以課堂教學為載體提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式

孫憲航 黃維秋 孫媛 祝顯強 董亮

［摘? ? ? ? ? ?要］? 大學教育是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵階段，其中大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)又是大學教育的重要組成部分。當前我國大學生科研素養(yǎng)較欠缺，培養(yǎng)模式也存在一些不足，這與教育體制密切相關(guān)。對此，提出了一種既不改變現(xiàn)有的大學教學體制，又不增加任何教學資源，且不增加學生負擔，僅以課堂教學為載體的有效提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? 課堂教學；科研素養(yǎng)；大學生；教學模式

［中圖分類號］? G645? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）13-0081-04

科研素養(yǎng)可理解為利用所學知識對未知的科學問題進行分析、研究與總結(jié)的能力，并在從事科研活動的過程中形成良好的學術(shù)規(guī)范。由此可見，科研素養(yǎng)是大學生運用知識的能力、創(chuàng)新能力以及學術(shù)道德的綜合體現(xiàn)。大學教育是國家培養(yǎng)和儲備各類高精尖人才的搖籃，其中科研素養(yǎng)又是各類高精尖人才的重要特征之一，是創(chuàng)新型國家建設(shè)對高等教育的必然要求，是現(xiàn)代高等教育目標的重要組成部分。當前我國大學生的教育仍偏向于知識學習為主，由于科研實踐訓(xùn)練條件的欠缺，大學生并沒有太多機會接觸科研，大學生的科研素養(yǎng)培養(yǎng)普及率較低，甚至在一定程度上被忽視。筆者通過走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)大學生畢業(yè)時竟不知何為科學研究，把科學研究簡單地理解為設(shè)計研發(fā)、發(fā)明創(chuàng)造等。針對上述問題，筆者通過分析原因，提出以課堂教學為改革對象有效提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式。

一、大學生科研素養(yǎng)欠缺的原因分析

當前大學生科研素養(yǎng)較差，除了與大學生自身相關(guān)，還與高校培養(yǎng)模式有關(guān)。筆者通過調(diào)研分析，將大學生科研素養(yǎng)欠缺問題的原因歸納為如下四個方面。

（一）科研理解偏差

中學時代，在應(yīng)試教育的大環(huán)境下學生已形成了較為固定的學習思維，即接受教師講授課本知識，再通過題海戰(zhàn)術(shù)作為唯一的方式不斷消化與鞏固所學知識。到了大學階段，學生接受教師講授專業(yè)知識后不再將題海戰(zhàn)術(shù)作為唯一的方式消化與鞏固所學知識，而是通過某些實際工程應(yīng)用問題領(lǐng)悟?qū)I(yè)知識的應(yīng)用，并且也可通過某些實踐訓(xùn)練提高應(yīng)用專業(yè)知識解決實際工程問題的能力。但筆者通過對某些臨近畢業(yè)的大學生進行訪談發(fā)現(xiàn)，很多大學生并不了解何為科研，他們一致認為科研就是發(fā)明創(chuàng)造，這完全混淆了科研與工程的區(qū)別。科研的本質(zhì)是發(fā)現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)世界上已有的且與人類是否存在而無關(guān)的知識，如光電效應(yīng)、牛頓運動定律、電磁感應(yīng)等。工程的本質(zhì)是發(fā)明，即利用已有知識發(fā)明出世界上本不存在的東西，如電視、手機、電腦等。由此可見，科研與工程的關(guān)系可理解為：科研是工程的前提，工程是科研的應(yīng)用或目的。工程解決的是一個問題，而科研解決的是一類問題。當前我國大學生的教育仍偏向于知識灌輸式教育，且受限于科研條件，學生參與科研活動的機會較少，致使大學生對科研相關(guān)知識了解甚少。此外，筆者通過對大學生進行訪談發(fā)現(xiàn)，大部分學生都認為科研是科學家該做的事，而自己智商不足、學歷尚低，科研對于自己遙不可及。美國資源委員會提出：“科學研究工作是對已有知識的整理、統(tǒng)計以及對未知數(shù)據(jù)（如通過實驗獲得）的獲取、編輯和分析研究工作，從而發(fā)現(xiàn)新的知識（如科學現(xiàn)象的規(guī)律以及在背后支撐規(guī)律的機理）。”科學研究的進展與事物的發(fā)展相似，都需經(jīng)歷量變到質(zhì)變的過程，歷史上有名的科學家獲得的成果，如各種諾貝爾獎均是量變到質(zhì)變的突破，從而對該領(lǐng)域的發(fā)展具有革命性意義，因此，這些科學家以及獲得的研究成果更容易被人牢記與歌頌。然而用牛頓的話說他是站在巨人的肩膀之上，真正為科學研究的發(fā)展做出量變積累的大多是默默無聞的科學工作者，如高校教師、研究院所的工作人員等。由此可見，科研對大學生來說并非遙不可及，科學研究事業(yè)并非是少數(shù)高智商科學家的專利，也并非所有科學工作者都擁有高學歷。

