科研訓(xùn)練作為一種教學(xué)方式的探究與實踐*

紀(jì)登輝 史少輝 封順珍 李金花 李 梅

(石家莊學(xué)院物理學(xué)院 河北 石家莊 050035)

張聰敏 趙玉一 王現(xiàn)忠

(石家莊學(xué)院圖書館 河北 石家莊 050035)

1 引言

應(yīng)用型大學(xué)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為辦學(xué)定位，但學(xué)術(shù)性也不可謂不重要.教學(xué)是立校之本，科研是強校之路，科研反哺教學(xué)[1].本科院校物理學(xué)專業(yè)多以培養(yǎng)中學(xué)教師為目標(biāo)，要求學(xué)生掌握物理學(xué)科的基本理論、基本知識，具備初步的物理教學(xué)、實驗研究能力.而科學(xué)研究訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、研究能力、思維能力、表達(dá)能力和組織能力的有效方式方法之一.

在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，以“本科生”與“科研”作為關(guān)鍵詞精確搜索，截止2020年9月2日共搜索到詞條1567條[2].隨著教育的發(fā)展，國內(nèi)研究者對本科生科研的關(guān)注度逐漸升高，尤其是2006年到2015年之間，論文數(shù)量呈現(xiàn)直線增長的趨勢，隨后幾年基本穩(wěn)定在120篇/年的發(fā)文量.發(fā)表論文的研究機構(gòu)達(dá)到40所，首都醫(yī)科大學(xué)以26篇發(fā)文量位居榜首，吉林大學(xué)以19篇位于第二，湖南中醫(yī)藥大學(xué)與北京師范大學(xué)以17篇并列第三.40所研究機構(gòu)中醫(yī)學(xué)類高校占據(jù)大多數(shù)席位，共17所，占比42.5%.河北大學(xué)是河北省唯一一所入圍高校，發(fā)表科研成果8項，靳明、王獻(xiàn)玲、韋麗紅等人發(fā)表在《實驗技術(shù)與管理》期刊上的《基于本科生科研創(chuàng)新能力的探究型實驗設(shè)計與實踐》[3]，設(shè)計了生活中固體廢棄物制備活性炭及吸附性能測定實驗，通過對活性炭的碳源選擇、制備條件、形貌和吸附性能等方面的探索和實踐，鞏固了學(xué)生的理論知識，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力.周志軍與楊麗坤共同發(fā)表的《科研成果轉(zhuǎn)化為本科生創(chuàng)新性綜合實驗探索》建議為高年級本科生開設(shè)綜合實驗課[4]，在實驗內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)緊密聯(lián)系當(dāng)前的研究熱點，隨時將新的成熟科研項目優(yōu)化、融入到綜合實驗教學(xué)中.此外，有6項科研成果主要針對國內(nèi)醫(yī)學(xué)類、旅游類本科生以及美國研究型本科生科研能力情況進行研究與探討.

湘南學(xué)院的李傳華等人對地方本科院校理工科學(xué)生參與科研訓(xùn)練情況進行了探索[5]，指出學(xué)生科研意識不強，學(xué)?？蒲薪?jīng)費投入不足，組織管理不到位，師資隊伍建設(shè)滯后等現(xiàn)狀與問題.綜合類老牌院校基礎(chǔ)條件好，科研平臺多，師資力量雄厚，碩士生、博士生帶動本科生，科研氣氛較強.但是，地方性本科院校大部分沒有研究生培養(yǎng)任務(wù)，師資與科研平臺不足，本科生科研素質(zhì)培養(yǎng)帶動創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力不強.因此，地方性院校如何增強學(xué)生參與科學(xué)研究的意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，獲得創(chuàng)新思維成為亟需解決的問題.本文將石家莊學(xué)院物理學(xué)專業(yè)學(xué)生作為研究對象，通過探索合理可行的科研訓(xùn)練模式，輔助課程設(shè)計來實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，提升學(xué)生創(chuàng)新思維，探索人才培養(yǎng)新模式.

