應用化學專業(yè)本科生科研能力的培養(yǎng)在教學中的研究與分析*

郝偉舉，張怡然

(上海理工大學化學系，上海 200093)

進入21世紀，知識老化的速度不斷加快，學科與學科間的知識壁壘被逐漸突破、滲透、融合。隨著應用化學學科綠色化，專業(yè)化的發(fā)展趨勢以及知識和技術更新周期的不斷縮短，也相應對應用化學專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求——我們需要的是充足的理論知識，良好的實踐能力，二者兼?zhèn)淝覔碛幸欢ǖ目蒲兴季S和創(chuàng)新能力的人才。而在人才培養(yǎng)方面，傳統(tǒng)的教學模式大多以固定的單一知識體系和理論為主，教師僅僅通過書本進行授課，課堂氛圍難免枯燥乏味，學生只是被動的接收知識，缺乏實踐創(chuàng)新能力，從而導致本科生科研能力培養(yǎng)的嚴重不足。因此培養(yǎng)應用化學本科生具有基本的科研素養(yǎng)以及扎實的理論基礎是大學的目標，在實驗以及理論教學中，如何實現(xiàn)以科研人才培養(yǎng)為目標的相關教學模式成為實驗以及理論教學中的重要內容同時也需要認真思考和深入研究的問題。

1 培養(yǎng)應化專業(yè)本科生科研能力的必要性

培養(yǎng)科研思維、創(chuàng)新能力是學科發(fā)展的需要。現(xiàn)階段提高本科生教育質量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，已成為我國高校建設與發(fā)展的主題。近些年來，中國各方面的能力之所以能夠有如此迅猛的發(fā)展，是因為創(chuàng)新在其中扮演了極為重要的角色[1]。國防實力的提升、教育水平的提高、優(yōu)秀科研成果的不斷問世、航天事業(yè)的快速發(fā)展，全都以創(chuàng)新作為核心力量。許多應化專業(yè)畢業(yè)生在進入實習單位工作時，往往會面臨動手能力較差，不能舉一反三，很難獨立完成工作等問題。雖然目前我國高等院校已經開始著手將工作重心從強調“績點為王”的傳統(tǒng)教學模式轉變?yōu)閺娬{創(chuàng)新思維和科研能力的現(xiàn)代型教育模式，但由于沒有規(guī)范化的實施措施及政策，創(chuàng)新教育很難開展。

“心中醒，口中說，紙上作，不從身上習過，皆無用也[2]。通過科研實驗，本科生可以獲得與其專業(yè)領域內的教授交流學習的機會，在實驗過程中耳濡目染，最終在導師引導下獨立完成科研任務。這樣一來不僅能夠培養(yǎng)本科生的科研思維與創(chuàng)新能力，更有助于鞏固應化專業(yè)基礎知識，提高新知識與運用書本知識的融會貫通的能力。此外，通過科研實驗， 應用化學專業(yè)的本科生也能對自身有更清晰的認識，豐富自身履歷，對其今后的學術深造和就業(yè)發(fā)展也有很大幫助。因此，在大學本科階段的整個實驗教學體系中，科研能力的培養(yǎng)作為一種提升創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方式，其地位十分關鍵。

2 現(xiàn)狀及存在問題

2.1 實驗教學方式太過枯燥

目前應用化學專業(yè)本科生的實驗課都已有配套教材，實驗目的、實驗原理、實驗步驟以及注意事項都已被設計好，學生只需要按照書本上的文字操作即可，學生獨立思考的機會被剝奪，這種實驗教學模式只是在檢驗原有的實驗結論是否正確，這對于學生綜合素質的培養(yǎng)非常不利，甚至不能滿足培養(yǎng)應用化學專業(yè)本科生科研能力的需要[3]。

2.2 實驗教學未引起學校及師生重視

直到20世紀90年代末，我國高等院校在培養(yǎng)本科生科研能力方面才逐漸起步。 1996年，清華大學借鑒美國麻省理工學院的本科生研究機會計劃，實施“大學生研究訓練計劃”，這是我國高校最早開展的本科生創(chuàng)新與科研訓練計劃[4]。從那以后，國內的高等院校也相繼開展了類似活動。2005年，北京大學出臺規(guī)定，首次將“研究課程”納入課程體系，邁出了本科生創(chuàng)新與科研能力培養(yǎng)體系建設的關鍵一步，將本科生研究課程管理提高到了新的水平。

實驗課雖然是一門獨立的課程，但由于實用性不強，缺少趣味性，學生們僅把實驗課看成是次于專業(yè)課的附屬課程，未能引起學生足夠的重視。但應用化學是一門對實驗操作有著一定要求的專業(yè)，學生除了基本理論課程的學習外，還需培養(yǎng)包括實驗室操作安全及實驗儀器的正確使用在內的基本實驗技能[5]。

2.3 師資力量不足

在應用化學專業(yè)本科生教育中，教師起著關鍵性作用，然而最近幾年高校大量擴招，教師資源匱乏，實驗教學只能以大班方式進行。目前化學師資力量也較為薄弱，高學歷并且開展科研工作的教師更是少之又少。大多數(shù)的教師教學任務重，因此耗費在本科生科研能力培養(yǎng)方面的精力與時間不足。

2.4 科研經費不足

高等院校的辦學資金主要來自于地方政府的財政撥款、學校的教育貸款，由于成立時間短，普遍存在學校資源缺乏、自主創(chuàng)收能力不強、辦學經費不足等現(xiàn)象。一方面對實驗儀器設備有一定要求的實驗消耗成本較大，另一方面實驗還需購置藥品試劑，經費不足導致科研實驗難以進行。

