從化學類碩士生科研水平反思本科實驗教學

何 倩

(中國海洋大學，海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室，青島 山東 266100)

研究生教育是國民教育體系的頂端。研究生科研水平的高低、強弱以及是否掌握先進的科學技術與知識直接影響我國科研創新能力的整體水平[1]。然而，當前研究生的質量尤其是碩士研究生科研技能水平普遍偏低，缺乏創新能力，與國家需要的創新型人才存在脫節。因此，只有找到當前碩士研究生思想僵化、動手能力差的根源，并尋求解決這些問題的方式和方法才能從根本上提升研究生的科研技能水平，最終使其成長為國家需要的人才。

化學類研究生的科研水平尤其依賴于其實驗操作技能和科研思維。本文擬以當前化學類碩士研究生的現狀為例，深入剖析其科研技能存在的問題，反思本科化學實驗教學中對學生科研思維和實驗技能培養的重要性，并提出本科實驗教學改革的相應措施。

1 當前化學類碩士研究生科研技能存在的問題

(1)眼界相對狹窄。很多碩士研究生對科研實驗室的儀器包括大型和常規儀器都表示在本科階段沒見過或沒親自操作過。簡單的常規儀器如制水機、pH計等一周或兩周或可熟練掌握其儀器原理、使用流程、注意事項等等，但稍復雜些儀器如原子熒光(AFS)、電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)、多接受杯電感耦合等離子體質譜(MC-ICPMS)等一個月、兩個月甚至半年都不能保證能熟練使用。而碩士研究生的學習時限較為有限，過多的時間用在學習儀器上，留給科研思考和動手探索的時間就會明顯不足。

(2)精細化操作水平不高。以電子分析天平稱量為例，本科實驗教學中固體樣品通常只要求精確到小數點后兩位即可，而在科研實驗中通常需要精確到小數點后四位，那么怎樣才能稱量的更準確？很多操作細節如左手手指輕擊右手腕部以及天平在使用前的校準步驟等在本科實驗教學中都很少教授。此外，針對液體樣品，本科實驗教學更多的是以體積法來估量，而科研實驗通常要求是以更精確的重量法來衡量。

(3)實驗操作有誤或者不規范。以化學試劑Hg2+標準溶液的保存為例，由于器壁的吸附和還原揮發，Hg2+在保存過程中濃度會不斷降低。很多研究生沒有注意到這些問題，如果繼續開展實驗就會導致實驗結果不準確。正確的做法應當是在Hg2+標準溶液中添加一定濃度的酸和氧化劑如K2Cr2O4等，才能保證Hg2+在長期保存過程中濃度不變。此外，研究生不規范操作引發的安全事故近些來也是層出不窮，易燃氣體氫氣、甲烷等；易燃液體酒精、乙醚等以及易燃固體白磷、二硝基苯等不規范操作都會引發火災、爆炸等安全事故。

(4)實驗記錄不規范，數據處理中對常用作圖軟件不熟悉。實驗數據的收集和記錄貫穿科研活動全過程，是科學研究的原始資料，并為科學研究提供重要信息。某些不良習慣對客觀、及時和準確收集實驗數據非常有害。例如隨手將實驗數據記錄于小紙片易造成丟失；實驗記錄不完整，缺乏實驗條件、實驗時間、實驗步驟等；數據整理不及時導致錯誤操作不能及時發現；僅記錄成功的數據，舍去了可能更有價值的失敗數據等等。此外，在數據處理中各種作圖軟件也是科學研究不可缺少的工具，但很多碩士研究生在本科階段實驗報告中還在使用坐標紙畫圖，未曾接觸過專業作圖軟件如ORIGIN、CORELDRAW等。

(5)實驗中缺乏思考，創新能力較差。大部分碩士研究生都是按照導師的指示說一步做一步，缺乏主觀能動性；實驗中出現了問題也只知道問導師而不會自己去想辦法解決；文獻閱讀更是只能簡單理解字面意思，缺乏多篇文獻之間歸納總結的能力。當前很多研究生選擇讀研都是社會形勢所逼，而非自己真正喜歡科研。缺乏了對科研的興趣就很難投入其中，沒有深入的思考又怎會有創新。

綜上可知，當前化學類碩士研究生科研技能存在的問題大多都來自本科階段缺乏相應的訓練，尤其是本科實驗教學內容和設備跟不上時代的發展。大部分實驗教學內容只停留在表面，缺乏引導學生深入思考、培養科研興趣的設計；且實驗教學設備硬件和軟件投入資金過少，無法為學生拓寬眼界，也限制了學生的發展。

2 解決方法與對策

(1)很多常規儀器如pH計、分光光度計等都是本科實驗教學《分析化學實驗》、《物理化學實驗》等經常使用的設備。為了讓每位同學都能親自操作這些常規設備，一方面可加大實驗教學資金投入，購買更多的實驗設備，從而減少小組合作次數，增加學生獨立操作機會；另一方面可多開設相關實驗內容，以便讓學生能夠熟練掌握這些設備的使用。針對大型復雜儀器如AFS、ICP-MS等，可在《儀器分析實驗》中增設相關儀器的實驗內容，讓學生能夠見到更多的先進儀器，培養科研興趣。若部分高校還不能普及，可以通過其他活動如“實驗室義工”、“本科生研究發展計劃”[2]等讓更多的本科生提前進入科研實驗室接觸這些大型儀器，為今后讀研做好準備。

(2)針對學生精細化操作水平不高的問題，一方面可利用多媒體技術，在本科教學實驗室播放一些“高精”操作視頻，例如顯微鏡下的精細操作、微量樣品的提取、注射等，提高學生對“精準操作”的意識；另一方面在滿足基本實驗教學任務和現有實驗條件的基礎上，可開設一些更高要求、更高難度的實驗以及舉辦化學實驗技能大賽[3]等，訓練學生的“精準操作”能力。

(3)針對研究生科研實驗中的不規范操作，除了導師在實驗開始前的反復叮囑，本科實驗教學階段就引導學生注意實驗細節更為重要，可以盡早培養學生正確的實驗習慣。具體措施一方面可通過實驗原理上的講解強調規范與不規范操作對實驗結果的影響；另一方面可引導學生自己動手通過比對實驗結果加強規范操作的意識。針對實驗安全意識的培養，可在每門實驗課開始之前專門增加課時用于講解實驗安全相關知識，同時還要定期開展實驗安全講座，時刻敲響安全警鐘。

(4)針對研究生實驗記錄不規范以及對常用作圖軟件不熟悉的問題，在本科實驗教學中如果能提前培養這方面的意識則會大大提高研究生的科研效率。例如實驗課任課教師可在每次實驗開始之前反復向學生強調實驗記錄的規范性，在實驗結束后協助學生利用作圖軟件繪圖，培養學生對軟件作圖的興趣。

(5)針對研究生缺乏思考，創新能力差的問題，在本科階段逐漸培養學生對科研的興趣是解決這一問題的有力措施。例如在實驗教學中實驗內容可多設計一些開放性實驗[4-6]，減少驗證性實驗，沒有固定步驟，沒有固定流程，啟發學生自己思考，在思考過程中還可培養文獻閱讀的意識，結合文獻設計自己的實驗步驟。該過程既可培養學生獨立解決問題的能力，還能讓學生在實驗成功時獲得極大的滿足感，進而也培養了對科研的興趣。

3 結 語

本科實驗教學水平的高低直接影響著學生在碩士研究生階段的科研技能水平高低。在本科實驗教學中有意識地培養學生的科研思維和動手能力可大幅提高學生在碩士研究生階段的科研水平，促進我國研究生教育健康、有序地發展。