研究生實踐與規劃創新綜合能力培養提升教育研究

［摘 要］ 研究生培養是高等教育體系中非常重要的部分，在國內外高等學府中都受到高度重視。研究生培養的主要目標之一是專業綜合能力的提升，這些綜合能力包含以下幾個相互關聯的重要方面：專業技術領域的動手實踐能力；在明晰原理與因果關系的基礎上分清先后順序與步驟，設計規劃解決問題的能力；用科學語言準確客觀再現操作過程、用科學方法呈現原始實驗數據的能力；準確分析實驗現象、分清主次查找關鍵原因、辨別假象、正確客觀解讀實驗結果的能力。以自然科學領域研究生為例，從前兩個方面來探討研究生培養的改進方式。

［關鍵詞］ 實驗實踐技能；設計規劃；思辨創新

［基金項目］ 2021年度鄭州大學研究生教育研究項目“研究生寫作與思辨創新綜合能力培養提升的改革研究與實踐”（YJSJY202159）

［作者簡介］ 董建樹（1985—），男，河南新鄉人，博士，鄭州大學藥學院副教授，碩士生導師，主要從事蛋白質等生物大分子的結構與功能研究。

［中圖分類號］ G643.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）36-0170-05［收稿日期］ 2022-08-26

研究生是我國高層次創新人才的重要新生和后備力量［1］，研究生培養整體水平直接決定了民族未來的科技興衰，研究生的專業知識、專業技術、專業能力的提升是研究生培養的重要方面。高素質研究生需要逐漸學會綜合運用所學知識和專業技術分析問題、規劃技術流程、解決問題，并將研究方法、研究結果等以客觀準確的科學語言呈現出來。逐漸學會獨立自覺地從可靠的來源獲取新知識、新技能，并靈活變通地應用于新問題的解決。研究生的這些綜合能力包含以下幾個相互關聯的重要方面：一是專業技術領域的動手實踐能力；二是在明晰原理與因果關系的基礎上分清先后順序與步驟，設計規劃解決復雜問題的能力；三是用科學語言準確客觀再現操作過程、用科學方法呈現原始實驗數據的能力；四是準確分析實驗現象、分清主次查找關鍵原因、辨別假象、正確客觀解讀實驗結果的能力。研究生所需獲得的能力不同，決定了研究生階段的培養模式與方法將不同于本科及本科以前的以書本知識與課堂授課為主的培養方式。那么，如何讓碩士研究生經過3年的學習與科學研究訓練具備這些能力，采用哪些培養、訓練、考核方式是有效的，值得教學人員認真研究，且這方面的研究具有重要意義。具體來說，研究生動手實踐能力、設計規劃研究的能力與思辨創新綜合能力的提升，將迅速提高高校的科學研究水平，并為國家輸送更多優秀的高技術人才。本文旨在通過探索，尋找切實可行、用之有效的培養與訓練方式，使研究生在動手實踐、設計規劃研究過程與思辨創新方面的綜合能力得到明顯提升，并總結探討通過實踐檢驗了其可靠性與效果的培養訓練方式。

一、提高研究生培養質量至關重要

從學校層面來看，提高研究生培養質量，特別是提高研究生實驗技能至關重要。研究生畢業生質量關乎學校聲譽，學校需要嚴把質量關。優秀的畢業生時常有回哺母校的情況，從長遠來看，提高研究生培養質量符合高校的長遠利益。在“雙一流”建設背景下，高等學校以世界一流大學為標桿，發展的重要目標之一是成為社會的科學高地和人才高地。為實現這一目標，不僅需要高校教職工瞄準科技前沿，也需要研究生認真投入，二者相輔相成才有可能產出有重要意義的研究成果，從而實現一流大學建設目標。而研究生動手操作完成實驗，并逐漸學會相對獨立地進行科學實驗，是做出一流實驗結果、進行一流科學研究的重要前提條件。

