從化學(xué)類碩士生科研水平反思本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)

何 倩

(中國海洋大學(xué)，海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 山東 266100)

研究生教育是國民教育體系的頂端。研究生科研水平的高低、強(qiáng)弱以及是否掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與知識直接影響我國科研創(chuàng)新能力的整體水平[1]。然而，當(dāng)前研究生的質(zhì)量尤其是碩士研究生科研技能水平普遍偏低，缺乏創(chuàng)新能力，與國家需要的創(chuàng)新型人才存在脫節(jié)。因此，只有找到當(dāng)前碩士研究生思想僵化、動手能力差的根源，并尋求解決這些問題的方式和方法才能從根本上提升研究生的科研技能水平，最終使其成長為國家需要的人才。

化學(xué)類研究生的科研水平尤其依賴于其實(shí)驗(yàn)操作技能和科研思維。本文擬以當(dāng)前化學(xué)類碩士研究生的現(xiàn)狀為例，深入剖析其科研技能存在的問題，反思本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對學(xué)生科研思維和實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的重要性，并提出本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的相應(yīng)措施。

1 當(dāng)前化學(xué)類碩士研究生科研技能存在的問題

(1)眼界相對狹窄。很多碩士研究生對科研實(shí)驗(yàn)室的儀器包括大型和常規(guī)儀器都表示在本科階段沒見過或沒親自操作過。簡單的常規(guī)儀器如制水機(jī)、pH計(jì)等一周或兩周或可熟練掌握其儀器原理、使用流程、注意事項(xiàng)等等，但稍復(fù)雜些儀器如原子熒光(AFS)、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、多接受杯電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICPMS)等一個月、兩個月甚至半年都不能保證能熟練使用。而碩士研究生的學(xué)習(xí)時限較為有限，過多的時間用在學(xué)習(xí)儀器上，留給科研思考和動手探索的時間就會明顯不足。

(2)精細(xì)化操作水平不高。以電子分析天平稱量為例，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中固體樣品通常只要求精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位即可，而在科研實(shí)驗(yàn)中通常需要精確到小數(shù)點(diǎn)后四位，那么怎樣才能稱量的更準(zhǔn)確？很多操作細(xì)節(jié)如左手手指輕擊右手腕部以及天平在使用前的校準(zhǔn)步驟等在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都很少教授。此外，針對液體樣品，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)更多的是以體積法來估量，而科研實(shí)驗(yàn)通常要求是以更精確的重量法來衡量。

(3)實(shí)驗(yàn)操作有誤或者不規(guī)范。以化學(xué)試劑Hg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的保存為例，由于器壁的吸附和還原揮發(fā)，Hg2+在保存過程中濃度會不斷降低。很多研究生沒有注意到這些問題，如果繼續(xù)開展實(shí)驗(yàn)就會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。正確的做法應(yīng)當(dāng)是在Hg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中添加一定濃度的酸和氧化劑如K2Cr2O4等，才能保證Hg2+在長期保存過程中濃度不變。此外，研究生不規(guī)范操作引發(fā)的安全事故近些來也是層出不窮，易燃?xì)怏w氫氣、甲烷等；易燃液體酒精、乙醚等以及易燃固體白磷、二硝基苯等不規(guī)范操作都會引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。

(4)實(shí)驗(yàn)記錄不規(guī)范，數(shù)據(jù)處理中對常用作圖軟件不熟悉。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和記錄貫穿科研活動全過程，是科學(xué)研究的原始資料，并為科學(xué)研究提供重要信息。某些不良習(xí)慣對客觀、及時和準(zhǔn)確收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常有害。例如隨手將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于小紙片易造成丟失；實(shí)驗(yàn)記錄不完整，缺乏實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)步驟等；數(shù)據(jù)整理不及時導(dǎo)致錯誤操作不能及時發(fā)現(xiàn)；僅記錄成功的數(shù)據(jù)，舍去了可能更有價值的失敗數(shù)據(jù)等等。此外，在數(shù)據(jù)處理中各種作圖軟件也是科學(xué)研究不可缺少的工具，但很多碩士研究生在本科階段實(shí)驗(yàn)報告中還在使用坐標(biāo)紙畫圖，未曾接觸過專業(yè)作圖軟件如ORIGIN、CORELDRAW等。

(5)實(shí)驗(yàn)中缺乏思考，創(chuàng)新能力較差。大部分碩士研究生都是按照導(dǎo)師的指示說一步做一步，缺乏主觀能動性；實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了問題也只知道問導(dǎo)師而不會自己去想辦法解決；文獻(xiàn)閱讀更是只能簡單理解字面意思，缺乏多篇文獻(xiàn)之間歸納總結(jié)的能力。當(dāng)前很多研究生選擇讀研都是社會形勢所逼，而非自己真正喜歡科研。缺乏了對科研的興趣就很難投入其中，沒有深入的思考又怎會有創(chuàng)新。

