化學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)問題分析和研究能力培養(yǎng)初探

康子曦，范黎黎，王榮明

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）理學(xué)院，山東青島266580）

0 引 言

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本科教育中的重要組成部分之一，是綜合能力培養(yǎng)訓(xùn)練和考核的過程［1］。這個(gè)過程既是對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐能力的培養(yǎng)、鍛煉，也是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題能力、獨(dú)立研究能力和創(chuàng)新意識(shí)的重要途徑［2］。不同學(xué)科的畢業(yè)設(shè)計(jì)依據(jù)各自學(xué)科特點(diǎn)具有不同的培養(yǎng)訓(xùn)練側(cè)重點(diǎn)。化學(xué)學(xué)科作為偏重實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科，則把學(xué)生的研究能力作為主要訓(xùn)練目標(biāo)之一。作者近幾年在國(guó)內(nèi)外均指導(dǎo)過本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)比國(guó)外學(xué)生，國(guó)內(nèi)學(xué)生在獨(dú)立性、專業(yè)和綜合能力方面均體現(xiàn)了一定的差別。國(guó)內(nèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量有待提高以獲得更好的培養(yǎng)訓(xùn)練效果。目前已有文章分析討論了我國(guó)高校本科生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中存在的問題［3-6］?？偨Y(jié)起來可以概括為：①論文選題不當(dāng)；② 畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間過短，論文內(nèi)容粗糙，抄襲嚴(yán)重；③ 學(xué)生缺乏基本訓(xùn)練，無法獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；④學(xué)生就業(yè)壓力導(dǎo)致其對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)投入不夠；⑤管理和監(jiān)控體系不合理等。針對(duì)這些問題，提出的主要解決方案包括：①詳細(xì)合理的管理評(píng)估體系［7］；② 采用不同的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)觀［3］；③ 加強(qiáng)綜合能力培養(yǎng)；④ 改革指導(dǎo)模式，提高科研創(chuàng)新能力［4］；⑤ 加強(qiáng)政策支持和各方面投入［6，8］

然而，僅在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行改革難以從根本上解決問題，還應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)前的各個(gè)本科教學(xué)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)研究能力的培養(yǎng)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，提升最終的完成質(zhì)量，更好地培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才。本文將從化學(xué)學(xué)科畢業(yè)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的具體問題出發(fā)，初步探索如何在化學(xué)本科教學(xué)的相關(guān)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)研究能力的培養(yǎng)訓(xùn)練，提升最終畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量。

1 化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的主要問題

作者在新加坡國(guó)立大學(xué)和中國(guó)石油大學(xué)（華東）指導(dǎo)過本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中感受到了不同國(guó)家學(xué)生在面對(duì)研究問題、解決方案和組織陳述成果時(shí)的差異。國(guó)內(nèi)學(xué)生更多的是在完成指導(dǎo)教師交代的任務(wù)，缺少自己面對(duì)問題的思考，缺少基本的科研技能，在參加答辯時(shí)對(duì)于自己所做內(nèi)容了解不甚系統(tǒng)，也不夠深入。在我校近兩年化學(xué)專業(yè)的本科畢業(yè)生中進(jìn)行了匿名調(diào)查問卷，調(diào)查時(shí)間設(shè)在學(xué)生進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。部分問題在進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱“大創(chuàng)”）的學(xué)生中也進(jìn)行了調(diào)查。相關(guān)的問題如下：①在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)前對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度（A.感興趣；B.例行公事；C.無所謂；D.不想做）。② 認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于自己將來發(fā)展的作用（A.很有幫助；B.有一定作用；C.無所謂；D.浪費(fèi)時(shí)間）。③ 選題時(shí)的原因（A.題目感興趣；B.工作相關(guān)；C.無所謂；D.導(dǎo)師原因）。④對(duì)于自己畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的了解程度（A.很熟悉；B.有一定了解；C.老師或研究生讓做啥就做啥；D.等著收數(shù)據(jù)和PPT）。⑤對(duì)于自己畢業(yè)設(shè)計(jì)中不懂的地方，如何處理（A.網(wǎng)絡(luò)；B.圖書館或文獻(xiàn)；C.問老師或研究生；D.放著不管）。⑥ 自己將來的工作方向（A.研究生；B.本專業(yè)工作；C.非本專業(yè)工作；D.出國(guó)）。⑦希望和導(dǎo)師第一次見面了解哪些東西，獲得什么信息。⑧相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的研究生的研究生活，覺得和自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有什么區(qū)別。⑨希望在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中從導(dǎo)師那里獲得哪方面的培養(yǎng)。⑩為更有效、更有收獲地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，請(qǐng)?zhí)岢瞿慕ㄗh，各方面都可以。

將其中兩個(gè)有代表性的問題調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了整理，分布情況如圖1所示。