（二）科研意識淡薄

科研意識可理解為從事科學研究活動的自覺性和主動性，由此可見，科研意識直接影響大學生科研行動的實效。筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于受應(yīng)試教育的影響，在大學，一些學生仍以追求高分、參賽獲獎、拿獎學金、應(yīng)聘好工作或考取名校研究生作為學習的最終目的。此外，大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)在全國高校均未形成明確的培養(yǎng)目標，即使常規(guī)的科研實踐訓(xùn)練也大多變得形式化。因此，受傳統(tǒng)教育模式的影響，大學生在受教育過程并不能形成足夠的科研意識。

（三）創(chuàng)新能力欠缺

科學研究從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題到最終解決問題需要進行資料的調(diào)研與搜集、提出并論證研究方案、科學實驗、加工與分析數(shù)據(jù)、得出研究結(jié)論、撰寫研究報告等較成熟穩(wěn)定的過程，這個過程的任何環(huán)節(jié)都是集判斷、分析和整合的智力活動過程，創(chuàng)新能力顯得尤為關(guān)鍵。因為科研的本質(zhì)就是發(fā)現(xiàn)，從而創(chuàng)造出新的知識，因此科研的過程也是創(chuàng)新的過程。而科研過程本就需要對已有知識本身的缺陷或在某些領(lǐng)域的局限性敢于質(zhì)疑、敢于突破，從而提出問題并敢于創(chuàng)新。然而受傳統(tǒng)灌輸式教育的影響，學生習慣性地被動接受知識，且對課本知識的權(quán)威性毫不質(zhì)疑，這嚴重阻礙了大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（四）科研精神理解不足

歷史上若干著名科學家的事跡告訴我們，科學研究需要勇于攀登、吃苦耐勞的鉆研精神，如居里夫人與她丈夫用800噸水和100噸化學試劑才發(fā)現(xiàn)了1克鐳，焦耳花了10年才測得水的焦耳熱，屠呦呦研究青蒿素到最終獲得諾貝爾獎?wù)?0年，等等。科學研究既是一個對未知結(jié)果充滿好奇與挑戰(zhàn)的過程，同樣也是一個充滿諸多不可控因素的過程，由于科學問題本身的難度與不確定性，即使付出艱辛勞動之后依然有可能無法獲得理想的研究成果，這意味著科研更需要不求功利、不怕失敗的勇氣。筆者通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，受傳統(tǒng)家庭觀念以及就業(yè)壓力的影響，大學生普遍認為科學研究僅是少數(shù)天才的事，自己不具備科學家的智商與精神，科學研究精神只適用于成功的科學家。

二、以課堂教學為載體提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式

通過上述對大學生科研素養(yǎng)欠缺的原因分析可知，大學生科研素養(yǎng)的欠缺原因主要在于對科研本質(zhì)的認知不足，這也是傳統(tǒng)教育模式存在的不足所導(dǎo)致的，大學生并沒有太多機會接觸科研，而傳統(tǒng)教育模式的改革并非一朝一夕的事。為此，筆者提出一條既不改變傳統(tǒng)的本科教學體制，又不增加額外教學資源，僅以課堂教學為載體提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式，包括如下四個方面：