二、國內外研究生培養模式現狀及發展趨勢

研究生培養質量提升，特別是研究生動手實踐能力、設計規劃能力與思辨創新綜合能力的提升，作為重要的實際與理論問題，在全世界范圍內都得到了高度重視，有一定數量的研究成果［2］，國內高校與頂尖的研究所也有一些有益的探索。目前國內外知名高校或研究所已經對有效的研究生培養方法與模式有了清晰的認識，形成了操作性強、效果顯著的有機體系，并在實際培養過程中進行了應用［3-4］。這些研究生培養相關的模式體系，首先從全局出發，在策略層面進行了精心規劃，明晰了培養目標，制定了實施原則，設計了目標驅動的培養內容；在教育方式上，堅持以從事高端前沿科學研究帶動培養，結合以社會與實業需求為導向的培養方法。這樣一整套行之有效的理論與實操體系已經在諸多世界一流高校與研究所內確立起來。對于國內眾多高校來說，急需理論結合實際、真正將符合國情與高校實際情況的現代化理念貫穿應用到現有的研究生培養體系之中，將國內外先進的研究生培養研究成果借鑒應用到本校研究生培養過程中。

通過調查并分析國內外一流高校院所針對提高研究生動手實踐能力、設計規劃實驗能力與思辨創新綜合能力的培養方案，各個培養環節的內容、實施方法、進度安排與考核督促方式等［3，5-7］，可以發現如下的一些規律與借鑒之處。同時，這里面的大部分經驗也是諸多優秀高校院所實驗室做法的總結。下面著重從專業技術實踐能力和設計規劃能力兩個方面展開討論。

三、研究生培養方式

（一）頂層設計

目前，國內諸多優秀高校有合理的培養制度，比如通過在學校或學院層面設置科學研究實驗工作量、創新性實驗進展、畢業論文內容等的要求。實際上，在我國現行的研究生論文評審環節中比較重要的評價指標包括論文體現作者對基礎理論、專門技能的掌握與運用能力，論文在方法或解決實際問題上的創新，論文研究的難度與工作量，以及體現作者獨立從事科學研究的能力等。各大高校都清晰地認識到，讓部分研究生清醒認識學習任務、科研任務，理性對待學業，并認真開展科學實驗的根本原因之一是畢業要求與學位申請條件。高校在制定了合理合適的畢業要求后，通過導師布置具體的科學研究方向與研究內容，并通過導師與輔導員等的一系列督促引導，激發研究生的實驗工作熱情。

（二）研究生內生動力

很多高校與研究所在挑選招收研究生時，較為注重學生的內生動力，主動性強的學生具備主動學習的態度，對自己的學業與未來具有高度的責任感，能夠主動思考科學問題，主動設計實驗研究方案，主動尋求導師的指導意見，主動開展科學實驗，遇見疑問主動尋求解答，遇到困難主動尋求幫助。科學實驗的探索性和不確定性的本質決定了探索過程中必然會困難重重，這不僅對研究生提出了勤奮、踏實、認真的要求，也需要研究生具有堅韌的毅力，持之以恒的耐力和百折不撓的進取精神。

（三）分工協作提升研究生培養質量

研究生動手操作與設計規劃實驗的綜合能力，主要是在科學研究實踐中得到培養提升。導師負責科學研究的方向，擬定項目研究題目，研究生工作辦公室則負責研究生的日常行政管理。科學實驗工作既需要腦力勞動，也需要體力付出，從事科學實驗的研究生較為辛苦。導師經常關心研究生的實驗進展，可以引導啟發學生的研究思路，有效避免出現錯誤，提高實驗成功率，并可以很好地促進科研工作進度。

（四）實驗技能的傳授與掌握過程

實踐出真知。研究生在校期間的大部分時間是在實驗室進行科研相關工作，實驗研究工作的結果與成績、工作量等內容也是評價研究生是否達到培養目標的重要方面。在實際實驗工作中，剛入學的新生經常由導師傳授實驗技能，并在實際操作的過程中對實驗原理、實驗流程、注意事項等進行系統性的講解；有高年級研究生的實驗室，師兄師姐可能會充當一部分領路人的角色，向新生傳授一些基本的實驗技能，充分發揮老帶新的作用，保證實驗技術的延續。這種傳授是最常見、最自然而然的傳授研究技能的方法，在諸多高校與研究所中存在。但該方法存在一定的弊端，對于上進心強、學習能力強的研究生來說，不管是在導師講解演示的過程中通過記筆記、問問題，還是后續查閱資料，在相關實驗技能方面能夠形成清晰的認知、強有力的記憶，并能夠很好地在后續實驗操作中應用；而對于學習習慣不好，主動性較差或者能力有所欠缺的研究生，經常出現眼高手低、聽的時候似乎都懂但做的時候沒有頭緒的情況。導師講解的時候可能面面俱到、深入淺出，但是學生掌握的程度導師不清楚，直到學生自己操作時問題才會顯露出來，所以后續手把手指導仍然是必需的，否則容易謬誤百出。研究生似懂非懂，并不清楚哪里理解不到位，這樣的狀態無法成功完成實驗。所以諸多高等教育教法研究人員設計了“翻轉教法”，對于已經掌握了一定基礎實驗操作技術的研究生比較有用。導師擬定實驗內容，研究生通過自己查閱資料，總結整理并講解實驗原理、實驗步驟、注意事項，從而對該實驗有比較基礎的理解，并且從匯報中，導師可以清晰地知道學生哪里理解有偏差，可以及時糾正。研究生在理解的基礎上提出疑問，并通過討論得出答案，再進行具體的實驗操作效果會好很多。實驗未動、計劃先行的方法，雖然增加了導師的工作量，但可以極大地節約時間、人力、物力成本，為后續開展實驗研究打下良好基礎。

