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理工科實驗型研究生科研訓(xùn)練淺論

2017-08-29 13:48汪莎莎解令海
科技視界 2017年11期
關(guān)鍵詞:研究生

汪莎莎 解令海

【摘 要】本文針對理工科實驗型研究生的科研訓(xùn)練,設(shè)計了五個訓(xùn)練環(huán)節(jié)及兩種反饋方式,試圖通過科學(xué)系統(tǒng)的訓(xùn)練方法全面提高研究生的獨立科研能力。

【關(guān)鍵詞】科研訓(xùn)練 研究生 “做寫講”

Discussion of the Scientific Research Training for Experiment-Type Graduate Students of Science & Engineering

WANG Sha-sha XIE Ling-hai

(Nanjing University of Posts and Telecommunications, Institute of Advanced Materials (IAM), Jiangsu Nanjing 210046,China)

【Abstract】In this paper, a scientific research training system is designed for the postgraduate students of science, containing 5 training links and 2 feedback forms. We hope this scientific and systematic training method will be helpful to improve the independent research ability of postgraduate students comprehensively.

【Key words】Scientific research training; Postgraduate student; “doing、writing and speaking”

0 引言

研究生教育位于我國高等教育體系中的最高層次,其目標(biāo)在于培養(yǎng)具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)理論,能夠從事科學(xué)技術(shù)研發(fā)及理論研究工作的高級專門人才。對于廣大的理工科研究生來說,通過一系列科學(xué)實驗來尋找科學(xué)規(guī)律,驗證假說理論,最終對物質(zhì)世界獲得更深層次的理解是科研的必經(jīng)之路。值得注意的是,研究生這種基于實驗的科研培訓(xùn)與本科生階段的“灌輸式”實驗課截然不同。研究生階段注重于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題和解決問題的能力,是一個創(chuàng)造新知識的過程。如果按照本科的實驗教學(xué)模式,教師在實驗開始前講明實驗的目的、機理、操作流程和預(yù)期結(jié)果,然后學(xué)生按照規(guī)定步驟完成實驗,無需思考即可完成實驗報告。這種培養(yǎng)模式只能對現(xiàn)有的知識進行重復(fù)性驗證,無法培養(yǎng)較為獨立的創(chuàng)新性科研能力。[1]然而,目前針對理工科實驗型研究生尚未建立起一整套切實可行易于推廣的科研訓(xùn)練體系,因此,合理科學(xué)的科研訓(xùn)練體系的設(shè)計具有相當(dāng)?shù)木o迫性和重要性。[2]本文從理工科實驗型研究生科研訓(xùn)練內(nèi)容和理工科實驗型研究生科研訓(xùn)練的反饋兩個方面進行細化,試圖對科研訓(xùn)練建立一套較為系統(tǒng)的方法,訓(xùn)練的最終目標(biāo)是提升研究生的獨立科研能力。

1 理工科實驗型研究生科研訓(xùn)練內(nèi)容

做實驗是理工科研究生進行科學(xué)實踐的重要手段,然而僅僅培訓(xùn)學(xué)生的實驗操作能力和儀器表征能力充其量只是使其機械地會“做”實驗,至于為什么要這樣做實驗,做了實驗以后如何去分析思考改進,得到的結(jié)論如何去科學(xué)的表達,均沒有涉及。因此,為了系統(tǒng)科學(xué)的對研究生進行較為完整全面的科研訓(xùn)練,提高研究生獨立從事科學(xué)研究,即獨立發(fā)現(xiàn)、分析、解決科學(xué)問題的能力,我們設(shè)計了以下五個科研訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

1.1 課題論證

研究生課題的首要任務(wù)是明確科學(xué)問題。在導(dǎo)師給的課題基礎(chǔ)上進一步掌握本領(lǐng)域的起源,階段性進展,目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和制約該領(lǐng)域發(fā)展的問題。本環(huán)節(jié)培養(yǎng)的是研究生收集、整理、分析資料的能力,其目的在于讓學(xué)生對自己的課題有較深層次的理解,清楚自己從事該方向的科研價值,并為下一步具體的實驗方案確定打好知識基礎(chǔ)。資料的收集要求學(xué)生熟練掌握幾大科研數(shù)據(jù)庫的使用,外文數(shù)據(jù)庫如web of science期刊及會議論文索引數(shù)據(jù)庫、Ei Village 2工程索引數(shù)據(jù)庫、IEEE/IEE Electronic Library全文數(shù)據(jù)庫等,中文數(shù)據(jù)庫如CNKI中國知識資源總庫、維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫等,具體可在學(xué)校圖書館電子資源中查詢。數(shù)量龐大的文獻需要合理有效的分類管理以便隨時查閱,mendeley、Endnote、Note express等文獻管理軟件需要熟練運用,此外,Google學(xué)術(shù)和微軟必應(yīng)等搜索網(wǎng)站也很有幫助。對于文獻的分析理解可以從本領(lǐng)域比較經(jīng)典的綜述及博士論文入手,建立整體概念和系類劃分,每個課題50篇核心文獻的閱讀量,泛讀文獻應(yīng)達到上百篇,并養(yǎng)成寫閱讀筆記的習(xí)慣。在確定了領(lǐng)域的核心問題和大致的實驗方案以后,下一步就是科學(xué)實驗的設(shè)計。

