應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生科研能力的培養(yǎng)在教學(xué)中的研究與分析*

郝偉舉，張怡然

(上海理工大學(xué)化學(xué)系，上海 200093)

進(jìn)入21世紀(jì)，知識(shí)老化的速度不斷加快，學(xué)科與學(xué)科間的知識(shí)壁壘被逐漸突破、滲透、融合。隨著應(yīng)用化學(xué)學(xué)科綠色化，專(zhuān)業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)以及知識(shí)和技術(shù)更新周期的不斷縮短，也相應(yīng)對(duì)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求——我們需要的是充足的理論知識(shí)，良好的實(shí)踐能力，二者兼?zhèn)淝覔碛幸欢ǖ目蒲兴季S和創(chuàng)新能力的人才。而在人才培養(yǎng)方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式大多以固定的單一知識(shí)體系和理論為主，教師僅僅通過(guò)書(shū)本進(jìn)行授課，課堂氛圍難免枯燥乏味，學(xué)生只是被動(dòng)的接收知識(shí)，缺乏實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而導(dǎo)致本科生科研能力培養(yǎng)的嚴(yán)重不足。因此培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)本科生具有基本的科研素養(yǎng)以及扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是大學(xué)的目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)以及理論教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)以科研人才培養(yǎng)為目標(biāo)的相關(guān)教學(xué)模式成為實(shí)驗(yàn)以及理論教學(xué)中的重要內(nèi)容同時(shí)也需要認(rèn)真思考和深入研究的問(wèn)題。

1 培養(yǎng)應(yīng)化專(zhuān)業(yè)本科生科研能力的必要性

培養(yǎng)科研思維、創(chuàng)新能力是學(xué)科發(fā)展的需要?，F(xiàn)階段提高本科生教育質(zhì)量，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，已成為我國(guó)高校建設(shè)與發(fā)展的主題。近些年來(lái)，中國(guó)各方面的能力之所以能夠有如此迅猛的發(fā)展，是因?yàn)閯?chuàng)新在其中扮演了極為重要的角色[1]。國(guó)防實(shí)力的提升、教育水平的提高、優(yōu)秀科研成果的不斷問(wèn)世、航天事業(yè)的快速發(fā)展，全都以創(chuàng)新作為核心力量。許多應(yīng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生在進(jìn)入實(shí)習(xí)單位工作時(shí)，往往會(huì)面臨動(dòng)手能力較差，不能舉一反三，很難獨(dú)立完成工作等問(wèn)題。雖然目前我國(guó)高等院校已經(jīng)開(kāi)始著手將工作重心從強(qiáng)調(diào)“績(jī)點(diǎn)為王”的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)創(chuàng)新思維和科研能力的現(xiàn)代型教育模式，但由于沒(méi)有規(guī)范化的實(shí)施措施及政策，創(chuàng)新教育很難開(kāi)展。

“心中醒，口中說(shuō)，紙上作，不從身上習(xí)過(guò)，皆無(wú)用也[2]。通過(guò)科研實(shí)驗(yàn)，本科生可以獲得與其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的教授交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中耳濡目染，最終在導(dǎo)師引導(dǎo)下獨(dú)立完成科研任務(wù)。這樣一來(lái)不僅能夠培養(yǎng)本科生的科研思維與創(chuàng)新能力，更有助于鞏固應(yīng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，提高新知識(shí)與運(yùn)用書(shū)本知識(shí)的融會(huì)貫通的能力。此外，通過(guò)科研實(shí)驗(yàn)， 應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生也能對(duì)自身有更清晰的認(rèn)識(shí)，豐富自身履歷，對(duì)其今后的學(xué)術(shù)深造和就業(yè)發(fā)展也有很大幫助。因此，在大學(xué)本科階段的整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，科研能力的培養(yǎng)作為一種提升創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方式，其地位十分關(guān)鍵。

2 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式太過(guò)枯燥

目前應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的實(shí)驗(yàn)課都已有配套教材，實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)都已被設(shè)計(jì)好，學(xué)生只需要按照書(shū)本上的文字操作即可，學(xué)生獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)被剝奪，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只是在檢驗(yàn)原有的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否正確，這對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)非常不利，甚至不能滿足培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生科研能力的需要[3]。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)未引起學(xué)校及師生重視