平時的實驗步驟，做好實驗記錄是非常重要的。復雜的實驗由簡單的實驗組成，總的大實驗可能是探索性質的實驗，其中包含的簡單實驗經常有可檢驗的中間結果，可作為反饋信息供分析使用。研究生形成良好的實驗習慣后，就可以在前期實驗的基礎上持續進步，不斷推進實驗研究工作的進展。

（五）分層培養專業興趣，引導研究生實踐

在頂層設計的前提下，按年級與進度分層次培養的分級理念，是引導激發研究生持久專業興趣的有效方法之一。實驗技術的學習是循序漸進的過程，一般會從簡單的實驗操作開始，這樣研究生容易獲得比較扎實的實驗技術。剛進入實驗室的一年級碩士研究生在完成了一段時間的簡單實驗操作之后，會對高年級師兄師姐從事的復雜實驗工作產生好奇心，一些積極的主動性強的研究生會期望盡早開始這些更有科學意義的實驗研究工作。分級分層次循序漸進的培養方法符合實際情況，可以激發研究生對本專業的興趣，進而引導研究生積極參與到動手實踐中來。有分級培養理念的科研氛圍良好的實驗室，在研究生中間會逐步形成向往科學成果、追求科學發現、努力進行科學實驗的氛圍。研究生長期積極主動的動手實踐，積累經驗，是融會貫通、增強才干的不二法門。

（六）定期匯報科研進展

使用定期制訂工作計劃的方式，增強研究生對工作前瞻性的規劃與思考。學習實驗技術之初，以討論實驗過程的方式，使得研究生動手之前對于實驗過程有大概的理解。學會一些實驗技術之后，學生開始獨立實驗的初始階段，以規劃第二天的工作內容為主要方式，讓研究生學會每天總結前面的工作內容與結果，自主安排接下來的工作計劃，不當之處予以引導糾正；進入能夠相對獨立實驗的階段以后改為每周進行總結與規劃。定期制訂工作計劃，匯報并與導師討論工作計劃，可以有效培養學生的設計規劃能力，增強責任心，并提高實驗工作效率。實際上，在定期討論實驗工作進展的時候，安排討論工作計劃具有同等重要的地位。但有部分導師一帶而過，不會過多關注工作計劃的內容與細節。這對于有經驗的比較優秀的高年級博士研究生是沒問題的，因為他們已經掌握了比較系統的研究技術，實驗技能完整可靠，對各種不同技術的優勢與劣勢有清晰的認識，對于各種情況有比較好的判斷能力，只需要導師在大方向上的指點就可以很好地設計并完成實驗，并能靈活變通，隨機應變地解決問題，而且不拘泥于導師的指定方案，在領會了導師的研究思路與研究目標后，創造性地解決問題，出色地完成實驗；而對于經驗不足的低年級或者學習進度較慢的研究生來說，這樣的指導收效甚微。不管是由于實驗技術不扎實、實驗思路不清晰，還是操作上的不良習慣，經常出現學生在同一個實驗環節反復重復卻毫無進展的情況。成功的實驗都是一樣的，不成功的實驗各有各的原因，成功的經驗比失敗的教訓對于日常科學實驗更具有實際指導意義。課題組可采用每周、每兩周或每三周進行工作匯報的方式，進行實際動手操作情況的定期檢驗與指導，過程與結果并重，有些實驗室探索采用了趣味性賞罰和關乎研究生實際利益的激勵性獎賞，賞罰分明，通過改進使用的頻率、改進具體實施方法，獲得了較好的實驗效果，并在有些實驗室得到了長期執行。通過定期進行實驗工作總結、討論與制訂計劃，研究生形成了良好的思考與規劃習慣。

