理工科實(shí)驗(yàn)型研究生科研訓(xùn)練淺論

汪莎莎　解令海

【摘 要】本文針對(duì)理工科實(shí)驗(yàn)型研究生的科研訓(xùn)練，設(shè)計(jì)了五個(gè)訓(xùn)練環(huán)節(jié)及兩種反饋方式，試圖通過(guò)科學(xué)系統(tǒng)的訓(xùn)練方法全面提高研究生的獨(dú)立科研能力。

【關(guān)鍵詞】科研訓(xùn)練 研究生 “做寫講”

Discussion of the Scientific Research Training for Experiment-Type Graduate Students of Science & Engineering

WANG Sha-sha XIE Ling-hai

（Nanjing University of Posts and Telecommunications， Institute of Advanced Materials （IAM）， Jiangsu Nanjing 210046，China）

【Abstract】In this paper， a scientific research training system is designed for the postgraduate students of science， containing 5 training links and 2 feedback forms. We hope this scientific and systematic training method will be helpful to improve the independent research ability of postgraduate students comprehensively.

【Key words】Scientific research training； Postgraduate student； “doing、writing and speaking”

0 引言

研究生教育位于我國(guó)高等教育體系中的最高層次，其目標(biāo)在于培養(yǎng)具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論，能夠從事科學(xué)技術(shù)研發(fā)及理論研究工作的高級(jí)專門人才。對(duì)于廣大的理工科研究生來(lái)說(shuō)，通過(guò)一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找科學(xué)規(guī)律，驗(yàn)證假說(shuō)理論，最終對(duì)物質(zhì)世界獲得更深層次的理解是科研的必經(jīng)之路。值得注意的是，研究生這種基于實(shí)驗(yàn)的科研培訓(xùn)與本科生階段的“灌輸式”實(shí)驗(yàn)課截然不同。研究生階段注重于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是一個(gè)創(chuàng)造新知識(shí)的過(guò)程。如果按照本科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教師在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前講明實(shí)驗(yàn)的目的、機(jī)理、操作流程和預(yù)期結(jié)果，然后學(xué)生按照規(guī)定步驟完成實(shí)驗(yàn)，無(wú)需思考即可完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種培養(yǎng)模式只能對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證，無(wú)法培養(yǎng)較為獨(dú)立的創(chuàng)新性科研能力。[1]然而，目前針對(duì)理工科實(shí)驗(yàn)型研究生尚未建立起一整套切實(shí)可行易于推廣的科研訓(xùn)練體系，因此，合理科學(xué)的科研訓(xùn)練體系的設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)木o迫性和重要性。[2]本文從理工科實(shí)驗(yàn)型研究生科研訓(xùn)練內(nèi)容和理工科實(shí)驗(yàn)型研究生科研訓(xùn)練的反饋兩個(gè)方面進(jìn)行細(xì)化，試圖對(duì)科研訓(xùn)練建立一套較為系統(tǒng)的方法，訓(xùn)練的最終目標(biāo)是提升研究生的獨(dú)立科研能力。

1 理工科實(shí)驗(yàn)型研究生科研訓(xùn)練內(nèi)容

做實(shí)驗(yàn)是理工科研究生進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐的重要手段，然而僅僅培訓(xùn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和儀器表征能力充其量只是使其機(jī)械地會(huì)“做”實(shí)驗(yàn)，至于為什么要這樣做實(shí)驗(yàn)，做了實(shí)驗(yàn)以后如何去分析思考改進(jìn)，得到的結(jié)論如何去科學(xué)的表達(dá)，均沒(méi)有涉及。因此，為了系統(tǒng)科學(xué)的對(duì)研究生進(jìn)行較為完整全面的科研訓(xùn)練，提高研究生獨(dú)立從事科學(xué)研究，即獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、分析、解決科學(xué)問(wèn)題的能力，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下五個(gè)科研訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

