地方高水平大學(xué)本科生科研能力培養(yǎng)的探索

楊 梅

(吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

目前在我國(guó)提出建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家背景下，地方高水平大學(xué)自身的內(nèi)在要求需要其加強(qiáng)對(duì)本科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，立足于為社會(huì)各行各業(yè)培養(yǎng)所需的“創(chuàng)新實(shí)干型”應(yīng)用型人才[1-2]。應(yīng)用型人才具有一定的理論基礎(chǔ)及較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，此類人才在工作崗位時(shí)能夠迅速或通過短期培訓(xùn)很快地適應(yīng)工作崗位[3]。科研能力可歸納為：在開展科學(xué)研究時(shí)，運(yùn)用科學(xué)方法探求事物的本質(zhì)和規(guī)律的過程中所表現(xiàn)出的本領(lǐng)。對(duì)大學(xué)生的科研能力，美國(guó)本科生科研理事會(huì)(CUR)的定義[4]：“本科生科研是指由本科生進(jìn)行的探究或調(diào)查活動(dòng)，通過此活動(dòng)，可以對(duì)學(xué)科的發(fā)展做出原創(chuàng)性的、創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)?！笨蒲心芰χ饕憩F(xiàn)為信息獲取能力、自學(xué)能力、分析判斷和決策能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、歸納總結(jié)能力、創(chuàng)新能力、科技寫作能力等[5]。

目前地方高水平大學(xué)在建設(shè)過程之中也面臨不少問題，科技創(chuàng)新能力不足，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)滯后，雖然一批高校在本科生科研能力培養(yǎng)方面取得了一定的成效[6-8]，但部分地方高校對(duì)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)沒有給予足夠的重視，學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)更難以體現(xiàn)，與現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)相脫節(jié)。造成國(guó)內(nèi)許多高校畢業(yè)生具有良好的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，但是在科研能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新實(shí)踐能力方面顯得極為薄弱[9-10]，只有大力培養(yǎng)提高本科生科研實(shí)踐創(chuàng)新能力，才會(huì)被社會(huì)、被企業(yè)肯定和接受。本文以我校生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)為例，從以下幾個(gè)方面介紹本科生科研興趣培養(yǎng)和科研能力提升的一點(diǎn)做法和想法。

一、研究性學(xué)習(xí)與理論課堂教學(xué)相結(jié)合的科研思維訓(xùn)練模式

教師是提升學(xué)生科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力的核心。把本科生科研訓(xùn)練融入課堂教學(xué)，需要教師具備創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)和現(xiàn)代教育理念。教師應(yīng)不斷充實(shí)自己的知識(shí)體系，積累科研經(jīng)驗(yàn)，提升教學(xué)水平。在專業(yè)課教學(xué)中，教師應(yīng)注重理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研結(jié)合，將科研方法、科研經(jīng)驗(yàn)等融入課程中，通過課堂設(shè)計(jì)、課程考核等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握專業(yè)理論知識(shí)、專業(yè)研究方法、科學(xué)研究步驟等。理論教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、歸納總結(jié)能力、信息獲取能力、創(chuàng)新能力、分析判斷和決策能力有重要作用，在教學(xué)過程中要改變傳統(tǒng)教學(xué)模式和理念，對(duì)于部分非關(guān)鍵內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)，可以讓學(xué)生提交一篇與課程內(nèi)容相關(guān)的綜述論文并在課堂上利用PPT進(jìn)行講解和討論，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及科技寫作和表述能力。

近幾年來，我校生物工程專業(yè)推行“平臺(tái)+課堂”的混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法改革?；A(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容對(duì)接專業(yè)需求，專業(yè)課程內(nèi)容對(duì)接崗位標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持學(xué)生中心導(dǎo)向，在教學(xué)過程中開展討論式、案例式的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、分析判斷和決策能力[11-12]。學(xué)科基礎(chǔ)課是本科教育中最重要的課程，具有理論成熟、邏輯嚴(yán)密的特點(diǎn)，所以在培養(yǎng)歸納總結(jié)能力的同時(shí)，還應(yīng)重在培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新意識(shí)。本專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課微生物學(xué)、生物化學(xué)等課程上多介紹一些與課程相關(guān)的最新科研成果和科學(xué)技術(shù)、學(xué)科名人事跡，由此激發(fā)學(xué)生的科研興趣和科研精神[13]。