綜上可知，當(dāng)前化學(xué)類碩士研究生科研技能存在的問題大多都來自本科階段缺乏相應(yīng)的訓(xùn)練，尤其是本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和設(shè)備跟不上時代的發(fā)展。大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容只停留在表面，缺乏引導(dǎo)學(xué)生深入思考、培養(yǎng)科研興趣的設(shè)計(jì)；且實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備硬件和軟件投入資金過少，無法為學(xué)生拓寬眼界，也限制了學(xué)生的發(fā)展。

2 解決方法與對策

(1)很多常規(guī)儀器如pH計(jì)、分光光度計(jì)等都是本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》等經(jīng)常使用的設(shè)備。為了讓每位同學(xué)都能親自操作這些常規(guī)設(shè)備，一方面可加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)資金投入，購買更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從而減少小組合作次數(shù)，增加學(xué)生獨(dú)立操作機(jī)會；另一方面可多開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以便讓學(xué)生能夠熟練掌握這些設(shè)備的使用。針對大型復(fù)雜儀器如AFS、ICP-MS等，可在《儀器分析實(shí)驗(yàn)》中增設(shè)相關(guān)儀器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠見到更多的先進(jìn)儀器，培養(yǎng)科研興趣。若部分高校還不能普及，可以通過其他活動如“實(shí)驗(yàn)室義工”、“本科生研究發(fā)展計(jì)劃”[2]等讓更多的本科生提前進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室接觸這些大型儀器，為今后讀研做好準(zhǔn)備。

(2)針對學(xué)生精細(xì)化操作水平不高的問題，一方面可利用多媒體技術(shù)，在本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室播放一些“高精”操作視頻，例如顯微鏡下的精細(xì)操作、微量樣品的提取、注射等，提高學(xué)生對“精準(zhǔn)操作”的意識；另一方面在滿足基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，可開設(shè)一些更高要求、更高難度的實(shí)驗(yàn)以及舉辦化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽[3]等，訓(xùn)練學(xué)生的“精準(zhǔn)操作”能力。

(3)針對研究生科研實(shí)驗(yàn)中的不規(guī)范操作，除了導(dǎo)師在實(shí)驗(yàn)開始前的反復(fù)叮囑，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段就引導(dǎo)學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)更為重要，可以盡早培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。具體措施一方面可通過實(shí)驗(yàn)原理上的講解強(qiáng)調(diào)規(guī)范與不規(guī)范操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；另一方面可引導(dǎo)學(xué)生自己動手通過比對實(shí)驗(yàn)結(jié)果加強(qiáng)規(guī)范操作的意識。針對實(shí)驗(yàn)安全意識的培養(yǎng)，可在每門實(shí)驗(yàn)課開始之前專門增加課時用于講解實(shí)驗(yàn)安全相關(guān)知識，同時還要定期開展實(shí)驗(yàn)安全講座，時刻敲響安全警鐘。

(4)針對研究生實(shí)驗(yàn)記錄不規(guī)范以及對常用作圖軟件不熟悉的問題，在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果能提前培養(yǎng)這方面的意識則會大大提高研究生的科研效率。例如實(shí)驗(yàn)課任課教師可在每次實(shí)驗(yàn)開始之前反復(fù)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)記錄的規(guī)范性，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后協(xié)助學(xué)生利用作圖軟件繪圖，培養(yǎng)學(xué)生對軟件作圖的興趣。

(5)針對研究生缺乏思考，創(chuàng)新能力差的問題，在本科階段逐漸培養(yǎng)學(xué)生對科研的興趣是解決這一問題的有力措施。例如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可多設(shè)計(jì)一些開放性實(shí)驗(yàn)[4-6]，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，沒有固定步驟，沒有固定流程，啟發(fā)學(xué)生自己思考，在思考過程中還可培養(yǎng)文獻(xiàn)閱讀的意識，結(jié)合文獻(xiàn)設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)步驟。該過程既可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，還能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)成功時獲得極大的滿足感，進(jìn)而也培養(yǎng)了對科研的興趣。

3 結(jié) 語

本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的高低直接影響著學(xué)生在碩士研究生階段的科研技能水平高低。在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和動手能力可大幅提高學(xué)生在碩士研究生階段的科研水平，促進(jìn)我國研究生教育健康、有序地發(fā)展。