（七）培養思辨能力分析問題

營造自由公平、積極向上、開放包容、輕松愉悅的學術氛圍，解放研究生思想，才能碰撞出火花。鼓勵研究生之間開展開放熱烈的討論，通過針鋒相對的辯論辨明主次原因和先后順序。研究生每周在實驗室里的時間比導師相對更長，對諸多變化的實際情況有比較清晰的了解。作為專業知識豐富的教師，在關鍵時刻及時糾正錯誤的觀點，肯定學生有益的思考，能夠讓研究生有更大的收獲，從而培養思辨能力。因此，開放熱烈的討論對培養研究生思辨能力有重要作用。

（八）創新能力培養方法

創新能力是可以通過學習逐漸培養的。實際動手操作，從實踐中積累經驗，是獲得專業領域創新能力的前提。所謂熟能生巧，足夠的實際操作經歷，對于培養研究生專業技能的創新能力是必需的。離開系統性的專業知識、沒有扎實的專業實操技能，創新很容易脫離實際而淪為空談。扎實的基礎理論知識，豐富的實踐經驗以及靈感，使創新能力經常在不經意間得到提升。諸多科學家經常從科學研究案例中得到啟發，通過對科學研究歷史、典型的科學故事的討論，對于培養設計規劃與創新能力是有效的。科學研究案例學習具有諸多天然優勢，其真實性與強烈的科學精神，可以使研究生的科學素養得到熏陶；其解決復雜困難問題的思路與有效方法，可以很好地開拓視野、拓展思路；從普通或離奇的實驗現象，敏銳地發現科學規律，可以很好地培養研究生透過現象看本質；其來龍去脈的故事性質，具有吸引力與趣味性，非常受學生歡迎。通過這些培養訓練方法，可以實現對現有培養模式的補充，從而改革現有研究生培養模式，開展創新能力培養，增強思辨創新能力，保障提升研究生培養質量。

（九）通過學習榜樣，增強研究生才干

榜樣的力量是無窮的，老一輩科學家的優良品質、感人故事，是點燃研究生生命圣火、激發研究生內在動力、提升研究生培養質量的重要方面。

從國內外提高研究生的動手實踐能力、設計規劃能力與思辨創新綜合能力的培養訓練過程等基礎信息，可以提取出優秀研究生培養體系中的諸多實用有效方法，從而在本校研究生培養中借鑒應用，進一步培養研究生專業興趣，以有效的制度激勵督促研究生長期積極主動進行動手實踐，定期制訂并匯報工作計劃，討論實驗進展，培養研究生的專業技能，并培養其設計規劃實驗的能力，從而提升綜合創新能力。

參考文獻

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Educational Strategy in Postgraduate Training in Practical Skills， Design of Experiment and Ability of Professional Comprehensive Innovation

DONG Jian-shua， b， c， d

（a. School of Pharmaceutical Sciences， b. Institute of Drug Discovery and Development， c. Key Laboratory of Advanced Drug Preparation Technologies， Ministry of Education of China， d. Key Laboratory of Henan Province for Drug Quality control and Evaluation， Zhengzhou University， Zhengzhou， Henan 450001， China）

Abstract： Postgraduate education is an essential part of the higher education system， and its significance is repeatedly emphasized by universities and colleges worldwide. One of the main goals of postgraduate training is to elevate the students professional comprehensive ability and technological skills， making sure that the trained individuals are equipped with the skills to work effectively in the future. The technological skills and professional capability that the postgraduates need to acquire in the training program can be categorized into four different yet inter-correlated aspects： firstly， technical practical skills; secondly， the ability to recognize the causes and results， to distinguish sequential orders of events， to organize available resources， to make feasible step-by-step plans and carry it out to resolve sophisticated problems， based on the understanding of the mechanism and background theory; thirdly， the ability to represent experimental procedure， steps and results in detail by using correct and precise scientific language; fourthly， the ability to analyze experimental data， to distinguish between genuine and false positives， to tell major driven factors from minor reasons， to interpret results fairly and unbiasedly， and to design experiments to examine certain phenomenon or to test certain hypothesis systematically. This paper concerns postgraduate training majored in natural sciences， and discuss educational strategies to improve postgraduates practical skills， and ability of experimental design and capability in professional comprehensive innovation.

Key words： experimental skills of postgraduate; professional practice ability; design and plan; scientific experiment; comprehensive innovation