專業(yè)課是與工程實(shí)際聯(lián)系最緊密的課程，知識(shí)更新快，需要及時(shí)把前沿的科學(xué)技術(shù)引入教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取能力、分析判斷和決策能力、寫作和表述能力以及創(chuàng)新能力。在專業(yè)課教學(xué)過程中，通過教學(xué)內(nèi)容和方法的改變，如：開展案例教學(xué)，教師可以結(jié)合理論知識(shí)及自己的科研領(lǐng)域設(shè)計(jì)科學(xué)合理的應(yīng)用案例，甚至可以跨學(xué)科設(shè)計(jì)應(yīng)用案例。在專業(yè)核心課《發(fā)酵工程》講述“工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化”的章節(jié)時(shí)，強(qiáng)調(diào)發(fā)酵培養(yǎng)基配方優(yōu)化研究的實(shí)驗(yàn)步驟，優(yōu)化方法及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)等等，讓學(xué)生查閱相關(guān)的資料進(jìn)一步了解培養(yǎng)基優(yōu)化過程的規(guī)律，為以后的研究學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，并強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)基優(yōu)化過程的在以后的研究中的重要性。

在講授《生物工程設(shè)備》“生物反應(yīng)器”的章節(jié)時(shí)，在講解比較復(fù)雜的工程問題如通用式發(fā)酵罐攪拌槳功率計(jì)算，如何讓學(xué)生去學(xué)習(xí)人們面對(duì)影響因素復(fù)雜的實(shí)際問題，怎么去從最簡(jiǎn)單、最理想的狀態(tài)中去尋找規(guī)律，回歸出方程，然后再考慮到實(shí)際的工程情況，一點(diǎn)點(diǎn)接近實(shí)際的工程條件來解決問題，引導(dǎo)學(xué)生探索復(fù)雜科學(xué)的思維方式。另外，對(duì)于本章其他類型的生物反應(yīng)器可以引導(dǎo)學(xué)生去收集資料，整理資料，撰寫綜述類的初級(jí)形態(tài)的學(xué)術(shù)論文，鍛煉科技論文寫作能力為畢業(yè)論文打基礎(chǔ)。

二、實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科研能力

(一) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)生的科研能力的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生科研能力及提高綜合能力的重要形式之一。經(jīng)過幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，本專業(yè)的幾點(diǎn)做法[14]：一是注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系的優(yōu)化，針對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和專業(yè)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革，刪掉一部分重復(fù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合設(shè)計(jì)性和研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，增加多學(xué)科的綜合實(shí)驗(yàn)課程。同時(shí)利用開放實(shí)驗(yàn)室，吸引本科生進(jìn)行自選課題的科研實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練。二是改變考核方式和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫方式,強(qiáng)調(diào)問題分析與結(jié)果討論的重要性,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告按科研論文格式進(jìn)行撰寫，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、分析問題、解決問題及科技論文寫作的能力。三是采用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)及中試裝置模擬過程清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生獲得更好的實(shí)驗(yàn)效果。例如：在《生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中盡可能以大的綜合性的實(shí)驗(yàn)代替驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過不同的實(shí)驗(yàn)單元培訓(xùn)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)有整體性認(rèn)識(shí)。如“黑曲霉檸檬酸發(fā)酵”實(shí)驗(yàn)，貫穿整個(gè)檸檬酸工業(yè)生產(chǎn)過程，將對(duì)工業(yè)發(fā)酵工藝流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室完全再現(xiàn)，包含多個(gè)小實(shí)驗(yàn)，即檸檬酸菌種黑曲霉的活化及誘變篩選，菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)，5L發(fā)酵罐檸檬酸發(fā)酵，發(fā)酵培養(yǎng)基的制備及滅菌，檸檬酸的發(fā)酵及控制，發(fā)酵過程中檸檬酸酸含量測(cè)定，還原糖的測(cè)定，菌濃度測(cè)定及菌體形態(tài)觀察，鈣鹽法提取檸檬酸及結(jié)晶等。在實(shí)驗(yàn)前先讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵操作參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如不同的誘變時(shí)間、不同的培養(yǎng)基成分等因素的改變，學(xué)生分組進(jìn)行多媒體課件講解和討論，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容有更加深入的了解。實(shí)驗(yàn)后所有學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后再分組進(jìn)行討論，分析出現(xiàn)問題的原因。