2 物理學(xué)專業(yè)科研訓(xùn)練情況調(diào)研及分析

科研訓(xùn)練情況網(wǎng)上問卷包括9個方面的內(nèi)容，如表1所示，涵蓋入學(xué)初期的科研訓(xùn)練基礎(chǔ)、科研訓(xùn)練興趣、科研訓(xùn)練計劃、科研訓(xùn)練需求、科研訓(xùn)練目的等5個維度.有效問卷185份，其中大一、大二、大三、大四所占比例分別為21.6%,29.2%,19.5%,23.2%，已畢業(yè)6.5%.針對題目1，有91.4%的同學(xué)在進入大學(xué)之前沒有接觸過科研項目，說明學(xué)生的科研基礎(chǔ)較弱.針對題目2，有著濃厚興趣的占比為55.7%、有點興趣的占比38.4%、完全沒有興趣的占比5.9%，說明了學(xué)生具有較強的科研意愿及興趣.針對題目4，選擇應(yīng)當(dāng)及早地普及科研宣講選項占比最高為88.6%，說明了學(xué)生對科研項目訓(xùn)練的迫切需要.針對題目7，選擇打算積極參加科研小組的同學(xué)占比71.9%，再次說明了學(xué)生具有較高的科研興趣.針對題目3，何時參與科研項目比較合適，選擇大一、大二、大三、大四、研究生、不確定的占比分別為18.9%,35.7%,21.1%,5.4%,12.4%,6.5%.可以看出，大部分學(xué)生認(rèn)為在本科階段有必要進行科研項目訓(xùn)練，并認(rèn)為在大二最合適，這與學(xué)生知識儲備逐漸增多有關(guān).題目6為多選題，其中科研學(xué)習(xí)的體驗、申請發(fā)明專利、發(fā)表學(xué)術(shù)論文、為畢業(yè)論文打基礎(chǔ)、為考研做準(zhǔn)備、出于興趣愛好的占比分別為80%，31.4%，41.6%，56.2%，58.9%，64.9%，可以看出，學(xué)生一方面是希望通過訓(xùn)練來增強科學(xué)研究體驗，一方面是出于本人的興趣愛好.題目8和9體現(xiàn)出學(xué)生希望開設(shè)物理學(xué)前沿講座與創(chuàng)新型課題的強烈意愿.

表1 物理學(xué)專業(yè)科研情況調(diào)研內(nèi)容

3 階梯式科研訓(xùn)練模式

3.1 階梯式科研訓(xùn)練模式基本構(gòu)架

圖1給出了階梯式科研訓(xùn)練模式示意圖.該模式基于問卷調(diào)查與問題獲得情況，形成階梯式科研訓(xùn)練模式雛形，通過試運行階段，發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化階梯式科研訓(xùn)練模式，加強學(xué)生對前沿學(xué)科的了解，提高寫作與作圖技巧，培養(yǎng)科學(xué)的思維，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，促進溝通能力、合作能力、翻譯能力的提高，實現(xiàn)科研反哺教學(xué).采用互聯(lián)網(wǎng)+方式對物理學(xué)專業(yè)學(xué)生實時進行問卷調(diào)查與跟蹤，主要針對學(xué)生的科研認(rèn)識、態(tài)度、需求、興趣等；對師資隊伍與硬件平臺等方面進行調(diào)研與分析，獲取影響本科生科研瓶頸問題；打造科研學(xué)習(xí)小組，提高學(xué)生科研能力.通過選擇合適的科研課題，組建科研小組，實行教師帶高年級學(xué)生，高年級學(xué)生帶低年級學(xué)生，階梯式科研訓(xùn)練模式，形成良好的合作交流氣氛.以成果發(fā)表，申請專利，申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，參加相關(guān)競賽作為外動力，推進科研學(xué)習(xí)小組研究動力.探索適合階梯式科研訓(xùn)練模式過程中的相應(yīng)制度，既要考慮到學(xué)生的身心發(fā)展，又要有相應(yīng)的退出機制，讓科研訓(xùn)練真正成為幫助學(xué)生創(chuàng)新的途徑，而不是給學(xué)生帶來負(fù)擔(dān).

圖1 階梯式科研訓(xùn)練模式運行圖

3.2 階梯式科研訓(xùn)練模式----以半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組為例

在對學(xué)生開展問卷調(diào)查，對師資隊伍與硬件平臺等方面進行調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，開始組建科研學(xué)習(xí)小組.以半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組為例，其階梯式科研訓(xùn)練模式示意如圖2所示.

