研究生课程教学中科研能力的渗透培养：以“林木营养与施肥”课程教学为例

查同刚 王海燕

（北京林业大学水土保持学院，北京 100083）

研究生课程教学是研究生从大学本科的知识学习阶段向研究生后期的课题研究阶段过渡的重要阶段，是研究生培养过程中的一个基础环节。这就决定了研究生课程教学不应仅仅只是本科式的知识传授的延续，而应是知识传授与科研能力培养并重［1］。因此，在研究生课程教学过程中应加强对其科研能力的培养。美籍著名科学家杨振宁先生曾指出：中国国内的学习方法主要是推演法，即由理论原理推演到物理现象；而美国高校的教学则正好相反，是从新的现象开始，通过对现象的描述归纳出理论。杨振宁先生曾经讲过一段话非常值得国内教育者深思，他说：“比如幼儿学习说话，这一过程就不是按部就班，而是在不断的实践和失败中不知不觉学会的。我更愿意称这种方法为‘渗透’型学法，这是中国传统教育不喜欢的，却是非常必要的。”［2］由此可见，渗透培养，让学生在教学过程中不知不觉地丰富知识和提高能力，正是课程教学的至高境界。笔者基于对研究生科研能力培养的认识，通过整合教学内容、优化教学方法、探索相应的课程考评模式等，在“林木营养与施肥”研究生课程教学过程中对研究生科研能力的渗透培养进行了尝试。

一、研究生科研能力培养的主要内容

科研能力是人们运用已有知识和科学方法在探索新知识、解决新问题的过程中所形成的各种心理品质和能力，是研究生应具备的基本能力［3］。我国知名教育家顾明远先生通过开展研究生能力结构的问卷调查和进行深入分析后指出，研究生的能力结构包括创新能力、科研能力、口头表达能力、人际交往能力和书面表达能力五方面［4］。边杰芳在相关研究中也提出科研能力应包括创新能力、科研素质、合作能力、交流能力等［5］。美国时代杂志刊文指出，21世纪要求人们应具有的技能包括更多地了解世界（Knowing more about the world）、跳出思维的局限（Thinking outside the box）、聪明地对待新的信息来源（Becoming smarter about new sources of information）和良好的人际沟通能力（Developing good people skills）［6］。

综合上述国内外学者的研究观点，笔者认为研究生科研能力的培养应包含以下主要内容。

（一）合理的知识结构

合理的知识结构是从事科学研究的基础。作为研究生，其知识结构应包括扎实的基础知识、最新的学科前沿动向以及科学的科研方法和技能等。扎实的基础知识是科研创新的前提，科学现象往往要依赖基础知识去解释，创新常是基础知识的延伸与衍化［7］。但是，注重基础知识并非只是强调学习多少概念、记忆多少公式，而是要善于把基础理论融会贯通、举一反三。把握学科前沿动向，就是了解国内外专家正在采用哪些方法解决哪些问题，是避免重复研究以及实现科学思考和创新的必要前提。掌握科学的研究方法和技能，就是懂得如何提出科学假设、设计实验／试验以及能够采用科学合理的途径分析和展示数据等。唯有如此，才能有效地进行科研活动，并获取可靠的成果。

（二）积极的创新精神

创新是社会发展的源动力，创新精神是科研能力的重要内涵［8］。创新精神的培养应包括以下3个方面。

1.兴趣

兴趣，即对事物喜好或关切的情绪，是人们力求认识某种事物和从事某项活动的意识倾向。在研究生科研能力的培养过程中，要培养学生积极的创新精神，首先要培养学生对科研的选择性态度和积极的情绪性反应。兴趣是最好的老师，只有对科研工作产生兴趣，才能苦中有乐、乐在其中。环顾周围那些真正取得科研创新成果的人，他们大都有一种“如醉如痴”的精神，对所从事的研究工作十分执著和投入，甚至于“上瘾”。而那些对科研工作没有兴趣、只是为了毕业或发表论文等功利性目的才从事科研工作的人，是很难保证持久的精力投入的。

2.辨别能力

现代科学的发展日新月异、内容不断更新，新的边缘学科和交叉学科不断涌现，分支学科越来越多，阐释新观点、新方法的论文和著作读不胜读。在这种情况下，研究生能否结合自己的研究方向不断更新知识和调整知识结构至关重要。不会科学地分配时间和精力是从事科研工作的大忌，所以应重视研究生辨别能力的培养，使其在涉猎知识时懂得选择和“过滤”、在研究问题时能够重在思考。