(二) 生產(chǎn)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)學(xué)生的科研能力的培養(yǎng)

通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)發(fā)酵領(lǐng)域的前沿技術(shù)、新工藝和新設(shè)備予以了解和熟悉；學(xué)生須查閱大量的文獻(xiàn)資料和使用相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，分析和解決實(shí)際工程問題的能力，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，不但要掌握生產(chǎn)工藝流程，更重要的是學(xué)習(xí)生產(chǎn)工藝的調(diào)控技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)、企業(yè)各種技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)[15]。通過學(xué)習(xí)企業(yè)的技術(shù)改造，通過學(xué)習(xí)改造前后的工藝流程、優(yōu)缺點(diǎn)的比較，理解工藝創(chuàng)新技術(shù)的理念，在工廠實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)技術(shù)創(chuàng)新方法。讓學(xué)生對(duì)企業(yè)技術(shù)改造有自己獨(dú)到的見解，將創(chuàng)新意識(shí)引入生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生去思考此工段為什么進(jìn)行技術(shù)改造，如何將先進(jìn)的技術(shù)引入到實(shí)際生產(chǎn)流程中，如何將科學(xué)研究的理論成果技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工藝中[16]。生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)中利用智慧課堂，采用“1+1+1三結(jié)合”，即“線上預(yù)習(xí)+下廠實(shí)習(xí)+線下教學(xué)”線上線下混合式教學(xué)模式，教學(xué)中重視各個(gè)工段的工藝控制方法及異?，F(xiàn)象的研究，強(qiáng)化學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(三) 畢業(yè)環(huán)節(jié)學(xué)生的科研能力的培養(yǎng)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)和各方面綜合能力的檢驗(yàn)，讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)完成某一個(gè)完整課題，同時(shí)也是一次并集中的科研訓(xùn)練，在掌握專業(yè)知識(shí)及平時(shí)科研訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，按照規(guī)范化的研究程序與方法，去分析、解決一兩個(gè)實(shí)際問題的實(shí)踐鍛煉形式。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析、解決實(shí)際問題的科研能力，使學(xué)生得到從事本專業(yè)工作和科學(xué)研究的基本程序和方法的基本訓(xùn)練。論文題目根據(jù)教師的研究方向和研究興趣并與社會(huì)需求高度切合，許多學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與創(chuàng)新和科研環(huán)節(jié)研究有聯(lián)系起來，學(xué)生在課外科技創(chuàng)新項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繼續(xù)做下去，使學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)的深度和廣度有很大提高。同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生自擬題目，查閱文獻(xiàn)綜述并由院系教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查，確定其可行性，從而提高學(xué)生獨(dú)立研究和創(chuàng)新能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。規(guī)范教師指導(dǎo)畢業(yè)論文工作的流程及過程指導(dǎo)，避免抄襲現(xiàn)，開展優(yōu)秀論文和指導(dǎo)教師評(píng)選，加強(qiáng)教師對(duì)畢業(yè)論文的指導(dǎo)。

三、鼓勵(lì)本科生積極參加科研小組訓(xùn)練活動(dòng)和國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流

1969 年美國(guó)麻省理工學(xué)院提出的“本科研究機(jī)會(huì)計(jì)劃”作為一種強(qiáng)化本科生早期科研訓(xùn)練的嘗試，90年代以來，部分研究型大學(xué)根據(jù)此思路，實(shí)施本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃[5]。提倡和強(qiáng)化本科生參與科研活動(dòng)，已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量而采用的基本對(duì)策。

