以课堂教学为载体提高大学生科研素养的教学模式

孙宪航 黄维秋 孙媛 祝显强 董亮

［摘           要］  大学教育是人才培养的关键阶段，其中大学生科研素养的培养又是大学教育的重要组成部分。当前我国大学生科研素养较欠缺，培养模式也存在一些不足，这与教育体制密切相关。对此，提出了一种既不改变现有的大学教学体制，又不增加任何教学资源，且不增加学生负担，仅以课堂教学为载体的有效提高大学生科研素养的教学模式。

［关    键   词］  课堂教学；科研素养；大学生；教学模式

［中图分类号］  G645                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）13-0081-04

科研素养可理解为利用所学知识对未知的科学问题进行分析、研究与总结的能力，并在从事科研活动的过程中形成良好的学术规范。由此可见，科研素养是大学生运用知识的能力、创新能力以及学术道德的综合体现。大学教育是国家培养和储备各类高精尖人才的摇篮，其中科研素养又是各类高精尖人才的重要特征之一，是创新型国家建设对高等教育的必然要求，是现代高等教育目标的重要组成部分。当前我国大学生的教育仍偏向于知识学习为主，由于科研实践训练条件的欠缺，大学生并没有太多机会接触科研，大学生的科研素养培养普及率较低，甚至在一定程度上被忽视。笔者通过走访调研发现大学生毕业时竟不知何为科学研究，把科学研究简单地理解为设计研发、发明创造等。针对上述问题，笔者通过分析原因，提出以课堂教学为改革对象有效提高大学生科研素养的教学模式。

一、大学生科研素养欠缺的原因分析

当前大学生科研素养较差，除了与大学生自身相关，还与高校培养模式有关。笔者通过调研分析，将大学生科研素养欠缺问题的原因归纳为如下四个方面。

（一）科研理解偏差

中学时代，在应试教育的大环境下学生已形成了较为固定的学习思维，即接受教师讲授课本知识，再通过题海战术作为唯一的方式不断消化与巩固所学知识。到了大学阶段，学生接受教师讲授专业知识后不再将题海战术作为唯一的方式消化与巩固所学知识，而是通过某些实际工程应用问题领悟专业知识的应用，并且也可通过某些实践训练提高应用专业知识解决实际工程问题的能力。但笔者通过对某些临近毕业的大学生进行访谈发现，很多大学生并不了解何为科研，他们一致认为科研就是发明创造，这完全混淆了科研与工程的区别。科研的本质是发现，即发现世界上已有的且与人类是否存在而无关的知识，如光电效应、牛顿运动定律、电磁感应等。工程的本质是发明，即利用已有知识发明出世界上本不存在的东西，如电视、手机、电脑等。由此可见，科研与工程的关系可理解为：科研是工程的前提，工程是科研的应用或目的。工程解决的是一个问题，而科研解决的是一类问题。当前我国大学生的教育仍偏向于知识灌输式教育，且受限于科研条件，学生参与科研活动的机会较少，致使大学生对科研相关知识了解甚少。此外，笔者通过对大学生进行访谈发现，大部分学生都认为科研是科学家该做的事，而自己智商不足、学历尚低，科研对于自己遥不可及。美国资源委员会提出：“科学研究工作是对已有知识的整理、统计以及对未知数据（如通过实验获得）的获取、编辑和分析研究工作，从而发现新的知识（如科学现象的规律以及在背后支撑规律的机理）。”科學研究的进展与事物的发展相似，都需经历量变到质变的过程，历史上有名的科学家获得的成果，如各种诺贝尔奖均是量变到质变的突破，从而对该领域的发展具有革命性意义，因此，这些科学家以及获得的研究成果更容易被人牢记与歌颂。然而用牛顿的话说他是站在巨人的肩膀之上，真正为科学研究的发展做出量变积累的大多是默默无闻的科学工作者，如高校教师、研究院所的工作人员等。由此可见，科研对大学生来说并非遥不可及，科学研究事业并非是少数高智商科学家的专利，也并非所有科学工作者都拥有高学历。

（二）科研意识淡薄

科研意识可理解为从事科学研究活动的自觉性和主动性，由此可见，科研意识直接影响大学生科研行动的实效。笔者通过调查发现，由于受应试教育的影响，在大学，一些学生仍以追求高分、参赛获奖、拿奖学金、应聘好工作或考取名校研究生作为学习的最终目的。此外，大学生科研素养的培养在全国高校均未形成明确的培养目标，即使常规的科研实践训练也大多变得形式化。因此，受传统教育模式的影响，大学生在受教育过程并不能形成足够的科研意识。