（一）“發(fā)現(xiàn)問題式”教學模式

科學研究過程的出發(fā)點便是發(fā)現(xiàn)問題，而發(fā)現(xiàn)問題需要經(jīng)過精心的文獻調(diào)研、分析、總結(jié)，從而找到切合實際的科學問題。而大學階段仍以課堂學習為主，尚未經(jīng)過系統(tǒng)的科研訓(xùn)練培養(yǎng)，因此，發(fā)現(xiàn)問題的能力需借助教師課堂的及早培育。教師在課堂教學過程中不再只以灌輸所謂權(quán)威性的課本知識為主，而是將“主動發(fā)現(xiàn)問題的觀念”深入知識教學的全過程。但這里發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)為科學問題，絕非某個工程應(yīng)用問題，是若干工程應(yīng)用問題共同面對的科學理論問題，解決該科學問題便可同時解決一系列工程應(yīng)用問題。如課本上的某個公式應(yīng)用于不同的工程問題都需要進行一些修正，教師應(yīng)重點強調(diào)這是由于原公式存在尚未克服的理論缺陷所致，這也正是需要發(fā)現(xiàn)的問題，也是后續(xù)科學工作者需要繼續(xù)研究的點。再如某些重要公式，如牛頓的斯托克斯方程可用于描述一切流體的流動過程，雖然已被成功推導(dǎo)出幾百年，但由于方程本身的復(fù)雜性，現(xiàn)有數(shù)學知識尚不能求得解析解，只能針對某些較簡單問題對原公式進行若干假設(shè)后求解，能夠應(yīng)用的問題非常有限，對大多數(shù)問題只能通過數(shù)值方法獲得近似解。若是有朝一日誰能求得解析解，則一切流體流動問題便迎刃而解，對流體力學的發(fā)展具有革命性意義。總之，教師在課堂教學中應(yīng)主動引導(dǎo)學生敢于對現(xiàn)有知識提出疑問，要讓學生意識到現(xiàn)有課本知識并非一成不變的，而是不斷發(fā)展從而持續(xù)產(chǎn)生新的知識，這一發(fā)展過程有助于科學研究。因此，發(fā)現(xiàn)問題便為科學研究指明了方向。同時，教師應(yīng)引導(dǎo)學生以工程實際應(yīng)用為指導(dǎo)原則進行有效發(fā)現(xiàn)，且發(fā)現(xiàn)的科學問題應(yīng)為小而精，而并非籠統(tǒng)的一類大問題，有效規(guī)避沒有研究價值的發(fā)現(xiàn)以及不切實際的發(fā)現(xiàn)。

（二）以教師科研項目為載體的樣板式教學模式

當大學生發(fā)現(xiàn)科學問題的能力得到培養(yǎng)之后，接下來便是擬定研究思路的培養(yǎng)，即如何撰寫科研申報書，也可理解為體驗科學研究過程。如今一些大學教師都擁有一個或多個科研項目，且科研項目的研究內(nèi)容均與自己從事的專業(yè)密切相關(guān)，因此，教師承擔的科研項目便成為學生體驗科研過程的最佳教學樣板。當教師在課堂教學過程中講授的專業(yè)知識與自己承擔過或正在承擔的科研項目內(nèi)容相關(guān)時，應(yīng)果斷地引出該科學問題，并展示出自己的科研項目申報書作為樣板與學生交流，如何針對已發(fā)現(xiàn)的科學問題進行研究思路的擬定，即如何撰寫申報書。根據(jù)自己的科研申報書，教師應(yīng)詳細講述六個方面的內(nèi)容：（1）總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。這個過程應(yīng)讓學生明白科學研究需先通過調(diào)研大量相關(guān)文獻對提出的科學問題進行凝練總結(jié)，從而熟悉對該問題的研究進展情況，根據(jù)前人的研究成果尋找進一步可研究且需要研究的點，從而為進一步研究指明了研究方向。（2）確定研究內(nèi)容。這個過程需要根據(jù)研究目標確定要做哪些具體的研究工作，各研究工作之間既是時間上的先后關(guān)系，也是內(nèi)容上的組合關(guān)系。確定研究內(nèi)容的目的就是讓學生明白只要順利完成了研究內(nèi)容便可實現(xiàn)研究目標。（3）研究方法。這個過程是讓學生明白研究內(nèi)容的開展需要采用何種方法，如通過文獻調(diào)研、實驗方法、數(shù)值模擬、理論分析等。（4）技術(shù)路線。這個過程是讓學生明白為了達成研究目標需要將研究內(nèi)容分成若干步的計劃，如先做完某個工作，然后以此為基礎(chǔ)再開展下一步工作，也是對研究內(nèi)容在研究順序上的安排。（5）可行性分析。科學研究需要一定的配套條件，如實驗室、實驗設(shè)備、實驗耗材、人力付出等，如果缺少，該怎么辦？如購買或者借用等，這也是衡量是否能夠順利完成科研任務(wù)的重要資本。（6）經(jīng)費預(yù)算。科研過程需要配套經(jīng)費，如購買設(shè)備、租賃設(shè)備、實驗耗材、人員勞務(wù)及差旅費等。這部分也是為了讓學生明白為何要撰寫申報書，因為申報書既是自己向項目立項方申請經(jīng)費，同時也是項目立項方確定是否予以經(jīng)費支持的主要依據(jù)。（7）進度安排。這部分是讓學生明白為了在一定周期內(nèi)完成既定研究內(nèi)容需要制訂較周密的研究計劃，此部分是研究計劃在時間上的安排。總之，以教師科研項目為載體的樣板式教學模式目的是讓學生明白清晰的科研思路是通過撰寫科研項目申報書實現(xiàn)的，同時撰寫出好的申報書也是為將來從事科學研究工作爭取到更多的經(jīng)費支持。

