基于本科生科研能力培養(yǎng)的教學方法初探

一、本科生科研能力培養(yǎng)概述

習近平總書記在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上的講話，明確指出“實現(xiàn)建成社會主義現(xiàn)代化強國的偉大目標……我們必須具有強大的科技實力和創(chuàng)新能力”。科技的發(fā)展離不開廣大科技工作者的努力，而受過高等教育的大學生正是高級科研人員的重要后備力量。因此，本科生的創(chuàng)新素質(zhì)教育，尤其是科研能力培養(yǎng)對于國家科技實力的可持續(xù)發(fā)展至關重要。科研能力培養(yǎng)是本科生教學過程中的重要環(huán)節(jié)，也是提高學生綜合素質(zhì)的重要途徑。

我國的本科生科研訓練起步較晚，[1，2]始于1989年舉辦的“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品大賽，而后1995年清華大學提出了“學生科研訓練”項目，1998年浙江大學推行“學生科研訓練計劃”以及1999年中國科技大學試點“大學生研究計劃”。隨后，國內(nèi)眾多高校開始嘗試本科生科研能力訓練。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，取得了一些成績，但也暴露了一些問題，比如學生參與熱情不高，軟、硬件資源欠缺，科研機會不足，實踐實驗性課程多以基本技能培訓為主等。目前，各高校本科生科研能力培養(yǎng)模式主要包括設立科研創(chuàng)新項目[3]、依托科研平臺[4]、基于教師科研項目（研究學徒）[5]和本科生導師制[6]等。科創(chuàng)項目是培養(yǎng)學生科研能力的有效方法，但參與的機會過少。如甘肅農(nóng)業(yè)大學2005年至2015年平均每年參與大學生科研訓練計劃的人數(shù)僅136人。[3]高效科研平臺資源充足，但并不是所有學校所有專業(yè)都具有完備的科研平臺，尤其對于非研究性綜合大學來說，這種資源更為匱乏。而基于教師科研項目的培養(yǎng)模式，同樣存在只能惠及少數(shù)學生的不足。近年來，我國越來越多的高校開始推行本科生導師制，但從實踐來看，多數(shù)是對學生生活、課業(yè)學習等方面的指導而未能很好地發(fā)揮其應有作用。

二、基于本科生科研能力培養(yǎng)的教學方法

1.課程選擇。順利開展一項比較完整的科學研究活動通常需要扎實的理論知識基礎和充沛的時間作為前提。因此，該門科研能力訓練課宜開設在大學三年級下學期。此時，本科生相關專業(yè)課程已經(jīng)完成部分學習，同時學生通過基礎課程的訓練已經(jīng)具備了基本的實驗工作能力，是提高創(chuàng)新能力的最佳時機。另外，該課程開設在大四畢業(yè)論文之前，對完成畢業(yè)論文而言，可以起到很好的前期訓練作用，使學生在進行畢業(yè)論文的研究時，對科研過程不再陌生，從而促進畢業(yè)論文的高質(zhì)量完成。開設課程的門類宜選取應用性強的課程，要求在大三年級上學期必須完成理論課學習，為科研實踐課程做鋪墊。

2.教學內(nèi)容設計。教學內(nèi)容以課題研究形式開展，但在有限的時間內(nèi)（一學期）完成一項比較完整的科研活動實際上難度非常大。所以，課題難度不宜設置過高。同時，宜以研究周期短、條件參數(shù)變化多的課題為研究對象。教學內(nèi)容可分六步完成，分別為興趣引導選題、文獻檢索分析、設計實驗開題、開展實驗研究、結(jié)果分析與論文撰寫、結(jié)題答辯。主體教學內(nèi)容安排在20教學周內(nèi)，每周4學時完成（需要學生利用業(yè)余時間配合），具體安排如下：

