大学工科课程科技论文写作能力的培养

王新生 张华强 邵春涛

摘    要：在大学工科“自动控制原理”课程教学中增加课程报告的要求，参考科技论文的基本结构指导论文选题、资料查找、实例论证以及结论等部分的基本写法，对本科生学术创新与学术道德开展启发式教育，有助于提升本科生科技论文的写作能力。文章以自动控制原理为例，提出了工科课程科技论文写作能力培养的策略。

关键词：科技论文;自动控制原理;工科课程

中图分类号：G640          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2020）01-0074-04

近年来，我国的高等教育从规模发展阶段转变为内涵发展阶段。我国学者发表科技论文的数量和水平逐年上升，一些大学和一些学科进入世界著名大学行列。为提升中国高等教育综合实力和国际竞争力，2015年8月中央决定进一步推进世界一流大学和一流学科的建设。这是新时期高等教育的任务和挑战。科技论文写作能力是大学生学术能力的一个重要方面，目前我国工科类高等院校的本科生培养方案中普遍缺乏科技论文写作培养环节。在大学工科课程中增加科技论文写作环节，有利于启发和培养学生进行科学研究活动的思路和方法。

一、本科生科技论文写作能力培养的必要性

大学教育作为教育的高等形式，肩负着发展科学研究和促进社会进步等多种社会责任和使命。西班牙著名的思想家奥尔特加·加塞特在1930年出版的《大学的使命》一书中，将大学的第一个使命总结为“学术性专业的教学”[1]，这也是高等教育工作者的基本共识。中世纪的教会学校传授包括算术和天文在内的几门自由艺术课程;1087年意大利建立的第一所正规大学是欧洲最著名的罗马法研究中心;13世纪的牛津和剑桥大学是当时欧洲科学的中心，也是西方近现代科学萌芽之地;19世纪以德国洪堡创立的柏林大学为代表的现代大学，明确将科学研究作为自己的主要职责，推崇“教学与科学的统一”[2]。因此，通过传授先进科学知识等教学手段来培养学生的学术能力，进而将学生培养成为科学研究与科技发展的主力军是大学的基本职责。

2016年10月教育部部长陈宝生在武汉高等学校工作座谈会上，提出了高等教育“回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想”的“四个回归”的思想。2018年6月21日，教育部召开了改革开放40年来的第一次全国高等学校本科教育会议，陈宝生部长在会议上作了题为《坚持以本为本 推进四个回归 建设中国特色、世界水平的一流本科教育》的讲话，再次指出“四个回归”是本科教育的两个基本点之一。教学是高等学校的工作中心，一流大学必须有一流的教学[3-4]。

科技论文写作能力是大学生学术能力的一个重要方面，也是大学生创新能力培养的一个必要途径。美国的许多大学在本科一年级就开设有科技写作等课程，并且有科技活动、學术报告以及导师项目等多种形式的学术能力发展项目[5]。目前，在我国工科类高等院校的本科生培养方案中关于科技论文写作能力的培养，一般只有课程设计报告和毕业论文环节。学生在完成报告时大多是参考已有模式，缺乏对科技论文写作内容和形式规范系统化的了解[6]。这些培养环节在发展学生的科学研究能力和创新精神方面明显不足，应该加强在整个教学过程中学生学术能力的培养。

当前，大学生科技竞赛种类从学科竞赛、科技创新发展到创新创业等多种形式，也要求学生具有更宽广深入的知识储备和学术应用能力。在科技活动方面，校内外各学科组织的各种比赛越来越多，在一定程度上给了学生更多的科技实践机会，同时通过提交项目报告等活动也提高了对科技成果表述方面的训练要求。全国电子设计竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛等活动都要求学生提交项目报告，介绍项目的原理与功能特点。特别是大学生数学建模竞赛，竞赛作品就是针对实际工程领域中的一些问题建立数学模型并运用计算机技术进行仿真分析后形成的科技论文。美国数学建模竞赛则需要提交英文的科技论文。数学建模竞赛中论文撰写质量的高低直接影响了比赛成绩。很多学生在大学一、二年级时就参加了这些比赛。因此，在本科较低年级开始就应该给予学生在科技论文写作方面一些指导。在课堂教学方面，一方面需要增加专门的提高学术写作能力的课程，另一方面需要改变一些课程的传统教学方法与手段，增进教学过程中对学术能力的引领作用。本文提出改革大学工科基础课程授课和考核方式，增强对学生在科技论文写作方面的训练和指导。

