化学毕业设计问题分析和研究能力培养初探

康子曦，范黎黎，王荣明

（中国石油大学（华东）理学院，山东青岛266580）

0 引 言

毕业设计（论文）是本科教育中的重要组成部分之一，是综合能力培养训练和考核的过程［1］。这个过程既是对大学生学习、研究与实践能力的培养、锻炼，也是培养学生运用所学知识分析解决实际问题能力、独立研究能力和创新意识的重要途径［2］。不同学科的毕业设计依据各自学科特点具有不同的培养训练侧重点。化学学科作为偏重实验应用的基础学科，则把学生的研究能力作为主要训练目标之一。作者近几年在国内外均指导过本科生的毕业设计，对比国外学生，国内学生在独立性、专业和综合能力方面均体现了一定的差别。国内毕业设计的完成质量有待提高以获得更好的培养训练效果。目前已有文章分析讨论了我国高校本科生毕业论文设计中存在的问题［3-6］。总结起来可以概括为：①论文选题不当；② 毕业设计时间过短，论文内容粗糙，抄袭严重；③ 学生缺乏基本训练，无法独立完成毕业设计；④学生就业压力导致其对毕业设计投入不够；⑤管理和监控体系不合理等。针对这些问题，提出的主要解决方案包括：①详细合理的管理评估体系［7］；② 采用不同的毕业设计质量评价观［3］；③ 加强综合能力培养；④ 改革指导模式，提高科研创新能力［4］；⑤ 加强政策支持和各方面投入［6，8］

然而，仅在毕业设计过程中进行改革难以从根本上解决问题，还应在毕业设计前的各个本科教学环节中加强研究能力的培养，为毕业设计打好基础，提升最终的完成质量，更好地培养研究型创新人才。本文将从化学学科毕业设计中出现的具体问题出发，初步探索如何在化学本科教学的相关环节中加强研究能力的培养训练，提升最终毕业设计的完成质量。

1 化学专业毕业设计中存在的主要问题

作者在新加坡国立大学和中国石油大学（华东）指导过本科生毕业设计，在这个过程中感受到了不同国家学生在面对研究问题、解决方案和组织陈述成果时的差异。国内学生更多的是在完成指导教师交代的任务，缺少自己面对问题的思考，缺少基本的科研技能，在参加答辩时对于自己所做内容了解不甚系统，也不够深入。在我校近两年化学专业的本科毕业生中进行了匿名调查问卷，调查时间设在学生进行本科毕业设计阶段。部分问题在进行大学生创新项目（简称“大创”）的学生中也进行了调查。相关的问题如下：①在开始毕业设计前对于毕业设计的态度（A.感兴趣；B.例行公事；C.无所谓；D.不想做）。② 认为毕业设计对于自己将来发展的作用（A.很有帮助；B.有一定作用；C.无所谓；D.浪费时间）。③ 选题时的原因（A.题目感兴趣；B.工作相关；C.无所谓；D.导师原因）。④对于自己毕业设计内容的了解程度（A.很熟悉；B.有一定了解；C.老师或研究生让做啥就做啥；D.等着收数据和PPT）。⑤对于自己毕业设计中不懂的地方，如何处理（A.网络；B.图书馆或文献；C.问老师或研究生；D.放着不管）。⑥ 自己将来的工作方向（A.研究生；B.本专业工作；C.非本专业工作；D.出国）。⑦希望和导师第一次见面了解哪些东西，获得什么信息。⑧相对于实验室的研究生的研究生活，觉得和自己的毕业设计有什么区别。⑨希望在毕业设计过程中从导师那里获得哪方面的培养。⑩为更有效、更有收获地完成毕业设计，请提出您的建议，各方面都可以。

将其中两个有代表性的问题调查结果进行了整理，分布情况如图1所示。

图1 代表性问题的结果统计

从上面的结果中不难看出，经过了大创项目的训练和更多专业知识的学习后，学生的专业知识和能力有了明显的提升，但仍有部分同学对于自己的毕业设计内容缺乏认识，无法独立有效地处理研究中遇到的问题。随着年级的升高和就业压力的增大，相较于大创项目，学生在毕业设计中对研究不负责不关心的比例反而有所升高。对于问题⑨“希望在毕业设计过程中从导师那里获得哪方面的培养”，学生的回答主要集中在解决问题的能力、研究思路培养和实验仪器技能训练等几个方面，这也正是学生在毕业设计中表现出的主要不足的方面。

