化學畢業(yè)設(shè)計問題分析和研究能力培養(yǎng)初探

康子曦，范黎黎，王榮明

（中國石油大學（華東）理學院，山東青島266580）

0 引 言

畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科教育中的重要組成部分之一，是綜合能力培養(yǎng)訓練和考核的過程［1］。這個過程既是對大學生學習、研究與實踐能力的培養(yǎng)、鍛煉，也是培養(yǎng)學生運用所學知識分析解決實際問題能力、獨立研究能力和創(chuàng)新意識的重要途徑［2］。不同學科的畢業(yè)設(shè)計依據(jù)各自學科特點具有不同的培養(yǎng)訓練側(cè)重點。化學學科作為偏重實驗應(yīng)用的基礎(chǔ)學科，則把學生的研究能力作為主要訓練目標之一。作者近幾年在國內(nèi)外均指導(dǎo)過本科生的畢業(yè)設(shè)計，對比國外學生，國內(nèi)學生在獨立性、專業(yè)和綜合能力方面均體現(xiàn)了一定的差別。國內(nèi)畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量有待提高以獲得更好的培養(yǎng)訓練效果。目前已有文章分析討論了我國高校本科生畢業(yè)論文設(shè)計中存在的問題［3-6］。總結(jié)起來可以概括為：①論文選題不當；② 畢業(yè)設(shè)計時間過短，論文內(nèi)容粗糙，抄襲嚴重；③ 學生缺乏基本訓練，無法獨立完成畢業(yè)設(shè)計；④學生就業(yè)壓力導(dǎo)致其對畢業(yè)設(shè)計投入不夠；⑤管理和監(jiān)控體系不合理等。針對這些問題，提出的主要解決方案包括：①詳細合理的管理評估體系［7］；② 采用不同的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價觀［3］；③ 加強綜合能力培養(yǎng)；④ 改革指導(dǎo)模式，提高科研創(chuàng)新能力［4］；⑤ 加強政策支持和各方面投入［6，8］

然而，僅在畢業(yè)設(shè)計過程中進行改革難以從根本上解決問題，還應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計前的各個本科教學環(huán)節(jié)中加強研究能力的培養(yǎng)，為畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)，提升最終的完成質(zhì)量，更好地培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才。本文將從化學學科畢業(yè)設(shè)計中出現(xiàn)的具體問題出發(fā)，初步探索如何在化學本科教學的相關(guān)環(huán)節(jié)中加強研究能力的培養(yǎng)訓練，提升最終畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量。

1 化學專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中存在的主要問題

作者在新加坡國立大學和中國石油大學（華東）指導(dǎo)過本科生畢業(yè)設(shè)計，在這個過程中感受到了不同國家學生在面對研究問題、解決方案和組織陳述成果時的差異。國內(nèi)學生更多的是在完成指導(dǎo)教師交代的任務(wù)，缺少自己面對問題的思考，缺少基本的科研技能，在參加答辯時對于自己所做內(nèi)容了解不甚系統(tǒng)，也不夠深入。在我校近兩年化學專業(yè)的本科畢業(yè)生中進行了匿名調(diào)查問卷，調(diào)查時間設(shè)在學生進行本科畢業(yè)設(shè)計階段。部分問題在進行大學生創(chuàng)新項目（簡稱“大創(chuàng)”）的學生中也進行了調(diào)查。相關(guān)的問題如下：①在開始畢業(yè)設(shè)計前對于畢業(yè)設(shè)計的態(tài)度（A.感興趣；B.例行公事；C.無所謂；D.不想做）。② 認為畢業(yè)設(shè)計對于自己將來發(fā)展的作用（A.很有幫助；B.有一定作用；C.無所謂；D.浪費時間）。③ 選題時的原因（A.題目感興趣；B.工作相關(guān)；C.無所謂；D.導(dǎo)師原因）。④對于自己畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的了解程度（A.很熟悉；B.有一定了解；C.老師或研究生讓做啥就做啥；D.等著收數(shù)據(jù)和PPT）。⑤對于自己畢業(yè)設(shè)計中不懂的地方，如何處理（A.網(wǎng)絡(luò)；B.圖書館或文獻；C.問老師或研究生；D.放著不管）。⑥ 自己將來的工作方向（A.研究生；B.本專業(yè)工作；C.非本專業(yè)工作；D.出國）。⑦希望和導(dǎo)師第一次見面了解哪些東西，獲得什么信息。⑧相對于實驗室的研究生的研究生活，覺得和自己的畢業(yè)設(shè)計有什么區(qū)別。⑨希望在畢業(yè)設(shè)計過程中從導(dǎo)師那里獲得哪方面的培養(yǎng)。⑩為更有效、更有收獲地完成畢業(yè)設(shè)計，請?zhí)岢瞿慕ㄗh，各方面都可以。