二、科技论文选题的设计

在本科教学中安排科技论文写作的主要目的是使学生熟悉科技论文的基本结构与写作方法，激发学生从事科学研究的兴趣，从而培养学生的学术创新意识和能力。在本科阶段一般实施的是通识教育思想，学生的课程设置较为宽泛和基础，所以对于科技论文写作方面应注重基本知识和基本方法的训练。一方面从总体上对科技论文的意义和构思进行介绍，解释科技论文对于科技成果交流的重要作用。另一方面需要分模块地说明关于论文选题、资料查找、实例论证以及结论等部分的基本写法，以一定学科领域的论文为例说明相应的公式和图表规范。在学术启蒙的过程中还要对学术创新与学术道德方面进行启发式的教育。这里结合“自动控制原理”课程教学过程中通过完成课程报告的形式，说明本科生科技论文写作能力培养与工科课程教学融合的几个方面。

自动控制原理课程讲授自动控制系统分析和设计的基本理论和方法。这些理论适用于电气系统、机械系统、液压与气动系统等多种工程技术领域，应用范围广泛，具有很强的实践性。同时，控制理论自工业革命时期出现以来，经过了一百多年的发展，其理论也非常丰富。在当前本科阶段提倡通识教育压缩专业课程的背景下，怎样上好自动控制原理课程面临着挑战。自动控制原理以高等数学、积分变换、电工学等知识作为基础，需要在课堂教学中完成系统理论知识的理解和归纳。在课堂教学时数受限的情况下，增加课程报告的训练，将控制理论中的一些基本概念和原理与实际的控制系统联系起来，是对课程内容的有益补充和深化。同时要求课程报告的形式按照科技论文的格式整理，培养学生进行科学研究活动的思路和方法。

自动控制原理课程报告的选题是撰写报告的第一步，由于授课对象为大学二、三年级的本科生，在专业知识积累和科学研究能力方面的基础较弱，需要教师在选题方面给与较多指导。选题的情况会影响报告内容的范围和难度。对于自动控制原理课程的选题，我们考虑以下几个方面的因素。第一，结合课堂中没有展开介绍的控制理论内容，引导学生学习兴趣。比如工业革命时期控制理论的兴起和第二次世界大战时期控制理论的发展过程中，有关控制系统建模、稳定性分析、频率特性分析等理论的发展过程也是理解这些理论的基础，但在课堂时间有限的情况下不会一一展开介绍，可以留给学生自己去查阅理解。第二，结合一些常见的实际控制系统的例子。由于自动控制原理课程中的控制理论内容基本是直接基于数学模型给出的，学生对于实际控制系统与系统的数学模型和方框图的联系不具体。因为从实际系统出发到建立其微分方程描述的数学建模过程是需要专门的建模课程才能完成。而本科生尚未开设这样的课程。因此，可以在本门课程中布置一些常见的控制系统建模的任务，有利于增强学生理论联系实际的能力。第三，结合学生参加的科技竞赛活动和教师的科研项目立题。目前，高等学校中的科技竞赛越来越多，如电子设计竞赛、智能车比赛、机器人竞赛、数学建模大赛等。一些科研能力强的学生已经参与了教师的科研活动。这些项目中涉及到很多自动控制系统，学生可以把他们作为控制系统的实例在报告中加以分析。特别是数学建模竞赛中的很多题目就是建立一个工程实际系统的动态描述，进而进行深入的数学分析。而学生在初次接触竞赛时可能还没有完全消化理解题目要求，通过后续课程的学习可以继续深化完善原来的思路和方法。

自动控制理论中的具体性能分析和设计方法一般在期末考试中考查，所以课程报告的选题从有利于学生理解学科的发展、深化学科背景知识方面考虑。具体的题目可以有以下几个选择。题目一：自动控制理论发展史。在课堂上一般没有时间较详细地介绍自动控制理论的发展史。事实上，自动控制理论的发展史能很好地反映理论和实践的辩证关系，实践是理论的来源和发展动力，理论反作用于实践并推动实践发展。蒸汽机的调速系统的实践带来了麦克斯韦用微分方程来分析控制系统稳定性的理论，进一步地为控制系统的设计提供了理论指导。题目二：开环控制系统与闭环控制系统的比较。在目前的学时情况下，一般是直接针对闭环控制系统模型讲解系统稳定性等性能的判别与计算方法。开环和闭环系统对应的实际系统介绍较少。而这两种情况的比较是经典控制理论的基本出发点。学生可以通过报告的形式扩展学习。题目三：某实际控制系统分析。一些本科生通过科技竞赛活动或参加教师的科研项目，接触了一些实际控制系统。学习自动控制原理课程后，通过完成课程报告，帮助学生从控制系统的角度理解其工作原理。这些选题侧重考察学生对自动控制系统的组成和工作原理的理解，不需要进行深入的性能分析和推导。因此学生在学习了绪论和数学模型知识后即可完成，从时间上也是安排在课程的前期，合理分配了课程学习的负担。

