理工科实验型研究生科研训练浅论

汪莎莎　解令海

【摘 要】本文针对理工科实验型研究生的科研训练，设计了五个训练环节及两种反馈方式，试图通过科学系统的训练方法全面提高研究生的独立科研能力。

【关键词】科研训练 研究生 “做写讲”

Discussion of the Scientific Research Training for Experiment-Type Graduate Students of Science & Engineering

WANG Sha-sha XIE Ling-hai

（Nanjing University of Posts and Telecommunications， Institute of Advanced Materials （IAM）， Jiangsu Nanjing 210046，China）

【Abstract】In this paper， a scientific research training system is designed for the postgraduate students of science， containing 5 training links and 2 feedback forms. We hope this scientific and systematic training method will be helpful to improve the independent research ability of postgraduate students comprehensively.

【Key words】Scientific research training； Postgraduate student； “doing、writing and speaking”

0 引言

研究生教育位于我國高等教育体系中的最高层次，其目标在于培养具备扎实的专业基础理论，能够从事科学技术研发及理论研究工作的高级专门人才。对于广大的理工科研究生来说，通过一系列科学实验来寻找科学规律，验证假说理论，最终对物质世界获得更深层次的理解是科研的必经之路。值得注意的是，研究生这种基于实验的科研培训与本科生阶段的“灌输式”实验课截然不同。研究生阶段注重于培养学生发现问题，分析问题和解决问题的能力，是一个创造新知识的过程。如果按照本科的实验教学模式，教师在实验开始前讲明实验的目的、机理、操作流程和预期结果，然后学生按照规定步骤完成实验，无需思考即可完成实验报告。这种培养模式只能对现有的知识进行重复性验证，无法培养较为独立的创新性科研能力。[1]然而，目前针对理工科实验型研究生尚未建立起一整套切实可行易于推广的科研训练体系，因此，合理科学的科研训练体系的设计具有相当的紧迫性和重要性。[2]本文从理工科实验型研究生科研训练内容和理工科实验型研究生科研训练的反馈两个方面进行细化，试图对科研训练建立一套较为系统的方法，训练的最终目标是提升研究生的独立科研能力。

1 理工科实验型研究生科研训练内容

做实验是理工科研究生进行科学实践的重要手段，然而仅仅培训学生的实验操作能力和仪器表征能力充其量只是使其机械地会“做”实验，至于为什么要这样做实验，做了实验以后如何去分析思考改进，得到的结论如何去科学的表达，均没有涉及。因此，为了系统科学的对研究生进行较为完整全面的科研训练，提高研究生独立从事科学研究，即独立发现、分析、解决科学问题的能力，我们设计了以下五个科研训练环节。

1.1 课题论证

研究生课题的首要任务是明确科学问题。在导师给的课题基础上进一步掌握本领域的起源，阶段性进展，目前国内外的研究现状和制约该领域发展的问题。本环节培养的是研究生收集、整理、分析资料的能力，其目的在于让学生对自己的课题有较深层次的理解，清楚自己从事该方向的科研价值，并为下一步具体的实验方案确定打好知识基础。资料的收集要求学生熟练掌握几大科研数据库的使用，外文数据库如web of science期刊及会议论文索引数据库、Ei Village 2工程索引数据库、IEEE/IEE Electronic Library全文数据库等，中文数据库如CNKI中国知识资源总库、维普中文科技期刊数据库等，具体可在学校图书馆电子资源中查询。数量庞大的文献需要合理有效的分类管理以便随时查阅，mendeley、Endnote、Note express等文献管理软件需要熟练运用，此外，Google学术和微软必应等搜索网站也很有帮助。对于文献的分析理解可以从本领域比较经典的综述及博士论文入手，建立整体概念和系类划分，每个课题50篇核心文献的阅读量，泛读文献应达到上百篇，并养成写阅读笔记的习惯。在确定了领域的核心问题和大致的实验方案以后，下一步就是科学实验的设计。

1.2 科学实验设计

实验设计的来源一是从文献阅读中汲取灵感，二是在本实验室前期工作的基础上进行下一步研究。之所以要对实验方案进行科学合理的设计是因为要考虑到实验实现的可行性和得到预期结果的可能性。首先验证设计的实验在原理方面是否可行，然后把实验步骤分解细化到单元式操作，因此在实验开始前应给出实验流程逻辑图和实验变量正交表，如此一方面明确了实验目的和整体实验思路，防止被实验过程中出现的各种意外情况打乱节奏，另一方面正交表设定即为多组对比实验，每组对比只变换一个单一变量，每组实验都可以得到关于该变量的明确实验结论，可以避免重复无用的工作。实验过程中可以根据已有结果对实验流程逻辑图和正交表进行灵活调整。如果参考了文献的实验部分，先原样重复看结果是否跟文献报道一致，确定实验所需的材料、仪器以及操作人员的技能都是满足实验要求的，如果出现偏差，应如何根据实验结果来合理调控变量。

1.3 实验操作

具体的实验操作水平是因人而异的，而实验培训的目的，就是尽可能的消除这种差异性。通过单元式实验操作培训可以在最大程度上减少人为差异，在本科阶段通过实验课学习为单元实验操作打下了基础，而研究生阶段的实验操作相对而言具有多变性和自主性，而且除了大型仪器操作培训外，基本不会有专门的实验培训课。这种情况下，研究生新生一来可以通过仔细学习观摩重复师兄师姐的实验操作掌握本实验室的基本单元操作，二来通过重复文献中某些已经很成熟的实验方法来拓展实验手段。不论是通过哪种方式来学习并运用实验手段，自纠正都是必不可少的一环，通过不断的对比自己的实验结果和标准实验结果来进行校正调整最终达到标准化操作。当然，科研工作的创新性决定了不是所有实验都是前人做过的，很大程度上需要研究生自己去摸索新的实验手法，但绝对不是无目的无逻辑地随便尝试，还是要建立在充分调研、理性设计、规范操作、合理调控的基础上。

