双一流建设中理工科研究生科研能力提升路径研究

2020-11-10李百寿

中国教育技术装备 2020年24期

摘要培养研究生拥有独立自主的、高水平的科学研究能力，是当前以科研为主高校对研究生教育的核心要求之一，尤其是“双一流”学科建设高校对学校科研环境加大投入力度，深入实施研究生创新发展战略，高效、精准地培养研究生的科研能力，提升科研水平。从理工科研究生科研能力培养中的具体问题出发，重点解决研究生创新性科学思维与科学表达方面的问题，探索“双一流”目标建设中提升理工科研究生科研能力的具体途径和措施。

关键词双一流;理工科;研究生;科研能力;创新能力;科学表述能力;科研创新思维

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）24-0073-04

1 前言

北京理工大学副校长方岱宁院士指出，“双一流”建设离不开研究生教育，从高等教育发展逻辑及世界一流大学来看，一流的研究生教育既是一流大学和一流学科的重要表征，也对一流大学和一流学科的建设起着重要支撑作用[1]。研究生教育是高等教育的重要组成部分，反映高等教育的质量和水平，在高等教育中具有举足轻重的地位和作用，同时是我国建设高等教育强国的重要组成部分，也是引领“双一流”建设向纵深方向发展的关键因素[2]。

在“双一流”建设基础上，研究生培养要加强课程建设，提高研究生教育质量和水平[3]。经过几百年的发展演变与创新，国外研究生教育已经形成多种形式的研究生培养模式，并且实现了研究生教育体系的多元化[4-5]，主要包括：

1）研究式，不注重课程学习与教学，只注重科研能力的培养，对论文的学术性要求较高;

2）专业式，特点是培养过程的标准化和专门化，注重教学与科研并重;

3）教学式，非常重视课程学习，突出理论联系实际，注重案例教学，对研究能力的培养关注较弱;

4）协作式，大学与企业协作培养应用型与开发型人才，教学、科研与生产开发紧密联系，注重研究生实际应用能力与开发能力的培养[6-8]。

而且，加强师生关系、教学形式灵活多样[9]也是研究生培养中的重要部分。同时，与欧美等教育强国将培养学生自学能力和创新意识作为实践教学的核心理念[10-11]相比，我国研究生的课程教学方式明显缺少研究性[12]，与美、英、法、德等西方教育强国来比，教育质量和研究生生均成果产出比均较低[13]。

在“双一流”高校和学科建设环境中如何进一步提升理工科研究生的解题能力与创新能力，是高等教育研究生培养环节的主要目标。理工科研究生教育的一个重要目标是培养研究生拥有独立自主从事科学研究的能力。本文将自学能力和创新意识、研究性培养作为研讨重点，主要包括科学假设能力、解题实践求证能力和科研表述能力。

2 “双一流”学科建设中的理工科研究生科研能力培养问题

科学假设能力不足科学研究的主要途径为：大胆假设，小心求证。创新需要科学假设，较大程度的创新成果往往需要形成系统的假设并完成必要的求证。“大胆”代表一种创新精神，“小心”代表研究要具有细致性与严谨性;“假设”的结果是建构了新知识体系，“求证”的结果是获得研究目标的真实性与可行性。随着研究的不断深入，科学假设也由简单的假设逐渐变为复杂的假设，将逐步增加研究的深度和难度。创新的科学研究成果是建立在不断增加广泛性的科学假设基础上，主动反复、自觉开展上述研究工作，不断向自己提出新的问题和新的要求。

实施“假设”会培养研究者的探索能力与创新能力，“求证”可以锻炼研究者的分析能力与论证能力，其中科研创新思维能力与科学语言表述能力尤为重要。对于研究生，提出假设的能力需从已有事实材料出发，对细节问题进行全面思考，以已有的科学原理为指导，对未知事物或现象作出一定假定性的说明。假设具有科学性和推测性的特征，验证假设需凭真凭实据和系统充分的求证过程。

