化學畢業設計問題分析和研究能力培養初探

康子曦，范黎黎，王榮明

（中國石油大學（華東）理學院，山東青島266580）

0 引 言

畢業設計（論文）是本科教育中的重要組成部分之一，是綜合能力培養訓練和考核的過程［1］。這個過程既是對大學生學習、研究與實踐能力的培養、鍛煉，也是培養學生運用所學知識分析解決實際問題能力、獨立研究能力和創新意識的重要途徑［2］。不同學科的畢業設計依據各自學科特點具有不同的培養訓練側重點?；瘜W學科作為偏重實驗應用的基礎學科，則把學生的研究能力作為主要訓練目標之一。作者近幾年在國內外均指導過本科生的畢業設計，對比國外學生，國內學生在獨立性、專業和綜合能力方面均體現了一定的差別。國內畢業設計的完成質量有待提高以獲得更好的培養訓練效果。目前已有文章分析討論了我國高校本科生畢業論文設計中存在的問題［3-6］?？偨Y起來可以概括為：①論文選題不當；② 畢業設計時間過短，論文內容粗糙，抄襲嚴重；③ 學生缺乏基本訓練，無法獨立完成畢業設計；④學生就業壓力導致其對畢業設計投入不夠；⑤管理和監控體系不合理等。針對這些問題，提出的主要解決方案包括：①詳細合理的管理評估體系［7］；② 采用不同的畢業設計質量評價觀［3］；③ 加強綜合能力培養；④ 改革指導模式，提高科研創新能力［4］；⑤ 加強政策支持和各方面投入［6，8］

然而，僅在畢業設計過程中進行改革難以從根本上解決問題，還應在畢業設計前的各個本科教學環節中加強研究能力的培養，為畢業設計打好基礎，提升最終的完成質量，更好地培養研究型創新人才。本文將從化學學科畢業設計中出現的具體問題出發，初步探索如何在化學本科教學的相關環節中加強研究能力的培養訓練，提升最終畢業設計的完成質量。

1 化學專業畢業設計中存在的主要問題

作者在新加坡國立大學和中國石油大學（華東）指導過本科生畢業設計，在這個過程中感受到了不同國家學生在面對研究問題、解決方案和組織陳述成果時的差異。國內學生更多的是在完成指導教師交代的任務，缺少自己面對問題的思考，缺少基本的科研技能，在參加答辯時對于自己所做內容了解不甚系統，也不夠深入。在我校近兩年化學專業的本科畢業生中進行了匿名調查問卷，調查時間設在學生進行本科畢業設計階段。部分問題在進行大學生創新項目（簡稱“大創”）的學生中也進行了調查。相關的問題如下：①在開始畢業設計前對于畢業設計的態度（A.感興趣；B.例行公事；C.無所謂；D.不想做）。② 認為畢業設計對于自己將來發展的作用（A.很有幫助；B.有一定作用；C.無所謂；D.浪費時間）。③ 選題時的原因（A.題目感興趣；B.工作相關；C.無所謂；D.導師原因）。④對于自己畢業設計內容的了解程度（A.很熟悉；B.有一定了解；C.老師或研究生讓做啥就做啥；D.等著收數據和PPT）。⑤對于自己畢業設計中不懂的地方，如何處理（A.網絡；B.圖書館或文獻；C.問老師或研究生；D.放著不管）。⑥ 自己將來的工作方向（A.研究生；B.本專業工作；C.非本專業工作；D.出國）。⑦希望和導師第一次見面了解哪些東西，獲得什么信息。⑧相對于實驗室的研究生的研究生活，覺得和自己的畢業設計有什么區別。⑨希望在畢業設計過程中從導師那里獲得哪方面的培養。⑩為更有效、更有收獲地完成畢業設計，請提出您的建議，各方面都可以。

將其中兩個有代表性的問題調查結果進行了整理，分布情況如圖1所示。

圖1 代表性問題的結果統計

從上面的結果中不難看出，經過了大創項目的訓練和更多專業知識的學習后，學生的專業知識和能力有了明顯的提升，但仍有部分同學對于自己的畢業設計內容缺乏認識，無法獨立有效地處理研究中遇到的問題。隨著年級的升高和就業壓力的增大，相較于大創項目，學生在畢業設計中對研究不負責不關心的比例反而有所升高。對于問題⑨“希望在畢業設計過程中從導師那里獲得哪方面的培養”，學生的回答主要集中在解決問題的能力、研究思路培養和實驗儀器技能訓練等幾個方面，這也正是學生在畢業設計中表現出的主要不足的方面。