1.2 科學(xué)實驗設(shè)計

實驗設(shè)計的來源一是從文獻閱讀中汲取靈感,二是在本實驗室前期工作的基礎(chǔ)上進行下一步研究。之所以要對實驗方案進行科學(xué)合理的設(shè)計是因為要考慮到實驗實現(xiàn)的可行性和得到預(yù)期結(jié)果的可能性。首先驗證設(shè)計的實驗在原理方面是否可行,然后把實驗步驟分解細化到單元式操作,因此在實驗開始前應(yīng)給出實驗流程邏輯圖和實驗變量正交表,如此一方面明確了實驗?zāi)康暮驼w實驗思路,防止被實驗過程中出現(xiàn)的各種意外情況打亂節(jié)奏,另一方面正交表設(shè)定即為多組對比實驗,每組對比只變換一個單一變量,每組實驗都可以得到關(guān)于該變量的明確實驗結(jié)論,可以避免重復(fù)無用的工作。實驗過程中可以根據(jù)已有結(jié)果對實驗流程邏輯圖和正交表進行靈活調(diào)整。如果參考了文獻的實驗部分,先原樣重復(fù)看結(jié)果是否跟文獻報道一致,確定實驗所需的材料、儀器以及操作人員的技能都是滿足實驗要求的,如果出現(xiàn)偏差,應(yīng)如何根據(jù)實驗結(jié)果來合理調(diào)控變量。

1.3 實驗操作

具體的實驗操作水平是因人而異的,而實驗培訓(xùn)的目的,就是盡可能的消除這種差異性。通過單元式實驗操作培訓(xùn)可以在最大程度上減少人為差異,在本科階段通過實驗課學(xué)習(xí)為單元實驗操作打下了基礎(chǔ),而研究生階段的實驗操作相對而言具有多變性和自主性,而且除了大型儀器操作培訓(xùn)外,基本不會有專門的實驗培訓(xùn)課。這種情況下,研究生新生一來可以通過仔細學(xué)習(xí)觀摩重復(fù)師兄師姐的實驗操作掌握本實驗室的基本單元操作,二來通過重復(fù)文獻中某些已經(jīng)很成熟的實驗方法來拓展實驗手段。不論是通過哪種方式來學(xué)習(xí)并運用實驗手段,自糾正都是必不可少的一環(huán),通過不斷的對比自己的實驗結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)實驗結(jié)果來進行校正調(diào)整最終達到標(biāo)準(zhǔn)化操作。當(dāng)然,科研工作的創(chuàng)新性決定了不是所有實驗都是前人做過的,很大程度上需要研究生自己去摸索新的實驗手法,但絕對不是無目的無邏輯地隨便嘗試,還是要建立在充分調(diào)研、理性設(shè)計、規(guī)范操作、合理調(diào)控的基礎(chǔ)上。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過各項實驗測試得到的原始數(shù)據(jù)可分為形貌表征、結(jié)構(gòu)表征、性能表征等等,不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的分析處理方式,一般來說有圖形和數(shù)字兩種表達形式,而且兩者之間一定程度上可以相互轉(zhuǎn)化,以達到最佳表達效果。研究生應(yīng)養(yǎng)成及時分析處理數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣,對于每個課題都應(yīng)單獨建檔,分類存放數(shù)據(jù),用WORD或PPT形式匯總數(shù)據(jù)處理結(jié)果,方便查找、對比及總結(jié)?;谥啊翱茖W(xué)實驗設(shè)計”環(huán)節(jié)中的實驗流程邏輯圖,研究生應(yīng)具有清晰的邏輯思路,對于實驗結(jié)果應(yīng)有一定的預(yù)測性,或者說可期性,當(dāng)出現(xiàn)預(yù)期不符的實驗結(jié)果時,能通過排除法確定影響因素并設(shè)計對比實驗進行因果驗證。[3]基于科學(xué)實驗設(shè)計”環(huán)節(jié)中的實驗變量正交表,應(yīng)得到成組的單變量實驗數(shù)據(jù)以方便對比分析每種變量的單獨作用,根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來的變量的影響趨勢進行下一步科學(xué)實驗設(shè)計及實施。隨著計算軟件的普及和理論模擬水平的提高,很多研究生會過于追求軟件的使用而忽略了數(shù)據(jù)所表達的科學(xué)機理本身,對軟件處理結(jié)果一知半解,原理不清不楚,這種現(xiàn)象值得警醒。

