人機與環境工程系開設了兩個本科專業:飛行器環境與生命保障工程、建筑環境與設備工程。這兩個專業每年都為研究所、企業和高校輸送大量從事研究工作的畢業生。從某種程度上說, 畢業生的科研能力可以直接影響用人單位對學校培養學生質量的評估。而科研能力除了在教師平時講課時給予特別地培養外[1], 畢業論文階段是培養畢業生科研素養的重要也是最后的環節。做畢業論文的過程是一個綜合提高的過程, 一個好的論文選題加上適當的教師引導可以使學生能夠綜合四年所學, 更加明確專業方向, 領悟到科研精神, 對畢業生將來從事科研工作起重要的鋪墊作用?？蒲泄ぷ骺梢愿爬樘岢鰡栴}、分析問題、解決問題和對問題進行總結這樣一個過程。下面就從這幾方面闡述筆者如何對本科畢業生進行科研能力培養的。
1 提出科研問題的能力培養
本科畢業論文一般都是教師指定題目, 而學生選題。但這并不代表不需要學生提出科研問題。提出科研問題, 是每個科研工作者必備的素質。因此我在指導本科畢業論文時, 對這方面給予了特別的關注。一般我會給一個包含面較大的題目, 給學生提出科研問題留有足夠的空間。學生選題后, 根據題目, 我會指定3~5篇近期代表性文獻 (其中包括一篇要求翻譯的英文文獻) , 給學生2周左右的時間仔細閱讀, 使其對所選題目有一個了解。然后每一位學生我都找時間進行單獨討論, 適當的引導, 讓他們對所讀文獻進行分析, 評述。如果學生覺得他掌握的文獻不足以詳細了解有關題目方面的國內外研究, 我會教他們兩個查文獻的方法。一個是關鍵詞搜索法, 在文獻數據庫根據關鍵詞進行搜索;另一個是參考文獻跟蹤法, 根據我給的近期文獻后面所附的參考文獻去查找前期研究工作。隨著文獻的積累和學生對問題認識程度的加深, 隔一周時間, 我會再找他們討論一次。然后, 要求他們寫開題報告。在寫之前明確寫開題報告主要是給指導委員會闡明論文將要寫什么以及為什么要寫和打算如何寫的問題。跟學生講清楚:第一, 論文要寫什么是根據文獻綜述得出來的, 而不是想寫什么就寫什么。如果不做綜述, 很可能選題早被別人做得很深了。文獻綜述首先要把有關的題目方面的已經有的國內外研究認真介紹一下, 先客觀介紹情況, 然后進行評述。評估已有研究有什么不足, 說明還有很多問題值得研究, 其中要包括選題將要探討的問題。第二, 為什么要做這個題目?？梢詮睦碚摵蛯嶋H應用價值上加以展開談。比如, 發現了前期研究有什么不足和研究空白, 所以要去做。要說清楚從文獻綜述中選出來的這個題目在整個相關研究領域占什么理論地位。還可以從實際價值去談。說明這個題目可能對現實有什么意義。第三, 打算如何寫。在開題報告里還應當說清楚選了這個題目之后如何去解決所提問題。要說一下大致的思路, 同時, 重點闡述要用什么方法去研究。在上述三個方面中間, 文獻綜述是重點, 沒有綜述, 就無法提出科研問題, 也不知道別人已經做得怎么樣了。當然, 綜述的另一個目的還是引出自己的話題, 所以不能忘記評述。本科生沒寫過開題報告, 我會給他們一個范例, 跟他們一起分析怎么寫開題報告。經過三到四次這樣的討論和引導, 學生基本上能夠根據我給的題目范圍, 通過文獻綜述, 自己提出科研問題, 并寫出開題報告。
2 分析科研問題的能力培養
提出科研問題以后, 對其進行分析, 化難為易, 化繁為簡, 是每個科研工作者必備的基本功。筆者對這方面能力的培養主要側重于培養學生對問題的全局掌握、對問題的分解能力以及通過對文獻的學習獲得分析問題的方法等。我曾經給學生一個關于“智能相變服裝最優熱源布置方案研究”的題目。學生覺得無法著手。我首先建議他將問題模塊化?？纯纯傮w上這個問題可以分成幾個模塊, 有哪些模塊我們已經有了, 哪些模塊需要完善和補充。他經過考慮, 把問題分成如下三個主要模塊: (1) 人體熱調節模塊, 這是一個已知模塊, 在前期工作中已經完成; (2) 智能相變服裝熱濕傳遞模塊, 這一模塊, 大部分工作已經完成, 需要做的是如何考慮內熱源對服裝溫度的影響; (3) 人體動態熱舒適性模塊, 這一模塊, 我們目前還沒有完成, 主要根據文獻的模型來做。分好模塊后, 根據邊界條件建立模塊之間的連接。這樣一個比較復雜的問題, 被解剖成幾個模塊, 學生分階段做好每一個模塊, 編寫子程序, 然后實現模塊之間的連接。這樣問題被化繁為簡各個擊破。深入到具體模塊, 比如如何考慮內熱源對服裝溫度的影響, 我建議學生首先學習和分析最原始的智能相變服裝模型是如何建立平衡方程的。如果考慮熱源應該怎么修改原始的方程?學生很快就發現了列方程的規律, 把源項考慮進了方程。通過這些訓練, 學生覺得學到了分析問題的基本方法, 遇到更加復雜的問題也不會再無所適從了。
