本科生科研思維養(yǎng)成的卓越工程師培養(yǎng)模式研究

肖桂元 雷云 陳學軍

摘要：作者在調查研究中發(fā)現(xiàn)：科研實踐訓練的缺失在當代中國大學本科教育中非常普遍，是我國大學本科生教育培養(yǎng)過程中一項長期忽視的內容。近年來，科研創(chuàng)新訓練作為實踐教學的一種培養(yǎng)手段，越來越受到我國高校的重視，科研訓練既可以加強工程實踐動手能力，又可以提升項目設計能力，還可以促進科研創(chuàng)新能力的直接提升，反過來還可以促進理論知識的加強。作者認為加強本科生的科研思維養(yǎng)成應該從課程設置的改進、培養(yǎng)學生默會知識的強化、培養(yǎng)學生找出有價值的問題和解決問題的能力、培養(yǎng)學生利用文獻的能力及利用圖書館網(wǎng)絡資源的能力幾個方面著手，關鍵是在培養(yǎng)過程中注重學生的科研能力的提升，從而提升學生的綜合素質。因此，作者認為科研思維訓練應該作為卓越工程師培養(yǎng)體系的一個重要內容。

關鍵詞：卓越工程師；科研思維；工科學校；本科生培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）11-0181-03

科研思維，就是培養(yǎng)學生在科研中樹立科學的思維方式。能夠從普遍性的現(xiàn)象中找出問題，結合科學理論，形成具體的科學的思維方法及邏輯推理能力；能夠從間斷性的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)其現(xiàn)象之間存在的關聯(lián)性、同一性、普遍性；能夠通過一個現(xiàn)象，逐層地推理，形成一個完整的科研實踐體系[1]。當代大學生要適應社會及崗位的要求，就必須提高個體的創(chuàng)新素質和實踐能力，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在大學本科生培養(yǎng)體系中一個主要方面就是科研思維的養(yǎng)成。立足事實，觀察分析事實，依據(jù)事實進行科學縝密的邏輯推理分析，進一步構建完整的科研思維框架及思維體系[2]?？蒲兴季S的載體是科學研究實踐活動。因此，訓練學生的科研思維就要在教學實踐活動中引入科學研究。當今社會，為數(shù)眾多的大學本科生不同程度地存在知識結構體系不完整、知識面狹窄、實踐技能差、科研思維缺乏、科研能力弱等問題。

筆者曾經(jīng)在任教的142名土木工程專業(yè)本科三年級的學生中發(fā)放了調查問卷，研究顯示：73.9%的同學認為自己跟“科學研究”或許毫無關系；92.3%的學生認為“科學研究”高不可攀，無法企及；94.4%學生不明白“科學研究”的具體含義；95.1%學生不知道如何開展科學研究；96.5%的學生從未設計過研究性實驗方案；此外高達97.9%的學生表示從未曾參與過老師或同學主持的各種形式的科學研究項目或課題。

多年來我國的教學與生產(chǎn)實踐存在一定程度的脫節(jié)或者說聯(lián)系不夠緊密。目前我國培養(yǎng)學生的實踐能力主要通過用人單位的工作實習和教學單位的實習實驗兩種方式。這種方式培養(yǎng)的缺點和局限性，筆者認為主要是沒有充分發(fā)揮學生的主觀能動性，學生在實習實驗中扮演的角色有很大一部分是旁觀者。通過科學研究培養(yǎng)，培養(yǎng)學生在解決問題的過程發(fā)揮主觀能動性，首先可培養(yǎng)學生的實驗操作技能使其得到全面提升，在檢驗和鞏固課堂所學的基本知識和理論的同時還可以促進學生反過來對書本知識進行更深一步的探索；科研實踐的訓練既可以培養(yǎng)學生的觀察能力、勤于思考的能力、善于發(fā)現(xiàn)問題的能力，還可以培養(yǎng)在找出問題后想方設法去解決問題的能力；既可以培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象，總結現(xiàn)象并進行合理的推理，解決問題，反過來還可以培養(yǎng)學生更深入地尋找問題。因此，一方面培養(yǎng)學生良好的學習習慣，提升本科學生科研實踐技能，另一方面培養(yǎng)學生提升科研思維能力從而更好地解決問題[3，4]?？傊?，科學研究實踐的培養(yǎng)，不但可以培養(yǎng)學生對專業(yè)知識進行系統(tǒng)梳理，對實驗技能的強化，提高學生創(chuàng)新能力，而且可以培養(yǎng)學生的科研思維素質?？蒲杏柧毷桥囵B(yǎng)創(chuàng)新人才，強化素質教育，促進知識掌握向個體能力轉化的捷徑[5]。

