实践教学是培养大学生创新能力的有效模式

实践教学是培养大学生创新能力的有效模式——基于大气科学教学实践的探索研究

钱妙芬

一、引言

1999年，国务院批转教育部1998年《面向21世纪教育振兴行动计划》明确提出，高等教育要有较大发展，到2010年，入学率接近适龄人口的15％^[1]。2001年，国家计划委员会的《教育发展专项规划》提出，“中国将在2005年进入高等教育大众化的初级阶段”、“入学率达到15％以上”^[2]。2006年1月19日，陈至立国务委员在教育部直属高校工作咨询委员会第十六次全体会议上说：“现在我国高等教育毛入学率达到21％，在校学生人数达到2100万人，规模居世界第一”、“在事业加快发展的同时，我国始终把提高质量作为发展主题，努力处理好质量与规模、结构、效益的关系”、“提高教育质量刻不容缓。目前高校人才培养还存在许多薄弱环节，学生的实践能力和动手能力较差，创新精神不足”。

创新的关键在人才，人才的培养靠教育。教育是知识生产、知识传播和知识应用的主要基地，更是培养具有创新精神和实践能力人才的摇篮。加快培养具有创造精神和实践能力的高素质人才，是我国在国际竞争中赢得主动权的关键，也是我国社会主义现代化建设快速发展的关键^[3]。

作者执教“大气科学”专业相关课程近40年，从1987年至今结合社会热点问题或者课题，指导“气象科技小组”或完成毕业论文过程中开展实践教学，事实证明：实践教学对提高大学生创新意识和创新能力是值得提倡的教学方式。

二、实践教学是培养大学生知识创新能力的好途径

高校的第一执行主题是知识创新。特别是专业课教师在完成应用性科研项目时，有责任把已进入专业基础课学习的高年级大学生作为课题成员，师生一起经历完成科研项目的全过程。另外，结合社会热点问题，争取学院或社会相关单位立项资助，开展实践教学带动素质和能力教育，拓展知识面，宽广跨学科知识。培养学生敏锐的观察力、丰富的想象力和正确的逻辑思维以及综合与分析、推理与判断能力。勇于实践，感悟、深化理论知识，发现新现象、新规律，培养科研成果表达能力。把培养具有创新意识和创新能力人才落在实处。表1、表2是作者近20年在完成课题、结合社会热点问题开展实践教学的成果。

结合四川省科研项目设置的实践教学内容共7次，参与活动的大气科学、环境工程等专业高年级学生30余人，如表1所示。在指导大气科学系“气象科技小组”及学生完成毕业论文过程中开展实践教学，共45名学生以独著、第一、第二作者撰写论文。在国际会议、国内多种核心期刊、专业期刊上发表论文34篇。涉及科研领域、相应的实践内容和获奖情况于表2。

另外，在校外建立了两个教学实习基地：成都市茶店苗圃、成都市武侯区桂溪乡蔬菜生产试验场。协议书内容为：实习基地每年接收一定数量的本科生，结合本场花卉、蔬菜生产和试验开展天气预报、小气候观测实习，并负责有关的业务咨询和指导；学院每年组织一定数量专业本科生对实习基地进行天气预报服务、小气候观测实验、提供有关仪器、配备一定专业教师指导工作，并参加一定的生产劳动。

表1　结合科研项目开展实践教学

表2　指导“科技小组”及完成毕业论文开展实践教学成果

三、实践教学培养大学生创新意识

学生在实习基地与工人一起劳动中，领悟园艺设施小气候的种种好处和存在的问题，使科研内容更具目标性。大棚两边土壤温度较中间低，使花卉、蔬菜长得较中间小，学生与工人一起把草帘围在棚内四周保温吸湿，并进行棚内小气候效应观测，确定棚周冷带宽度为50cm，并在地热线布局时适当加密，取得了良好的生产效果。

有些花卉有趋光性，大棚内光照强度分布不均匀，特别在棚东、西两边花卉造型有偏向性，学生与工人一起每周把盆栽花卉转换方向，使其更具商品价值，学生亲眼看到光照对植物生长的影响，为此设置了棚内光照强度的分布特征观测项目，为大棚花卉、蔬菜育苗品种选择提供依据。

一次在马蹄莲大棚锄草，一学生锄断了一个花芽，工人说：“夏天锄草太深，太近马蹄莲苗容易造成刚出生的花芽受伤害，一个月以后少出一枝花，这为以后研究影响马蹄莲产量波动的气象原因分析时，设计气象因子影响其产量超前时找到了依据。

塑料大棚怕大风，成都虽然属低风能地区，常年风速1～2米/秒，但冬季寒潮侵袭及夏季对流天气形成时均可造成短时大风，学生与工人一起用绳子为大棚加固，使他们意识到成都地区构建塑料大棚，考虑风压的影响同样重要。

通过两个实习基地与负责人、技术员和工人多次座谈，总结出：冬季的“低温高湿”和夏季的“高温低湿”是成都地区设施农业的主要气象问题，从而为实践教学内容的构思增加了新的内容，使学生感悟到科研活动过程是知识创新的过程。

