大學工科課程科技論文寫作能力的培養

王新生 張華強 邵春濤

摘? ? 要：在大學工科“自動控制原理”課程教學中增加課程報告的要求，參考科技論文的基本結構指導論文選題、資料查找、實例論證以及結論等部分的基本寫法，對本科生學術創新與學術道德開展啟發式教育，有助于提升本科生科技論文的寫作能力。文章以自動控制原理為例，提出了工科課程科技論文寫作能力培養的策略。

關鍵詞：科技論文;自動控制原理;工科課程

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）01-0074-04

近年來，我國的高等教育從規模發展階段轉變為內涵發展階段。我國學者發表科技論文的數量和水平逐年上升，一些大學和一些學科進入世界著名大學行列。為提升中國高等教育綜合實力和國際競爭力，2015年8月中央決定進一步推進世界一流大學和一流學科的建設。這是新時期高等教育的任務和挑戰。科技論文寫作能力是大學生學術能力的一個重要方面，目前我國工科類高等院校的本科生培養方案中普遍缺乏科技論文寫作培養環節。在大學工科課程中增加科技論文寫作環節，有利于啟發和培養學生進行科學研究活動的思路和方法。

一、本科生科技論文寫作能力培養的必要性

大學教育作為教育的高等形式，肩負著發展科學研究和促進社會進步等多種社會責任和使命。西班牙著名的思想家奧爾特加·加塞特在1930年出版的《大學的使命》一書中，將大學的第一個使命總結為“學術性專業的教學”[1]，這也是高等教育工作者的基本共識。中世紀的教會學校傳授包括算術和天文在內的幾門自由藝術課程;1087年意大利建立的第一所正規大學是歐洲最著名的羅馬法研究中心;13世紀的牛津和劍橋大學是當時歐洲科學的中心，也是西方近現代科學萌芽之地;19世紀以德國洪堡創立的柏林大學為代表的現代大學，明確將科學研究作為自己的主要職責，推崇“教學與科學的統一”[2]。因此，通過傳授先進科學知識等教學手段來培養學生的學術能力，進而將學生培養成為科學研究與科技發展的主力軍是大學的基本職責。

2016年10月教育部部長陳寶生在武漢高等學校工作座談會上，提出了高等教育“回歸常識、回歸本分、回歸初心、回歸夢想”的“四個回歸”的思想。2018年6月21日，教育部召開了改革開放40年來的第一次全國高等學校本科教育會議，陳寶生部長在會議上作了題為《堅持以本為本 推進四個回歸 建設中國特色、世界水平的一流本科教育》的講話，再次指出“四個回歸”是本科教育的兩個基本點之一。教學是高等學校的工作中心，一流大學必須有一流的教學[3-4]。

科技論文寫作能力是大學生學術能力的一個重要方面，也是大學生創新能力培養的一個必要途徑。美國的許多大學在本科一年級就開設有科技寫作等課程，并且有科技活動、學術報告以及導師項目等多種形式的學術能力發展項目[5]。目前，在我國工科類高等院校的本科生培養方案中關于科技論文寫作能力的培養，一般只有課程設計報告和畢業論文環節。學生在完成報告時大多是參考已有模式，缺乏對科技論文寫作內容和形式規范系統化的了解[6]。這些培養環節在發展學生的科學研究能力和創新精神方面明顯不足，應該加強在整個教學過程中學生學術能力的培養。

當前，大學生科技競賽種類從學科競賽、科技創新發展到創新創業等多種形式，也要求學生具有更寬廣深入的知識儲備和學術應用能力。在科技活動方面，校內外各學科組織的各種比賽越來越多，在一定程度上給了學生更多的科技實踐機會，同時通過提交項目報告等活動也提高了對科技成果表述方面的訓練要求。全國電子設計競賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等活動都要求學生提交項目報告，介紹項目的原理與功能特點。特別是大學生數學建模競賽，競賽作品就是針對實際工程領域中的一些問題建立數學模型并運用計算機技術進行仿真分析后形成的科技論文。美國數學建模競賽則需要提交英文的科技論文。數學建模競賽中論文撰寫質量的高低直接影響了比賽成績。很多學生在大學一、二年級時就參加了這些比賽。因此，在本科較低年級開始就應該給予學生在科技論文寫作方面一些指導。在課堂教學方面，一方面需要增加專門的提高學術寫作能力的課程，另一方面需要改變一些課程的傳統教學方法與手段，增進教學過程中對學術能力的引領作用。本文提出改革大學工科基礎課程授課和考核方式，增強對學生在科技論文寫作方面的訓練和指導。