將其中兩個有代表性的問題調(diào)查結(jié)果進行了整理，分布情況如圖1所示。

圖1 代表性問題的結(jié)果統(tǒng)計

從上面的結(jié)果中不難看出，經(jīng)過了大創(chuàng)項目的訓練和更多專業(yè)知識的學習后，學生的專業(yè)知識和能力有了明顯的提升，但仍有部分同學對于自己的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容缺乏認識，無法獨立有效地處理研究中遇到的問題。隨著年級的升高和就業(yè)壓力的增大，相較于大創(chuàng)項目，學生在畢業(yè)設(shè)計中對研究不負責不關(guān)心的比例反而有所升高。對于問題⑨“希望在畢業(yè)設(shè)計過程中從導(dǎo)師那里獲得哪方面的培養(yǎng)”，學生的回答主要集中在解決問題的能力、研究思路培養(yǎng)和實驗儀器技能訓練等幾個方面，這也正是學生在畢業(yè)設(shè)計中表現(xiàn)出的主要不足的方面。

1.1 對畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容不了解

在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和答辯環(huán)節(jié)中可以明顯發(fā)現(xiàn)一些學生對自己所做的畢業(yè)設(shè)計并沒有明確的認識，甚至在答辯時仍不知道自己所做課題的研究意義和內(nèi)容。一方面是因為態(tài)度不夠認真，精力投入有限，另一方面是因為之前缺乏相關(guān)的訓練。具體來說，就是無法對新接觸的知識領(lǐng)域進行自主學習和總結(jié)，不能有效地將其與已掌握的知識技能產(chǎn)生聯(lián)系。在完成大學學習后，學生應(yīng)該具有這種自主學習能力去面對專業(yè)相關(guān)的新領(lǐng)域和新知識，而不是完全依靠老師灌輸知識。比如在研究某種材料的生長機理的題目中，學生可能無法在老師進行初步講解后，有效地通過文獻檢索閱讀了解總結(jié)這類材料的制備方法，并聯(lián)系自己所學的反應(yīng)熱力學和動力學知識提出初步的實驗方案。而這種能力正是化學專業(yè)學生在未來研究或工作生涯中所需要的，也是畢業(yè)設(shè)計過程中要著重進行訓練和考核的能力。這種能力的基礎(chǔ)在文獻檢索課程和理論課教學中應(yīng)該進行培養(yǎng)，并在大創(chuàng)項目中完成初步的實踐練習。

1.2 缺乏相關(guān)研究技能

在化學專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中，學生在了解實驗內(nèi)容后將展開相關(guān)實驗和一系列的材料表征。一些學生在這個過程中欠缺基本的科研能力。如在新型化學材料制備的課題中，學生對于復(fù)合材料試樣的制備、提純等基本常識往往并不十分清楚，而掃描電鏡和透射電鏡樣品的制備與觀察、X射線衍射儀的應(yīng)用范圍等專業(yè)性更強的問題，學生更是所知甚少，大多是在指導(dǎo)教師的安排下，進行簡單的試樣處理。對于各種常規(guī)表征（紅外光譜、X射線衍射光譜和核磁譜圖）的結(jié)果無法獨立完成作圖和初步分析。這部分的能力培養(yǎng)需要在理論和實驗教學中加強，增加相關(guān)的案例練習，并讓學生在大創(chuàng)項目中進行初步的實踐。

1.3 論文內(nèi)容和格式質(zhì)量不足

作為理科專業(yè)，化學學科畢業(yè)設(shè)計的最終形式一般為研究論文。通過最終論文的撰寫可以訓練學生的文字表達能力，培養(yǎng)思維邏輯性和研究論證的連續(xù)性等，為將來的深造學習和工作提供基礎(chǔ)。由于畢業(yè)設(shè)計的時間只有3～4個月，且部分和考研或找工作時間重合，一些學生對于實驗和論文的投入不足。最后的論文可能只是幾篇期刊文獻和實驗已有數(shù)據(jù)的拼湊，更無法達到訓練的目的，失去了學生撰寫畢業(yè)論文的實際意義。除了寫論文的主動性不足的原因外，還有一些學生是不知道什么樣的論文是合格的論文以及如何才能寫好合格的論文。這就需要在整個大學實驗過程中做好相關(guān)技能的培養(yǎng)訓練并在大創(chuàng)項目中進行初步實踐訓練。