一、課程設置的改進

課程是我國大學教育最基本的方法，也是本科生最主要的接受知識的途徑，所以為了培養(yǎng)學生的科研思維，課程設置的改進必不可少，要盡力擺脫故有的“填鴨式”教育，尋找一種可以充分調動學生積極性和興趣的課程設置。由此，可從以下三方面進行課程的改進，使得學生更容易對科研活動產(chǎn)生興趣，即教材改革、教學方法改革，實驗平臺建設。

在教材改革方面，應注重學生學習的階段性、方法性，即引導學生在學習的過程中應具有的一種學習能力和習慣，這樣才能培養(yǎng)學生獲取知識的能力，為科研思維打下堅實的基礎。首先，每門學科，先要構建好知識的框架及結構，避免先將雜碎的細枝末節(jié)一股腦灌輸給學生，使學生容易喪失學習的興趣，本末倒置。其次，內容的人性化，本科生知識儲備量有限，教材的內容必須滿足學生現(xiàn)階段的理解能力并且使其有一定的提高，這樣才能讓學生在可以較好掌握所學知識基礎上進一步提高自身的理解能力；教學方法改革是圍繞培養(yǎng)科研思維教學改革的核心，涉及教師和學生兩個方面，將過去的教師按部就班的講解轉變?yōu)橐越處焽@教學目的提出思考問題，學生參與討論，教師引導學生思考，擺脫老式的“有距離”的教學，讓學生成為教學環(huán)節(jié)的一部分，并且可以很好地提高學生學習的主動性、積極性和善于思考的重要的學習習慣。為給學生提供創(chuàng)新實驗平臺，首先課程設置內必須包括一定量的實驗環(huán)節(jié)，實驗是提起學生興趣的一個很好的途徑，并且可以讓學生積極地把課堂學習到的知識納入實踐過程中來思考和消化，圍繞設計性實驗和創(chuàng)新實驗內容，開展實驗創(chuàng)新設計實驗，建設綜合實驗為主題的實驗平臺。

二、培養(yǎng)學生運用默會知識

默會知識又叫非顯性知識，指不能被清晰表達和闡釋的知識。匈牙利裔英國哲學家波蘭尼通過研究認為，我們知道的知識要遠遠多于我們能表述的知識，通過語言和其他表述形式的人類文明，都得益于默會知識的積蓄，人類的認知過程的本質也是“一個默然的認識過程”。

默會知識的存在猶如人類涵養(yǎng)水源的寶庫，取之不盡，用之不竭。她貫穿科學問題的提出、分析和科學問題的解決的每個環(huán)節(jié)，而且比顯性知識的作用更加明顯。因此，只有思想的默會能力可以來表達科學發(fā)現(xiàn)，僅此而已。

所以，在培養(yǎng)學生的科研思維方面，教師和學生都要充分重視默會知識在學習過程中的作用，并將其融入到教學和學習過程中。筆者的調查問卷研究顯示：多于65%的學生在課堂學習中，只會注意眼睛所見耳朵所聽的顯性知識，因此，教師在講解知識的過程中，應該多一些和學生交流學習中思維的方法和習慣，即“train of thought”，思維的路線，這是培養(yǎng)學生科研思維方法的一種非常有效的途徑。這樣既可讓學生養(yǎng)成高效良好的思維習慣，又可以潛移默化地讓學生的思維投入到課堂學習過程中。