（三）创新能力欠缺

科学研究从发现问题、分析问题到最终解决问题需要进行资料的调研与搜集、提出并论证研究方案、科学实验、加工与分析数据、得出研究结论、撰写研究报告等较成熟稳定的过程，这个过程的任何环节都是集判断、分析和整合的智力活动过程，创新能力显得尤为关键。因为科研的本质就是发现，从而创造出新的知识，因此科研的过程也是创新的过程。而科研过程本就需要对已有知识本身的缺陷或在某些领域的局限性敢于质疑、敢于突破，从而提出问题并敢于创新。然而受传统灌输式教育的影响，学生习惯性地被动接受知识，且对课本知识的权威性毫不质疑，这严重阻碍了大学生创新能力的培养。

（四）科研精神理解不足

历史上若干著名科学家的事迹告诉我们，科学研究需要勇于攀登、吃苦耐劳的钻研精神，如居里夫人与她丈夫用800吨水和100吨化学试剂才发现了1克镭，焦耳花了10年才测得水的焦耳热，屠呦呦研究青蒿素到最终获得诺贝尔奖整整40年，等等。科学研究既是一个对未知结果充满好奇与挑战的过程，同样也是一个充满诸多不可控因素的过程，由于科学问题本身的难度与不确定性，即使付出艰辛劳动之后依然有可能无法获得理想的研究成果，这意味着科研更需要不求功利、不怕失败的勇气。笔者通过调研发现，受传统家庭观念以及就业压力的影响，大学生普遍认为科学研究仅是少数天才的事，自己不具备科学家的智商与精神，科学研究精神只适用于成功的科学家。

二、以课堂教学为载体提高大学生科研素养的教学模式

通过上述对大学生科研素养欠缺的原因分析可知，大学生科研素养的欠缺原因主要在于对科研本质的认知不足，这也是传统教育模式存在的不足所导致的，大学生并没有太多机会接触科研，而传统教育模式的改革并非一朝一夕的事。为此，笔者提出一条既不改变传统的本科教学体制，又不增加额外教学资源，仅以课堂教学为载体提高大学生科研素养的教学模式，包括如下四个方面：

（一）“发现问题式”教学模式

科学研究过程的出发点便是发现问题，而发现问题需要经过精心的文献调研、分析、总结，从而找到切合实际的科学问题。而大学阶段仍以课堂学习为主，尚未经过系统的科研训练培养，因此，发现问题的能力需借助教师课堂的及早培育。教师在课堂教学过程中不再只以灌输所谓权威性的课本知识为主，而是将“主动发现问题的观念”深入知识教学的全过程。但这里发现的问题应为科学问题，绝非某个工程应用问题，是若干工程应用问题共同面对的科学理论问题，解决该科学问题便可同时解决一系列工程应用问题。如课本上的某个公式应用于不同的工程问题都需要进行一些修正，教师应重点强调这是由于原公式存在尚未克服的理论缺陷所致，这也正是需要发现的问题，也是后续科学工作者需要继续研究的点。再如某些重要公式，如牛顿的斯托克斯方程可用于描述一切流体的流动过程，虽然已被成功推导出几百年，但由于方程本身的复杂性，现有数学知识尚不能求得解析解，只能针对某些较简单问题对原公式进行若干假设后求解，能够应用的问题非常有限，对大多数问题只能通过数值方法获得近似解。若是有朝一日谁能求得解析解，则一切流体流动问题便迎刃而解，对流体力学的发展具有革命性意义。总之，教师在课堂教学中应主动引导学生敢于对现有知识提出疑问，要让学生意识到现有课本知识并非一成不变的，而是不断发展从而持续产生新的知识，这一发展过程有助于科学研究。因此，发现问题便为科学研究指明了方向。同时，教师应引导学生以工程实际应用为指导原则进行有效发现，且发现的科学问题应为小而精，而并非笼统的一类大问题，有效规避没有研究价值的发现以及不切实际的发现。