1.4 缺乏自主思考問題和解決問題的能力

在現(xiàn)在這個信息碎片化的社會中，人們專注思考問題的時間大大減少。而深入思考并解決問題正是推動社會技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，是學生未來學習工作中所需的重要能力。畢業(yè)設(shè)計承擔著學校模式向社會模式轉(zhuǎn)換的過渡橋梁作用，它著重于鍛煉學生利用各種知識和技術(shù)解決問題的綜合能力，在本科階段提供了一次難得的理論研究或技術(shù)實踐完整過程的訓練機會。但在這個過程中，一些學生因為之前養(yǎng)成的思維惰性，或理論知識與實踐的脫節(jié)，無法獨立思考解決問題，而是習慣性地依賴他人或者敷衍了事，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計最終無法得到有條理的分析結(jié)論，達不到訓練目標。這個問題首先需要優(yōu)化指導(dǎo)、管理和考核系統(tǒng)，還需要在之前的本科教學中注意研究思維的培養(yǎng)和解決問題能力的訓練。

2 本科教學各環(huán)節(jié)中研究能力的培養(yǎng)

基于以上問題，除了在畢業(yè)設(shè)計過程中進行優(yōu)化外，更重要的是在整個本科教育階段對學生加強相關(guān)研究能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計對于學生來說像是運動員的大型賽事或士兵的戰(zhàn)場。既是相應(yīng)能力培養(yǎng)增強的過程，同時更是對所學知識能力的實踐考核環(huán)節(jié)。這些運用知識的能力更多地應(yīng)該在之前的學習訓練中完成。如果沒有訓練或武器就參加比賽或進入戰(zhàn)場，肯定無法得到好的比賽成績或戰(zhàn)果，無法實現(xiàn)相應(yīng)的目標。所以在本科教學各環(huán)節(jié)中研究能力的培養(yǎng)，與提升畢業(yè)設(shè)計完成質(zhì)量有著重要的聯(lián)系。

2.1 文獻檢索閱讀與整理

現(xiàn)在很多高校都在本科階段開設(shè)了文獻檢索課程，以培養(yǎng)訓練學生文獻檢索能力。為了在大學初始階段就培養(yǎng)這種能力，該課程一般開設(shè)在大一的下學期或者小學期。但在這個階段國內(nèi)學生對于研究還缺乏基本的認識，不完全理解文獻檢索的作用。更重要的是在后續(xù)課程中很少涉及文獻檢索訓練，沒有實踐應(yīng)用，學生很快就忘記了學過的文獻檢索方法，更無從談起文獻閱讀和整理歸納能力了。為了加強這項能力的培養(yǎng)，①應(yīng)該在文獻檢索課程中加入更多的實踐環(huán)節(jié)，對每個學生布置相應(yīng)的任務(wù)，要求其選擇題目并進行文獻檢索閱讀整理，最終給出小結(jié)式論文或者演示報告。②在后續(xù)的其他課程中，通過案例研討式教學進一步訓練文獻檢索閱讀整理的能力。③ 在大學生創(chuàng)新項目的開始階段，指導(dǎo)教師應(yīng)把更多的實驗布置轉(zhuǎn)換為題目引導(dǎo)，讓學生通過自己的文獻檢索了解研究目標和設(shè)計合適的實驗方案，從而完成結(jié)合實際題目的綜合訓練［9］。