二、科技論文選題的設計

在本科教學中安排科技論文寫作的主要目的是使學生熟悉科技論文的基本結構與寫作方法，激發學生從事科學研究的興趣，從而培養學生的學術創新意識和能力。在本科階段一般實施的是通識教育思想，學生的課程設置較為寬泛和基礎，所以對于科技論文寫作方面應注重基本知識和基本方法的訓練。一方面從總體上對科技論文的意義和構思進行介紹，解釋科技論文對于科技成果交流的重要作用。另一方面需要分模塊地說明關于論文選題、資料查找、實例論證以及結論等部分的基本寫法，以一定學科領域的論文為例說明相應的公式和圖表規范。在學術啟蒙的過程中還要對學術創新與學術道德方面進行啟發式的教育。這里結合“自動控制原理”課程教學過程中通過完成課程報告的形式，說明本科生科技論文寫作能力培養與工科課程教學融合的幾個方面。

自動控制原理課程講授自動控制系統分析和設計的基本理論和方法。這些理論適用于電氣系統、機械系統、液壓與氣動系統等多種工程技術領域，應用范圍廣泛，具有很強的實踐性。同時，控制理論自工業革命時期出現以來，經過了一百多年的發展，其理論也非常豐富。在當前本科階段提倡通識教育壓縮專業課程的背景下，怎樣上好自動控制原理課程面臨著挑戰。自動控制原理以高等數學、積分變換、電工學等知識作為基礎，需要在課堂教學中完成系統理論知識的理解和歸納。在課堂教學時數受限的情況下，增加課程報告的訓練，將控制理論中的一些基本概念和原理與實際的控制系統聯系起來，是對課程內容的有益補充和深化。同時要求課程報告的形式按照科技論文的格式整理，培養學生進行科學研究活動的思路和方法。

自動控制原理課程報告的選題是撰寫報告的第一步，由于授課對象為大學二、三年級的本科生，在專業知識積累和科學研究能力方面的基礎較弱，需要教師在選題方面給與較多指導。選題的情況會影響報告內容的范圍和難度。對于自動控制原理課程的選題，我們考慮以下幾個方面的因素。第一，結合課堂中沒有展開介紹的控制理論內容，引導學生學習興趣。比如工業革命時期控制理論的興起和第二次世界大戰時期控制理論的發展過程中，有關控制系統建模、穩定性分析、頻率特性分析等理論的發展過程也是理解這些理論的基礎，但在課堂時間有限的情況下不會一一展開介紹，可以留給學生自己去查閱理解。第二，結合一些常見的實際控制系統的例子。由于自動控制原理課程中的控制理論內容基本是直接基于數學模型給出的，學生對于實際控制系統與系統的數學模型和方框圖的聯系不具體。因為從實際系統出發到建立其微分方程描述的數學建模過程是需要專門的建模課程才能完成。而本科生尚未開設這樣的課程。因此，可以在本門課程中布置一些常見的控制系統建模的任務，有利于增強學生理論聯系實際的能力。第三，結合學生參加的科技競賽活動和教師的科研項目立題。目前，高等學校中的科技競賽越來越多，如電子設計競賽、智能車比賽、機器人競賽、數學建模大賽等。一些科研能力強的學生已經參與了教師的科研活動。這些項目中涉及到很多自動控制系統，學生可以把他們作為控制系統的實例在報告中加以分析。特別是數學建模競賽中的很多題目就是建立一個工程實際系統的動態描述，進而進行深入的數學分析。而學生在初次接觸競賽時可能還沒有完全消化理解題目要求，通過后續課程的學習可以繼續深化完善原來的思路和方法。

自動控制理論中的具體性能分析和設計方法一般在期末考試中考查，所以課程報告的選題從有利于學生理解學科的發展、深化學科背景知識方面考慮。具體的題目可以有以下幾個選擇。題目一：自動控制理論發展史。在課堂上一般沒有時間較詳細地介紹自動控制理論的發展史。事實上，自動控制理論的發展史能很好地反映理論和實踐的辯證關系，實踐是理論的來源和發展動力，理論反作用于實踐并推動實踐發展。蒸汽機的調速系統的實踐帶來了麥克斯韋用微分方程來分析控制系統穩定性的理論，進一步地為控制系統的設計提供了理論指導。題目二：開環控制系統與閉環控制系統的比較。在目前的學時情況下，一般是直接針對閉環控制系統模型講解系統穩定性等性能的判別與計算方法。開環和閉環系統對應的實際系統介紹較少。而這兩種情況的比較是經典控制理論的基本出發點。學生可以通過報告的形式擴展學習。題目三：某實際控制系統分析。一些本科生通過科技競賽活動或參加教師的科研項目，接觸了一些實際控制系統。學習自動控制原理課程后，通過完成課程報告，幫助學生從控制系統的角度理解其工作原理。這些選題側重考察學生對自動控制系統的組成和工作原理的理解，不需要進行深入的性能分析和推導。因此學生在學習了緒論和數學模型知識后即可完成，從時間上也是安排在課程的前期，合理分配了課程學習的負擔。