3.质疑

所谓质疑，就是利用证据提出疑问，并请人解答（或自己思考答案）。提出问题，是掌握知识、深入思考的结果。因此，要强调研究生质疑能力的培养，就应要求学生不迷信权威、不满足现状、善于独立思考，能够以批判的精神观察事物和现象，通过辩证思维对一些假设和结论提出疑问或异议。

（三）良好的团队合作精神和沟通能力

1.团队精神

所谓团队，就是为了实现某一目标而由相互协作的个体所组成的组织。富有团队合作精神的人往往具有平等友善、善于交流、谦虚谨慎、宽容真诚、能够接受批评并富有创造力等特点。在一个团结合作、积极活跃的科研群体中，每个人的思想都会变得十分活跃，新的观点、新的想法能够不断涌现，原创性的科研成果也就容易产生。因此，应创造一个积极活跃的科研氛围，使研究生在科研工作中通过耳濡目染学会与他人团结合作。

2.沟通能力

科研工作要求的沟通能力包括科技论文撰写能力和口头表达能力。

科技论文属情报学中的原始论文或一次文献，是研究人员对研究领域的现象（或问题）进行科学分析、研究阐述、总结创新后按照各个科技期刊的要求进行的电子和书面表达。科技论文具有学术性、创新性、科学性和规范性的特点。因此，研究生应具有一定的科技论文撰写能力，能够把论文写得引人入胜，从而很好地论证和传播科研成果。

口头语言比书面语言具有更直接、更广泛的交流作用，是展示学术成果的重要途径。口头表达方式包括即席发言、凭记忆讲、脱稿讲和宣读等。研究生在从事科学研究的过程中，在申请课题、结题汇报、成果论证、研究生毕业答辩等环节，尤其需要具备在有限的时间内集中陈述自己的科研过程和成果的口头语言表达能力。流行于学界的“七分干，三分说”虽然有所偏颇，但也说明了口头表达能力的重要性。

二、“林木营养与施肥”课程教学中研究生科研能力的渗透培养

（一）整合课程内容，注重理论知识的研究发现过程

针对“林木营养与施肥”课程存在的教学内容相对陈旧、很多最新的科研成果没有被涵盖等问题，笔者认为应在强调基础知识体系的同时，多途径整合国内外文献资料，对课程内容进行补充更新；同时，在授课过程中，在讲解基本理论和结论的同时，应注重介绍理论和知识的研究发现过程，使学生掌握从发现问题、实验／试验验证到分析归纳、总结陈述的科研过程。

1.重视基础知识，关注学生的知识储备

“林木营养与施肥”是北京林业大学土壤学和植物营养学2个研究生专业的学位课，同时也是森林培育学、园林植物学、水土保持学和草坪管理等研究生专业的选修课。由于这些专业的研究生有的在本科阶段系统地学习过“土壤学”“植物营养学”“肥料学”等专业基础课程，有的则是在研究生阶段因研究需要才开始学习相关课程，所以“林木营养与施肥”授课对象的专业基础知识储备存在很大的差异。因此，在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者采取快速串讲的方式，用4～6个学时对林木营养与施肥的基本概念和原理（如肥料三要素N、P、K在土壤—植物体系中的循环）进行系统的讲解。这样，专业知识基础较好的学生在串讲过程中可以快速回忆学过的知识内容，深入理解各内容间的有机联系；基础薄弱的学生可以在了解课程的基本理论体系的基础上，在课后对感兴趣的部分通过参阅相关文献进行自学。利用4～6个学时来增加学生的知识储备可以为提高后续课程的授课效率和效果奠定基础，受到了学生的高度肯定。当然，快速串讲对授课教师的要求很高，教师要在极短的时间内对大量的基础内容进行有机整合和阐述分析，备课的工作量很大。

实验／试验设计与数据分析处理是科研工作所必需的基本技能。因此，在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者以正交试验设计L9（34）在施肥试验中的应用为例，采用教师举例和学生提议相结合的方式，对不同因素和水平的正交试验的布设、数据分析（分析软件工具选择与操作）和结果解读进行了比较分析，使学生真正掌握其应用；并以此为基础，逐步将实例教学拓展到其他相关试验设计在林木施肥试验中的应用的讲授中，如回归正交组合设计、回归正交旋转设计等较复杂的试验设计。通过实例教学，在试验设计与数据处理过程（由码值方案和结构矩阵的建立、回归系数的确定到对回归关系进行统计检验）中渗透培养了学生分析和解决实际问题的能力。

