理工科實驗型研究生科研訓練淺論

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練，設計了五個訓練環節及兩種反饋方式，試圖通過科學系統的訓練方法全面提高研究生的獨立科研能力。

【關鍵詞】科研訓練 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，其目標在于培養具備扎實的專業基礎理論，能夠從事科學技術研發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，通過一系列科學實驗來尋找科學規律，驗證假說理論，最終對物質世界獲得更深層次的理解是科研的必經之路。值得注意的是，研究生這種基于實驗的科研培訓與本科生階段的“灌輸式”實驗課截然不同。研究生階段注重于培養學生發現問題，分析問題和解決問題的能力，是一個創造新知識的過程。如果按照本科的實驗教學模式，教師在實驗開始前講明實驗的目的、機理、操作流程和預期結果，然后學生按照規定步驟完成實驗，無需思考即可完成實驗報告。這種培養模式只能對現有的知識進行重復性驗證，無法培養較為獨立的創新性科研能力。[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練體系，因此，合理科學的科研訓練體系的設計具有相當的緊迫性和重要性。[2]本文從理工科實驗型研究生科研訓練內容和理工科實驗型研究生科研訓練的反饋兩個方面進行細化，試圖對科研訓練建立一套較為系統的方法，訓練的最終目標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練內容

做實驗是理工科研究生進行科學實踐的重要手段，然而僅僅培訓學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，得到的結論如何去科學的表達，均沒有涉及。因此，為了系統科學的對研究生進行較為完整全面的科研訓練，提高研究生獨立從事科學研究，即獨立發現、分析、解決科學問題的能力，我們設計了以下五個科研訓練環節。

1.1 課題論證

研究生課題的首要任務是明確科學問題。在導師給的課題基礎上進一步掌握本領域的起源，階段性進展，目前國內外的研究現狀和制約該領域發展的問題。本環節培養的是研究生收集、整理、分析資料的能力，其目的在于讓學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。資料的收集要求學生熟練掌握幾大科研數據庫的使用，外文數據庫如web of science期刊及會議論文索引數據庫、Ei Village 2工程索引數據庫、IEEE/IEE Electronic Library全文數據庫等，中文數據庫如CNKI中國知識資源總庫、維普中文科技期刊數據庫等，具體可在學校圖書館電子資源中查詢。數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學術和微軟必應等搜索網站也很有幫助。對于文獻的分析理解可以從本領域比較經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，泛讀文獻應達到上百篇，并養成寫閱讀筆記的習慣。在確定了領域的核心問題和大致的實驗方案以后，下一步就是科學實驗的設計。

1.2 科學實驗設計

實驗設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上進行下一步研究。之所以要對實驗方案進行科學合理的設計是因為要考慮到實驗實現的可行性和得到預期結果的可能性。首先驗證設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目的和整體實驗思路，防止被實驗過程中出現的各種意外情況打亂節奏，另一方面正交表設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于該變量的明確實驗結論，可以避免重復無用的工作。實驗過程中可以根據已有結果對實驗流程邏輯圖和正交表進行靈活調整。如果參考了文獻的實驗部分，先原樣重復看結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，如果出現偏差，應如何根據實驗結果來合理調控變量。

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習為單元實驗操作打下了基礎，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外，基本不會有專門的實驗培訓課。這種情況下，研究生新生一來可以通過仔細學習觀摩重復師兄師姐的實驗操作掌握本實驗室的基本單元操作，二來通過重復文獻中某些已經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習并運用實驗手段，自糾正都是必不可少的一環，通過不斷的對比自己的實驗結果和標準實驗結果來進行校正調整最終達到標準化操作。當然，科研工作的創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研、理性設計、規范操作、合理調控的基礎上。

1.4 數據分析

通過各項實驗測試得到的原始數據可分為形貌表征、結構表征、性能表征等等，不同的數據類型具有不同的分析處理方式，一般來說有圖形和數字兩種表達形式，而且兩者之間一定程度上可以相互轉化，以達到最佳表達效果。研究生應養成及時分析處理數據的良好習慣，對于每個課題都應單獨建檔，分類存放數據，用WORD或PPT形式匯總數據處理結果，方便查找、對比及總結?；谥啊翱茖W實驗設計”環節中的實驗流程邏輯圖，研究生應具有清晰的邏輯思路，對于實驗結果應有一定的預測性，或者說可期性，當出現預期不符的實驗結果時，能通過排除法確定影響因素并設計對比實驗進行因果驗證。[3]基于科學實驗設計”環節中的實驗變量正交表，應得到成組的單變量實驗數據以方便對比分析每種變量的單獨作用，根據現有數據表現出來的變量的影響趨勢進行下一步科學實驗設計及實施。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據所表達的科學機理本身，對軟件處理結果一知半解，原理不清不楚，這種現象值得警醒。

1.5 寫作

一個完整的科研工作的最終表現形式一般是形成一篇嚴謹的科技論文。論文既是研究成果的總結，也是同行進行學術交流的媒介。[4]論文雖然分為前言、實驗、結果與討論、總結等幾個部分，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問題，厘清研究背景，突出文章主旨的作用。一篇優秀的論文是一個有機統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。在寫作之前同樣應列出整體邏輯框架圖，哪幾個圖應拼成一幅大圖，每幅圖的作用，和文章主旨的關系，圖與圖之間的邏輯關系，基本上只要先處理好圖的關系，文章的思路也就大致清楚了。結果與討論的大部分內容都是根據圖來展開，應先簡單介紹該圖屬性，一句話概括其作用，再結合圖表內容客觀描述數據事實，最后結合文獻展開討論，得出該圖能夠提供的科學結論。論文的摘要、前言最后一段和總結各有作用，不可簡單復制粘貼，應有所側重。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?？偨Y在概述全文工作亮點的同時，應著重提出該工作的意義以及對后續研究的計劃和展望，起到繼往開來的作用。

2 理工科實驗型研究生科研訓練的反饋

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

2.1 周報和月報

把一周內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。周報應做到數據和圖文說明相結合，內容應包括本周工作簡單目錄，和上周工作的關系（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據應及時發送給指導老師，周報的記錄應具有連貫性，且并不是實驗記錄的簡單復制，個人的思考結論、實驗的串聯和分析應體現在周報中。月報的時間跨度更大，所涵蓋的工作內容較之周報應更加系統化。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備到位，數據處理完善，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生平時努力工作防止無物可講，也給本實驗室老師同學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容的PPT，其他人提出問題建議等等，學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。組會也是個相互學習進步的場所，具有一定科研素養的高年級學生應起到榜樣作用，新生可以通過自我帶入不斷學習其他人的思考方式，數據處理模式，文獻閱讀方式，PPT制作格式等方方面面。

3 結束語

科研訓練是研究生培養的重要手段之一，貫穿于研究生的整個培養過程之中，也是研究生教育區別于本科教育的顯著標志。[5]

【參考文獻】

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

[2]段麗.研究生科研能力的培養研究.湖南大學.2003.

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

[4]胡凱.試論研究生科研能力的培養.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練的問題與建議.科學學與科學技術管理. 2002，23（1）：82-83.

[責任編輯：朱麗娜]