科研訓(xùn)練活動(dòng)作為一種教學(xué)形式，其與課堂教學(xué)、自學(xué)和社會(huì)實(shí)踐等相互滲透、貫穿于教學(xué)過程。本科生科研不同于一般的學(xué)術(shù)研究活動(dòng)，其目的是給學(xué)生提供了一種較早介入科研活動(dòng)的經(jīng)歷。課外科研訓(xùn)練多是借助于科研項(xiàng)目，資助或扶持學(xué)生參與科學(xué)研究，有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)學(xué)習(xí)向創(chuàng)新性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。鼓勵(lì)有條件的指導(dǎo)教師選擇具有一定潛力的本科生進(jìn)行定向科研能力培養(yǎng)，使其盡早進(jìn)入導(dǎo)師的科研團(tuán)隊(duì)，為其配置固定的研究生進(jìn)行輔導(dǎo)。建立學(xué)生導(dǎo)師制，最大限度利用實(shí)驗(yàn)裝備及技術(shù)條件為學(xué)生提供開放、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生持續(xù)地、有針對(duì)性地進(jìn)行科學(xué)研究訓(xùn)練。另外，鼓勵(lì)學(xué)生參加不同級(jí)別的大學(xué)生競(jìng)賽，訓(xùn)練學(xué)生查閱文獻(xiàn)、自主設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的能力，在大賽中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。近幾年學(xué)生參加教師科研課題研究20余項(xiàng)，參加省級(jí)及國(guó)家級(jí)大學(xué)生生物學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)近百余人次，學(xué)生在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)篇。

學(xué)術(shù)講座是高校進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、提高教學(xué)和科研水平、營(yíng)造學(xué)術(shù)氛圍的有效手段。如：大型學(xué)術(shù)會(huì)議、跨學(xué)科的學(xué)術(shù)討論和小型學(xué)術(shù)講座、學(xué)術(shù)講座、報(bào)告、課堂討論和辯論等活動(dòng)，有利于教師和學(xué)生自由地進(jìn)行學(xué)術(shù)上的探索，對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生的復(fù)合知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新思維，鞏固、加深課堂上所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)面，了解最新的專業(yè)學(xué)科動(dòng)態(tài)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研潛能具有重要作用。

多年來，堅(jiān)持“以教學(xué)為中心，以科學(xué)研究為支撐，以科研促進(jìn)教學(xué)”的指導(dǎo)思想，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研潛能，有效提高本科生的科研興趣和科研實(shí)踐能力。根據(jù)近五年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(2017-2021)，畢業(yè)生國(guó)內(nèi)升學(xué)率穩(wěn)步上升,本專業(yè)考研率穩(wěn)定在15%左右，在省屬同類型高校中居領(lǐng)先地位。從就業(yè)率、考研率和就業(yè)去向來看，本專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生受到用人單位的肯定，普遍反映畢業(yè)生踏實(shí)肯干、工作能力強(qiáng)、心理素質(zhì)過硬、具有較好的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力，根據(jù)近年來跟蹤調(diào)查結(jié)果，本專業(yè)畢業(yè)生，綜合評(píng)價(jià)方面優(yōu)秀率達(dá)到67%，稱職率30%人，基本稱職率3%。

四、結(jié) 語

地方高校根據(jù)自身的實(shí)際情況在校園文化、激勵(lì)政策、校外實(shí)訓(xùn)基地等方面予以重視。國(guó)家和地方政府鼓勵(lì)有條件的企業(yè)，尤其是高新技術(shù)企業(yè)設(shè)立“本科生科研探索實(shí)訓(xùn)基地”，鼓勵(lì)本科生到企業(yè)中進(jìn)行有針對(duì)性的科研訓(xùn)練活動(dòng)，全社會(huì)都為本科生的科研探索提供政策、物質(zhì)和人力支持，集聚資源，認(rèn)真實(shí)施“高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計(jì)劃”(2011計(jì)劃)，通過協(xié)同創(chuàng)新發(fā)揮地方高水平大學(xué)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)、促進(jìn)地方高校建設(shè)高水平大學(xué)的建設(shè)及我國(guó)青年科技人才的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)我國(guó)創(chuàng)新發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。