四、大学生科研意识和知识创新在实践教学中升华

塑料大棚夏季的“高温低湿”和冬季的“低温高湿”是成都园艺设施的两大主要气象问题，为此，本专业高年级学生与指导教师一起向学院申请了“蔬菜塑料大棚小气候观测与天气预报服务”、“成都市农业产业结构调整与气象服务”课题，学院分两年给以资助。

1997年8月，由老师带领大气科学大三年级五位学生，在成都市武侯区桂溪乡蔬菜试验场与技术员座谈“天气预报怎样为大棚蔬菜服务”，并确定“遮阳网小气候效应观测”项目，师生共同完成工作计划、商讨工作方案、设计记录本、搭建观测用大棚、安装仪器等准备工作。选择三个晴好天气，从早上8：00～20：00每小时观测：云状、云量；棚内中心1.5m、1.0m、0.5m三个高度空气温度、相对湿度；光照强度；0.5m、10cm三个深度的土壤温度，并在棚外空旷地进行对比观测，每次观测时间不超过20分钟。观测后进行资料订正与分析，以便及时改进工作方法，最后对三个典型天气观测得到的300多个数据及时进行分析。得出了意想不到的结果：棚内气温在0.5m以上出现逆温，气温比棚外高出0.2℃～0.9℃，遮阳网降温效果在0.5m以下气层，平均比棚外低0.4℃；而降温效果最好是土壤温度，0～10cm土壤温度明显比棚外低，分别为5.6℃、3.8℃和3.3℃，此结果为某些花卉度夏、反季节蔬菜育苗提供气象依据，于是，蔬菜试验场马上在棚内播种芹菜（应为冬季蔬菜）获得成功。学生撰写论文“塑料遮阳网大棚小气候观测与分析”、“遮阳网在鹤望兰生产中的应用”、“遮阳网在反季节蔬菜育苗中的应用”，分别发表在本院学报和《西南农业大学学报》（核心期刊），并写出科普作品发表于《四川科技报》。

1999年1～2月，针对成都市茶店苗圃引种鹤望兰项目，组织大气科学95、97级和计算机97级六位同学，对塑棚地栽鹤望兰小气候进行观测，选择晴天、阴天和多云天气，在作物生长三分之二高度和1.5m两个高度进行温度、相对湿度观测，每天24小时逐时进行，并观测鹤望兰叶面干湿状态。学生亲眼看到棚内雾形成、加浓、消散的过程，温度和相对湿度你高我低的密切关系，两者反位相日变化规律，特别在无云的晴天表现得十分充分。夜间鹤望兰叶面滴水，对病虫害发生发展十分有利，为此，同学们与技术员现场商定在不加温条件下确定通风时间为上午9：00～10：00，中午前后关棚，棚内气温为一天最高有利花卉光合作用，下午4：00～5：00第二次通风，棚内表面覆盖地膜或铺炉渣，可以阻挡土壤水分蒸发，用草帘在棚内当墙裙，可以降低湿度，取得了良好的生产效果。通过冬季的观测分析得出成都引种鹤望兰的可行性报告及管理模式，并扩大生产，提高管理科学性。结果使产量翻番，质量好于原产地。最后撰写论文“塑棚地栽鹤望兰冬季小气候特点及管理”、“鹤望兰的栽培和管理技术”、“鹤望兰叶面积数学模拟、花茎长度与花苞苞片长度相关性研究”、“鹤望兰生态适应性及塑棚保温效果计算模式”，把它们作为毕业论文内容，并发表于《西南农业大学学报》、《中国生态农业学报》和《资源开发与市场》。

五、实践教学是提高大学生综合素质和培养创新能力较好的结合点

具有创新精神和创新能力的人是创新人才，应具备：求异精神、冒险精神、献身精神和创新思维能力、创新想象能力、创新实践能力，而大量的创新成果都是与现实需要紧密联系在一起的。实践教学以提高大学生文化素质进而促进综合素质的提升的过程，因它是解决社会热点问题，完成应用性科研项目而开展的创新实践过程，必须善于思考、善于联想；吃苦勤奋；和谐团队；动手实践；协调社会；注意应用效果才能完成的。实例说明：高校开展实践教学是提高大学生综合素质和培养创新能力较好的结合点。

城市发展，高耸林立的大楼形成的阴影对邻近茶苑的生态造成负面影响。在成都冬季阴冷、少日照、风小的气候条件下，历史形成的露天茶苑何其多，但晴好天气中高耸建筑物形成的阴影对茶苑的遮挡，造成茶客“捧着茶杯追太阳”，最终减少客流量，影响茶苑收入。学院北面有一处有着20多年历史的茶苑，因正南面有120m高，66m宽的大楼，该大楼顶封后，从秋末到春初每天遮阴3小时左右，营业额严重下降，业主找到大气科学系学生，由老师组织大气科学、经济信息管理专业科技小组的四位同学与经理进行座谈，实地丈量计算阴影长度的必需数据。应用天文学、气候学原理，确定冷季时段，计算大楼对茶苑形成的影长及范围、移动规律、遮蔽时长，并提出改进茶苑管理、增加营业利润的举措，写出论文“城市高层建筑对露天茶苑营业利润减少的气候原因分析”，该文在茶苑主管部门传阅并得到好评，并入选《成都市风景园林学会1999年论文集》。