圖1 代表性問題的結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從上面的結(jié)果中不難看出，經(jīng)過了大創(chuàng)項(xiàng)目的訓(xùn)練和更多專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和能力有了明顯的提升，但仍有部分同學(xué)對(duì)于自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容缺乏認(rèn)識(shí)，無法獨(dú)立有效地處理研究中遇到的問題。隨著年級(jí)的升高和就業(yè)壓力的增大，相較于大創(chuàng)項(xiàng)目，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)研究不負(fù)責(zé)不關(guān)心的比例反而有所升高。對(duì)于問題⑨“希望在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中從導(dǎo)師那里獲得哪方面的培養(yǎng)”，學(xué)生的回答主要集中在解決問題的能力、研究思路培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)儀器技能訓(xùn)練等幾個(gè)方面，這也正是學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出的主要不足的方面。

1.1 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容不了解

在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和答辯環(huán)節(jié)中可以明顯發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生對(duì)自己所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)并沒有明確的認(rèn)識(shí)，甚至在答辯時(shí)仍不知道自己所做課題的研究意義和內(nèi)容。一方面是因?yàn)閼B(tài)度不夠認(rèn)真，精力投入有限，另一方面是因?yàn)橹叭狈ο嚓P(guān)的訓(xùn)練。具體來說，就是無法對(duì)新接觸的知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和總結(jié)，不能有效地將其與已掌握的知識(shí)技能產(chǎn)生聯(lián)系。在完成大學(xué)學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)該具有這種自主學(xué)習(xí)能力去面對(duì)專業(yè)相關(guān)的新領(lǐng)域和新知識(shí)，而不是完全依靠老師灌輸知識(shí)。比如在研究某種材料的生長(zhǎng)機(jī)理的題目中，學(xué)生可能無法在老師進(jìn)行初步講解后，有效地通過文獻(xiàn)檢索閱讀了解總結(jié)這類材料的制備方法，并聯(lián)系自己所學(xué)的反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)提出初步的實(shí)驗(yàn)方案。而這種能力正是化學(xué)專業(yè)學(xué)生在未來研究或工作生涯中所需要的，也是畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中要著重進(jìn)行訓(xùn)練和考核的能力。這種能力的基礎(chǔ)在文獻(xiàn)檢索課程和理論課教學(xué)中應(yīng)該進(jìn)行培養(yǎng)，并在大創(chuàng)項(xiàng)目中完成初步的實(shí)踐練習(xí)。

1.2 缺乏相關(guān)研究技能

在化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后將展開相關(guān)實(shí)驗(yàn)和一系列的材料表征。一些學(xué)生在這個(gè)過程中欠缺基本的科研能力。如在新型化學(xué)材料制備的課題中，學(xué)生對(duì)于復(fù)合材料試樣的制備、提純等基本常識(shí)往往并不十分清楚，而掃描電鏡和透射電鏡樣品的制備與觀察、X射線衍射儀的應(yīng)用范圍等專業(yè)性更強(qiáng)的問題，學(xué)生更是所知甚少，大多是在指導(dǎo)教師的安排下，進(jìn)行簡(jiǎn)單的試樣處理。對(duì)于各種常規(guī)表征（紅外光譜、X射線衍射光譜和核磁譜圖）的結(jié)果無法獨(dú)立完成作圖和初步分析。這部分的能力培養(yǎng)需要在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)，增加相關(guān)的案例練習(xí)，并讓學(xué)生在大創(chuàng)項(xiàng)目中進(jìn)行初步的實(shí)踐。

1.3 論文內(nèi)容和格式質(zhì)量不足

作為理科專業(yè)，化學(xué)學(xué)科畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終形式一般為研究論文。通過最終論文的撰寫可以訓(xùn)練學(xué)生的文字表達(dá)能力，培養(yǎng)思維邏輯性和研究論證的連續(xù)性等，為將來的深造學(xué)習(xí)和工作提供基礎(chǔ)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間只有3～4個(gè)月，且部分和考研或找工作時(shí)間重合，一些學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)和論文的投入不足。最后的論文可能只是幾篇期刊文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)已有數(shù)據(jù)的拼湊，更無法達(dá)到訓(xùn)練的目的，失去了學(xué)生撰寫畢業(yè)論文的實(shí)際意義。除了寫論文的主動(dòng)性不足的原因外，還有一些學(xué)生是不知道什么樣的論文是合格的論文以及如何才能寫好合格的論文。這就需要在整個(gè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中做好相關(guān)技能的培養(yǎng)訓(xùn)練并在大創(chuàng)項(xiàng)目中進(jìn)行初步實(shí)踐訓(xùn)練。