解决问题实践求证能力不足科学假设需要实践完成最终检验。辩证唯物主义认为，科学理论源于实践，是在实践基础上将丰富的感性材料通过去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的制作而形成的[14]。实践求证具有重要意义，如重庆理工大学彭东林教授所说：“做科研要‘大胆设想，精心求证，更要沉下心，有点儿‘一根筋的劲头和韧性。就算一件事情的结果不如预期，你努力去实践了，起码可以证明问题的方向性是否正确。”[15]

研究生实践求证能力存在以下不足。

1）缺乏对科学问题深入细致的挖掘，工作粗糙，导致工作与研究成果的表述囫囵吞枣，不求甚解。

2）缺乏探索、求证精神。对论题因循守旧，照搬照抄，未形成科学探索、求证的精神;论题直接下结论，经常口语化，包括采用“想当然”“就该这样”等术语，不习惯动脑，懒得动手（检索资料与深入实验）去求证一下。

科研表述能力培养不充分

科研最终是需要形成完整的论文，包括句子、段落及篇章，对科研工作进行整体表述，但在表述过程中并不能简单地把研究过程和工作单纯总结为做了什么、得到了什么结果。因此，科研表述方面常见问题包括：

1）“言之有物”的较多，“言之有理”得较少，把题目的论证变成实验报告、前人和自己开展工作的“流水账”;

2）不提供依据，直接下结论[16]，未求证，未向实践求证，未向文献求证，未向网络求证，未经全面、反复的深入思考;

3）该取“下位”详细充分论述的时候，未有顺序、充分详细地展开论述细节;

4）该取“上位”概括论述的时候，未有效建立完整、充分的论述逻辑，未进行“下位”有效论据、论述的压缩。

3 科研能力提升路径

对刚入行的理工科研究生而言，科研的路程是漫长的，科研能力的培养也并不是一蹴而就的，需要在搞科研的日常生活中不断锻炼、积累、总结，最后形成一套系统的、有条理的体系来帮助自己更好地完成科研成果。科学研究的主要步骤包括提出目标（科学问题）、增加方法假设、开展求证（实验与文献挖掘）、总结关键问题、分析方法适用性、选择正确方法、实现目标、实现程度分析、方法完善改进、总结成果。图1为一流学科建设下的研究生成果输出过程，其中选题、方法、方案设计论证实践和创新成果密切相关。一些院校重实践，轻创新性研究，即使学习与系统知识完整构建，创新性不足，创造性和创新性目标考核体现得不够深刻，也是无法取得成功的。软件研发需要前期扎实的实践基础，论文、专利都需要在研究中拥有很强的创造性思路。因此，对于提升研究生科学研究能力，主要从以下几個方面进行探讨。

以学科研究报告为“抓手”的科研设计能力对于创新，重点在于对思考能力的培养，当确定好研究方向后，就需要合理安排自己的时间去阅读文献、做相关的实验，为后期自己的论文做准备。在这个过程中，研究生需要与自己的导师沟通，及时反馈自己的问题并得到解答。因此，本领域、本学科的报告就起到很好的桥梁作用。通过关键科学问题的论证报告，针对研究内容与技术方案的论证报告、理论报告、实践报告等来解决遇到的困难。该方式可以避免闭门造车，防止研究工作止步不前。

构建知识体系，建立研究领域方法体系的知识树知识树是对知识的归纳、梳理、总结，对本学科知识进行整体的调理构建。对于学习者，初期需要阅读大量文献。为了方便后期的应用，对阅读过的文献进行相应的归纳与总结是非常必要的，可以为后期学习和研究节省时间与精力。比如通过构建思维导图的方法提炼重点，对同一类文献中所用的不同方法进行归纳、总结。

对于入门之初的研究生，大脑中并未准确理解科学问题，没有创新的、可行的解题思路，无法分清科学问题、研究现状与关键理论、技术问题的关系，这样是不可取的，需要构建研究领域知识方法树。知识方法树的建立是通过日常学习和实践过程不断积累形成的，它的构建离不开研究者对文献的阅读、吸收与积累。为了更好地建立相应学科的知识体系，本文总结了以下几个关键步骤：

第一步，广泛、快速地阅读重要文献，寻找文献解决的关键问题，总结关键问题;