3 解決科研問題的能力培養
對于全面解決問題這個階段, 筆者主要側重學生快速補充新知識, 查缺補漏, 彌補自己知識結構不足的能力的培養。訓練學生除了向老師、同學學習, 重要的是要向網絡、圖書館找答案。我給學生的題目大部分涉及到多學科交叉的建模和仿真問題, 其中數值模擬部分, 對本科生來說比較難。我采取了集中講解偏微分方程的離散方法的策略。把學生集中起來, 用一到二個小時時間, 講一些常用的空間和時域離散方法。我講過以后大家可以一起討論, 便于相互學習。講完這些我要求學生迅速到圖書館找關于我所講的離散方法最薄的書, 消化理解。因為, 我們的目的只是在研究中用這些方法, 采取“拿來主義”, 而不再深究理論, 要求會用就行。學生大約在一個星期左右, 學會了離散方法。然后采用課堂上學過的計算方法進行編程解代數方程組, 使學生對所學課程里面的數學類課程有了更深入的理解。對于計算出來的數據, 我指導他們用Matlab或繪圖軟件繪圖。給他們講了一下Matlab的一些基本知識后, 告訴他們可以通過網絡搜索Matlab一些命令的應用范例, 并親自示范給他們看。當學生繪出自己計算出的結果圖時, 我告訴他們能繪出圖形并不是我們的最終目的, 我們感興趣的是在不同的條件下, 我們關心的目標會有怎樣的不同。也就是要用我們建立的模型去分析和解決實際問題。在解決實際問題之前需要考核程序的正確性, 需要計算已知的有解析解的問題并與之對比, 或與具體實驗做對比。學生都能夠按我的指導完成任務。通過研究過程循序漸進地指導學生, 深化和補充學生的專業知識, 拓展學生的專業知識面, 在實踐中讓學生掌握科研的一些最基本技能、方法及獲取知識的手段。授人以魚, 不如授人以漁。學生覺得獲益良多, 提高了解決問題的能力。
4 論文撰寫中的能力培養
接下來就應該是歸納總結階段—寫畢業論文。因為本科畢業生是第一次寫畢業論文, 所以必須在開始寫之前把科研論文的一般格式以及各部分要點跟他們說清楚。講清楚科研論文通?？煞譃檎?、引言、正文主題部分、結論和討論、致謝、參考文獻、附錄等幾個部分。各部分內容的側重點是什么介紹清楚以后, 對學生提交的論文嚴加審查, 多次修改, 培養學生扎實的作風和認真態度, 特別是數值結果分析部分, 嚴加把關。強調論文的表達要有條理、有邏輯、有層次, 文字表達要準確清晰。實驗和計算過程要描述清楚, 對實驗數據分析要恰當正確, 結論要明確。對尚未明確的問題不能亂下結論。
5 結語及成效
以上針對本科畢業論文階段科研能力培養, 從提出問題、分析問題、解決問題、論文撰寫等方面, 談了一些筆者指導本科生畢業論文的一些做法。學生通過整個畢業論文的環節, 可以實實在在地參與科學研究活動, 體會書本知識在科研中的應用, 在科研活動中得到科研能力的訓練, 從而達到培養學生的科研能力, 提高學生的綜合素質和知識應用能力的目的。學生認為這種培養模式, 對他們了解和掌握科研方法, 將來從事與科研相關的工作有重要的意義。筆者指導的一個07屆畢業生, 畢業論文被評為校優秀論文, 并與我一起合作發表了2篇研究論文, 后來進入西安交大做了研究生。有了在我這里訓練的基礎, 很快就上手了科研工作。08屆有幾個學生留在我們本校讀研究生, 據其導師反應, 工作能力都很強。09屆剛剛畢業, 他們認為這種培養模式使他們了解了科學研究, 學會了科研的基本方法、手段和孜孜以求的科學精神, 科研能力有了較大提高, 并且對將來從事科研工作有足夠的信心。
摘要：做本科畢業論文 (設計) 是大學生培養的最后環節, 也是一個從總結大學四年所學到科研應用的一個學以致用的過程。筆者根據自己的教學實踐, 從提出科研問題、分析科研問題、解決科研問題、論文撰寫等幾個方面闡述了本科畢業論文階段科研能力的培養。從反饋情況看, 取得了較好的效果。
關鍵詞：本科畢業論文,科研應用,能力培養
參考文獻
[1] 李鳳志.流體力學教學中科研思想和學習興趣的培養[J].中國科教創新導刊, 2008 (9) :83.