1.1 對畢業設計內容不了解

在畢業設計指導和答辯環節中可以明顯發現一些學生對自己所做的畢業設計并沒有明確的認識，甚至在答辯時仍不知道自己所做課題的研究意義和內容。一方面是因為態度不夠認真，精力投入有限，另一方面是因為之前缺乏相關的訓練。具體來說，就是無法對新接觸的知識領域進行自主學習和總結，不能有效地將其與已掌握的知識技能產生聯系。在完成大學學習后，學生應該具有這種自主學習能力去面對專業相關的新領域和新知識，而不是完全依靠老師灌輸知識。比如在研究某種材料的生長機理的題目中，學生可能無法在老師進行初步講解后，有效地通過文獻檢索閱讀了解總結這類材料的制備方法，并聯系自己所學的反應熱力學和動力學知識提出初步的實驗方案。而這種能力正是化學專業學生在未來研究或工作生涯中所需要的，也是畢業設計過程中要著重進行訓練和考核的能力。這種能力的基礎在文獻檢索課程和理論課教學中應該進行培養，并在大創項目中完成初步的實踐練習。

1.2 缺乏相關研究技能

在化學專業畢業設計中，學生在了解實驗內容后將展開相關實驗和一系列的材料表征。一些學生在這個過程中欠缺基本的科研能力。如在新型化學材料制備的課題中，學生對于復合材料試樣的制備、提純等基本常識往往并不十分清楚，而掃描電鏡和透射電鏡樣品的制備與觀察、X射線衍射儀的應用范圍等專業性更強的問題，學生更是所知甚少，大多是在指導教師的安排下，進行簡單的試樣處理。對于各種常規表征（紅外光譜、X射線衍射光譜和核磁譜圖）的結果無法獨立完成作圖和初步分析。這部分的能力培養需要在理論和實驗教學中加強，增加相關的案例練習，并讓學生在大創項目中進行初步的實踐。

1.3 論文內容和格式質量不足

作為理科專業，化學學科畢業設計的最終形式一般為研究論文。通過最終論文的撰寫可以訓練學生的文字表達能力，培養思維邏輯性和研究論證的連續性等，為將來的深造學習和工作提供基礎。由于畢業設計的時間只有3～4個月，且部分和考研或找工作時間重合，一些學生對于實驗和論文的投入不足。最后的論文可能只是幾篇期刊文獻和實驗已有數據的拼湊，更無法達到訓練的目的，失去了學生撰寫畢業論文的實際意義。除了寫論文的主動性不足的原因外，還有一些學生是不知道什么樣的論文是合格的論文以及如何才能寫好合格的論文。這就需要在整個大學實驗過程中做好相關技能的培養訓練并在大創項目中進行初步實踐訓練。

1.4 缺乏自主思考問題和解決問題的能力

在現在這個信息碎片化的社會中，人們專注思考問題的時間大大減少。而深入思考并解決問題正是推動社會技術發展的關鍵，是學生未來學習工作中所需的重要能力。畢業設計承擔著學校模式向社會模式轉換的過渡橋梁作用，它著重于鍛煉學生利用各種知識和技術解決問題的綜合能力，在本科階段提供了一次難得的理論研究或技術實踐完整過程的訓練機會。但在這個過程中，一些學生因為之前養成的思維惰性，或理論知識與實踐的脫節，無法獨立思考解決問題，而是習慣性地依賴他人或者敷衍了事，導致畢業設計最終無法得到有條理的分析結論，達不到訓練目標。這個問題首先需要優化指導、管理和考核系統，還需要在之前的本科教學中注意研究思維的培養和解決問題能力的訓練。

2 本科教學各環節中研究能力的培養

基于以上問題，除了在畢業設計過程中進行優化外，更重要的是在整個本科教育階段對學生加強相關研究能力的培養。畢業設計對于學生來說像是運動員的大型賽事或士兵的戰場。既是相應能力培養增強的過程，同時更是對所學知識能力的實踐考核環節。這些運用知識的能力更多地應該在之前的學習訓練中完成。如果沒有訓練或武器就參加比賽或進入戰場，肯定無法得到好的比賽成績或戰果，無法實現相應的目標。所以在本科教學各環節中研究能力的培養，與提升畢業設計完成質量有著重要的聯系。