城市发展对生态环境的影响越来越明显，组织气象94、95级十多位高年级同学向学院审报课题并作为市园林局合作项目，由院内三位教师、院外三位工程师指导下，对城市热岛位置及强度、不同类型的绿地结构小气候效应、根据资源卫星遥感资料，进行市区温度、湿度同步观测。师生一起顶着烈日考察多个测点、利用旧木料制作便于携带的仪器架、设计记录本，选择夏季六个晴好天气，全天8～24时观测1.50、0.10m两个高度的温、湿度，并在附近开拓地作对比观测。在成都7～8月份地面1.5米气温最高达35℃～37℃，地面0.1m高于40℃的情况下，大家拖着仪器早出晚归，一身汗，一身土，没有一句怨言，特别是第一天，作为训练性观测，距校最远的测点21时才回校，稍作休息马上集中分析资料，测点之间的差异性是否与卫星资料5级分析相吻合。工作结束后，对资料及时统计分析，分头撰写论文“成都市城市热岛特征初探”、“成都市热岛强度主要气象影响因子灰色关联度分析”、“行道绿化结构夏季小气候效应研究及模糊综合评价”、“现代化城市温度分布特征及绿化对策”等6篇论文，并在学院学术厅进行报告，开学院之先河，得到学院领导的肯定与鼓励。四川电视台两次报道，成果为城市建设及市园林绿化提供参考，后又作为毕业论文从理论上深化机理，最后均正式发表。其中两篇参加在杭州召开的“1999年国际公园与康乐设施协会亚太地区会议”。

文化素质的提高体现在综合素质的提高中，学生的团队和谐精神，动手能力，吃苦敬业的精神，实践教学是一个很好的结合点。使得课堂的理论教学在实践教学中具体化，并加以补充且提高，学生在亲力亲为的过程中，发现书本上所没有的内容，如在观测不同绿化结构小气候效应时，发现树下有逆温现象，且强度厚度随不同绿化结构而异，草坪只能影响1m以下的空气温度和湿度，填补了园林行业的空白。又如卫星在成都上空飞过，想在地面同步观测，在偌大的一个温度区，想找到一个小小的观测点作为代表谈何容易，在完成论文过程中，让学生找数学工具加以证明。实践出真知在他们心中深深扎根，在毕业分配时，用人单位面试问及社会实践时，学生滔滔不绝的说起那些实践教学，并在工作中较快进入工作状态。

六、结语与建议

事实证明：实践教学是培养大学生创新思维、提高创新能力的有效模式，也是克服当下高校学生存在的实践能力、解决实际问题能力较弱的有效手段。为此，建议高校相关部门有计划、有组织、有资助地鼓励各专业教师利用节假日，结合地方经济迫切需解决的问题，进行科技攻关。一为锻炼教师“教用结合”，提高科研实用能力；二为培养学生实践能力、学以致用，培养吃苦敬业精神，提高发现问题、解决问题的能力，使数理公式、专业知识在实用中提升认知度，最终提高学校竞争能力和生存能力。

建设四川生态省，“十一五”期间全省新增沼气池四十万口，提高沼气综合利用，四川省正式启动“68552”工程，推动循环经济；旅游资源大省变成旅游经济强省，政府把成都市打造成世界级旅游城市；发展现代农业，推动社会主义新农村建设内容丰富且综合性强：养殖业、种植业、优良品种引进，现有品种筛选；加强气象服务农业；大力推广农业标准化、数字化管理力度；“节水农业”基础应用研究及推广应用；建立“农业保险业务”体系；发展生态经济，开展农业资源循环利用，建设“生态家园富民村”；建设基础数据库、开展信息网综合服务；建设生态文明村，重视发展生态文化。通过创立城市与乡村互动融通机制、倡导“高校+支部+农户”融通模式、创立“一单位一村联合运动”等国家提倡的机制模式。

大学生在校期间养成科学利用时间，热爱科学，深入基层调查的习惯，经历科研过程：发现问题——查新咨询——设计解决方案——调查论证——实地观测——综合分析——应用社会——成文发表，以提高文化素质来推动综合素质提升，增加服务能力，争强学校竞争力。在建设国家创新体系的过程中，高等教育肩负着创新知识和造就创新人才的重要使命，把“创新功能”作为高校第一功能。

参考文献

[1]　教育部．面向21世纪教育振兴活动计划．教育部网址：http://www.moe.edu.cn，1998.12.24

[2]　国家计划委员会．教育发展专项规划.[R]，转引自：经济时报，2001.0.21

[3]　高福安，林淑华编著．创新人才培养方法论．北京：中国广播电视出版社