三、文獻查閱與論文組織結構的指導

課程報告要求按照科技論文的格式完成，學生沒有專門的關于科技論文撰寫方面的系統知識，所以需要任課教師給與基本指導。首先明確科技論文的語言表達需要客觀嚴密，不能出現一些主觀推斷性的語句。這方面的培養可以通過閱讀科技文獻的方式。其次，需要掌握科技論文的基本結構。一般包括題目、摘要、關鍵詞、正文、參考文獻幾部分。其中正文部分一般包括背景介紹、基本原理、求解方法、實例分析和結論等，主要反映作者對于所述問題的客觀分析和總結歸納的能力。另外，對于科技論文的原創性等方面，教師對剛剛接觸科技論文訓練的本科生也應加以說明。下面結合“自動控制原理”課程的背景，說明對于本科生科技論文寫作中文獻查閱與組織結構方面的指導。

在“自動控制原理”課程中安排的課程報告的題目都是基于對控制理論的基本概念和認識，所以學生在完成報告時可以通過查閱幾種基本形式的文獻資料即可完成。一種就是參考國內外自動控制理論方面的教材。每種教材的風格和特點不同，可以從中提取和自己報告選題相關的內容學習、理解。國內教材胡壽松教師的《自動控制原理》教材中有不少自動控制系統的實例、萬百五教師的《控制論》教材對控制理論的早期發展及重要的歷史人物進行了較詳細的介紹。國外教材普遍重視控制理論與控制系統實例的結合，如R.C.Dorf的《現代控制系統》和G.F.Franklin的《動態系統的反饋控制》中有磁盤驅動系統、汽車巡航控制等較多的實例分析。另一種形式是查閱網絡上的國內外相關文獻資料。這些網絡資源包括中國知網、百度文庫、工程檢索（EI）等。對于本科生來說，是初步認識這些檢索工具，需要一個嘗試體驗的過程。包括了解網絡資源的基本檢索和高級檢索方法，常見科技期刊面向的對象和分類，本專業領域的中英文專業術語等方面的知識。例如，在檢索頁面上輸入關鍵詞汽車控制，就可以查到與汽車控制有關的所有文獻。如果還想限定年限就可以使用高級檢索，同時輸入關鍵詞和時間范圍，并且兩種搜索條件取與的關系就能得到想要的結果。網絡資源查找速度快、信息量大，對于課堂教學內容是一種有益的補充形式。

自動控制原理課程報告的組織結構要求按照科技論文的寫作方式撰寫。各種科技論文的學科方向、閱讀對象不一樣，其寫作規范和標準有所不同。作為科技論文的入門訓練，總結大多數科技論文的基本組織結構，給學生一定的參考。科技論文注重邏輯性和條理性，一般遵循提出問題、解決問題以及總結展望的基本思路。自動控制原理課程報告的結構要求包含題目、摘要、關鍵詞、引言、正文、參考文獻等幾部分。正文的部分根據選題的不同有所不同。對于自動控制理論發展史發面的報告，首先可以敘述控制理論的不同發展歷史階段，然后對比各階段發展的特點，再通過辯證分析控制工程領域理論和實踐相互促進的發展過程，可以預見控制理論還會隨著科學技術的發展而涌現出新的成果。對于開環和閉環控制系統比較方面的報告，首先介紹開環和閉環控制系統的基本原理，然后舉出自己熟悉的開環和閉環控制系統實例并說明其工作原理，再對比兩種自動控制方式的優缺點，總結控制系統在工程實踐中的應用情況。其他題目的報告思路參考上面兩種情況。經過這樣的組織結構指導，學生基本掌握了課程報告的思路和內容。通過撰寫報告的過程，學生將抽象的控制理論內容和其發展經歷以及具體的工程實踐聯系起來，完成了一種探究式的學習過程。

當然，在學生完成課程報告的過程中還需要對文字排版工具、公式圖表和參考文獻格式等方面給予一定的幫助。雖然當前學生的計算機應用能力普遍提高了，但涉及科技論文的編輯過程還較少接觸。而且這些編輯軟件也在不斷的發展過程中，學生掌握他們也需要一個由淺入深的過程。在課程報告階段，要求學生初步掌握這些軟件的使用方法。到畢業論文階段，就要求學生能夠較為熟練地應用這些軟件了。除此之外，還需要對學生強調科技論文的原創性。科技論文是對原創性成果的思路、原理、結果的介紹，當然也是在前人研究基礎上的成果。所以，就需要處理好本人的研究成果與前人的研究成果的關系。引用前人的研究成果要說明并標注。教育學生在當前計算機技術發展的情況下，學術不端行為已無藏身之地。