2.2 理論知識與應(yīng)用實踐的聯(lián)系

國內(nèi)外高校的本科教學依然以講授法為主要教學方式，這與課堂上進行理論聯(lián)系實際的訓練并不沖突，做好理論知識與應(yīng)用實踐相聯(lián)系需要做到以下幾個方面：①關(guān)鍵是在抽象理論知識的講解后將其與具體應(yīng)用案例聯(lián)系，這對于理論偏應(yīng)用的化學學科尤為重要。化學課程中可以用來作為案例研究的題目非常多，例如新能源的開發(fā)，工業(yè)廢水的處理，石油產(chǎn)物的催化處理等。在理論教學中適當穿插能突出課程教學效果的實踐性案例，使學生充分認識化學科學的重要性，理解化學知識與生活工作研究的密切關(guān)系，從而激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)學生解決問題的能力［10］。② 及時更新講授內(nèi)容，在注意基礎(chǔ)知識的同時，在課堂適當引入相關(guān)前沿理論、材料和技術(shù)的講解，加強本科學生對于前沿研究的了解，使得學生在畢業(yè)設(shè)計和未來工作接觸到相關(guān)領(lǐng)域時有基礎(chǔ)的概念和理解。③將學期末文獻講解答辯環(huán)節(jié)列入總成績評價，訓練學生查找、閱讀、理解文獻和組織語言匯報的能力［11］。學期末文獻講解答辯環(huán)節(jié)中要求每組學生在課程過程選取一個自己感興趣的方向查找相關(guān)文獻，做成學術(shù)交流課件形式向全班同學和老師講解，其他同學和老師均可以在講解后提出相關(guān)問題由答辯人解答。

2.3 實驗報告撰寫

化學專業(yè)的學生在本科階段會進行大量的實驗課程訓練，而每次實驗一般都會要求書寫實驗報告。論文式實驗報告是提高學生寫作能力、綜合應(yīng)用知識能力和科研能力的一個重要手段。基礎(chǔ)化學設(shè)計性綜合實驗報告總體上適宜采用論文式實驗報告的形式來撰寫［12］。應(yīng)該在這個過程中以實例為平臺教授什么樣的報告才是有質(zhì)量的，怎樣才能寫出質(zhì)量高的實驗報告，避免學生抄書或者使用網(wǎng)絡(luò)資源拼湊，指導(dǎo)學生通過有深度的思考完成實驗報告撰寫，在報告中體現(xiàn)自己的觀點和思路［13］。同時，在這個過程中教授數(shù)據(jù)的處理、作圖和分析，規(guī)范論文格式和參考文獻的使用，為畢業(yè)設(shè)計論文撰寫和未來的研究工作做好研究技能培養(yǎng)。

2.4 大學生創(chuàng)新項目

大學生創(chuàng)新項目是本科生個人或創(chuàng)新團隊在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主選題設(shè)計、自行組織實施、獨立分析信息與撰寫總結(jié)報告，用以培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的興趣和能力的教學創(chuàng)新活動［14］。近年來，大創(chuàng)項目在各大高校中被廣泛開展，是一個培養(yǎng)訓練研究能力的優(yōu)良形式。但和畢業(yè)設(shè)計一樣，若完成質(zhì)量不足，同樣會影響最終的效果。很多學生在申請項目的時候雄心勃勃，精神飽滿，一旦項目申請成功，或者做過幾次實驗之后發(fā)現(xiàn)實驗并沒出現(xiàn)預(yù)期結(jié)果，或者實驗過程中遇到其他困難，他們的主動性就會迅速減弱，導(dǎo)致項目最后不了了之［15］。這個時候教師的引導(dǎo)作用就起到了關(guān)鍵作用。一方面教師要讓學生改變之前基礎(chǔ)實驗中的觀念，并不是所有的實驗都會按照設(shè)計的過程進展得到理想的結(jié)果，這些出乎意料的結(jié)果同樣具有研究意義。另一方面，指導(dǎo)教師本身也要積極正視這些非理想的結(jié)果，投入其中并引導(dǎo)學生做出分析調(diào)整。大創(chuàng)項目的重點不在于能否得到預(yù)期的結(jié)果，而是在得到結(jié)果的過程中，讓學生學到知識和技能，為畢業(yè)設(shè)計和將來工作打下基礎(chǔ)。學生如果對大創(chuàng)項目的研究感興趣，可以在畢業(yè)設(shè)計中繼續(xù)選擇做后續(xù)研究，更深入的學會如何自主分析解決問題，獲得新知識和技能，成為具有創(chuàng)新研究能力的人才。

3 結(jié) 語

高校本科畢業(yè)設(shè)計是一種學習、實踐、探索和創(chuàng)新相結(jié)合的綜合教學，是高等學校培養(yǎng)人才的重要教育教學環(huán)節(jié)，而不應(yīng)成為流于套路的機械任務(wù)。除了在畢業(yè)設(shè)計中優(yōu)化管理評估體系和時間安排，提升學生自主性并促進其端正態(tài)度外，在畢業(yè)設(shè)計前的各個教學環(huán)節(jié)，同樣應(yīng)注意研究能力的培養(yǎng)。使學生有足夠的知識技能儲備在畢業(yè)設(shè)計中完成綜合訓練，得到更優(yōu)良的實踐效果和能力提升［16］。