1.1 課題論證

研究生課題的首要任務(wù)是明確科學(xué)問(wèn)題。在導(dǎo)師給的課題基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握本領(lǐng)域的起源，階段性進(jìn)展，目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和制約該領(lǐng)域發(fā)展的問(wèn)題。本環(huán)節(jié)培養(yǎng)的是研究生收集、整理、分析資料的能力，其目的在于讓學(xué)生對(duì)自己的課題有較深層次的理解，清楚自己從事該方向的科研價(jià)值，并為下一步具體的實(shí)驗(yàn)方案確定打好知識(shí)基礎(chǔ)。資料的收集要求學(xué)生熟練掌握幾大科研數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，外文數(shù)據(jù)庫(kù)如web of science期刊及會(huì)議論文索引數(shù)據(jù)庫(kù)、Ei Village 2工程索引數(shù)據(jù)庫(kù)、IEEE/IEE Electronic Library全文數(shù)據(jù)庫(kù)等，中文數(shù)據(jù)庫(kù)如CNKI中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)、維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)等，具體可在學(xué)校圖書館電子資源中查詢。數(shù)量龐大的文獻(xiàn)需要合理有效的分類管理以便隨時(shí)查閱，mendeley、Endnote、Note express等文獻(xiàn)管理軟件需要熟練運(yùn)用，此外，Google學(xué)術(shù)和微軟必應(yīng)等搜索網(wǎng)站也很有幫助。對(duì)于文獻(xiàn)的分析理解可以從本領(lǐng)域比較經(jīng)典的綜述及博士論文入手，建立整體概念和系類劃分，每個(gè)課題50篇核心文獻(xiàn)的閱讀量，泛讀文獻(xiàn)應(yīng)達(dá)到上百篇，并養(yǎng)成寫閱讀筆記的習(xí)慣。在確定了領(lǐng)域的核心問(wèn)題和大致的實(shí)驗(yàn)方案以后，下一步就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

1.2 科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的來(lái)源一是從文獻(xiàn)閱讀中汲取靈感，二是在本實(shí)驗(yàn)室前期工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步研究。之所以要對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是因?yàn)橐紤]到實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的可行性和得到預(yù)期結(jié)果的可能性。首先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)在原理方面是否可行，然后把實(shí)驗(yàn)步驟分解細(xì)化到單元式操作，因此在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)給出實(shí)驗(yàn)流程邏輯圖和實(shí)驗(yàn)變量正交表，如此一方面明確了實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驼w實(shí)驗(yàn)思路，防止被實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種意外情況打亂節(jié)奏，另一方面正交表設(shè)定即為多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每組對(duì)比只變換一個(gè)單一變量，每組實(shí)驗(yàn)都可以得到關(guān)于該變量的明確實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可以避免重復(fù)無(wú)用的工作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以根據(jù)已有結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)流程邏輯圖和正交表進(jìn)行靈活調(diào)整。如果參考了文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)部分，先原樣重復(fù)看結(jié)果是否跟文獻(xiàn)報(bào)道一致，確定實(shí)驗(yàn)所需的材料、儀器以及操作人員的技能都是滿足實(shí)驗(yàn)要求的，如果出現(xiàn)偏差，應(yīng)如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)合理調(diào)控變量。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作

