化工研究生创新能力培养体系研究

化工研究生创新能力培养体系研究

[摘要]本文提出了以阅读文献为主线来培养化工类研究生科学素养的培养方法。通过对“研究方法总论”、“阅读技巧训练”、“寻找科学问题训练”、“设计实验训练”以及“科学表达训练”方面的介绍,引发研究生多层次、多角度思考。采取师生互动的学习探讨方式,分阶段地提升化工类研究生的培养质量。

[关键词]文献阅读;化工;研究生;培养体系

随着新一轮科技革命正深刻影响着全球产业变局,当下前沿技术呈现群体突破态势,全球产业已走到发展“拐点”,产业的技术路线和技术经济范式将发生重大变化,对化学工程与技术领域高层次人才需求旺盛。在传统产业升级方面,化工、医药等行业面临结构优化调整,生产过程向绿色低碳转变迫在眉睫;在科技创新方面,环境保护和清洁能源开发是目前重点发展方向,而国内外社会对化工专业创新型高级人才的需求急剧增加[1]。因此,如何培养出满足社会经济发展、综合能力强的化工专业创新型高端人才成为当前高校化工专业亟待解决的问题和研究重点。

1培养现状

化工类硕士培养目标在于培养具备化工领域坚实基础理论知识的高层次专业人才,同时解本学科的研究发展方向,具有一定的创新意识和从事科学研究工作的能力[2]。何培育出优秀的高水平硕士是培养化工类高素质研究人才的重要体现,也是提升我国化工整体科研实力的必要条件。优秀的化工类硕士在培养过程中应具备以下几个特点:(1)选题应为学科前沿,具有开创性,具有理论意义或较大实用价值,可以综合、全面地反映该学科及相关领域的发展状况;(2)在实验方案设计上运用新视角、新方法进行探索、研究有独到见解,并在相应领域取得较大成果;(3)论文成果创造了一定的经济效益或潜在的经济效益,具有较大的实用价值和社会效益。学术论文应体现出作者具有很强的独立从事科学研究能力,工作量饱满,论文结构严谨,推理严密,逻辑性强,文字表达准确、流畅[3]。但是目前我国化工类研究生存在以下几方面问题:(1)论文选题缺乏创新性,存在大量重复和模仿工作,缺乏对真正科学问题的贡献;(2)与欧美等发达国家的研究生学位论文相比,研究内容偏少、缺乏深度,论文结果分析过于简单,缺乏有深度的探索与讨论;(3)论文书写缺乏科学逻辑性、严谨性与准确性。这些问题的存在都反映出目前研究生在研究过程中缺乏全面系统的科学素养训练。其结果表现为学位论文质量低下,不能在国内外公认的权威期刊上发表具有创新性的科学文章[4]。由此我们认为,如何培育出创新型研究生是我国化工领域提高研究生质量面临的主要问题,而全面提高研究生的科学素养是目前培育出高水平创新型研究生人才的根本解决办法。