三、文献查阅与论文组织结构的指导

课程报告要求按照科技论文的格式完成，学生没有专门的关于科技论文撰写方面的系统知识，所以需要任课教师给与基本指导。首先明确科技论文的语言表达需要客观严密，不能出现一些主观推断性的语句。这方面的培养可以通过阅读科技文献的方式。其次，需要掌握科技论文的基本结构。一般包括题目、摘要、关键词、正文、参考文献几部分。其中正文部分一般包括背景介绍、基本原理、求解方法、实例分析和结论等，主要反映作者对于所述问题的客观分析和总结归纳的能力。另外，对于科技论文的原创性等方面，教师对刚刚接触科技论文训练的本科生也应加以说明。下面结合“自动控制原理”课程的背景，说明对于本科生科技论文写作中文献查阅与组织结构方面的指导。

在“自动控制原理”课程中安排的课程报告的题目都是基于对控制理论的基本概念和认识，所以学生在完成报告时可以通过查阅几种基本形式的文献资料即可完成。一种就是参考国内外自动控制理论方面的教材。每种教材的风格和特点不同，可以从中提取和自己报告选題相关的内容学习、理解。国内教材胡寿松教师的《自动控制原理》教材中有不少自动控制系统的实例、万百五教师的《控制论》教材对控制理论的早期发展及重要的历史人物进行了较详细的介绍。国外教材普遍重视控制理论与控制系统实例的结合，如R.C.Dorf的《现代控制系统》和G.F.Franklin的《动态系统的反馈控制》中有磁盘驱动系统、汽车巡航控制等较多的实例分析。另一种形式是查阅网络上的国内外相关文献资料。这些网络资源包括中国知网、百度文库、工程检索（EI）等。对于本科生来说，是初步认识这些检索工具，需要一个尝试体验的过程。包括了解网络资源的基本检索和高级检索方法，常见科技期刊面向的对象和分类，本专业领域的中英文专业术语等方面的知识。例如，在检索页面上输入关键词汽车控制，就可以查到与汽车控制有关的所有文献。如果还想限定年限就可以使用高级检索，同时输入关键词和时间范围，并且两种搜索条件取与的关系就能得到想要的结果。网络资源查找速度快、信息量大，对于课堂教学内容是一种有益的补充形式。

自动控制原理课程报告的组织结构要求按照科技论文的写作方式撰写。各种科技论文的学科方向、阅读对象不一样，其写作规范和标准有所不同。作为科技论文的入门训练，总结大多数科技论文的基本组织结构，给学生一定的参考。科技论文注重逻辑性和条理性，一般遵循提出问题、解决问题以及总结展望的基本思路。自动控制原理课程报告的结构要求包含题目、摘要、关键词、引言、正文、参考文献等几部分。正文的部分根据选题的不同有所不同。对于自动控制理论发展史发面的报告，首先可以叙述控制理论的不同发展历史阶段，然后对比各阶段发展的特点，再通过辩证分析控制工程领域理论和实践相互促进的发展过程，可以预见控制理论还会随着科学技术的发展而涌现出新的成果。对于开环和闭环控制系统比较方面的报告，首先介绍开环和闭环控制系统的基本原理，然后举出自己熟悉的开环和闭环控制系统实例并说明其工作原理，再对比两种自动控制方式的优缺点，总结控制系统在工程实践中的应用情况。其他题目的报告思路参考上面两种情况。经过这样的组织结构指导，学生基本掌握了课程报告的思路和内容。通过撰写报告的过程，学生将抽象的控制理论内容和其发展经历以及具体的工程实践联系起来，完成了一种探究式的学习过程。

当然，在学生完成课程报告的过程中还需要对文字排版工具、公式图表和参考文献格式等方面给予一定的帮助。虽然当前学生的计算机应用能力普遍提高了，但涉及科技论文的编辑过程还较少接触。而且这些编辑软件也在不断的发展过程中，学生掌握他们也需要一个由浅入深的过程。在课程报告阶段，要求学生初步掌握这些软件的使用方法。到毕业论文阶段，就要求学生能够较为熟练地应用这些软件了。除此之外，还需要对学生强调科技论文的原创性。科技论文是对原创性成果的思路、原理、结果的介绍，当然也是在前人研究基础上的成果。所以，就需要处理好本人的研究成果与前人的研究成果的关系。引用前人的研究成果要说明并标注。教育学生在当前计算机技术发展的情况下，学术不端行为已无藏身之地。