2.多途径获取学科前沿信息

网络科技的发展使信息获取似乎唾手可得，但对研究生而言要真正获取有价值、高质量的学科前沿资料仍有一定的难度［9］。因此，在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者通过典型文献阅读、名家讲授以及结合教师自己的科研实践等多种途径，向学生介绍学科前沿动向和展示科学研究的过程。

（1）国内外科技文献阅读

首先，笔者为研究生开列了阅读书目，推荐了林木营养与肥料学科领域的期刊杂志，包括《Journal of Plant Nutrition and Soil Science》《Journal of Plant Nutrition》《Plant and Soil》《Soil Science Society of America Journal》《Forest Science》《Canadian Journal of Forest Research》和《Forest Ecology and Management》等国外期刊和《林业科学》《土壤学报》《生态学报》《植物营养与肥料学报》等中文核心期刊，以及一些经典著作；此外，还为部分一年级的硕士研究生提供了一些相关的中、英文文献的下载链接。

其次，在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者非常注重典型文献的导读，具体操作过程如下：①选择一篇中文或英文文献，给出10～15分钟让学生快速浏览；②采取提问与讲解相结合的方法，阐明文献中的问题假设、研究方法、研究结果、分析讨论、结论与意义等，理清科技论文写作的主要脉络与特征；③采用思考与讨论的方式，分析文献的主要亮点和创新点以及数据分析手段、图表表现形式、语言表达、谋篇布局等，使学生通过讨论亲身感受科技论文的行文特征与精彩之处。特别是笔者还鼓励学生提出文献存在的不足和有待进一步研究之处，以激发学生深入思考。

最后，以学生为主体进行文献阅读。首先由学生自己搜集与学科相关的文献资料，并在课后阅读；然后由学生在“林木营养与施肥”课堂教学中以最短的时间向大家介绍自己喜欢这篇文献的理由。例如，有的学生认为文献创新突出、意义重大或与自己的研究课题相关，有的认为文献的试验设计新颖、数据处理方法先进或分析讨论撰写精彩，有的认为文献的某张图做得特别漂亮、形象生动，等等。对学生的这些阐述，笔者在合理分析的前提下都会予以鼓励，以激发学生的参与意识和科研兴趣。这不仅有利于推动学生自主学习，而且学生自己选择文献、归纳总结、组织语言也有利于激发其学习兴趣和积极性。

（2）名师讲授或课件解读

在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者多渠道邀请相关专家学者为学生授课。目前主要的渠道包括：①邀请学校本学科的每位教师讲一次课；②利用科研合作机会，邀请东北林业大学、西北农林科技大学、南京林业大学的多位国内同行专家授课或做一次讲座；③利用国际合作科研或者学校国际交流与合作处的“引智项目”，邀请国际知名专家学者授课。这些专家学者有的会对学科前沿进展进行综述，有的会阐述科研方法（包括如何撰写科技论文等），有的会详述某一课题的选题、论证、立项、实施、结题和成果展示等全部过程，他们在传授知识的同时以其个人的学术魅力极大地激发了学生的求知欲和科研兴趣。

由于名师讲授需要专家到课堂上来，往往受人力和物力的限制较大，所以笔者还利用与国内外学者交流的机会，在征得对方同意的前提下，复制其讲座课件用于课堂解读。讲座课件讲解通常采取2种方式：一是由教师直接讲解；二是安排学生事先熟悉课件，然后由学生在课堂上讲解。学生反映，每次参加名家课件讲解都如同与智者对话，可以在很短的课堂教学时间里分享专家学者的成果和思想。

（3）结合教师的科研实践，提高学生学习的兴趣和参与性

大学教师的研究课题往往是其所在学科领域的热点与前沿之一，吸引学生参与教师的科研实践可以使学生有身临其境之感。因此，在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者非常注重通过结合教师的科研实践提高学生学习的兴趣和参与性。例如，笔者以正在进行的“杉木、桉树和毛白杨人工林施肥与营养诊断”研究为例，从田间试验条件下试验地的选择、目标产量和施肥量的确定、施肥方案的制定、试验指标的测定到施肥效应的分析，通过给定具体的情境和提出科研过程中可能遇到的问题，让学生集思广益大胆地提出自己的解决办法。这不仅使学生对林木营养与施肥有了更深刻的感性认识，而且为已经和即将参与相关研究课题的学生提供了很好的示例。