1.1 对毕业设计内容不了解

在毕业设计指导和答辩环节中可以明显发现一些学生对自己所做的毕业设计并没有明确的认识，甚至在答辩时仍不知道自己所做课题的研究意义和内容。一方面是因为态度不够认真，精力投入有限，另一方面是因为之前缺乏相关的训练。具体来说，就是无法对新接触的知识领域进行自主学习和总结，不能有效地将其与已掌握的知识技能产生联系。在完成大学学习后，学生应该具有这种自主学习能力去面对专业相关的新领域和新知识，而不是完全依靠老师灌输知识。比如在研究某种材料的生长机理的题目中，学生可能无法在老师进行初步讲解后，有效地通过文献检索阅读了解总结这类材料的制备方法，并联系自己所学的反应热力学和动力学知识提出初步的实验方案。而这种能力正是化学专业学生在未来研究或工作生涯中所需要的，也是毕业设计过程中要着重进行训练和考核的能力。这种能力的基础在文献检索课程和理论课教学中应该进行培养，并在大创项目中完成初步的实践练习。

1.2 缺乏相关研究技能

在化学专业毕业设计中，学生在了解实验内容后将展开相关实验和一系列的材料表征。一些学生在这个过程中欠缺基本的科研能力。如在新型化学材料制备的课题中，学生对于复合材料试样的制备、提纯等基本常识往往并不十分清楚，而扫描电镜和透射电镜样品的制备与观察、X射线衍射仪的应用范围等专业性更强的问题，学生更是所知甚少，大多是在指导教师的安排下，进行简单的试样处理。对于各种常规表征（红外光谱、X射线衍射光谱和核磁谱图）的结果无法独立完成作图和初步分析。这部分的能力培养需要在理论和实验教学中加强，增加相关的案例练习，并让学生在大创项目中进行初步的实践。

1.3 论文内容和格式质量不足

作为理科专业，化学学科毕业设计的最终形式一般为研究论文。通过最终论文的撰写可以训练学生的文字表达能力，培养思维逻辑性和研究论证的连续性等，为将来的深造学习和工作提供基础。由于毕业设计的时间只有3～4个月，且部分和考研或找工作时间重合，一些学生对于实验和论文的投入不足。最后的论文可能只是几篇期刊文献和实验已有数据的拼凑，更无法达到训练的目的，失去了学生撰写毕业论文的实际意义。除了写论文的主动性不足的原因外，还有一些学生是不知道什么样的论文是合格的论文以及如何才能写好合格的论文。这就需要在整个大学实验过程中做好相关技能的培养训练并在大创项目中进行初步实践训练。

1.4 缺乏自主思考问题和解决问题的能力

在现在这个信息碎片化的社会中，人们专注思考问题的时间大大减少。而深入思考并解决问题正是推动社会技术发展的关键，是学生未来学习工作中所需的重要能力。毕业设计承担着学校模式向社会模式转换的过渡桥梁作用，它着重于锻炼学生利用各种知识和技术解决问题的综合能力，在本科阶段提供了一次难得的理论研究或技术实践完整过程的训练机会。但在这个过程中，一些学生因为之前养成的思维惰性，或理论知识与实践的脱节，无法独立思考解决问题，而是习惯性地依赖他人或者敷衍了事，导致毕业设计最终无法得到有条理的分析结论，达不到训练目标。这个问题首先需要优化指导、管理和考核系统，还需要在之前的本科教学中注意研究思维的培养和解决问题能力的训练。

2 本科教学各环节中研究能力的培养

基于以上问题，除了在毕业设计过程中进行优化外，更重要的是在整个本科教育阶段对学生加强相关研究能力的培养。毕业设计对于学生来说像是运动员的大型赛事或士兵的战场。既是相应能力培养增强的过程，同时更是对所学知识能力的实践考核环节。这些运用知识的能力更多地应该在之前的学习训练中完成。如果没有训练或武器就参加比赛或进入战场，肯定无法得到好的比赛成绩或战果，无法实现相应的目标。所以在本科教学各环节中研究能力的培养，与提升毕业设计完成质量有着重要的联系。