（二）以教师科研项目为载体的样板式教学模式

当大学生发现科学问题的能力得到培养之后，接下来便是拟定研究思路的培养，即如何撰写科研申报书，也可理解为体验科学研究过程。如今一些大学教师都拥有一个或多个科研项目，且科研项目的研究内容均与自己从事的专业密切相关，因此，教师承担的科研项目便成为学生体验科研过程的最佳教学样板。当教师在课堂教学过程中讲授的专业知识与自己承担过或正在承担的科研项目内容相关时，应果断地引出该科学问题，并展示出自己的科研项目申报书作为样板与学生交流，如何针对已发现的科学问题进行研究思路的拟定，即如何撰写申报书。根据自己的科研申报书，教师应详细讲述六个方面的内容：（1）总结国内外研究现状。这个过程应让学生明白科学研究需先通过调研大量相关文献对提出的科学问题进行凝练总结，从而熟悉对该问题的研究进展情况，根据前人的研究成果寻找进一步可研究且需要研究的点，从而为进一步研究指明了研究方向。（2）确定研究内容。这个过程需要根据研究目标确定要做哪些具体的研究工作，各研究工作之间既是时间上的先后关系，也是内容上的组合关系。确定研究内容的目的就是让学生明白只要顺利完成了研究内容便可实现研究目标。（3）研究方法。这个过程是让学生明白研究内容的开展需要采用何种方法，如通过文献调研、实验方法、数值模拟、理论分析等。（4）技术路线。这个过程是让学生明白为了达成研究目标需要将研究内容分成若干步的计划，如先做完某个工作，然后以此为基础再开展下一步工作，也是对研究内容在研究顺序上的安排。（5）可行性分析。科学研究需要一定的配套条件，如实验室、实验设备、实验耗材、人力付出等，如果缺少，该怎么办？如购买或者借用等，这也是衡量是否能够顺利完成科研任务的重要资本。（6）经费预算。科研过程需要配套经费，如购买设备、租赁设备、实验耗材、人员劳务及差旅费等。这部分也是为了让学生明白为何要撰写申报书，因为申报书既是自己向项目立项方申请经费，同时也是项目立项方确定是否予以经费支持的主要依据。（7）进度安排。这部分是让学生明白为了在一定周期内完成既定研究内容需要制订较周密的研究计划，此部分是研究计划在时间上的安排。总之，以教师科研项目为载体的样板式教学模式目的是让学生明白清晰的科研思路是通过撰写科研项目申报书实现的，同时撰写出好的申报书也是为将来从事科学研究工作争取到更多的经费支持。

（三）引导撰写论文式教学模式

科学研究的成果主要以发表论文形式体现，因此如何撰写论文也是大学生科研素养培养的重要环节。大多数大学生并不了解如何撰寫论文，因此教师在课堂教学中应重点介绍论文的撰写方法，包括论文结构、格式、逻辑关系、语言表达、文献引用规范等，且教师应以本人发表的论文或与课堂知识点相关的论文作为样板讲述。这里需要强调论文和专利的区别，论文是学术研究，专利是工程应用，两者不是一个概念。同时教师要强调学术道德应贯穿于撰写论文的始终，讲清学术不端可能产生的利害关系。此外，教师也应对与本专业相关的学术刊物进行介绍，并讲述如何投稿以及如何与刊物的编辑进行规范的交流。当然，这里的“撰写论文式教学模式”仅是让大学生了解如何撰写学术论文，而并非真正让大学生撰写论文，因为大学生尚无科学研究成果。

（四）科研项目申报书撰写训练式教学模式

科研项目申报书包含科研过程的所有要素，因此若大学生能够独立撰写一份完整的科研项目申报书，则大学生的科研素养培养目标便基本达成。教师可将科研项目申报书撰写作为本课程的大作业，将来也作为课程考核的重要依据之一。然而，这项训练任务需要从发现问题开始布置，且应贯穿于整个课程教学中，因为大学生尚不能完全独立进行科研项目申报书的撰写，教师需要全程指导，从而尽可能规避不必要的弯路。如在发现问题这个初始环节，学生难免混淆科学与工程问题的区别，教师应及时纠正。同时，学生在撰写过程中也难免将科研类申报书写成产品研发等工程应用类的申报书，教师应实时关注与及时纠正。当然，大学生毕竟尚未进行过系统与正规的科学研究锻炼，教师切不可以自己的立场来评价科研项目申报书的撰写质量，应多鼓励以及耐心指导。

上述四种教学模式在时间上为先后关系，在内容上为组成关系。新的教学模式将大学生科研素养的培养直接嵌入日常课堂教学，且适用于任何理工科的专业课，培养的是整个大学生群体，而非部分大学生。本文提出的“以课堂教学为载体提高大学生科研素养的教学模式”，一方面，为了让大学生仅在课堂上便能对将来从事科学研究工作或继续攻读研究生提供提前充分认识科研的机会，从而有效提高大学生的科研素养。另一方面，为了让大学生无须通过真实的科研实践训练，而仅在充满科研氛围的课堂教学中便能明白科学研究工作并没有想象的那么难。许多著名科学家在学生时代并非都是成绩特别优秀的，也并非都拥有高学历。总之，只要大学生对科学研究有正确的认识，并且具备敢于探索、刻苦钻研、吃苦耐劳的精神，科学研究并非遥不可及，甚至近在咫尺。

三、结语

大学生是国家未来高素质专业人才的后备军与主力军，同时也为了将大学生更快地培养成各行各业亟须的创新型人才，大学生科研素养的提高显得至关重要。大学生科研素养的培养本就是高等教育培养目标的重要组成部分，但受传统教育模式的影响并未得到重视。笔者提出的“以课堂教学为载体提高大学生科研素养的教学模式”既不改变传统教学模式，又不占用额外教学资源，更不增加学生负担，而是将大学生科研素养的培养直接渗透于課堂教学的全过程，使传统课堂教学与科研素养的培养相辅相成，以期为提高整体大学生科研素养的培养质量提供参考。笔者提出的教学模式尚有一些不完善之处，希望教育同仁提出宝贵意见，为国家培养高质量的创新型人才共同努力。

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◎编辑 鲁翠红