（三）引導(dǎo)撰寫論文式教學模式

科學研究的成果主要以發(fā)表論文形式體現(xiàn)，因此如何撰寫論文也是大學生科研素養(yǎng)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。大多數(shù)大學生并不了解如何撰寫論文，因此教師在課堂教學中應(yīng)重點介紹論文的撰寫方法，包括論文結(jié)構(gòu)、格式、邏輯關(guān)系、語言表達、文獻引用規(guī)范等，且教師應(yīng)以本人發(fā)表的論文或與課堂知識點相關(guān)的論文作為樣板講述。這里需要強調(diào)論文和專利的區(qū)別，論文是學術(shù)研究，專利是工程應(yīng)用，兩者不是一個概念。同時教師要強調(diào)學術(shù)道德應(yīng)貫穿于撰寫論文的始終，講清學術(shù)不端可能產(chǎn)生的利害關(guān)系。此外，教師也應(yīng)對與本專業(yè)相關(guān)的學術(shù)刊物進行介紹，并講述如何投稿以及如何與刊物的編輯進行規(guī)范的交流。當然，這里的“撰寫論文式教學模式”僅是讓大學生了解如何撰寫學術(shù)論文，而并非真正讓大學生撰寫論文，因為大學生尚無科學研究成果。

（四）科研項目申報書撰寫訓(xùn)練式教學模式

科研項目申報書包含科研過程的所有要素，因此若大學生能夠獨立撰寫一份完整的科研項目申報書，則大學生的科研素養(yǎng)培養(yǎng)目標便基本達成。教師可將科研項目申報書撰寫作為本課程的大作業(yè)，將來也作為課程考核的重要依據(jù)之一。然而，這項訓(xùn)練任務(wù)需要從發(fā)現(xiàn)問題開始布置，且應(yīng)貫穿于整個課程教學中，因為大學生尚不能完全獨立進行科研項目申報書的撰寫，教師需要全程指導(dǎo)，從而盡可能規(guī)避不必要的彎路。如在發(fā)現(xiàn)問題這個初始環(huán)節(jié)，學生難免混淆科學與工程問題的區(qū)別，教師應(yīng)及時糾正。同時，學生在撰寫過程中也難免將科研類申報書寫成產(chǎn)品研發(fā)等工程應(yīng)用類的申報書，教師應(yīng)實時關(guān)注與及時糾正。當然，大學生畢竟尚未進行過系統(tǒng)與正規(guī)的科學研究鍛煉，教師切不可以自己的立場來評價科研項目申報書的撰寫質(zhì)量，應(yīng)多鼓勵以及耐心指導(dǎo)。

上述四種教學模式在時間上為先后關(guān)系，在內(nèi)容上為組成關(guān)系。新的教學模式將大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)直接嵌入日常課堂教學，且適用于任何理工科的專業(yè)課，培養(yǎng)的是整個大學生群體，而非部分大學生。本文提出的“以課堂教學為載體提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式”，一方面，為了讓大學生僅在課堂上便能對將來從事科學研究工作或繼續(xù)攻讀研究生提供提前充分認識科研的機會，從而有效提高大學生的科研素養(yǎng)。另一方面，為了讓大學生無須通過真實的科研實踐訓(xùn)練，而僅在充滿科研氛圍的課堂教學中便能明白科學研究工作并沒有想象的那么難。許多著名科學家在學生時代并非都是成績特別優(yōu)秀的，也并非都擁有高學歷。總之，只要大學生對科學研究有正確的認識，并且具備敢于探索、刻苦鉆研、吃苦耐勞的精神，科學研究并非遙不可及，甚至近在咫尺。

三、結(jié)語

大學生是國家未來高素質(zhì)專業(yè)人才的后備軍與主力軍，同時也為了將大學生更快地培養(yǎng)成各行各業(yè)亟須的創(chuàng)新型人才，大學生科研素養(yǎng)的提高顯得至關(guān)重要。大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)本就是高等教育培養(yǎng)目標的重要組成部分，但受傳統(tǒng)教育模式的影響并未得到重視。筆者提出的“以課堂教學為載體提高大學生科研素養(yǎng)的教學模式”既不改變傳統(tǒng)教學模式，又不占用額外教學資源，更不增加學生負擔，而是將大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)直接滲透于課堂教學的全過程，使傳統(tǒng)課堂教學與科研素養(yǎng)的培養(yǎng)相輔相成，以期為提高整體大學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)質(zhì)量提供參考。筆者提出的教學模式尚有一些不完善之處，希望教育同仁提出寶貴意見，為國家培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新型人才共同努力。

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◎編輯 魯翠紅