1.5 寫作

一個完整的科研工作的最終表現(xiàn)形式一般是形成一篇嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目萍颊撐?。論文既是研究成果的總結(jié),也是同行進行學(xué)術(shù)交流的媒介。[4]論文雖然分為前言、實驗、結(jié)果與討論、總結(jié)等幾個部分,但是都在闡述同一個科研事實,其核心甚至可以用短短幾句話概括,并貫穿全文。很多研究生初次寫作時往往會割裂并孤立這幾個部分,為了寫前言而寫前言,而不去考慮前言對于提出科學(xué)問題,厘清研究背景,突出文章主旨的作用。一篇優(yōu)秀的論文是一個有機統(tǒng)一的分級式邏輯整體,其中的每個部分都有其各自的作用同時又集中闡明了文章主題。在寫作之前同樣應(yīng)列出整體邏輯框架圖,哪幾個圖應(yīng)拼成一幅大圖,每幅圖的作用,和文章主旨的關(guān)系,圖與圖之間的邏輯關(guān)系,基本上只要先處理好圖的關(guān)系,文章的思路也就大致清楚了。結(jié)果與討論的大部分內(nèi)容都是根據(jù)圖來展開,應(yīng)先簡單介紹該圖屬性,一句話概括其作用,再結(jié)合圖表內(nèi)容客觀描述數(shù)據(jù)事實,最后結(jié)合文獻展開討論,得出該圖能夠提供的科學(xué)結(jié)論。論文的摘要、前言最后一段和總結(jié)各有作用,不可簡單復(fù)制粘貼,應(yīng)有所側(cè)重。摘要意在概述全文,簡單地提出問題和難點,介紹本文工作并突出工作亮點。前言最后一段旨在承上啟下,是以前言為研究背景進而引出本文工作。總結(jié)在概述全文工作亮點的同時,應(yīng)著重提出該工作的意義以及對后續(xù)研究的計劃和展望,起到繼往開來的作用。

2 理工科實驗型研究生科研訓(xùn)練的反饋

鑒于科研工作的特殊性,導(dǎo)師不會事無巨細地過問日常研究的每個細節(jié),但也不宜過分放養(yǎng)學(xué)生,因此周期性地總結(jié)和反饋科研工作是導(dǎo)師和研究生之間溝通交流的重要途徑,也是導(dǎo)師評價學(xué)生、指導(dǎo)學(xué)生、管理學(xué)生的有效手段。如果說之前所述的科研訓(xùn)練更多是在培養(yǎng)“做”的能力,則科研訓(xùn)練反饋著重于“寫”和“講”的能力,本文里提出反饋的具體表現(xiàn)形式為兩種:周報月報以及組會。

2.1 周報和月報

把一周內(nèi)零散的實驗情況進行匯總,形成整體思路的周報,不僅有利于督促自己及時處理分析實驗結(jié)果,而且促使自己重新審視這段時間的科研進程,給出自我評價,清楚自己本周的工作含金量到底有多少,是不是做了無用功,如何進行下一步的改善。周報應(yīng)做到數(shù)據(jù)和圖文說明相結(jié)合,內(nèi)容應(yīng)包括本周工作簡單目錄,和上周工作的關(guān)系(工作目的),具體的本周工作匯報,以及下步計劃。周報和本周的原始數(shù)據(jù)應(yīng)及時發(fā)送給指導(dǎo)老師,周報的記錄應(yīng)具有連貫性,且并不是實驗記錄的簡單復(fù)制,個人的思考結(jié)論、實驗的串聯(lián)和分析應(yīng)體現(xiàn)在周報中。月報的時間跨度更大,所涵蓋的工作內(nèi)容較之周報應(yīng)更加系統(tǒng)化。這樣就建立起了一個實驗記錄-周報-月報-論文的科研寫作流程,如果周報和月報平時準(zhǔn)備到位,數(shù)據(jù)處理完善,到了論文階段自然水到渠成。

2.2 組會

定期開展組會可以督促學(xué)生平時努力工作防止無物可講,也給本實驗室老師同學(xué)提供面對面相互交流的機會。組會形式一般為每人介紹自己工作內(nèi)容的PPT,其他人提出問題建議等等,學(xué)生如果科研遇到困難也可以在組會上對問題進行描述,大家一起討論解決。組會也是個相互學(xué)習(xí)進步的場所,具有一定科研素養(yǎng)的高年級學(xué)生應(yīng)起到榜樣作用,新生可以通過自我?guī)氩粩鄬W(xué)習(xí)其他人的思考方式,數(shù)據(jù)處理模式,文獻閱讀方式,PPT制作格式等方方面面。

3 結(jié)束語

科研訓(xùn)練是研究生培養(yǎng)的重要手段之一,貫穿于研究生的整個培養(yǎng)過程之中,也是研究生教育區(qū)別于本科教育的顯著標(biāo)志。[5]

【參考文獻】

[1]亓翠玲,王麗京.加強研究生實驗教學(xué),培養(yǎng)創(chuàng)新型科研人才.中國醫(yī)療前沿. 2010,05(7):85-86.

[2]段麗.研究生科研能力的培養(yǎng)研究.湖南大學(xué).2003.

[3]劉麗葵,劉傳荷.加強高校研究生科研實驗技能培養(yǎng)的思考.實驗科學(xué)與技術(shù). 2012,10(3),141-143.

[4]胡凱.試論研究生科研能力的培養(yǎng).黑龍江教育:高教研究與評估版.2006(7):36-37.

[5]崔秋灝.在校碩士研究生科研訓(xùn)練的問題與建議.科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理. 2002,23(1):82-83.

[責(zé)任編輯:朱麗娜]

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