本科毕业论文阶段科研能力培养

人机与环境工程系开设了两个本科专业:飞行器环境与生命保障工程、建筑环境与设备工程。这两个专业每年都为研究所、企业和高校输送大量从事研究工作的毕业生。从某种程度上说, 毕业生的科研能力可以直接影响用人单位对学校培养学生质量的评估。而科研能力除了在教师平时讲课时给予特别地培养外[1], 毕业论文阶段是培养毕业生科研素养的重要也是最后的环节。做毕业论文的过程是一个综合提高的过程, 一个好的论文选题加上适当的教师引导可以使学生能够综合四年所学, 更加明确专业方向, 领悟到科研精神, 对毕业生将来从事科研工作起重要的铺垫作用。科研工作可以概括为提出问题、分析问题、解决问题和对问题进行总结这样一个过程。下面就从这几方面阐述笔者如何对本科毕业生进行科研能力培养的。

1 提出科研问题的能力培养

本科毕业论文一般都是教师指定题目, 而学生选题。但这并不代表不需要学生提出科研问题。提出科研问题, 是每个科研工作者必备的素质。因此我在指导本科毕业论文时, 对这方面给予了特别的关注。一般我会给一个包含面较大的题目, 给学生提出科研问题留有足够的空间。学生选题后, 根据题目, 我会指定3~5篇近期代表性文献 (其中包括一篇要求翻译的英文文献) , 给学生2周左右的时间仔细阅读, 使其对所选题目有一个了解。然后每一位学生我都找时间进行单独讨论, 适当的引导, 让他们对所读文献进行分析, 评述。如果学生觉得他掌握的文献不足以详细了解有关题目方面的国内外研究, 我会教他们两个查文献的方法。一个是关键词搜索法, 在文献数据库根据关键词进行搜索;另一个是参考文献跟踪法, 根据我给的近期文献后面所附的参考文献去查找前期研究工作。随着文献的积累和学生对问题认识程度的加深, 隔一周时间, 我会再找他们讨论一次。然后, 要求他们写开题报告。在写之前明确写开题报告主要是给指导委员会阐明论文将要写什么以及为什么要写和打算如何写的问题。跟学生讲清楚:第一, 论文要写什么是根据文献综述得出来的, 而不是想写什么就写什么。如果不做综述, 很可能选题早被别人做得很深了。文献综述首先要把有关的题目方面的已经有的国内外研究认真介绍一下, 先客观介绍情况, 然后进行评述。评估已有研究有什么不足, 说明还有很多问题值得研究, 其中要包括选题将要探讨的问题。第二, 为什么要做这个题目。可以从理论和实际应用价值上加以展开谈。比如, 发现了前期研究有什么不足和研究空白, 所以要去做。要说清楚从文献综述中选出来的这个题目在整个相关研究领域占什么理论地位。还可以从实际价值去谈。说明这个题目可能对现实有什么意义。第三, 打算如何写。在开题报告里还应当说清楚选了这个题目之后如何去解决所提问题。要说一下大致的思路, 同时, 重点阐述要用什么方法去研究。在上述三个方面中间, 文献综述是重点, 没有综述, 就无法提出科研问题, 也不知道别人已经做得怎么样了。当然, 综述的另一个目的还是引出自己的话题, 所以不能忘记评述。本科生没写过开题报告, 我会给他们一个范例, 跟他们一起分析怎么写开题报告。经过三到四次这样的讨论和引导, 学生基本上能够根据我给的题目范围, 通过文献综述, 自己提出科研问题, 并写出开题报告。

2 分析科研问题的能力培养

提出科研问题以后, 对其进行分析, 化难为易, 化繁为简, 是每个科研工作者必备的基本功。笔者对这方面能力的培养主要侧重于培养学生对问题的全局掌握、对问题的分解能力以及通过对文献的学习获得分析问题的方法等。我曾经给学生一个关于“智能相变服装最优热源布置方案研究”的题目。学生觉得无法着手。我首先建议他将问题模块化。看看总体上这个问题可以分成几个模块, 有哪些模块我们已经有了, 哪些模块需要完善和补充。他经过考虑, 把问题分成如下三个主要模块: (1) 人体热调节模块, 这是一个已知模块, 在前期工作中已经完成; (2) 智能相变服装热湿传递模块, 这一模块, 大部分工作已经完成, 需要做的是如何考虑内热源对服装温度的影响; (3) 人体动态热舒适性模块, 这一模块, 我们目前还没有完成, 主要根据文献的模型来做。分好模块后, 根据边界条件建立模块之间的连接。这样一个比较复杂的问题, 被解剖成几个模块, 学生分阶段做好每一个模块, 编写子程序, 然后实现模块之间的连接。这样问题被化繁为简各个击破。深入到具体模块, 比如如何考虑内热源对服装温度的影响, 我建议学生首先学习和分析最原始的智能相变服装模型是如何建立平衡方程的。如果考虑热源应该怎么修改原始的方程?学生很快就发现了列方程的规律, 把源项考虑进了方程。通过这些训练, 学生觉得学到了分析问题的基本方法, 遇到更加复杂的问题也不会再无所适从了。