具體的實(shí)驗(yàn)操作水平是因人而異的，而實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)的目的，就是盡可能的消除這種差異性。通過(guò)單元式實(shí)驗(yàn)操作培訓(xùn)可以在最大程度上減少人為差異，在本科階段通過(guò)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)為單元實(shí)驗(yàn)操作打下了基礎(chǔ)，而研究生階段的實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)而言具有多變性和自主性，而且除了大型儀器操作培訓(xùn)外，基本不會(huì)有專門的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)課。這種情況下，研究生新生一來(lái)可以通過(guò)仔細(xì)學(xué)習(xí)觀摩重復(fù)師兄師姐的實(shí)驗(yàn)操作掌握本實(shí)驗(yàn)室的基本單元操作，二來(lái)通過(guò)重復(fù)文獻(xiàn)中某些已經(jīng)很成熟的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)拓展實(shí)驗(yàn)手段。不論是通過(guò)哪種方式來(lái)學(xué)習(xí)并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，自糾正都是必不可少的一環(huán)，通過(guò)不斷的對(duì)比自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行校正調(diào)整最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化操作。當(dāng)然，科研工作的創(chuàng)新性決定了不是所有實(shí)驗(yàn)都是前人做過(guò)的，很大程度上需要研究生自己去摸索新的實(shí)驗(yàn)手法，但絕對(duì)不是無(wú)目的無(wú)邏輯地隨便嘗試，還是要建立在充分調(diào)研、理性設(shè)計(jì)、規(guī)范操作、合理調(diào)控的基礎(chǔ)上。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的原始數(shù)據(jù)可分為形貌表征、結(jié)構(gòu)表征、性能表征等等，不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的分析處理方式，一般來(lái)說(shuō)有圖形和數(shù)字兩種表達(dá)形式，而且兩者之間一定程度上可以相互轉(zhuǎn)化，以達(dá)到最佳表達(dá)效果。研究生應(yīng)養(yǎng)成及時(shí)分析處理數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣，對(duì)于每個(gè)課題都應(yīng)單獨(dú)建檔，分類存放數(shù)據(jù)，用WORD或PPT形式匯總數(shù)據(jù)處理結(jié)果，方便查找、對(duì)比及總結(jié)?；谥啊翱茖W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)中的實(shí)驗(yàn)流程邏輯圖，研究生應(yīng)具有清晰的邏輯思路，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)有一定的預(yù)測(cè)性，或者說(shuō)可期性，當(dāng)出現(xiàn)預(yù)期不符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，能通過(guò)排除法確定影響因素并設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行因果驗(yàn)證。[3]基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)中的實(shí)驗(yàn)變量正交表，應(yīng)得到成組的單變量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以方便對(duì)比分析每種變量的單獨(dú)作用，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來(lái)的變量的影響趨勢(shì)進(jìn)行下一步科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施。隨著計(jì)算軟件的普及和理論模擬水平的提高，很多研究生會(huì)過(guò)于追求軟件的使用而忽略了數(shù)據(jù)所表達(dá)的科學(xué)機(jī)理本身，對(duì)軟件處理結(jié)果一知半解，原理不清不楚，這種現(xiàn)象值得警醒。

1.5 寫作

一個(gè)完整的科研工作的最終表現(xiàn)形式一般是形成一篇嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目萍颊撐?。論文既是研究成果的總結(jié)，也是同行進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的媒介。[4]論文雖然分為前言、實(shí)驗(yàn)、結(jié)果與討論、總結(jié)等幾個(gè)部分，但是都在闡述同一個(gè)科研事實(shí)，其核心甚至可以用短短幾句話概括，并貫穿全文。很多研究生初次寫作時(shí)往往會(huì)割裂并孤立這幾個(gè)部分，為了寫前言而寫前言，而不去考慮前言對(duì)于提出科學(xué)問(wèn)題，厘清研究背景，突出文章主旨的作用。一篇優(yōu)秀的論文是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的分級(jí)式邏輯整體，其中的每個(gè)部分都有其各自的作用同時(shí)又集中闡明了文章主題。在寫作之前同樣應(yīng)列出整體邏輯框架圖，哪幾個(gè)圖應(yīng)拼成一幅大圖，每幅圖的作用，和文章主旨的關(guān)系，圖與圖之間的邏輯關(guān)系，基本上只要先處理好圖的關(guān)系，文章的思路也就大致清楚了。結(jié)果與討論的大部分內(nèi)容都是根據(jù)圖來(lái)展開(kāi)，應(yīng)先簡(jiǎn)單介紹該圖屬性，一句話概括其作用，再結(jié)合圖表內(nèi)容客觀描述數(shù)據(jù)事實(shí)，最后結(jié)合文獻(xiàn)展開(kāi)討論，得出該圖能夠提供的科學(xué)結(jié)論。論文的摘要、前言最后一段和總結(jié)各有作用，不可簡(jiǎn)單復(fù)制粘貼，應(yīng)有所側(cè)重。摘要意在概述全文，簡(jiǎn)單地提出問(wèn)題和難點(diǎn)，介紹本文工作并突出工作亮點(diǎn)。前言最后一段旨在承上啟下，是以前言為研究背景進(jìn)而引出本文工作?？偨Y(jié)在概述全文工作亮點(diǎn)的同時(shí)，應(yīng)著重提出該工作的意義以及對(duì)后續(xù)研究的計(jì)劃和展望，起到繼往開(kāi)來(lái)的作用。