圖2 半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組階梯式科研訓(xùn)練模式示意圖

半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組由兩名骨干教師負(fù)責(zé)課題的論證以及日?？蒲羞\行過程中問題的解答與處理；團隊核心人員由畢業(yè)生、大四、大三、大二、大一學(xué)生構(gòu)成，形成階梯式科研訓(xùn)練梯隊，每個梯隊2～3人；科研小組運行過程中，導(dǎo)師因材施教，根據(jù)不同年級學(xué)生的特點，選擇論證相應(yīng)的科研訓(xùn)練計劃，重點培養(yǎng)高年級學(xué)生的科研訓(xùn)練能力，提高創(chuàng)新思維；大三、大四是科研小組主力，大一、大二學(xué)生主要學(xué)習(xí)綜述類文獻(xiàn)；高年級學(xué)生在保證自己學(xué)業(yè)情況下，完成好自己科研課題，利用課余時間指導(dǎo)低年級學(xué)生進行基礎(chǔ)性研究工作；低年級學(xué)生在完成自己專業(yè)科學(xué)理論、專業(yè)技能、專業(yè)方法前提下，利用課余時間，在科研訓(xùn)練及研究過程中增強科研意識，培養(yǎng)科研訓(xùn)練興趣，提高科研訓(xùn)練技能.

“導(dǎo)-高-低”階梯式科研訓(xùn)練模式以課題為引導(dǎo)，成果產(chǎn)出為激勵措施，近年來發(fā)表論文4篇，其中EI收錄1篇[6]，中文核心2篇[7,8]，普刊1篇[9]，申請發(fā)明專利1項[10]，校級優(yōu)秀畢業(yè)論文2篇[11]，院級優(yōu)秀畢業(yè)論文4篇，互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽校級三等獎1項[12]，如圖2所示.科研訓(xùn)練研究成果產(chǎn)出的同時，培養(yǎng)了地方性高校學(xué)生對科研訓(xùn)練的熱愛、對知識的向往以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時，交流協(xié)作能力、語言表達(dá)能力、知識轉(zhuǎn)化能力都得到了顯著提高.該模式是對高校本科教學(xué)的一種嘗試性探索，在一定程度上實現(xiàn)了科研與教學(xué)的有機結(jié)合，科研反哺教學(xué).

3.3 半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組組內(nèi)成員感悟

畢業(yè)生甲:所有的鋪墊，所有的付出都是為了最后實驗結(jié)果得出結(jié)論.為了得到這個結(jié)論，從前期的零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，到動手去計算、繪圖，再到最后的數(shù)據(jù)分析總結(jié)，這個過程會經(jīng)歷很多次的失敗，很多次的迷茫和疑惑，反復(fù)著這些事，很單調(diào)也很枯燥.但是,當(dāng)所有的數(shù)據(jù)積淀匯總，就會得到很多意想不到的收獲.我們做人做事也是一樣，只有經(jīng)歷了才會成長，只有去不斷地完善，不斷地去做才會得到你想要的結(jié)果，甚至超出預(yù)期.

大四學(xué)生乙:撰寫論文以前，我們一定要對論文選題有所了解，明確它所包含的內(nèi)容，然后根據(jù)其內(nèi)容和題目去查找相關(guān)文獻(xiàn)，進行調(diào)研，開始不需要看得太細(xì)致，把其中有用的部分摘出來或作相關(guān)記錄.如果導(dǎo)師推薦了文獻(xiàn)，需要著重進行閱讀.當(dāng)自己的論文包含計算或?qū)嶒灢糠?，前期一定要熟悉相關(guān)操作并多次重復(fù)以免出錯，這一部分將會是科研訓(xùn)練成果的靈魂，一定要保證其準(zhǔn)確性.

大二學(xué)生丙:在這幾個月里，我學(xué)習(xí)到了一些新知識，對科研有了一定的了解，學(xué)會了兩種新軟件的使用，對文檔的處理有所提高，知道了寫論文有哪些注意事項.這些新知識對我以后的讀書、工作都會有很大的幫助.同時，我也有許多需要反思的地方，比如學(xué)習(xí)的主動性，溝通協(xié)調(diào)能力，工作效率等都需要提高，學(xué)習(xí)要深入，不能淺嘗輒止，不懂就要問、就要查，不能只拘泥于現(xiàn)有知識，要主動探索拓展.

4 結(jié)束語

教學(xué)是立校之本，科研是強校之路，科研反哺教學(xué)，但地方性高校學(xué)生科研機會及平臺較少.本文通過科學(xué)調(diào)研，在掌握學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了階梯式科研訓(xùn)練模式，實現(xiàn)了“導(dǎo)-高-低”三維一體教學(xué)模式，形成了導(dǎo)師引領(lǐng)，學(xué)生主體，高低年級有機結(jié)合的半導(dǎo)體功能材料仿真科研小組.階梯式科研模式的運行，不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，培養(yǎng)了其對科研的熱愛，對知識的向往，形成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，而且交流協(xié)作、語言表達(dá)、知識轉(zhuǎn)化等能力都得到了顯著提高，實現(xiàn)了教學(xué)與科研的有機結(jié)合.