直到20世紀(jì)90年代末，我國(guó)高等院校在培養(yǎng)本科生科研能力方面才逐漸起步。 1996年，清華大學(xué)借鑒美國(guó)麻省理工學(xué)院的本科生研究機(jī)會(huì)計(jì)劃，實(shí)施“大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃”，這是我國(guó)高校最早開(kāi)展的本科生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練計(jì)劃[4]。從那以后，國(guó)內(nèi)的高等院校也相繼開(kāi)展了類(lèi)似活動(dòng)。2005年，北京大學(xué)出臺(tái)規(guī)定，首次將“研究課程”納入課程體系，邁出了本科生創(chuàng)新與科研能力培養(yǎng)體系建設(shè)的關(guān)鍵一步，將本科生研究課程管理提高到了新的水平。

實(shí)驗(yàn)課雖然是一門(mén)獨(dú)立的課程，但由于實(shí)用性不強(qiáng)，缺少趣味性，學(xué)生們僅把實(shí)驗(yàn)課看成是次于專(zhuān)業(yè)課的附屬課程，未能引起學(xué)生足夠的重視。但應(yīng)用化學(xué)是一門(mén)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作有著一定要求的專(zhuān)業(yè)，學(xué)生除了基本理論課程的學(xué)習(xí)外，還需培養(yǎng)包括實(shí)驗(yàn)室操作安全及實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用在內(nèi)的基本實(shí)驗(yàn)技能[5]。

2.3 師資力量不足

在應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生教育中，教師起著關(guān)鍵性作用，然而最近幾年高校大量擴(kuò)招，教師資源匱乏，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能以大班方式進(jìn)行。目前化學(xué)師資力量也較為薄弱，高學(xué)歷并且開(kāi)展科研工作的教師更是少之又少。大多數(shù)的教師教學(xué)任務(wù)重，因此耗費(fèi)在本科生科研能力培養(yǎng)方面的精力與時(shí)間不足。

2.4 科研經(jīng)費(fèi)不足

高等院校的辦學(xué)資金主要來(lái)自于地方政府的財(cái)政撥款、學(xué)校的教育貸款，由于成立時(shí)間短，普遍存在學(xué)校資源缺乏、自主創(chuàng)收能力不強(qiáng)、辦學(xué)經(jīng)費(fèi)不足等現(xiàn)象。一方面對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有一定要求的實(shí)驗(yàn)消耗成本較大，另一方面實(shí)驗(yàn)還需購(gòu)置藥品試劑，經(jīng)費(fèi)不足導(dǎo)致科研實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行。

3 具體辦法和舉措

3.1 增加本科生科研能力培訓(xùn)，激發(fā)科研興趣

要區(qū)分本科生與研究生對(duì)文獻(xiàn)的不同要求，如何調(diào)動(dòng)本科生對(duì)文獻(xiàn)檢索和閱讀的興趣是提升其閱讀量和訓(xùn)練其閱讀能力的關(guān)鍵。根據(jù)化學(xué)類(lèi)本科生不同的專(zhuān)業(yè)，要引發(fā)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)科研興趣的不同，確立以興趣為導(dǎo)向。

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生科研能力的培養(yǎng)要貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，大二及大三階段，對(duì)學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力進(jìn)行培養(yǎng)。使用檢索工具查閱相關(guān)文獻(xiàn)是獲取大量原始資料的有效手段，熟練掌握查找文獻(xiàn)的具體方法和技巧能讓日后的科研工作事半功倍。學(xué)校還可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)成績(jī)突出且有意愿參與科研實(shí)驗(yàn)的本科二年級(jí)及以上學(xué)生與教師結(jié)對(duì)，利用課余時(shí)間參與實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)師首先將相應(yīng)課題分配給學(xué)生，學(xué)生應(yīng)提前查閱文獻(xiàn)，了解實(shí)驗(yàn)思路、原理及步驟，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做好實(shí)驗(yàn)記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)會(huì)用查找文獻(xiàn)的方法來(lái)解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，總結(jié)反思，將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科研工作相結(jié)合。大四開(kāi)始著手準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)論文，前期積累的文獻(xiàn)檢索，數(shù)據(jù)處理等能力，都能幫助學(xué)生形成一個(gè)完整的科研實(shí)踐體系。在科研能力的培訓(xùn)過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)科研在自身發(fā)展以及日后工作中的重要作用，注重激發(fā)本科生的科研興趣，營(yíng)造良好的科研氛圍。