三、培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力

科研思維的體現(xiàn)，很大程度上就是能否發(fā)現(xiàn)和提出具有研究價值的新穎的科研問題，而科學問題的提出，需要學生掌握足夠多的理論知識及分析問題的能力，科學問題沒有現(xiàn)成的資料及顯而易見的呈現(xiàn)方式供我們參考，有時候科研人員在做實驗的過程中發(fā)現(xiàn)的一個異常現(xiàn)象會觸發(fā)我們的靈感，然后仔細琢磨，廣泛查閱資料，反復開展實驗等科研基本方法進行驗證。所以，默會知識在個人的主觀印象到產(chǎn)生靈感發(fā)現(xiàn)一個新穎有研究價值的科研問題起到關鍵的作用。所以，這就與上文所述不謀而合，教師在教學過程中更應該注意怎么樣培養(yǎng)學生在看到一種現(xiàn)象的時候去進一步觀察和思考。

在解決相關問題方面，提出有價值的問題后，學生會利用已有的知識和已經(jīng)具備的實驗條件及理論方法來盡可能想辦法解決自己提出的問題或驗證自己的猜想及推斷。但由于所提出問題的具有新穎性，過程中經(jīng)常會出現(xiàn)以前從沒遇到過的新問題和新情況，并且很難通過現(xiàn)有的能力預測結果，所以僅靠前人的現(xiàn)有的信息來解決新出現(xiàn)的問題顯然是不夠的。因此，波蘭尼提出，研究者如果想要做出一定的研究成果，必須形成許多連他自己也不清楚的科學技巧，或者說，必須將那些一般意義上的科學技巧如觀察、記錄、描述、資料分析等個性化、實踐化，轉變?yōu)樗约旱莫毺氐闹R，使之成為他自己科學實踐結構中不可分割的一部分。這個過程是一種緘默的過程。即由于科研工作大都是前人沒有做過的，沒有很多經(jīng)驗可循，研究者必須運用以往科研中形成的直覺、洞察力等無法言傳的默會知識找出真正的解決之道。[6]所以在問題的解決過程中，教師的作用更多地體現(xiàn)為一個旁觀的引導者，應該在學生找尋解決問題的過程中適時地給予適量的幫助和引導，使學生個性地、實踐地解決所提出的問題。

四、培養(yǎng)利用文獻的能力及利用圖書館網(wǎng)絡資源的能力

如前言所述，現(xiàn)有的顯性資料在科研活動中起到了舉重若輕的作用，不管是了解所要研究方向的研究現(xiàn)狀還是現(xiàn)有的研究方法，都需要通過大量閱讀相關文獻來提升自己的學術修養(yǎng)。這個過程是一個枯燥乏味的過程，如何讓學生在這一過程中保持興趣和主觀能動性是教育工作者需要解決的問題。培養(yǎng)學生的科研思維，就是要培養(yǎng)學生學會去探索，培養(yǎng)學生去獲取知識的能力，培養(yǎng)學生去學會解決問題的能力?？蒲心芰ε囵B(yǎng)的目標就是消除“填鴨式”教學的桎酷，學會思考、學會交流、學會溝通、自主創(chuàng)新性思維和活動是科研創(chuàng)新培養(yǎng)的目標[7]。所以，圖書館資源和網(wǎng)絡資源的利用便是解決此問題極佳的方式。由作者多年的大學教學工作經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，當今信息時代的大學本科生對于文獻的檢索能力依舊很差，平時我們布置學生撰寫課程論文的時候，絕大部分學生主要使用類似于百度這樣比較低級的信息檢索方式，很少有本科生會使用CNKI、維普等檢索工具[3]，要想作好科學研究，要想了解高手在做什么，要想取得領域里面的最高成就，只有接觸EI、SCI這種國內外權威的第一手資料才能完成預定目標。因此科研思維的培養(yǎng)第一步就是要學會文獻檢索和篩選，就必須使用多種檢索工具來了解我們需要了解的東西。因此，我們的學生在第一次實驗之前，便可以專門進行一次檢索工具的使用培訓。然后給學生定領域、定方向，定學生要做的內容，安排學生主動查閱文獻，在文獻檢索的進程中來培養(yǎng)學生探索和提出問題的能力[7]。把握思考的方向是老師的責任，本科生往往很盲目，由于專業(yè)知識缺乏，需要老師來幫助他，無論是實驗過程中的偏差原因分析、實驗方案、實驗方法還是學生思考的方向和問題，都是我們應該把握的問題。參與到教師的科研項目中來[8]有利于培養(yǎng)學生能力。從老師的課題項目的方案制定開始，培養(yǎng)學生獨立查閱文獻，獨立思考，獨立探索的能力，可以強化學生的科研思維和創(chuàng)新能力。

