人才的培养要体现知识、能力和素质协调发展的原则,要特别强调创新思维、创新方法和创新能力的培养[1]。目前,我国高等理工教育一方面倡导把最新的科学研究成果引入本科教学、更新教学内容,另一方面,要让本科生早期介入科学研究,使他们了解知识创新的过程[2]。国外化学教育的改革和发展趋势为我们的化学教育改革方案提供了重要背景和依据[3]。了解国外的教学质量标准,对于研制和完善我国的化学类专业规范和专业认证具有一定的参考意义。
美国化学会(ACS)为保持和提高高等院校本科化学教学的质量,授权专业培训委员会(Committee on Professional Training CPT)制订化学本科教学指导方针(Undergraduate Professional Education in Chemistry - Guidelines and Evaluation Procedures),并负责贯彻和监督执行,平均每5年对Guide-lines进行一次修订。CPT按照教学指导方针对美国化学本科教育学科点进行评估,每年在Chemical & Engineering News上报告获得ACS认证资格的毕业生人数。目前,600多个与化学相关的本科教育学科点获得了ACS认证。在此,我们简要介绍Guidelines附录中本科生科学研究(Undergraduate Research ACS - CPT Supplement[4])的内容。
1.本科生科学研究
本科生科学研究对于化学本科教育是非常有效的方式,大学生可以因此在专业素养和个性培养两方面获得通过传统的课堂和实验室教学难以得到的收获。此外,师生合作的科学研究可以加强教师的科研和完善教学计划。大学生科研符合和扩展了ACS认证的化学课程体系,专业培训委员会倡导将大学生科研作为一门高级选修课。
2.学生的收益
本科生科研是其他教学环节无法比拟的提高学生解决问题技能的方式。科研要求学生超越教材和使用与研究课题相关的文献。学生学习自行设计实验,观察未知的结果。在研究过程中,他们综合应用课堂学习的知识和实验技能,以提高综合能力;广泛地使用研究型仪器以进一步提高他们的实验技能和技巧。学生学习如何解释实验的结果,并得出实验结论。最后,分别以口头和书面报告展示他们的实验工作,描述他们对科学知识的贡献以及对科学发展的作用。
除学习研究技能之外,学生参与科研还可以锻炼形成个性特色,为今后无论是学术还是其他方面取得成功起到至关重要的作用。科学研究鼓励学生大胆探究,激发他们的创造力。参加科学研究的学生可以逐渐获得独立工作的自信心,正确的判断力,学会在必要时寻求合适的指导。克服实验过程中遇到的困难,培养学生的坚韧性和学术道德,在论文发表前对已经成功的实验进行反复验证,使学生认识到对创造性工作的高标准要求的重要性。
由于科学研究经常在团队中进行,学生在协作的工作环境中学会和伙伴相互合作,也学会以专业态度和导师或其他的教职员合作。从事创造性的研究和与学者的共同工作,使学生了解怎样才能成为一名科学家。此外,参与科研使学生得到更多的就业可能,用人单位非常重视他们在科研中获得的技能,乐意录用有研究经历的学生。
3.院系和教学的收益
和学生一样,本科生科研活动对于开设项目的院系也非常有益。科研活动是院系在相关领域保持先进的最有效的手段。科研增添了院系的激情和活力、改进了教学。科研活动强调科学发展不是静止的,因此教师们对教学进行不断地改革,提高了课程质量。本科生研究活动对化学系产生了全面的效益,科研资助带来了新的资产设备,特别有益的是当这些仪器设备能同时用于研究和教学时,使全体学生都可以使用具有研究水准的仪器。活跃的研究项目是吸引有才能的人员参与的关键要素之一,而这些教师为进一步加强对学生的整体培养提供了基础。
4.对院系的要求
成功的研究计划需要院系在管理和资源方面给予支持。首先,院系的教师应当将科研作为教学计划的基本部分,包括提出研究计划和出版研究结果。其次,院系应该认识到,没有全体教师的努力本科生的研究是不能够产生显著效益的。在成功的本科生研究计划中,教学管理部门承认本科生研究是一种有效的教学方法,并给予指导本科生研究的教师相应的报酬。第三,研究计划应当有足够的经费和地点来实施。基金可用于添置资产、发放津贴、补充设备、教职员和学生参加专业学术会议和学术休假。并且所有的专用设施必须符合安全指导规范。最后,CPT注意到大量聘用兼职或非专任教师的院系会降低指导本科生研究教师的比例,减少学生参与研究计划的机会。
5.本科生研究计划的特点
研究是为了发展新知识或理解当代科学。尽管化学和化学教育的某些研究领域发展变化很大,但在本科生研究中还是有共性可循。本科生研究项目是在教师的指导或顾问下进行的,学生的研究项目一般建立在导师的研究兴趣之上,学生可以引用导师的见解,利用导师的资源,导师则可提出一个有价值的研究计划。导师定期指导学生制定研究计划,评估研究风险,了解研究结果。学生被鼓励承担项目的主要责任,实质性地投入工作。这种学生与导师的关系有助于建立学生的自信心,提供必要的激励和辅导,有助于他们继续学习和就业发展。
本科生的科研成果通常可以在相关期刊上正式发表,因此审稿是检测和保证研究质量的手段。尽管并非每个研究项目都能通过审稿并最终发表,但应当尽力为之。如个别的研究项目因范围不够宽而不能成为完整的论文,可以和其他研究项目的内容相综合,以符合发表论文的要求。
虽然每个项目的类型因具体的项目而不同,但一个理想的本科生研究项目应该具有以下共性:(1)有明确的意图和可能的成果;(2)有明确界定的目标与方法;(3)相当丰富的内容;(4)能在预期的时间内完成;(5)需要查阅化学文献;(6)避免重复的工作;(7)采用先进的概念;(8)使用不同的技术和仪器(不局限于图书馆工作)。
最后,本科生研究要形成有说服力的书面综合报告。口头报告和墙报在这一过程中是极其有用的,但是书面报告可以进一步丰富学生的知识库,并为将来的研究者作参考。
6.指导方针中的本科生科学研究
CPT委员会强烈推荐将研究作为ACS认证的化学学位教育的一部分。研究可部分或全部记入ACS要求的选修课程的6个学分,以及选修实验课程要求达到的500个实验学时。凡记入选修课或选修实验学时的研究必须提交书写规范、全面、引证充分的研究报告。指导教师应建设性地批阅报告草稿。口头报告、墙报,和(或)计算机演示不可记入学分。虽然鼓励学生合写论文,但不能取代综合报告。当研究被作为一门学位选修课时,学生研究报告的样本必须包含在院系的教学评估报告之中。
我国的高等教育改革正不断地向创新教育发展,在研制本科指导性专业规范和开展专业认证时应当将本科生科学研究纳入专业培养计划:以知识体系和实践体系为载体,选择合适的知识单元和实践环节,提出创新思维、创新方法、创新能力的训练目标,构建成为创新训练单元。本科生科学研究在创新人才培养中是实施个性化教育、因材施教的重要环节,是教学、科研互动的载体。
参考文献
[1] 教育部高教司理工处.高等学校理工科本科指导性专业规范研制要求,2007
[2] 化学类专业教学指导委员会.化学类专业发展战略研究报告(草案),大学化学,2005(6)
[3] 教育部高等教育司,全国高等学校教学研究中心编.化学专业教学改革研究报告,2002
[4]American Chemical Society Committee on Professional Training.Undergraduate Profession-al Education in Chemistry - Guidelines and Evaluation Procedures: UNDERGRADUATE RESEARCH ACS-CPT SUPPLEMENT,2003
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