3 具體辦法和舉措

3.1 增加本科生科研能力培訓，激發(fā)科研興趣

要區(qū)分本科生與研究生對文獻的不同要求，如何調動本科生對文獻檢索和閱讀的興趣是提升其閱讀量和訓練其閱讀能力的關鍵。根據(jù)化學類本科生不同的專業(yè)，要引發(fā)本專業(yè)學生對科研興趣的不同，確立以興趣為導向。

應用化學專業(yè)本科生科研能力的培養(yǎng)要貫穿于整個實驗教學過程中，大二及大三階段，對學生的文獻檢索能力進行培養(yǎng)。使用檢索工具查閱相關文獻是獲取大量原始資料的有效手段，熟練掌握查找文獻的具體方法和技巧能讓日后的科研工作事半功倍。學校還可以引導學習成績突出且有意愿參與科研實驗的本科二年級及以上學生與教師結對，利用課余時間參與實驗。導師首先將相應課題分配給學生，學生應提前查閱文獻，了解實驗思路、原理及步驟，實驗過程中做好實驗記錄，實驗結束后學會用查找文獻的方法來解決實驗中遇到的問題，總結反思，將學生的實驗教學與教師的科研工作相結合。大四開始著手準備畢業(yè)設計以及畢業(yè)論文，前期積累的文獻檢索，數(shù)據(jù)處理等能力，都能幫助學生形成一個完整的科研實踐體系。在科研能力的培訓過程中要強調科研在自身發(fā)展以及日后工作中的重要作用，注重激發(fā)本科生的科研興趣，營造良好的科研氛圍。

3.2 引進優(yōu)秀教師，營造良好科研氛圍

高等院校在招聘教師過程中應該多選擇一些科研素養(yǎng)高、有豐富科研經驗的優(yōu)秀師資力量。應用化學專業(yè)本科生可以根據(jù)自己的興趣選擇合適的導師，根據(jù)教師科研項目的進展參與到實驗當中。一方面，教師相信學生可以勝任相關的科研工作，并且愿意幫助引導學生，做學生科研工作的領路人。另一方面，教師要樹立師生平等的意識，在科研實驗的過程中與學生一起發(fā)現(xiàn)、探討和解決問題。這樣學生既能參與科研實驗，又能幫助導師完成科研的任務，并且緩解了一部分由于師資力量和科研經費不足帶來的壓力。按照這種模式培養(yǎng)，既能營造出良好的科研氛圍，又可提升應化專業(yè)本科生的科研能力，同時也促進了未來科研工作的發(fā)展。

4 自身具體實例

4.1 增強了學習的積極性和主動性

教師的科研實驗室相較于普通實驗室往往擁有更多先進的實驗設備和良好的實驗環(huán)境，為本科生科研能力的培養(yǎng)提供了有利條件。現(xiàn)階段，本實驗室大四學生2名做“畢業(yè)設計”，其畢業(yè)論文方向為化學鍍法實現(xiàn)高效硼基催化材料的制備及在電解水制氫的應用研究，大二學生2名做“大學生創(chuàng)新實驗”，其方向是柔性催化電極的構建及析氫研究。其中，顧同學已有專利(專利名稱：化學鍍法制備金屬硫化物實現(xiàn)高效電解水制氫，管理編號：20201392)在審理，幾位本科生都是為應用化學專業(yè)學生，他們充分利用實驗室條件，積極參加實驗。將學生的實驗教學與教師的科研工作相結合，拓寬了學生的知識面，使其綜合素質得到提升。課題的研究方向以及實驗設計的具體操作都以學生為主，教師只做必要的引導[6]。平時學習到的專業(yè)理論知識也能在課題研究中得以體現(xiàn)，知識不再是只存在于書本上死板的文字，特別是當課題的研究取得進展，能獨立解決問題的時候，獲得的不僅僅是成就感，還有從“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”的學習態(tài)度，從一味的“被動接受”轉變?yōu)椤爸鲃犹剿餍轮钡膶W習方式，充分發(fā)揮學生的積極性和主動性。

4.2 開拓了視野

本科生進入科研實驗室，能獲得許多與導師和研究生交流的機會，可以在交流的過程中了解他們的科研方向及內容，獲得一些與應用化學專業(yè)相關領域的前沿資訊，極大地開拓了視野，激發(fā)了學習熱情，增強學生對應用化學專業(yè)的熱愛，明確了自己的奮斗目標，現(xiàn)階段在實驗室做科研的幾位應用化學專業(yè)本科生，都勵志要繼續(xù)深造，攻讀研究生。

5 展 望

隨著化學的發(fā)展與科研水平的不斷提高，本科生的科研能力和科研經歷越發(fā)得到國內外重點院校研究生導師以及企業(yè)的認可和青睞。目前應化專業(yè)本科生的實驗教學，通常只關注專業(yè)知識的教學，而忽略了在大學生綜合素質能力中占有重要地位的科研能力。科研能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)在應化專業(yè)本科生教學中具有深遠意義，但是仍然存在科研實驗儀器、師資及資金不足等問題。我們只有充分理解本科生科研思維能力在實驗教學中的關鍵作用，才能為培養(yǎng)更多的科研人才發(fā)揮其應有的作用。

6 結 語

應用化學本身就是一門集理論、實踐和綜合為一體的學科，各分支學科間緊密交叉。隨著高等院校的教學水平與人才培養(yǎng)質量的穩(wěn)步提升，各高校紛紛將創(chuàng)新型教育納入人才培養(yǎng)計劃。這必然對學生的綜合素質提出了更高的要求，因此科研能力以及素養(yǎng)的培養(yǎng)至關重要。通過培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度，縝密的科研思維，即使是被動的接受科研培訓，只要有較為扎實的專業(yè)知識作為支撐，也會在今后從事的相關工作中受益匪淺。