1.4 数据分析

通过各项实验测试得到的原始数据可分为形貌表征、结构表征、性能表征等等，不同的数据类型具有不同的分析处理方式，一般来说有图形和数字两种表达形式，而且两者之间一定程度上可以相互转化，以达到最佳表达效果。研究生应养成及时分析处理数据的良好习惯，对于每个课题都应单独建档，分类存放数据，用WORD或PPT形式汇总数据处理结果，方便查找、对比及总结。基于之前“科学实验设计”环节中的实验流程逻辑图，研究生应具有清晰的逻辑思路，对于实验结果应有一定的预测性，或者说可期性，当出现预期不符的实验结果时，能通过排除法确定影响因素并设计对比实验进行因果验证。[3]基于科学实验设计”环节中的实验变量正交表，应得到成组的单变量实验数据以方便对比分析每种变量的单独作用，根据现有数据表现出来的变量的影响趋势进行下一步科学实验设计及实施。随着计算软件的普及和理论模拟水平的提高，很多研究生会过于追求软件的使用而忽略了数据所表达的科学机理本身，对软件处理结果一知半解，原理不清不楚，这种现象值得警醒。

1.5 写作

一个完整的科研工作的最终表现形式一般是形成一篇严谨的科技论文。论文既是研究成果的总结，也是同行进行学术交流的媒介。[4]论文虽然分为前言、实验、结果与讨论、总结等几个部分，但是都在阐述同一个科研事实，其核心甚至可以用短短几句话概括，并贯穿全文。很多研究生初次写作时往往会割裂并孤立这几个部分，为了写前言而写前言，而不去考虑前言对于提出科学问题，厘清研究背景，突出文章主旨的作用。一篇优秀的论文是一个有机统一的分级式逻辑整体，其中的每个部分都有其各自的作用同时又集中阐明了文章主题。在写作之前同样应列出整体逻辑框架图，哪几个图应拼成一幅大图，每幅图的作用，和文章主旨的关系，图与图之间的逻辑关系，基本上只要先处理好图的关系，文章的思路也就大致清楚了。结果与讨论的大部分内容都是根据图来展开，应先简单介绍该图属性，一句话概括其作用，再结合图表内容客观描述数据事实，最后结合文献展开讨论，得出该图能够提供的科学结论。论文的摘要、前言最后一段和总结各有作用，不可简单复制粘贴，应有所侧重。摘要意在概述全文，简单地提出问题和难点，介绍本文工作并突出工作亮点。前言最后一段旨在承上启下，是以前言为研究背景进而引出本文工作。总结在概述全文工作亮点的同时，应着重提出该工作的意义以及对后续研究的计划和展望，起到继往开来的作用。

2 理工科实验型研究生科研训练的反馈

鉴于科研工作的特殊性，导师不会事无巨细地过问日常研究的每个细节，但也不宜过分放养学生，因此周期性地总结和反馈科研工作是导师和研究生之间沟通交流的重要途径，也是导师评价学生、指导学生、管理学生的有效手段。如果说之前所述的科研训练更多是在培养“做”的能力，则科研训练反馈着重于“写”和“讲”的能力，本文里提出反馈的具体表现形式为两种：周报月报以及组会。

2.1 周报和月报

把一周内零散的实验情况进行汇总，形成整体思路的周报，不仅有利于督促自己及时处理分析实验结果，而且促使自己重新审视这段时间的科研进程，给出自我评价，清楚自己本周的工作含金量到底有多少，是不是做了无用功，如何进行下一步的改善。周报应做到数据和图文说明相结合，内容应包括本周工作简单目录，和上周工作的关系（工作目的），具体的本周工作汇报，以及下步计划。周报和本周的原始数据应及时发送给指导老师，周报的记录应具有连贯性，且并不是实验记录的简单复制，个人的思考结论、实验的串联和分析应体现在周报中。月报的时间跨度更大，所涵盖的工作内容较之周报应更加系统化。这样就建立起了一个实验记录-周报-月报-论文的科研写作流程，如果周报和月报平时准备到位，数据处理完善，到了论文阶段自然水到渠成。

2.2 組会

定期开展组会可以督促学生平时努力工作防止无物可讲，也给本实验室老师同学提供面对面相互交流的机会。组会形式一般为每人介绍自己工作内容的PPT，其他人提出问题建议等等，学生如果科研遇到困难也可以在组会上对问题进行描述，大家一起讨论解决。组会也是个相互学习进步的场所，具有一定科研素养的高年级学生应起到榜样作用，新生可以通过自我带入不断学习其他人的思考方式，数据处理模式，文献阅读方式，PPT制作格式等方方面面。

3 结束语

科研训练是研究生培养的重要手段之一，贯穿于研究生的整个培养过程之中，也是研究生教育区别于本科教育的显著标志。[5]

【参考文献】

[1]亓翠玲，王丽京.加强研究生实验教学，培养创新型科研人才.中国医疗前沿. 2010，05（7）：85-86.

[2]段丽.研究生科研能力的培养研究.湖南大学.2003.

[3]刘丽葵，刘传荷.加强高校研究生科研实验技能培养的思考.实验科学与技术. 2012，10（3），141-143.

[4]胡凯.试论研究生科研能力的培养.黑龙江教育：高教研究与评估版.2006（7）：36-37.

[5]崔秋灏.在校硕士研究生科研训练的问题与建议.科学学与科学技术管理. 2002，23（1）：82-83.

[责任编辑：朱丽娜]