（1）興趣引導選題。興趣引導是促進學生進行科研鍛煉的最好動力來源，通過興趣引導，激發(fā)學生的求知欲，從而提高主動參與科研的熱情。選題應結(jié)合理論教學部分，在大三年級上學期期末完成，教師需要結(jié)合研究熱點，以理論學習無法感知的新奇現(xiàn)象或技術等吸引學生的研究興趣，比如光學顯微鏡對于大學生來說并不陌生（高中階段應該都有接觸），可以看清放大幾百倍的物體，例如一根頭發(fā)；而可以看清放大幾萬倍的掃描電子顯微鏡很多同學沒有接觸過，結(jié)合納米級掃描電子顯微鏡實物圖片，可以極大地激發(fā)學生的探索熱情。

（2）文獻檢索分析（第1～2周）。檢索閱讀文獻是科研能力訓練的重要組成部分，且該部分通常需要花費較多時間。因此，要督促學生圍繞選題，及時查閱大量文獻。但由于本科生其他課程學習壓力較大，課余時間有限，很難保證文獻的充分查閱。所以，建議文獻檢索部分利用大三寒假時間配合完成。

（3）設計實驗開題（第3～4周）。通過文獻檢索，在任課教師的指導下，學生完成開題報告的撰寫以及基本實驗方案的設計，教師要根據(jù)個人的科研經(jīng)驗進行指導，給出必要的修改意見，以確保實驗方案可行。

（4）開展實驗研究（第5～16周）。學生進行獨立的實驗研究前，先熟悉和學習新接觸的實驗設備和操作規(guī)程，準備正式開展研究工作。研究過程中，指導教師全程指導，隨時與學生探討遇到的問題，但學生需要獨立做出判斷，并通過查閱文獻和實驗來驗證所執(zhí)行方案的有效性，或探索更有效的解決方法。

（5）結(jié)果分析與論文撰寫（第17～19周）。完成12周的實驗研究，從中篩選有效數(shù)據(jù)進行整理，通過開題文獻閱讀和針對研究工作中所遇問題進行的二次文獻查閱，對所得數(shù)據(jù)進行分析，并形成研究論文。論文格式可以參考學校對畢業(yè)論文的格式要求或者參考專業(yè)內(nèi)認可的高水平期刊格式要求來限定。

（6）結(jié)題答辯（第20周）。組織學生進行結(jié)題答辯，答辯程序可參考畢業(yè)論文規(guī)定，適當降低要求。答辯評委應由至少三名該研究方向教師組成。

3.評價與考核方法。科研能力訓練課程不是傳統(tǒng)的大學本科驗證性實驗，其研究結(jié)果沒有固定的標準答案，甚至沒有對與錯，所以課程考核不能用“答案準確與否”來評價，而要向評價“能力大小”轉(zhuǎn)變。通過科研能力訓練課程，可以考察學生的分析問題、研究問題的能力，也包括科學研究所必需的寫作能力。評價方法分為實驗設計與開題30分，實驗研究過程30分、課程論文撰寫與答辯40分。開題與答辯環(huán)節(jié)的評價標準可以參照學校對本科畢業(yè)論文的規(guī)定，并適當放寬要求。實驗研究過程的評價，主要依據(jù)學生做實驗時對所遇到問題的分析和解決能力，科研態(tài)度以及實驗操作規(guī)范性等來評價。

三、對本科生科研能力培養(yǎng)的反思

科研能力訓練課程需要依據(jù)理論課、教師資源和其他硬件資源選擇性開設，不同課程可以帶給學生不同的研究方向體驗，開闊學生的研究視野，有利于后續(xù)研究生學習階段的銜接。該課程對科研能力的訓練強度可能不及科創(chuàng)項目、研究學徒等形式，但這是普適教育，就如同理論課教學中的基礎課一樣。不是像科創(chuàng)項目那樣培育具有發(fā)展?jié)摿Φ目蒲芯ⅲ亲尪鄶?shù)學生具備基本的科研能力。

作為一門培養(yǎng)本科生科研能力的基礎課程，對科研成果的創(chuàng)新性應適當放寬要求，而重在能力培養(yǎng)的過程。通過課程訓練和學習，使學生了解科研思維模式，熟悉科學研究過程，在此基礎上，強化學生分析問題、解決問題的能力，為繼續(xù)考研深造或畢業(yè)工作奠定科研能力基礎，從而為以后的快速成長提供一個穩(wěn)固的支點。