1.4 缺乏自主思考問題和解決問題的能力

在現(xiàn)在這個(gè)信息碎片化的社會(huì)中，人們專注思考問題的時(shí)間大大減少。而深入思考并解決問題正是推動(dòng)社會(huì)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，是學(xué)生未來學(xué)習(xí)工作中所需的重要能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)承擔(dān)著學(xué)校模式向社會(huì)模式轉(zhuǎn)換的過渡橋梁作用，它著重于鍛煉學(xué)生利用各種知識(shí)和技術(shù)解決問題的綜合能力，在本科階段提供了一次難得的理論研究或技術(shù)實(shí)踐完整過程的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。但在這個(gè)過程中，一些學(xué)生因?yàn)橹梆B(yǎng)成的思維惰性，或理論知識(shí)與實(shí)踐的脫節(jié)，無法獨(dú)立思考解決問題，而是習(xí)慣性地依賴他人或者敷衍了事，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)最終無法得到有條理的分析結(jié)論，達(dá)不到訓(xùn)練目標(biāo)。這個(gè)問題首先需要優(yōu)化指導(dǎo)、管理和考核系統(tǒng)，還需要在之前的本科教學(xué)中注意研究思維的培養(yǎng)和解決問題能力的訓(xùn)練。

2 本科教學(xué)各環(huán)節(jié)中研究能力的培養(yǎng)

基于以上問題，除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行優(yōu)化外，更重要的是在整個(gè)本科教育階段對(duì)學(xué)生加強(qiáng)相關(guān)研究能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生來說像是運(yùn)動(dòng)員的大型賽事或士兵的戰(zhàn)場(chǎng)。既是相應(yīng)能力培養(yǎng)增強(qiáng)的過程，同時(shí)更是對(duì)所學(xué)知識(shí)能力的實(shí)踐考核環(huán)節(jié)。這些運(yùn)用知識(shí)的能力更多地應(yīng)該在之前的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中完成。如果沒有訓(xùn)練或武器就參加比賽或進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)，肯定無法得到好的比賽成績(jī)或戰(zhàn)果，無法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目標(biāo)。所以在本科教學(xué)各環(huán)節(jié)中研究能力的培養(yǎng)，與提升畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量有著重要的聯(lián)系。

2.1 文獻(xiàn)檢索閱讀與整理

現(xiàn)在很多高校都在本科階段開設(shè)了文獻(xiàn)檢索課程，以培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生文獻(xiàn)檢索能力。為了在大學(xué)初始階段就培養(yǎng)這種能力，該課程一般開設(shè)在大一的下學(xué)期或者小學(xué)期。但在這個(gè)階段國(guó)內(nèi)學(xué)生對(duì)于研究還缺乏基本的認(rèn)識(shí)，不完全理解文獻(xiàn)檢索的作用。更重要的是在后續(xù)課程中很少涉及文獻(xiàn)檢索訓(xùn)練，沒有實(shí)踐應(yīng)用，學(xué)生很快就忘記了學(xué)過的文獻(xiàn)檢索方法，更無從談起文獻(xiàn)閱讀和整理歸納能力了。為了加強(qiáng)這項(xiàng)能力的培養(yǎng)，①應(yīng)該在文獻(xiàn)檢索課程中加入更多的實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)每個(gè)學(xué)生布置相應(yīng)的任務(wù)，要求其選擇題目并進(jìn)行文獻(xiàn)檢索閱讀整理，最終給出小結(jié)式論文或者演示報(bào)告。②在后續(xù)的其他課程中，通過案例研討式教學(xué)進(jìn)一步訓(xùn)練文獻(xiàn)檢索閱讀整理的能力。③ 在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的開始階段，指導(dǎo)教師應(yīng)把更多的實(shí)驗(yàn)布置轉(zhuǎn)換為題目引導(dǎo)，讓學(xué)生通過自己的文獻(xiàn)檢索了解研究目標(biāo)和設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)方案，從而完成結(jié)合實(shí)際題目的綜合訓(xùn)練［9］。