2.1 文獻檢索閱讀與整理

現在很多高校都在本科階段開設了文獻檢索課程，以培養訓練學生文獻檢索能力。為了在大學初始階段就培養這種能力，該課程一般開設在大一的下學期或者小學期。但在這個階段國內學生對于研究還缺乏基本的認識，不完全理解文獻檢索的作用。更重要的是在后續課程中很少涉及文獻檢索訓練，沒有實踐應用，學生很快就忘記了學過的文獻檢索方法，更無從談起文獻閱讀和整理歸納能力了。為了加強這項能力的培養，①應該在文獻檢索課程中加入更多的實踐環節，對每個學生布置相應的任務，要求其選擇題目并進行文獻檢索閱讀整理，最終給出小結式論文或者演示報告。②在后續的其他課程中，通過案例研討式教學進一步訓練文獻檢索閱讀整理的能力。③ 在大學生創新項目的開始階段，指導教師應把更多的實驗布置轉換為題目引導，讓學生通過自己的文獻檢索了解研究目標和設計合適的實驗方案，從而完成結合實際題目的綜合訓練［9］。

2.2 理論知識與應用實踐的聯系

國內外高校的本科教學依然以講授法為主要教學方式，這與課堂上進行理論聯系實際的訓練并不沖突，做好理論知識與應用實踐相聯系需要做到以下幾個方面：①關鍵是在抽象理論知識的講解后將其與具體應用案例聯系，這對于理論偏應用的化學學科尤為重要?；瘜W課程中可以用來作為案例研究的題目非常多，例如新能源的開發，工業廢水的處理，石油產物的催化處理等。在理論教學中適當穿插能突出課程教學效果的實踐性案例，使學生充分認識化學科學的重要性，理解化學知識與生活工作研究的密切關系，從而激發學習興趣，培養學生解決問題的能力［10］。② 及時更新講授內容，在注意基礎知識的同時，在課堂適當引入相關前沿理論、材料和技術的講解，加強本科學生對于前沿研究的了解，使得學生在畢業設計和未來工作接觸到相關領域時有基礎的概念和理解。③將學期末文獻講解答辯環節列入總成績評價，訓練學生查找、閱讀、理解文獻和組織語言匯報的能力［11］。學期末文獻講解答辯環節中要求每組學生在課程過程選取一個自己感興趣的方向查找相關文獻，做成學術交流課件形式向全班同學和老師講解，其他同學和老師均可以在講解后提出相關問題由答辯人解答。

2.3 實驗報告撰寫

化學專業的學生在本科階段會進行大量的實驗課程訓練，而每次實驗一般都會要求書寫實驗報告。論文式實驗報告是提高學生寫作能力、綜合應用知識能力和科研能力的一個重要手段?；A化學設計性綜合實驗報告總體上適宜采用論文式實驗報告的形式來撰寫［12］。應該在這個過程中以實例為平臺教授什么樣的報告才是有質量的，怎樣才能寫出質量高的實驗報告，避免學生抄書或者使用網絡資源拼湊，指導學生通過有深度的思考完成實驗報告撰寫，在報告中體現自己的觀點和思路［13］。同時，在這個過程中教授數據的處理、作圖和分析，規范論文格式和參考文獻的使用，為畢業設計論文撰寫和未來的研究工作做好研究技能培養。

2.4 大學生創新項目

大學生創新項目是本科生個人或創新團隊在導師的指導下，自主選題設計、自行組織實施、獨立分析信息與撰寫總結報告，用以培養學生提出問題、分析問題、解決問題的興趣和能力的教學創新活動［14］。近年來，大創項目在各大高校中被廣泛開展，是一個培養訓練研究能力的優良形式。但和畢業設計一樣，若完成質量不足，同樣會影響最終的效果。很多學生在申請項目的時候雄心勃勃，精神飽滿，一旦項目申請成功，或者做過幾次實驗之后發現實驗并沒出現預期結果，或者實驗過程中遇到其他困難，他們的主動性就會迅速減弱，導致項目最后不了了之［15］。這個時候教師的引導作用就起到了關鍵作用。一方面教師要讓學生改變之前基礎實驗中的觀念，并不是所有的實驗都會按照設計的過程進展得到理想的結果，這些出乎意料的結果同樣具有研究意義。另一方面，指導教師本身也要積極正視這些非理想的結果，投入其中并引導學生做出分析調整。大創項目的重點不在于能否得到預期的結果，而是在得到結果的過程中，讓學生學到知識和技能，為畢業設計和將來工作打下基礎。學生如果對大創項目的研究感興趣，可以在畢業設計中繼續選擇做后續研究，更深入的學會如何自主分析解決問題，獲得新知識和技能，成為具有創新研究能力的人才。

3 結 語

高校本科畢業設計是一種學習、實踐、探索和創新相結合的綜合教學，是高等學校培養人才的重要教育教學環節，而不應成為流于套路的機械任務。除了在畢業設計中優化管理評估體系和時間安排，提升學生自主性并促進其端正態度外，在畢業設計前的各個教學環節，同樣應注意研究能力的培養。使學生有足夠的知識技能儲備在畢業設計中完成綜合訓練，得到更優良的實踐效果和能力提升［16］。