yǎng)。作為大創(chuàng)項目的指導教師需要正確把握大創(chuàng)項目的本質及其意義，認清指導大創(chuàng)項目是崇高而神圣的教育活動，認真對待。大學生處在創(chuàng)新意識薄弱，創(chuàng)新精神不強，創(chuàng)新能力有限，創(chuàng)新勇氣不夠的適應和成長階段，要想指導好大創(chuàng)項目，教師首先要是一個樂于研究，勇于挑戰(zhàn)的人。教師不僅要堅持長期研究自己的科研方向，而且要關注行業(yè)前沿，用自己的科研所長指導好學生。

3促進教師的教學改革

傳統(tǒng)化學課程教學中，技能實訓教學大多依托課程教學內容開展，技能點零散、關聯(lián)度不高，缺乏技能培養(yǎng)全面的設計，綜合性實訓技能難以培養(yǎng)。技能實訓教學模式單一，學生缺乏學習主動性，主動分析問題、解決問題的能力、創(chuàng)新能力訓練不足[3]。大學生作為國家建設的重要人才后備軍，將其培養(yǎng)成為實施創(chuàng)新型國家建設戰(zhàn)略所需的高水平創(chuàng)新型人才尤為重要。教學中，不但要培養(yǎng)學生扎實的基本實驗技能，對學生創(chuàng)新能力和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)也提出了新的要求。

在化學課程教學中，有意識拓展與當下熱點相關的內容，如新材料，碳達峰、碳中和等內容，吸納對化學有興趣的學生參與興趣小組，開放實驗室，促進學生面向新技術新職業(yè)的崗位技能提升，為學生高質量就業(yè)創(chuàng)業(yè)奠定能力基礎。基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維的教學改革以有效的方式來拓展學生思維，提升學生綜合素質，增強學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平，有效縮短了學校理論學習與職業(yè)實踐的距離，畢業(yè)生進入企業(yè)能更快上手，更有競爭力。

4培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)與能力

4.1訓練文獻查閱技能

在確定選題的過程中，在指導老師的幫助下，學生在學校圖書館的中國知網(wǎng)和維普網(wǎng)上查閱了大量的文獻。在閱讀文獻的同時，還要對相關內容進行歸納總結。

通過整理文獻，學生了解到磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)主要有共沉淀法、高溫固相反應法、溶膠-凝膠合成法、微波合成法、水熱合成法等[4-5]。目前常用的磷酸鐵合成方法多為以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料，經(jīng)除雜、氧化、調pH沉淀、過濾洗滌、干燥、灼燒等步驟合成[6-7]。

大創(chuàng)項目的驅動訓練了學生的文獻查閱技能。在信息技術迅猛發(fā)展、網(wǎng)絡學習資源發(fā)達的現(xiàn)代社會，有效獲取、評價和利用文獻資源是未來職場不可缺少的基本素養(yǎng)之一。

4.2提高分析問題、解決問題能力

學生信心滿滿地開始研究，但實驗過程中卻出現(xiàn)了很多波折，剛開始總是重復不出目標實驗現(xiàn)象。研究過程中的這些看似“失敗”的經(jīng)歷，卻給了學生很多啟示與收獲。在實驗室的第一階段工作是依照指導老師前期的實驗記錄將實驗重復出來。本來以為照著實驗記錄上的流程進行實驗太簡單了，可這看似簡單的重復實驗，在第一步就給了學生下馬威，也讓他們對科學多生了幾分敬畏。第一步是溶解硫酸亞鐵固體，加水溶解這一步就沒做到目標現(xiàn)象。重復了三次實驗，總是得不到澄清的溶液。前兩次，懷疑將物質的量計算錯了，再次小心計算，注意環(huán)節(jié)，還是沒有溶解。開始懷疑硫酸亞鐵有問題，亞鐵容易氧化，也許這個試劑已經(jīng)完全氧化了。重新購買硫酸亞鐵，換了另一個廠家的產(chǎn)品，這次硫酸亞鐵完全溶解，得到了澄清溶液。證實了前面的試劑的確有問題。