3.2 引進(jìn)優(yōu)秀教師，營(yíng)造良好科研氛圍

高等院校在招聘教師過(guò)程中應(yīng)該多選擇一些科研素養(yǎng)高、有豐富科研經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀師資力量。應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生可以根據(jù)自己的興趣選擇合適的導(dǎo)師，根據(jù)教師科研項(xiàng)目的進(jìn)展參與到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。一方面，教師相信學(xué)生可以勝任相關(guān)的科研工作，并且愿意幫助引導(dǎo)學(xué)生，做學(xué)生科研工作的領(lǐng)路人。另一方面，教師要樹(shù)立師生平等的意識(shí)，在科研實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中與學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)、探討和解決問(wèn)題。這樣學(xué)生既能參與科研實(shí)驗(yàn)，又能幫助導(dǎo)師完成科研的任務(wù)，并且緩解了一部分由于師資力量和科研經(jīng)費(fèi)不足帶來(lái)的壓力。按照這種模式培養(yǎng)，既能營(yíng)造出良好的科研氛圍，又可提升應(yīng)化專(zhuān)業(yè)本科生的科研能力，同時(shí)也促進(jìn)了未來(lái)科研工作的發(fā)展。

4 自身具體實(shí)例

4.1 增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性

教師的科研實(shí)驗(yàn)室相較于普通實(shí)驗(yàn)室往往擁有更多先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為本科生科研能力的培養(yǎng)提供了有利條件。現(xiàn)階段，本實(shí)驗(yàn)室大四學(xué)生2名做“畢業(yè)設(shè)計(jì)”，其畢業(yè)論文方向?yàn)榛瘜W(xué)鍍法實(shí)現(xiàn)高效硼基催化材料的制備及在電解水制氫的應(yīng)用研究，大二學(xué)生2名做“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”，其方向是柔性催化電極的構(gòu)建及析氫研究。其中，顧同學(xué)已有專(zhuān)利(專(zhuān)利名稱(chēng)：化學(xué)鍍法制備金屬硫化物實(shí)現(xiàn)高效電解水制氫，管理編號(hào)：20201392)在審理，幾位本科生都是為應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，他們充分利用實(shí)驗(yàn)室條件，積極參加實(shí)驗(yàn)。將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科研工作相結(jié)合，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，使其綜合素質(zhì)得到提升。課題的研究方向以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體操作都以學(xué)生為主，教師只做必要的引導(dǎo)[6]。平時(shí)學(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)也能在課題研究中得以體現(xiàn)，知識(shí)不再是只存在于書(shū)本上死板的文字，特別是當(dāng)課題的研究取得進(jìn)展，能獨(dú)立解決問(wèn)題的時(shí)候，獲得的不僅僅是成就感，還有從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”的學(xué)習(xí)態(tài)度，從一味的“被動(dòng)接受”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)探索新知”的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

4.2 開(kāi)拓了視野

本科生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室，能獲得許多與導(dǎo)師和研究生交流的機(jī)會(huì)，可以在交流的過(guò)程中了解他們的科研方向及內(nèi)容，獲得一些與應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的前沿資訊，極大地開(kāi)拓了視野，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的熱愛(ài)，明確了自己的奮斗目標(biāo)，現(xiàn)階段在實(shí)驗(yàn)室做科研的幾位應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生，都勵(lì)志要繼續(xù)深造，攻讀研究生。

5 展 望

隨著化學(xué)的發(fā)展與科研水平的不斷提高，本科生的科研能力和科研經(jīng)歷越發(fā)得到國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)院校研究生導(dǎo)師以及企業(yè)的認(rèn)可和青睞。目前應(yīng)化專(zhuān)業(yè)本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通常只關(guān)注專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教學(xué)，而忽略了在大學(xué)生綜合素質(zhì)能力中占有重要地位的科研能力。科研能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)在應(yīng)化專(zhuān)業(yè)本科生教學(xué)中具有深遠(yuǎn)意義，但是仍然存在科研實(shí)驗(yàn)儀器、師資及資金不足等問(wèn)題。我們只有充分理解本科生科研思維能力在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的關(guān)鍵作用，才能為培養(yǎng)更多的科研人才發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

6 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用化學(xué)本身就是一門(mén)集理論、實(shí)踐和綜合為一體的學(xué)科，各分支學(xué)科間緊密交叉。隨著高等院校的教學(xué)水平與人才培養(yǎng)質(zhì)量的穩(wěn)步提升，各高校紛紛將創(chuàng)新型教育納入人才培養(yǎng)計(jì)劃。這必然對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，因此科研能力以及素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要。通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，縝密的科研思維，即使是被動(dòng)的接受科研培訓(xùn)，只要有較為扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)作為支撐，也會(huì)在今后從事的相關(guān)工作中受益匪淺。