林业院校的自然科学专业需要开展大量的科研外业，这难免会使部分学生产生畏难情绪。所以“林木营养与施肥”授课教师要结合自己的科研实践，通过讲解科研外业调查的逸闻趣事，阐述自己对山、水、草、木、土、石的理解与感受，与学生分享科研过程中的体验和喜悦，从而提高学生的学习兴趣，激发学生的科研热情。例如，笔者把自己在外业中获取的原始数据或已发表论文中的试验数据交给学生验算，使学生在验算过程中掌握DRIS综合诊断施肥法和矢量诊断法的应用，取得了显著的教学效果。

（二）优化教学方法，在课堂教学中渗透创新意识的培养

在“林木营养与施肥”课程教学过程中，笔者尝试采用了专题式、讨论式和分组课题式教学方法，通过优化教学方法，在兼顾课程教学的系统性和科学性的同时，突出了学生的主体地位。

1.专题式教学

开展专题式教学，就是针对某一科研命题，通过陈述、探究、反思、互动等步骤，逐步引导学生了解问题、分析问题、讨论问题并尝试提出解决方案。例如，笔者在讲授“森林营养管理”中的“养分循环”时，在陈述阶段，针对“土壤呼吸碳排放”这一命题，首先阐述土壤呼吸的定义、组分和影响因素等，然后提出土壤呼吸测定方法学习中的难点——土壤呼吸组分区分，引导学生进入探究阶段。在探究阶段，针对“为什么土壤呼吸组分区分是难点”这一问题，以土壤呼吸产生的生理学机制为着眼点，使学生认识到自养呼吸为纯根呼吸、异养呼吸为土壤微生物呼吸和土壤动物呼吸，所以难点主要在于：分离根系与根系上的微生物非常困难，土壤动物的高迁移特性使土壤呼吸组分区分具有很大的时间变异性。基于此引导学生进入反思阶段，即进一步思考“一直以来的测定方法都局限于不同组分呼吸的分离，有没有可能换个角度来考虑”的问题，并组织学生进行开放式讨论。最后，在讨论过程中，通过师生互动逐步引导学生提出土壤呼吸组分分离方法，如同位素稀释法、14CO2动态法、茎环割法、土壤动物驱离法等［10］。在专题式教学中，教师在阐述知识的同时随时提出问题、分析问题，并与学生一起讨论可能的解决途径，有利于激发学生的学习兴趣，启发学生进行思考，培养学生良好的科研习惯。

2.讨论式教学

与专题式教学不同的是，讨论式教学不提供相对复杂的专业背景知识，不进行启发式分析，没有任何标准答案，而是采取类似于“头脑风暴”的方式，对广泛的科学难题或者教师、学生自己在科研过程中遇到的问题进行开放式的讨论。

例如，笔者曾就“施肥的生态环境适应问题”开展讨论式教学。在讨论过程中，针对施肥对土壤、植物、水体和大气的影响，学生普遍认为存在环境污染问题，如水体富营养化、土壤重金属污染、放射性污染、地下水的污染以及大气臭氧层的破坏等环境污染问题，还有的学生提出“施肥可能导致土壤碳储量下降”“施肥会导致酸雨增加”等。而教师在学生的讨论过程中不进行任何评价，只负责记录每个学生的观点或想法。这种头脑风暴式的讨论使学生能够在轻松的氛围中畅所欲言，极大地激发了学生的想象力，使一些奇思妙想在不经意间萌发。这正是培养学生创新性思维的有效途径。

3.分组课题式教学

开展分组课题式教学，就是先将学生按学科方向（如土壤、植物营养、森林培育、园林等）分组或由教师随机分组，然后每组学生自由选题，并根据所选专题完成研究进展综述、提出问题与假设、进行分析讨论、得出初步结论、进行课堂报告与讨论、撰写总结报告等环节。以“林木营养与施肥”课程为例，开展分组课题式教学的具体步骤包括：①根据学生的兴趣或知识基础选定讨论议题；②学生进行组内分工，查阅相关的文献资料并阅读分析，形成研究进展综述；③在研究进展综述的基础上提出讨论的主要问题，并结合研究进展和自己的理解提出研究的假设；④学生在组内进行不少于5次、每次不少于30分钟的分析讨论，并做详细的讨论记录；⑤形成组内讨论结论；⑥学生以组为单位制作精美课件，在课堂上详细阐述专题的讨论过程和研究成果；同时要求其他学生学习小组至少提出1个问题，最后由教师对每个专题做建议性点评；⑦学生对全部专题讨论过程进行全面总结，完成包括专题内容、主要问题、讨论过程、主要结论、感想和建议等内容的总结报告。

