从化学类硕士生科研水平反思本科实验教学

何 倩

(中国海洋大学，海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，青岛 山东 266100)

研究生教育是国民教育体系的顶端。研究生科研水平的高低、强弱以及是否掌握先进的科学技术与知识直接影响我国科研创新能力的整体水平[1]。然而，当前研究生的质量尤其是硕士研究生科研技能水平普遍偏低，缺乏创新能力，与国家需要的创新型人才存在脱节。因此，只有找到当前硕士研究生思想僵化、动手能力差的根源，并寻求解决这些问题的方式和方法才能从根本上提升研究生的科研技能水平，最终使其成长为国家需要的人才。

化学类研究生的科研水平尤其依赖于其实验操作技能和科研思维。本文拟以当前化学类硕士研究生的现状为例，深入剖析其科研技能存在的问题，反思本科化学实验教学中对学生科研思维和实验技能培养的重要性，并提出本科实验教学改革的相应措施。

1 当前化学类硕士研究生科研技能存在的问题

(1)眼界相对狭窄。很多硕士研究生对科研实验室的仪器包括大型和常规仪器都表示在本科阶段没见过或没亲自操作过。简单的常规仪器如制水机、pH计等一周或两周或可熟练掌握其仪器原理、使用流程、注意事项等等，但稍复杂些仪器如原子荧光(AFS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、多接受杯电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)等一个月、两个月甚至半年都不能保证能熟练使用。而硕士研究生的学习时限较为有限，过多的时间用在学习仪器上，留给科研思考和动手探索的时间就会明显不足。

(2)精细化操作水平不高。以电子分析天平称量为例，本科实验教学中固体样品通常只要求精确到小数点后两位即可，而在科研实验中通常需要精确到小数点后四位，那么怎样才能称量的更准确？很多操作细节如左手手指轻击右手腕部以及天平在使用前的校准步骤等在本科实验教学中都很少教授。此外，针对液体样品，本科实验教学更多的是以体积法来估量，而科研实验通常要求是以更精确的重量法来衡量。

(3)实验操作有误或者不规范。以化学试剂Hg2+标准溶液的保存为例，由于器壁的吸附和还原挥发，Hg2+在保存过程中浓度会不断降低。很多研究生没有注意到这些问题，如果继续开展实验就会导致实验结果不准确。正确的做法应当是在Hg2+标准溶液中添加一定浓度的酸和氧化剂如K2Cr2O4等，才能保证Hg2+在长期保存过程中浓度不变。此外，研究生不规范操作引发的安全事故近些来也是层出不穷，易燃气体氢气、甲烷等；易燃液体酒精、乙醚等以及易燃固体白磷、二硝基苯等不规范操作都会引发火灾、爆炸等安全事故。

(4)实验记录不规范，数据处理中对常用作图软件不熟悉。实验数据的收集和记录贯穿科研活动全过程，是科学研究的原始资料，并为科学研究提供重要信息。某些不良习惯对客观、及时和准确收集实验数据非常有害。例如随手将实验数据记录于小纸片易造成丢失；实验记录不完整，缺乏实验条件、实验时间、实验步骤等；数据整理不及时导致错误操作不能及时发现；仅记录成功的数据，舍去了可能更有价值的失败数据等等。此外，在数据处理中各种作图软件也是科学研究不可缺少的工具，但很多硕士研究生在本科阶段实验报告中还在使用坐标纸画图，未曾接触过专业作图软件如ORIGIN、CORELDRAW等。

(5)实验中缺乏思考，创新能力较差。大部分硕士研究生都是按照导师的指示说一步做一步，缺乏主观能动性；实验中出现了问题也只知道问导师而不会自己去想办法解决；文献阅读更是只能简单理解字面意思，缺乏多篇文献之间归纳总结的能力。当前很多研究生选择读研都是社会形势所逼，而非自己真正喜欢科研。缺乏了对科研的兴趣就很难投入其中，没有深入的思考又怎会有创新。

综上可知，当前化学类硕士研究生科研技能存在的问题大多都来自本科阶段缺乏相应的训练，尤其是本科实验教学内容和设备跟不上时代的发展。大部分实验教学内容只停留在表面，缺乏引导学生深入思考、培养科研兴趣的设计；且实验教学设备硬件和软件投入资金过少，无法为学生拓宽眼界，也限制了学生的发展。

2 解决方法与对策

(1)很多常规仪器如pH计、分光光度计等都是本科实验教学《分析化学实验》、《物理化学实验》等经常使用的设备。为了让每位同学都能亲自操作这些常规设备，一方面可加大实验教学资金投入，购买更多的实验设备，从而减少小组合作次数，增加学生独立操作机会；另一方面可多开设相关实验内容，以便让学生能够熟练掌握这些设备的使用。针对大型复杂仪器如AFS、ICP-MS等，可在《仪器分析实验》中增设相关仪器的实验内容，让学生能够见到更多的先进仪器，培养科研兴趣。若部分高校还不能普及，可以通过其他活动如“实验室义工”、“本科生研究发展计划”[2]等让更多的本科生提前进入科研实验室接触这些大型仪器，为今后读研做好准备。

(2)针对学生精细化操作水平不高的问题，一方面可利用多媒体技术，在本科教学实验室播放一些“高精”操作视频，例如显微镜下的精细操作、微量样品的提取、注射等，提高学生对“精准操作”的意识；另一方面在满足基本实验教学任务和现有实验条件的基础上，可开设一些更高要求、更高难度的实验以及举办化学实验技能大赛[3]等，训练学生的“精准操作”能力。

(3)针对研究生科研实验中的不规范操作，除了导师在实验开始前的反复叮嘱，本科实验教学阶段就引导学生注意实验细节更为重要，可以尽早培养学生正确的实验习惯。具体措施一方面可通过实验原理上的讲解强调规范与不规范操作对实验结果的影响；另一方面可引导学生自己动手通过比对实验结果加强规范操作的意识。针对实验安全意识的培养，可在每门实验课开始之前专门增加课时用于讲解实验安全相关知识，同时还要定期开展实验安全讲座，时刻敲响安全警钟。

(4)针对研究生实验记录不规范以及对常用作图软件不熟悉的问题，在本科实验教学中如果能提前培养这方面的意识则会大大提高研究生的科研效率。例如实验课任课教师可在每次实验开始之前反复向学生强调实验记录的规范性，在实验结束后协助学生利用作图软件绘图，培养学生对软件作图的兴趣。

(5)针对研究生缺乏思考，创新能力差的问题，在本科阶段逐渐培养学生对科研的兴趣是解决这一问题的有力措施。例如在实验教学中实验内容可多设计一些开放性实验[4-6]，减少验证性实验，没有固定步骤，没有固定流程，启发学生自己思考，在思考过程中还可培养文献阅读的意识，结合文献设计自己的实验步骤。该过程既可培养学生独立解决问题的能力，还能让学生在实验成功时获得极大的满足感，进而也培养了对科研的兴趣。

3 结 语

本科实验教学水平的高低直接影响着学生在硕士研究生阶段的科研技能水平高低。在本科实验教学中有意识地培养学生的科研思维和动手能力可大幅提高学生在硕士研究生阶段的科研水平，促进我国研究生教育健康、有序地发展。