3 解决科研问题的能力培养

对于全面解决问题这个阶段, 笔者主要侧重学生快速补充新知识, 查缺补漏, 弥补自己知识结构不足的能力的培养。训练学生除了向老师、同学学习, 重要的是要向网络、图书馆找答案。我给学生的题目大部分涉及到多学科交叉的建模和仿真问题, 其中数值模拟部分, 对本科生来说比较难。我采取了集中讲解偏微分方程的离散方法的策略。把学生集中起来, 用一到二个小时时间, 讲一些常用的空间和时域离散方法。我讲过以后大家可以一起讨论, 便于相互学习。讲完这些我要求学生迅速到图书馆找关于我所讲的离散方法最薄的书, 消化理解。因为, 我们的目的只是在研究中用这些方法, 采取“拿来主义”, 而不再深究理论, 要求会用就行。学生大约在一个星期左右, 学会了离散方法。然后采用课堂上学过的计算方法进行编程解代数方程组, 使学生对所学课程里面的数学类课程有了更深入的理解。对于计算出来的数据, 我指导他们用Matlab或绘图软件绘图。给他们讲了一下Matlab的一些基本知识后, 告诉他们可以通过网络搜索Matlab一些命令的应用范例, 并亲自示范给他们看。当学生绘出自己计算出的结果图时, 我告诉他们能绘出图形并不是我们的最终目的, 我们感兴趣的是在不同的条件下, 我们关心的目标会有怎样的不同。也就是要用我们建立的模型去分析和解决实际问题。在解决实际问题之前需要考核程序的正确性, 需要计算已知的有解析解的问题并与之对比, 或与具体实验做对比。学生都能够按我的指导完成任务。通过研究过程循序渐进地指导学生, 深化和补充学生的专业知识, 拓展学生的专业知识面, 在实践中让学生掌握科研的一些最基本技能、方法及获取知识的手段。授人以鱼, 不如授人以渔。学生觉得获益良多, 提高了解决问题的能力。

4 论文撰写中的能力培养

接下来就应该是归纳总结阶段—写毕业论文。因为本科毕业生是第一次写毕业论文, 所以必须在开始写之前把科研论文的一般格式以及各部分要点跟他们说清楚。讲清楚科研论文通常可分为摘要、引言、正文主题部分、结论和讨论、致谢、参考文献、附录等几个部分。各部分内容的侧重点是什么介绍清楚以后, 对学生提交的论文严加审查, 多次修改, 培养学生扎实的作风和认真态度, 特别是数值结果分析部分, 严加把关。强调论文的表达要有条理、有逻辑、有层次, 文字表达要准确清晰。实验和计算过程要描述清楚, 对实验数据分析要恰当正确, 结论要明确。对尚未明确的问题不能乱下结论。

5 结语及成效

以上针对本科毕业论文阶段科研能力培养, 从提出问题、分析问题、解决问题、论文撰写等方面, 谈了一些笔者指导本科生毕业论文的一些做法。学生通过整个毕业论文的环节, 可以实实在在地参与科学研究活动, 体会书本知识在科研中的应用, 在科研活动中得到科研能力的训练, 从而达到培养学生的科研能力, 提高学生的综合素质和知识应用能力的目的。学生认为这种培养模式, 对他们了解和掌握科研方法, 将来从事与科研相关的工作有重要的意义。笔者指导的一个07届毕业生, 毕业论文被评为校优秀论文, 并与我一起合作发表了2篇研究论文, 后来进入西安交大做了研究生。有了在我这里训练的基础, 很快就上手了科研工作。08届有几个学生留在我们本校读研究生, 据其导师反应, 工作能力都很强。09届刚刚毕业, 他们认为这种培养模式使他们了解了科学研究, 学会了科研的基本方法、手段和孜孜以求的科学精神, 科研能力有了较大提高, 并且对将来从事科研工作有足够的信心。

摘要：做本科毕业论文 (设计) 是大学生培养的最后环节, 也是一个从总结大学四年所学到科研应用的一个学以致用的过程。笔者根据自己的教学实践, 从提出科研问题、分析科研问题、解决科研问题、论文撰写等几个方面阐述了本科毕业论文阶段科研能力的培养。从反馈情况看, 取得了较好的效果。

关键词：本科毕业论文,科研应用,能力培养

参考文献

[1] 李凤志.流体力学教学中科研思想和学习兴趣的培养[J].中国科教创新导刊, 2008 (9) :83.