在實驗-觀察-分析-再實驗的過程中常常會遇到意想不到的困難和失敗，要克服困難，走向成功，學生體會到必須要有積極的心態(tài)，理性的思維去分析問題、解決問題。運用所學知識提出假設、收集并分析資料、給出結論并驗證解釋自己得出的結論。

4.3提升統(tǒng)籌規(guī)劃能力

在實驗過程中，剛開始由于學生沒有預算好整個反應所需要的時間，做到一半，要去上課，只能關停反應，導致磷酸亞鐵被氧化得過多。還出現(xiàn)了要用到雙氧水時，沒有提前從藥品室領雙氧水，而藥品室又恰好沒有庫存，導致實驗沒能繼續(xù)進行下去。這些教訓充分體現(xiàn)了學生在實驗開始前沒有合理規(guī)劃，這是進行科學研究的大忌。經(jīng)歷了這兩次教訓，學生端正了科學研究的態(tài)度，也督促自己開反應前要準備好所有的儀器和試劑，并計算好完整的反應所需要的時間，選擇合適的時間段進行實驗，提升統(tǒng)籌規(guī)劃能力。

學生終將開始自己的職業(yè)生涯，在自己所在的崗位需要快速反應，并開展工作。職場生活需要工作經(jīng)驗和動手能力的支持，大創(chuàng)項目就很好地解決了這個問題。在項目進行的過程中將理論與實踐相結合，同時能體現(xiàn)本專業(yè)在具體領域中的作用，從而對職業(yè)也有更好的認識及發(fā)展。這樣的學習遠勝于在課堂內的知識與技能學習，這樣的經(jīng)歷對于學生未來在職場上有計劃、有條理地開展工作有重要的指導意義。

4.4增強主動學習意識

高職學生在學習習慣、學習方法上還存在很多問題。缺乏主動性和開拓性，習慣于依賴、習慣于被指令。當今社會高速發(fā)展，僅有一技之長而不能保持主動學習、持續(xù)學習的能力，也終將會被社會淘汰。因為要將課程中所學內容應用到項目中，學生的主動學習意識增強了。比如，之前學習關于物質的量濃度、物質的量時，只滿足于知道公式，做練習題。而在大創(chuàng)項目中做實驗計劃時，要根據(jù)反應計量比去計算各物質加入的量，為了確保計算的量沒有問題，他們會驗算好幾遍。大創(chuàng)項目的科學探究實踐訓練活動使他們體驗到知識形成的過程。在實驗過程中，需要大量專業(yè)操作，同時也有大量實驗步驟需相關聯(lián)，將書本上的理論知識與實踐相結合，最終達到鍛煉的目的，也幫助學生了解本專業(yè)在行業(yè)中的作用。

高校大創(chuàng)項目的研究過程就是讓學生們在實踐中學習，在實踐中獲取和成長，讓學生們在所學得的專業(yè)知識基礎上進一步學習課本中沒有的內容，鞏固原有知識，探索新知識。學習能力的提升可以讓學生懂得如何學習、怎樣學習、怎樣提高學習效率，也激發(fā)了他們求真學問、練真本領的學習內生動力。

4.5培養(yǎng)創(chuàng)新思維

大創(chuàng)項目的申報和研究訓練，進一步激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，鍛煉了學生綜合應用知識技能解決實際問題的能力。在前人的理論知識基礎上，帶有批判性和創(chuàng)新性地提出自己的觀點和理解，參與到知識的形成過程中，通過項目探究實踐把自己的想法和猜測變?yōu)閷嵶C，讓學生在項目實施中發(fā)現(xiàn)和解決問題，賦予了全方位的能力培養(yǎng)與訓練，提升學生的核心競爭力及創(chuàng)新意識。

5結語

大創(chuàng)項目是一個將知識與實踐結合的有效手段，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃努力培養(yǎng)建設學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人格、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為向社會輸送符合現(xiàn)代發(fā)展的多功能型人才發(fā)揮著重要的作用。在項目的實施過程中學生運用已學的專業(yè)知識，進行科學項目的研究，可以更加清楚所學知識在所在專業(yè)領域