第二步，将文献按照解决的关键问题分类，同一关键问题按照解决的方法分类，建立解题方法树;

第三步，与导师研讨，确定将哪一个或哪几个关键问题作为突破口或切入点，结合顶级文献中的最新解决方案，提出针对突破口问题的解题思路，将解题思路展开成具体方案步骤，绘制技术路线图;

第四步，归纳技术方案步骤中的创新点，同时论证其中步骤的可行性，完成可行性论证报告和创新点撰写;

第五步，理论与方法论证具有可行性后，撰写研究目标与研究内容，确定哪些研究内容是解决关键子问题需要开展的必要内容，哪些步骤是解决关键子问题需要实施的必要步骤，并进行有针对性的部署和修改

创新与实践创造力的培养创新是引领科学和技术发展的第一动力。抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来[17]。创新性，包括新颖性和创造性。对于研究生的培养需要将科研逻辑思维与表述一体化研究，其中的关系为逻辑思维支撑科研表述，科研表述服务于科研逻辑。对于品牌效应下一流学科建设应实行交叉与集成培养模式研究。目前理工类科研是在全球视野下开展研究，通过便捷的通信技术实现信息共享，可以进一步深入实施创新驱动战略下的研究生创造力培养与创新成果研究，充分发挥大学人才泵、创新源、思想库的作用，进一步提升研究生的创新力。

科研创新思维包括融会贯通、举一反三、总结条件限定。论文由一系列问题组成，写论文的过程是分析问题、论述问题、总结解决方法和论述具体实施方案的过程。因此，在研究中要不断向研究生提出新问题，总结新方法。

科研表述与写作能力的培养 “写作不应该像一种空洞的或者机械化的练习。相反的，学生应该在写作过程中学到真正有意义的东西，首先主题应该是实际的，思考这一主题的训练也应该是合乎现实逻辑的，而在此之前，学生需要充分学习关于这个主题的知识。”[18]当学习者不知道用什么样的文字表达、使用何种专业术语的时候，最好的方法就是看看别人是如何表达的，套用别人较好的表达形式，修改后用于自己成果的表达，容易表达清楚、切中要点，获得认可且不会有失专业水准。美国哈佛大学研究生的第一堂课学的就是表达，如何正确、专业、无曲解地用科学术语和正确学术逻辑结构表达研究生的科学设想和学术论文。

一些理工科研究生写作能力薄弱，缺乏系统的总结能力，具体如何进行科学表达？可以参考以下几点。

1）写文章要先打草稿，草稿需要反复推敲修改。

2）每一段话都要写出与子标题的关系，围绕题目和子标题，撰写文字应体现论点精神，从论据的组织逻辑到论证的顺序，都需加以推敲，使其符合读者的逻辑，反复修改。

3）每一段话都要先写论述提纲。

4）每一段话都要区分论点、论据和论证。其中，论点遇到具体问题要做局部调整;论据需要展开分析，需要最直接证据，删除非相关或与论点联系不紧密的证据;论证需使用专业术语，可以从前人文献中学会形象地使用该专业的“行话”。论证需深入，要对证据的使用情况作深入剖析，对论点进行多角度对比，对结论成立的充分必要条件加以论述。

5）以文字段落为单位，检查段落内容对主题或题目展开是否真正有帮助，无帮助则整段删除，有帮助则保留。

6）要分析段落内部句子与句子的逻辑顺序是否正确，该顺序是否更易于读者理解本段论点和论证思路，若否，则需调整顺序，删除非直接证明论点的语句。

7）要分析句子内部用词专业性、词与词组织顺序是否能够更清晰地表明该句的思想，若否，则查阅专业术语，删除部分词，调整词序。

由介绍性文字多一点儿转变为介绍性文字少一点儿，论证性文字多一点儿，由叙述说明文变为学术论证文，如何增加论证性文字？举例假设求证，建立论据、依据、理论对论点的完整有力支撑，“说明文”自然会变为“论（证）（述）文”。论据由长期阅读前人文献，从文献中找到关于论点存在且有说服力的证据，通过对一定规模证据去粗取精、去伪存真获得。