2.2 理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐的聯(lián)系

國(guó)內(nèi)外高校的本科教學(xué)依然以講授法為主要教學(xué)方式，這與課堂上進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練并不沖突，做好理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐相聯(lián)系需要做到以下幾個(gè)方面：①關(guān)鍵是在抽象理論知識(shí)的講解后將其與具體應(yīng)用案例聯(lián)系，這對(duì)于理論偏應(yīng)用的化學(xué)學(xué)科尤為重要?；瘜W(xué)課程中可以用來作為案例研究的題目非常多，例如新能源的開發(fā)，工業(yè)廢水的處理，石油產(chǎn)物的催化處理等。在理論教學(xué)中適當(dāng)穿插能突出課程教學(xué)效果的實(shí)踐性案例，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的重要性，理解化學(xué)知識(shí)與生活工作研究的密切關(guān)系，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力［10］。② 及時(shí)更新講授內(nèi)容，在注意基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，在課堂適當(dāng)引入相關(guān)前沿理論、材料和技術(shù)的講解，加強(qiáng)本科學(xué)生對(duì)于前沿研究的了解，使得學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)和未來工作接觸到相關(guān)領(lǐng)域時(shí)有基礎(chǔ)的概念和理解。③將學(xué)期末文獻(xiàn)講解答辯環(huán)節(jié)列入總成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)，訓(xùn)練學(xué)生查找、閱讀、理解文獻(xiàn)和組織語言匯報(bào)的能力［11］。學(xué)期末文獻(xiàn)講解答辯環(huán)節(jié)中要求每組學(xué)生在課程過程選取一個(gè)自己感興趣的方向查找相關(guān)文獻(xiàn)，做成學(xué)術(shù)交流課件形式向全班同學(xué)和老師講解，其他同學(xué)和老師均可以在講解后提出相關(guān)問題由答辯人解答。

2.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫

化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在本科階段會(huì)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)課程訓(xùn)練，而每次實(shí)驗(yàn)一般都會(huì)要求書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。論文式實(shí)驗(yàn)報(bào)告是提高學(xué)生寫作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力的一個(gè)重要手段?；A(chǔ)化學(xué)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告總體上適宜采用論文式實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式來撰寫［12］。應(yīng)該在這個(gè)過程中以實(shí)例為平臺(tái)教授什么樣的報(bào)告才是有質(zhì)量的，怎樣才能寫出質(zhì)量高的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，避免學(xué)生抄書或者使用網(wǎng)絡(luò)資源拼湊，指導(dǎo)學(xué)生通過有深度的思考完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫，在報(bào)告中體現(xiàn)自己的觀點(diǎn)和思路［13］。同時(shí)，在這個(gè)過程中教授數(shù)據(jù)的處理、作圖和分析，規(guī)范論文格式和參考文獻(xiàn)的使用，為畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫和未來的研究工作做好研究技能培養(yǎng)。

2.4 大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目

大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目是本科生個(gè)人或創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主選題設(shè)計(jì)、自行組織實(shí)施、獨(dú)立分析信息與撰寫總結(jié)報(bào)告，用以培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的興趣和能力的教學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)［14］。近年來，大創(chuàng)項(xiàng)目在各大高校中被廣泛開展，是一個(gè)培養(yǎng)訓(xùn)練研究能力的優(yōu)良形式。但和畢業(yè)設(shè)計(jì)一樣，若完成質(zhì)量不足，同樣會(huì)影響最終的效果。很多學(xué)生在申請(qǐng)項(xiàng)目的時(shí)候雄心勃勃，精神飽滿，一旦項(xiàng)目申請(qǐng)成功，或者做過幾次實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)并沒出現(xiàn)預(yù)期結(jié)果，或者實(shí)驗(yàn)過程中遇到其他困難，他們的主動(dòng)性就會(huì)迅速減弱，導(dǎo)致項(xiàng)目最后不了了之［15］。這個(gè)時(shí)候教師的引導(dǎo)作用就起到了關(guān)鍵作用。一方面教師要讓學(xué)生改變之前基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的觀念，并不是所有的實(shí)驗(yàn)都會(huì)按照設(shè)計(jì)的過程進(jìn)展得到理想的結(jié)果，這些出乎意料的結(jié)果同樣具有研究意義。另一方面，指導(dǎo)教師本身也要積極正視這些非理想的結(jié)果，投入其中并引導(dǎo)學(xué)生做出分析調(diào)整。大創(chuàng)項(xiàng)目的重點(diǎn)不在于能否得到預(yù)期的結(jié)果，而是在得到結(jié)果的過程中，讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)和技能，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來工作打下基礎(chǔ)。學(xué)生如果對(duì)大創(chuàng)項(xiàng)目的研究感興趣，可以在畢業(yè)設(shè)計(jì)中繼續(xù)選擇做后續(xù)研究，更深入的學(xué)會(huì)如何自主分析解決問題，獲得新知識(shí)和技能，成為具有創(chuàng)新研究能力的人才。

3 結(jié) 語

高校本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探索和創(chuàng)新相結(jié)合的綜合教學(xué)，是高等學(xué)校培養(yǎng)人才的重要教育教學(xué)環(huán)節(jié)，而不應(yīng)成為流于套路的機(jī)械任務(wù)。除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中優(yōu)化管理評(píng)估體系和時(shí)間安排，提升學(xué)生自主性并促進(jìn)其端正態(tài)度外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)前的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，同樣應(yīng)注意研究能力的培養(yǎng)。使學(xué)生有足夠的知識(shí)技能儲(chǔ)備在畢業(yè)設(shè)計(jì)中完成綜合訓(xùn)練，得到更優(yōu)良的實(shí)踐效果和能力提升［16］。