分组课题式教学完全以学生为主体，教师仅在学生遇到问题主动请教时提出建议。学生亲身经历了从提出问题、分析讨论问题、提出初步结论、汇报讨论情况到撰写报告的整个科研过程，全面锻炼了基本的科研能力。更为重要的是，以学生小组为单位开展的学习活动，鼓励每个学生在一个完整的有机组织中贡献自己的精力和想法，有效地培养了学生的团队合作意识。

三、建立与科研能力渗透培养相适应的研究生课程综合考评体系

教学理念的转变和教学方法的改革效果，要靠与之相对应的综合考评体系来实现和保障［11］。因此，为了适应致力于科研能力渗透培养的“林木营养与施肥”课程教学内容和教学方法改革，笔者还尝试构建了课堂表现评价与结课论文评价相结合、教师评估与学生评估相结合、个人表现评价与团队表现评价相结合的课程综合考评体系。“林木营养与施肥”研究生课程的满分成绩为100分，其具体内容包括：①课堂表现20分，由授课教师评估，主要依据考勤、课堂发言积极程度、提问频率等综合评定。②小组专题10分，由授课教师评估，主要依据专题的课堂汇报情况和小组总结报告综合评定。③课程论文20分，由授课教师评估，要求学生按照学术论文的体例格式上交本人独立撰写的论文1篇，杜绝抄袭拷贝，并要求随论文打包发送全部参考文献。教师根据课程论文的规范性和学生的治学态度综合评分（论文水平属学术范围，不列为评分标准）。④组间互评20分，由学生评定，即根据每个小组专题的课堂汇报和讨论情况，由各学生学习小组对其他组进行评分，每个小组以所获得评分的均值作为小组的成绩。⑤组内互评20分，由学生评定，即根据每个学生在专题讨论过程中的态度和贡献等，由组内学生对不包括自己的同组学生进行评分，每个学生以组内学生的评分均值作为个人的成绩。⑥个人自评10分，即每个学生对自己在该门课程中的学习表现和收获进行自评。

在上述课程综合考评体系中，各部分构成内容的具体比例（详见图1）分别为：教师、学生评分的内容分别为3项，各占总分的50%；学生个人成绩包括课堂表现20分、课程论文20分、自评10分，占总分的50%，学生团队成绩包括小组专题10分、组间互评20分、组内互评20分，占总分的50%。

图1 “林木营养与施肥”研究生课程综合考评体系

由于“林木营养与施肥”研究生课程综合考评体系目前仅实施了一次，所以尚不能对其进行系统的统计性评价。但是，笔者对研究生课程综合考评体系第一次实施所获得的评价数据进行初步分析后发现，教师评分与学生评分之间、个人自评与他人评价之间均没有明显的差异。因此，笔者认为，如果研究生课程综合考评体系的实用性和科学性在以后的应用过程中得到进一步验证，那么可以适当调整各项评分在课程总成绩中的比例。例如，可以适当提高学生评分所占比例，以突出学生在教学中的主体地位；可以适当提高小组评分所占比例，以强调团队精神是影响研究生科研能力的重要因素。

在“林木营养与施肥”研究生课程教学过程中，笔者并没有简单地强调科研能力培养的重要性，而是在教学内容组织、教学方式实施和课程成绩评定等多个环节中渗透进对学生科研能力的培养，让学生在学习课程知识的同时不知不觉地提高科研能力。笔者通过整合课程内容展示理论知识的研究发现过程，以专题式教学引导学生了解提出问题、分析问题、解决问题的科研过程，以讨论式教学营造创造性思维的培养氛围、鼓励学生思辨，以分组课题式教学促进学生在实践科研过程中培养团队合作精神；并通过构建与上述教学改革配套的课程教学综合考评体系，突出学生在教学中的主体地位和强调团队合作精神的培养，从而使研究生课程教学中科研能力的渗透培养达到“随风潜入夜，润物细无声”的境界。

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