研究工作的严谨性培养学术关键：研究工作细致、准确、可追溯中间过程和数据（局部工作）、复做与完善（概括起来四个字：工作扎实）;考虑需周全，实验需系统和完整;总结要成体系（概括起来七个字：成果系统而完善）。

学术关键解读：

1）细致：论点—论据—论证细致，实验工作与引证前人文獻详细。

2）准确：论据（原始实验数据、中间数据和处理结果、实验输出结果）准确，结论可靠。

3）可追溯中间过程和数据：原始数据、中间数据和处理结果、实验输出结果，包含菜单操作级的实验报告，包含多次实验全部参数展现。

4）复做与完善：实验需要复做，复做肯定会发现不足，不足可以完善。

5）考虑需周全：应该考虑解决问题的所有途径，在局部工作中实验需系统和完整——假设和确定不同实验条件下的结果会获得更加普遍的规律。

6）考虑到多次实验、全部参数设置与参数组合下的多种结果及多种结果比较报告，与前人工作结果比较报告。

7）总结要成体系：根据多次系统性实验，按重要性，从1～3个角度总结自己工作的利和弊，与前人工作做比较，将工作和成果放在领域前沿中分析和总结，研究生导师提出改进性指导与方向性建议。

培养经验剖析与模式新探研究生导师对研究生培养的领路人作用重大，指导教师教会学生一种学术态度、方法和标准，用这种标准审视自己，研究生的科研之路就不容易“跑题”。如何修成“正果”？这就需要教师对方法的正确指导：一是实验的指导，包括提供范例数据、实验软件与操作、实验结果和成果总结案例;二是理论工作的总结，即与领域现状的深入全面比对。具体而言，论文撰写到何种程度，各部分会浑然一体、有深度感？如何通过语句和段落将研究目标、内容、方法、科学问题、关键问题紧密联系起来，增强研究的准确性和思维上的深度？论文的方法思路撰写和目标工作开展深度如何体现而不显得肤浅？

上述工作需要反复进行，一些新的发现需要重复认识，新的发明需要不断加以应用和完善。从实验到发现，从发现到总结，从总结再到问题升华，从升华到提出新的问题，这些都需要研究生亲自做实验，同步看文献，查看与别人相同之处，追求与别人不同之处。研究生的语言、语句表达习惯由于若干年养成，导师改变起来将非常困难，但是作为理工科的段落表达逻辑、用词准确性、加以持续引导和学习是可以改变的。例如：

1）如何能写出好摘要？

2）研究现状如何撰写才能扣题，总结得让人信服且深度足够？

3）论文核心章节该如何写作？

4）结果分析如何写，才能表述清楚深度思维的逻辑成果？

5）对文章图表的重要性如何进行取舍？图表中数据和曲线设计与表达的原则是什么？

6）如何考虑对文章文字的删减、增加、修改问题？即何时进行删减、增加和修改及达到何种程度？

这些问题通过研究生培养都可以加以解决。

4 结语

研究生教育与本科生人才教育的目标不同，因此需要采用不同的策略：对于本科生，需要把简单的东西讲得复杂、全面系统一些;对于研究生，需要在严谨与充分研究的基础上，提升科研创新思维与科学语言表述能力，把复杂困难的东西讲得简单一些、通俗一些，且具有创造性和实践性地解决问题。对于研究生，要明确学习目标和价值，调动学习的兴趣和积极性，才能探索、获得培养主动学习能力的方法。

科研创新思维包括融会贯通、举一反三、实验条件与环境及边界条件总结限定，表述中采用专业而形象化的术语。在就业竞争激烈、我国不断强调研究生培养质量的当下，提高研究生的科研水平成为社会发展与知识创造的重要基础之一。提高内容的充实性与可靠性，无论论文也好，专利也罢，就有可能形成更多、更好的科研成果，为我国社会生产与经济发展服务。对于研究生而言，从实验中发现，从发现中总结，包括实验参数的调整，实验技术手段的比对，从总结到新问题的发现，必将逐步提高研究生整体的科研实力。

参考文献

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