2.1 文献检索阅读与整理

现在很多高校都在本科阶段开设了文献检索课程，以培养训练学生文献检索能力。为了在大学初始阶段就培养这种能力，该课程一般开设在大一的下学期或者小学期。但在这个阶段国内学生对于研究还缺乏基本的认识，不完全理解文献检索的作用。更重要的是在后续课程中很少涉及文献检索训练，没有实践应用，学生很快就忘记了学过的文献检索方法，更无从谈起文献阅读和整理归纳能力了。为了加强这项能力的培养，①应该在文献检索课程中加入更多的实践环节，对每个学生布置相应的任务，要求其选择题目并进行文献检索阅读整理，最终给出小结式论文或者演示报告。②在后续的其他课程中，通过案例研讨式教学进一步训练文献检索阅读整理的能力。③ 在大学生创新项目的开始阶段，指导教师应把更多的实验布置转换为题目引导，让学生通过自己的文献检索了解研究目标和设计合适的实验方案，从而完成结合实际题目的综合训练［9］。

2.2 理论知识与应用实践的联系

国内外高校的本科教学依然以讲授法为主要教学方式，这与课堂上进行理论联系实际的训练并不冲突，做好理论知识与应用实践相联系需要做到以下几个方面：①关键是在抽象理论知识的讲解后将其与具体应用案例联系，这对于理论偏应用的化学学科尤为重要。化学课程中可以用来作为案例研究的题目非常多，例如新能源的开发，工业废水的处理，石油产物的催化处理等。在理论教学中适当穿插能突出课程教学效果的实践性案例，使学生充分认识化学科学的重要性，理解化学知识与生活工作研究的密切关系，从而激发学习兴趣，培养学生解决问题的能力［10］。② 及时更新讲授内容，在注意基础知识的同时，在课堂适当引入相关前沿理论、材料和技术的讲解，加强本科学生对于前沿研究的了解，使得学生在毕业设计和未来工作接触到相关领域时有基础的概念和理解。③将学期末文献讲解答辩环节列入总成绩评价，训练学生查找、阅读、理解文献和组织语言汇报的能力［11］。学期末文献讲解答辩环节中要求每组学生在课程过程选取一个自己感兴趣的方向查找相关文献，做成学术交流课件形式向全班同学和老师讲解，其他同学和老师均可以在讲解后提出相关问题由答辩人解答。

2.3 实验报告撰写

化学专业的学生在本科阶段会进行大量的实验课程训练，而每次实验一般都会要求书写实验报告。论文式实验报告是提高学生写作能力、综合应用知识能力和科研能力的一个重要手段。基础化学设计性综合实验报告总体上适宜采用论文式实验报告的形式来撰写［12］。应该在这个过程中以实例为平台教授什么样的报告才是有质量的，怎样才能写出质量高的实验报告，避免学生抄书或者使用网络资源拼凑，指导学生通过有深度的思考完成实验报告撰写，在报告中体现自己的观点和思路［13］。同时，在这个过程中教授数据的处理、作图和分析，规范论文格式和参考文献的使用，为毕业设计论文撰写和未来的研究工作做好研究技能培养。

2.4 大学生创新项目

大学生创新项目是本科生个人或创新团队在导师的指导下，自主选题设计、自行组织实施、独立分析信息与撰写总结报告，用以培养学生提出问题、分析问题、解决问题的兴趣和能力的教学创新活动［14］。近年来，大创项目在各大高校中被广泛开展，是一个培养训练研究能力的优良形式。但和毕业设计一样，若完成质量不足，同样会影响最终的效果。很多学生在申请项目的时候雄心勃勃，精神饱满，一旦项目申请成功，或者做过几次实验之后发现实验并没出现预期结果，或者实验过程中遇到其他困难，他们的主动性就会迅速减弱，导致项目最后不了了之［15］。这个时候教师的引导作用就起到了关键作用。一方面教师要让学生改变之前基础实验中的观念，并不是所有的实验都会按照设计的过程进展得到理想的结果，这些出乎意料的结果同样具有研究意义。另一方面，指导教师本身也要积极正视这些非理想的结果，投入其中并引导学生做出分析调整。大创项目的重点不在于能否得到预期的结果，而是在得到结果的过程中，让学生学到知识和技能，为毕业设计和将来工作打下基础。学生如果对大创项目的研究感兴趣，可以在毕业设计中继续选择做后续研究，更深入的学会如何自主分析解决问题，获得新知识和技能，成为具有创新研究能力的人才。

3 结 语

高校本科毕业设计是一种学习、实践、探索和创新相结合的综合教学，是高等学校培养人才的重要教育教学环节，而不应成为流于套路的机械任务。除了在毕业设计中优化管理评估体系和时间安排，提升学生自主性并促进其端正态度外，在毕业设计前的各个教学环节，同样应注意研究能力的培养。使学生有足够的知识技能储备在毕业设计中完成综合训练，得到更优良的实践效果和能力提升［16］。