四、思考

在“自動控制原理”課程中增加課程報告的要求是改變課程考核方式的一種嘗試，在經過了兩三年的實踐之后，得到了較好的教學效果。學生通過查閱資料、原理學習、實例分析、撰寫報告等過程，主動以科學研究的態度整理控制理論知識，起到了翻轉課堂的作用。這種考核方式與通常的習題作業練習相比，在內容、形式和作用等方面有了很大不同，無論對于學生還是授課教師都對課程的學習考查情況從認識到實踐有了較大轉變。

（一）拓展控制理論知識

報告中通過對自動控制理論的發展歷史的學習，學生更加清楚了控制理論的萌發過程以及所學經典控制理論部分在整個控制理論中的階段由來。比如，從1788年瓦特發明蒸汽機調速裝置到1868年麥克斯韋用微分方程建立蒸汽機調節系統的數學模型的發展過程，把原來在高等數學中單純的數學公式和實際的控制系統聯系起來了，使學生更加明白了數學等基礎理論在工程中的作用。對控制理論的發展趨勢的了解，更激發了學生進一步學習神經網絡控制、量子控制等新的控制理論知識的愿望。這些學習內容是對課堂內容的擴展和延伸，擴展了學生學習的時間和空間。同時，授課教師也需要不斷更新自己對新理論的認識和實踐。

（二）培養學術研究能力

對于工程類學科本科生的培養可能比較注重實驗技能方面的訓練，而對于進一步進行科學研究所需要的論文寫作能力缺乏系統的培養體系。有些學生還沒有查閱過科技文獻，有些學生有過一些科技活動經歷，但不了解實際工程項目的工作原理，不知如何將實踐項目概括為學術問題。教師需要對選題、論文結構等方面給予較為具體的指導，這些與通常的授課內容是不同的方面。比如，在選題方面既要考慮內容符合授課知識體系又要考慮學生的實際科研能力和興趣愛好，給出適合不同特長學生的參考方向。學生在撰寫報告的過程中，需要自主地完成資料準備、結構組織、文字編輯和格式規范等各方面的工作。對于這種面向學術研究的學習方法與過程學生的積極性較高，也有利于發現和培養學生的學術潛力。

（三）創新課程報告評價原則

由于前續的課程中沒有關于科技論文寫作方面的知識，在“自動控制原理”課程中安排課程報告的目的在于啟發和培養本科生的學術素養，對于課程報告的評價不必按一般科技論文要求的全面規范進行。這里重點考查兩個方面的情況。一是選題的新穎性和創造性。有些學生以自己參與的科研項目為背景來闡述，有些學生收集新發展的控制理論來展開討論，都是具有獨立思想的表現，應當給予鼓勵。另一方面是文字表達的條理性和正確性。對于報告內容的學習是“自動控制原理”課程學習內容的深化，學生對于一些自動控制的概念和自動控制系統的工作原理的理解通過平時的作業形式不能完全反映出來。所以，在報告中考查學生是否認真思考了一些實際系統的工作原理，說明的是否正確。而對于報告的格式規范、公式圖表等編輯能力方面作為次要方面考查。總之，課程報告重點反映學生在學術表達方面的意識和思維，為后續的專業課程設計報告和畢業設計論文等環節做準備。

大多數高等工科院校沒有開設科技論文寫作的課程，而目前面向“雙一流”建設的本科生培養中急需提高學生從事科學研究的思維和習慣。通過課程教學內容和考核方式的改革，在大三學年的專業基礎課程中布置課程報告，覆蓋到課程面對專業的所有學生，有效地提高了學生對科技論文的認識。恰當地選擇課程報告的選題范圍，既延伸了課堂所學的基本理論知識又提高了學生獨立思考的能力。同時，教師對于科技論文寫作的邏輯和規范加以必要指導，可以提高學生對專業理論進行探究的興趣，深化對科技論文的認識。因此，在大學工科專業基礎課中增加課程報告的要求，是加強本科生在科技寫作與溝通能力方面培養的一項措施，是學生學術發展能力學習成果的一種表達。

參考文獻：

[1][西]奧爾特加·加塞特.大學的使命[M].徐小洲，陳軍，譯. 杭州：浙江教育出版社，2001：23-24.

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