2总体思路

研究生的科学素养包含创新能力、自主学习能力、逻辑分析能力、知识的运用和融会贯通能力、实际操作动手能力以及科学写作能力,而创新能力的培养是研究生科学素养的核心问题[5]。然而科学素养培养过程中存在以下问题:(1)学习课程内容与研究方向及内容严重脱节,不利于研究生独立思考能力的培养以及创新性选题的开展;(2)缺乏文献研究能力,不能有效开展科研活动,师生间不能形成有效的互动,从而使得研究生只是导师思想指导下的简单劳动力,缺乏对科学问题的独立思考与批判能力。其结果会导致研究生毕业后只是在实验动手能力上有所加强,而在创新能力上和本科生相比并无明显提高。因此,如何建立一套以阅读文献为主线的研究生科学素养培养方法迫在眉睫。我们由此提出,研究生培养过程中应该以阅读文献为核心训练内容,分阶段、分层次对研究生进行循序渐进的系统科学素养训练。这是因为阅读文献是贯穿整个研究过程中最重要的环节,是产生创新想法的源泉,也是我们进行科学研究的重要参考[6]。因此,使研究生掌握阅读文献的本领会使他们更好地“站在巨人的肩膀上”。我们由此认为,在培育优秀化工类创新性研究生培养机制中,应建立一套以阅读文献为主线的研究生科学素养培养方法。总体工作思路应遵循“阅读最好的文献,做出最好的研究”这一科学研究准则,从第一学期开始使研究生通过阅读文献接触课题,并在第一学期结束时形成自己的科学选题;第二学期通过进一步阅读文献完善选题,并参照文献开展实验研究;第三和第四学期通过深化阅读文献进一步从深层次理解课题的研究,并通过比较前人的文献解释和讨论自己的实验结果;第五和第六学期完成课题的研究,并通过参照文献的写作方法归纳总结出自己的学位论文,同时对自己的研究课题进行有效的拓展,提出研究课题的展望。

3培养过程

3.1研究方法总论。在训练中首先围绕“本科学习和研究生学习区别”,“科学研究的本质”,“什么是好的研究”,“研究组成要素”等几个方面介绍,由此让学生认识到思考是研究过程中最关键的要素,进而引出做好的研究需要从以下四个方面入手:“最好文献的阅读”,“最棒的思考”,“最佳的实验设计”和“最优秀的科学表达”。继而对上述四个方面进行简要介绍,例如,如何找到想要的文献,如何追踪文献,如何找到科学问题(researchgaps),如何思考问题,如何与他人合作,如何培养科学精神和素质等诸多方面内容,使学生对做研究过程有初步的了解,以及熟悉研究工作的特点。最后举诸多科学家事例进一步激励大家做好的研究,为科学工作作奉献。

3.2阅读文献方法训练。此培训目的在于指导研究生阅读本领域中的一些经典文献,并帮助学生总结归纳出一套阅读文献的方法;继而引导学生从已有文献中归纳总结出寻找有价值科学问题的方法,并以作报告的形式将所发现的科学问题以及内在的逻辑关系进行表述,提高研究生的独立思考和发现科学问题的能力。针对很多研究生对于文献阅读的种种误区,我们进行了辨析。我们首先对研究型论文的结构做了分析,让学生首先从整体结构上把握文章的要素;此外,让学生们意识到阅读文献不是对每一句话均需深入理解,而是对全文观点的把握和理解。同理,研究生在不同研究阶段对文献的阅读重点应有所不同。例如,在选择课题阶段应对abstract和introduction以及conclusion部分重点关注,而在课题开始执行过程中对实验方法更关注,在完成实验后对数据分析和总结,甚至在后续书写论文过程中对数据的消化过程中应对resultsanddiscussion有更为深入的阅读。对于文章核心观点的理解,我们首先强调了文章句型的类型与结构,让同学们认识到科技论文存在fact和opinion两种组成,而作者的观点或前人文献的观点就是文章的opinion,也是文中作者的态度,应予以足够关注。对于文章中诸如however,although,but这类转折词汇的存在,应仔细辨析出作者的态度和观点。此外,为了强调阅读连贯性的重要性,我们训练学生在很短时间内通过速读几篇文章的abstract和introduction以及conclusion,通过训练达到学生对文章整体观点和创新点的把握。通过阅读introduction中每句话逻辑的分析和关键科学问题的找出,学生们对于introduction的结构了然于胸,加深了对文章研究目标的理解。在开展实验过程中,我们通过对实验设计以及化工过程中常见的表征分析的介绍,使大家掌握了如何通过多维度、多层次的实验和标准方法设计实验,进而实现研究目标。在resultsanddiscussion阅读中,通过对文章句型和句式的分析,使同学们进一步分辨出作者对数据的解释和观点,前人文献的观点以及如何证明作者的观点,进而强化同学们对于创新点的把握与研究目标实现过程的熟悉。最后,通过对文献如何引用,何时引用以及引用规则为大家详细介绍了有关学术规范和学术道德的要求,进一步使学生们掌握了学术规范性。