2 理工科實(shí)驗(yàn)型研究生科研訓(xùn)練的反饋

鑒于科研工作的特殊性，導(dǎo)師不會(huì)事無(wú)巨細(xì)地過(guò)問(wèn)日常研究的每個(gè)細(xì)節(jié)，但也不宜過(guò)分放養(yǎng)學(xué)生，因此周期性地總結(jié)和反饋科研工作是導(dǎo)師和研究生之間溝通交流的重要途徑，也是導(dǎo)師評(píng)價(jià)學(xué)生、指導(dǎo)學(xué)生、管理學(xué)生的有效手段。如果說(shuō)之前所述的科研訓(xùn)練更多是在培養(yǎng)“做”的能力，則科研訓(xùn)練反饋著重于“寫”和“講”的能力，本文里提出反饋的具體表現(xiàn)形式為兩種：周報(bào)月報(bào)以及組會(huì)。

2.1 周報(bào)和月報(bào)

把一周內(nèi)零散的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行匯總，形成整體思路的周報(bào)，不僅有利于督促自己及時(shí)處理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且促使自己重新審視這段時(shí)間的科研進(jìn)程，給出自我評(píng)價(jià)，清楚自己本周的工作含金量到底有多少，是不是做了無(wú)用功，如何進(jìn)行下一步的改善。周報(bào)應(yīng)做到數(shù)據(jù)和圖文說(shuō)明相結(jié)合，內(nèi)容應(yīng)包括本周工作簡(jiǎn)單目錄，和上周工作的關(guān)系（工作目的），具體的本周工作匯報(bào)，以及下步計(jì)劃。周報(bào)和本周的原始數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)發(fā)送給指導(dǎo)老師，周報(bào)的記錄應(yīng)具有連貫性，且并不是實(shí)驗(yàn)記錄的簡(jiǎn)單復(fù)制，個(gè)人的思考結(jié)論、實(shí)驗(yàn)的串聯(lián)和分析應(yīng)體現(xiàn)在周報(bào)中。月報(bào)的時(shí)間跨度更大，所涵蓋的工作內(nèi)容較之周報(bào)應(yīng)更加系統(tǒng)化。這樣就建立起了一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄-周報(bào)-月報(bào)-論文的科研寫作流程，如果周報(bào)和月報(bào)平時(shí)準(zhǔn)備到位，數(shù)據(jù)處理完善，到了論文階段自然水到渠成。

2.2 組會(huì)

定期開(kāi)展組會(huì)可以督促學(xué)生平時(shí)努力工作防止無(wú)物可講，也給本實(shí)驗(yàn)室老師同學(xué)提供面對(duì)面相互交流的機(jī)會(huì)。組會(huì)形式一般為每人介紹自己工作內(nèi)容的PPT，其他人提出問(wèn)題建議等等，學(xué)生如果科研遇到困難也可以在組會(huì)上對(duì)問(wèn)題進(jìn)行描述，大家一起討論解決。組會(huì)也是個(gè)相互學(xué)習(xí)進(jìn)步的場(chǎng)所，具有一定科研素養(yǎng)的高年級(jí)學(xué)生應(yīng)起到榜樣作用，新生可以通過(guò)自我?guī)氩粩鄬W(xué)習(xí)其他人的思考方式，數(shù)據(jù)處理模式，文獻(xiàn)閱讀方式，PPT制作格式等方方面面。

3 結(jié)束語(yǔ)

科研訓(xùn)練是研究生培養(yǎng)的重要手段之一，貫穿于研究生的整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程之中，也是研究生教育區(qū)別于本科教育的顯著標(biāo)志。[5]

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]