五、加強學校實驗設備的配置

本科生的科研思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及高?？蒲械耐卣购蛣?chuàng)新，除了要具有多學科知識交叉滲透的綜合性專業(yè)化教師隊伍外，還必須具備綜合性、開放性的實驗設備硬件設施和網(wǎng)絡化、數(shù)字化和信息化的實驗平臺。專業(yè)而具有豐富經(jīng)驗的實驗室老師指導相應環(huán)節(jié)的實驗既可以減少因儀器故障而導致的實驗中斷，提高實驗效率，又有利于學生對實驗操作技術的學習強化。學生在課堂之余能進入實驗室參與相關的科研活動，才能發(fā)揮課堂教學的有益而不可替代的補充作用，如果沒有基本的實驗條件的話，要想培養(yǎng)創(chuàng)新性人才那只能是一句空話。良好的實驗設備條件不但是培養(yǎng)卓越工程師的必備條件，而且是培養(yǎng)卓越工程師強大實踐能力的有效而直接的途徑之一。通過實驗過程，學生不但可以培養(yǎng)動手能力，而且可以鍛煉科研思維，科研項目的設計往往驅使學生去探索、迫使學生去弄清楚基本原理，激發(fā)學生創(chuàng)新的源動力，促進學生更廣泛地掌握理論知識。激發(fā)學習源動力，變被動學習為主動學習，促進本科生科研思維的培養(yǎng)[9]。

六、教學中著重培養(yǎng)學生的科研思維與能力

科研思維的養(yǎng)成，源于生活的方方面面。討論、實驗、講座、課堂都是科研思維培養(yǎng)的重要陣地。其中最主要的培養(yǎng)科研思維的方式是最終還是要回歸到課堂中，因為課堂是最主要的讓學生最直接接觸知識的圣地，課堂上培養(yǎng)本科生基礎理論，傳授基本知識，培養(yǎng)本科生科研思維及創(chuàng)造性潛質，教學過程中教學方法得當，善于培養(yǎng)、善于引導，只要注意本科生的科研思維的培養(yǎng)，完全可以培養(yǎng)學生形成敏銳的學術嗅覺，強化探索和捕捉科學問題的能力。此外，實習也是教學工作中一個重要的培養(yǎng)創(chuàng)新的場所，指導老師既可注重強化基本操作和工作技能訓練，還可側重啟發(fā)科研思維，培養(yǎng)科研能力，在實習實踐中營造濃厚而輕松的科研氛圍，結合實際啟發(fā)學生的科研選題意識，引導學生加強科研能力。然而扎根實驗室則可培養(yǎng)本科生忠于原始記錄、尊重科學事實的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；也可以培養(yǎng)學生對實驗事實進行嚴密論證或分析科學問題并用論文形式與他人交流的自己看法的能力。這樣，不但可以培養(yǎng)學生消除浮而不實的作風，而且可以促使其以嚴謹?shù)膽B(tài)度處理科學問題，從而提升科研思維能力。實驗過程及分析過程也是培養(yǎng)我們科研思維的一個重要內容；學術講座也是我們科研思維培養(yǎng)的重要陣地；此外還有文獻閱讀，廣泛的閱讀往往可以學習到人家嚴謹?shù)乃季S和科研作風。

實踐告訴我們，努力創(chuàng)造條件，積極引導，培養(yǎng)大學本科生的科研興趣，讓他們積極參與到科研實踐活動中并加強指導，激發(fā)主動探索的科研精神，培養(yǎng)大學生獲得基本科研思維能力、提升科研創(chuàng)新實踐能力是一件有意義的偉大事業(yè)。

相信通過廣大教育工作者的努力改革和教學實踐，“卓越工程師”計劃的實行定會具有光明的前景。

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