3.3如何根据已读文献寻找科学问题。通过进一步拓展相同类型文献的阅读,启发学生依照现有文献以及现有知识寻找researchgaps,进而寻找到关键的问题。在此过程中,我们为学生介绍了环境化学,无机化学,化学分离与传质领域的最新发现,通过让学生自己查阅文献,阅读文献以及几次“头脑风暴”的讨论,让大家展开想象,畅所欲言,寻找到自己感兴趣的科学问题,并指出寻找到课题的先进性和创新性。在后续环节中,我们进而启发学生如何寻找相关证据,进而证明自己寻找到科学问题的正确性。比如我们通过“我从未踢过足球,但我怎样通过展示证据向大家说明我一定会是一个好足球运动员”等诸多实例的讲解。让学生们了解到如何通过逻辑和相关事实用来证明论点的可行性。通过该项训练,我们总结归纳出一套引导学生开展科学研究的逻辑思维方法以及通过实验与批判性思维形成一套自我创新的方法。

3.4如何根据已读文献设计实验。对于学生寻找到的科学问题,引导学生通过深入阅读文献以及通过与前人文献的比较,对自身实验现象和实验数据进行深入分析,归纳总结出一套对科学问题的分析方法以及对科学数据结果的分析讨论方法,使学生深入理解开展科学研究的方法与原则。研究生实验的对照性原则、一致性原则、重复性原则、随机性原则,明确实验目的,科学设计实验方案和实验步骤。特别是让研究生掌握了设计参照实验、平行试验、开展动力学实验、热力学实验的原则与方法。通过该训练,使研究生进一步掌握了科学研究的方法实施与深入。

3.5如何科学表达。通过借鉴优秀文献的写作方法,对学生进行英文写作训练。要求用英文撰写实验记录,在研究过程中让学生使用英文进行汇报总结,从而全面提高研究生的英文科技论文写作能力,并归纳总结出科技论文写作的基本原则与方法。同时,我们让学生认识到,科学写作中最重要的因素是逻辑而非语言本身,我们之前通过文献阅读对学生们逻辑的训练对于后续写作具有重要指导意义。我们的写作训练因此主要围绕文章的层次和逻辑展开。通过对论文不同结构的写作训练,使学生们了解写作的技巧和原则。

4训练成果

研究开展后,我们形成了一整套“从高水平文献的阅读培养化工类创新型研究生”的新方法,并形成了16学时课件,总共培训了四届共计58名同学,并收到了研究生们满意的反馈意见。经培训的大部分同学在后面的研究过程中可以自主地寻找科学问题,提高了学术型研究生在化工领域具备较高的创新意识和从事科学研究的工作能力,也提高了研究生的独立思考和发现问题的能力。经我们训练后已毕业的学生(12人),高于80%以上可以在本领域的国际知名期刊;同时,我们也总结归纳出一套引导学生开展科学研究的逻辑思维方法以及通过实验与批判性思维形成一套创新性想法的一般性方法;归纳总结出一套科学实验进行的方法与原则。我们的培养模式也已被学校教育教学工作采纳,可为其它专业学术型研究生培养提供借鉴作用。

5结束语

本论文研究目的在于以阅读文献为主线来培养研究生的科学素养,进而培育出高水平硕士学位论文,探索出一条化学工程学术型研究生培养的新型机制。同时,本课题提出了应通过师生互动的学习探讨方式,分阶段、分层次地提升学术型研究生的培养质量。本研究对我国化工事业发展,培养具有深厚基础理论知识和创新能力的高级人才具有重要意义。

作者:韩煦 吴松海 刘勇 单位:天津大学 新疆师范大学 天津理工大学