四、思考

在“自动控制原理”课程中增加课程报告的要求是改变课程考核方式的一种尝试，在经过了两三年的实践之后，得到了较好的教学效果。学生通过查阅资料、原理学习、实例分析、撰写报告等过程，主动以科学研究的态度整理控制理论知识，起到了翻转课堂的作用。这种考核方式与通常的习题作业练习相比，在内容、形式和作用等方面有了很大不同，无论对于学生还是授课教师都对课程的学习考查情况从认识到实践有了较大转变。

（一）拓展控制理论知识

报告中通过对自动控制理论的发展历史的学习，学生更加清楚了控制理论的萌发过程以及所学经典控制理论部分在整个控制理论中的阶段由来。比如，从1788年瓦特发明蒸汽机调速装置到1868年麥克斯韦用微分方程建立蒸汽机调节系统的数学模型的发展过程，把原来在高等数学中单纯的数学公式和实际的控制系统联系起来了，使学生更加明白了数学等基础理论在工程中的作用。对控制理论的发展趋势的了解，更激发了学生进一步学习神经网络控制、量子控制等新的控制理论知识的愿望。这些学习内容是对课堂内容的扩展和延伸，扩展了学生学习的时间和空间。同时，授课教师也需要不断更新自己对新理论的认识和实践。

（二）培养学术研究能力

对于工程类学科本科生的培养可能比较注重实验技能方面的训练，而对于进一步进行科学研究所需要的论文写作能力缺乏系统的培养体系。有些学生还没有查阅过科技文献，有些学生有过一些科技活动经历，但不了解实际工程项目的工作原理，不知如何将实践项目概括为学术问题。教师需要对选题、论文结构等方面给予较为具体的指导，这些与通常的授课内容是不同的方面。比如，在选题方面既要考虑内容符合授课知识体系又要考虑学生的实际科研能力和兴趣爱好，给出适合不同特长学生的参考方向。学生在撰写报告的过程中，需要自主地完成资料准备、结构组织、文字编辑和格式规范等各方面的工作。对于这种面向学术研究的学习方法与过程学生的积极性较高，也有利于发现和培养学生的学术潜力。

（三）创新课程报告评价原则

由于前续的课程中没有关于科技论文写作方面的知识，在“自动控制原理”课程中安排课程报告的目的在于启发和培养本科生的学术素养，对于课程报告的评价不必按一般科技论文要求的全面规范进行。这里重点考查两个方面的情况。一是选题的新颖性和创造性。有些学生以自己参与的科研项目为背景来阐述，有些学生收集新发展的控制理论来展开讨论，都是具有独立思想的表现，应当给予鼓励。另一方面是文字表达的条理性和正确性。对于报告内容的学习是“自动控制原理”课程学习内容的深化，学生对于一些自动控制的概念和自动控制系统的工作原理的理解通过平时的作业形式不能完全反映出来。所以，在报告中考查学生是否认真思考了一些实际系统的工作原理，说明的是否正确。而对于报告的格式规范、公式图表等编辑能力方面作为次要方面考查。总之，课程报告重点反映学生在学术表达方面的意识和思维，为后续的专业课程设计报告和毕业设计论文等环节做准备。

大多数高等工科院校没有开设科技论文写作的课程，而目前面向“双一流”建设的本科生培养中急需提高学生从事科学研究的思维和习惯。通过课程教学内容和考核方式的改革，在大三学年的专业基础课程中布置课程报告，覆盖到课程面对专业的所有学生，有效地提高了学生对科技论文的认识。恰当地选择课程报告的选题范围，既延伸了课堂所学的基本理论知识又提高了学生独立思考的能力。同时，教师对于科技论文写作的逻辑和规范加以必要指导，可以提高学生对专业理论进行探究的兴趣，深化对科技论文的认识。因此，在大学工科专业基础课中增加课程报告的要求，是加强本科生在科技写作与沟通能力方面培养的一项措施，是学生学术发展能力学习成果的一种表达。

参考文献：

[1][西]奥尔特加·加塞特.大学的使命[M].徐小洲，陈军，译. 杭州：浙江教育出版社，2001：23-24.

[2]朱明.现代大学学科评价的审视与审思[J].高教探索，2016，（11）.

[3]唐景莉.坚持“以本为本”推进“四个回归”——新时代全国高等学校本科教育工作会议述评[J].中国高等教育，2018，（Z2）.

[4]于小娟.试论“双一流”背景下的高校科研精神[J].中国高校科技，2017，（S2）.

[5]范书宇.美国克莱姆森大学机械工程专业本科教学探析 [J].教育教学论坛，2017，（45）.

[6]张帆，张朋越，庞宁，等.大学生科技论文写作课程设置的思考与实践[J].教学研究，2017，（2）.