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对创新人才培养的探索 |
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中科大化学院：让本科生爱上科研 |
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■本报记者 钟华
在中国科技大学东校区的建筑群中，化学与材料科学学院所在的小楼显得朴素而低调。然而近年来，许多在国际化学界声明显赫的科学家都是来自于这里。
2009年，美国公布了全世界前十名的化学家，其中仅有两名来自中国大陆的华人科学家——夏幼南、林文斌，而他们都毕业于这里。
2011年国际化学年，汤森路透发布的2000~2010年全球顶尖一百位化学家榜单里，共有12位华人科学家入选，其中就有6位都是从这里走向世界的。
如今摆在中科大化学院负责人眼前更重要的任务，是如何在继承这些优良传统的同时，培养出更多具有中国特色和民族烙印的世界领军人才。
培养兴趣 学科融合
“如果没有兴趣，就根本谈不上创新。”在中科大化学院执行院长杨金龙教授看来，激发起本科生对化学研究的兴趣，让兴趣得到充分发展，是培养学生创新能力最基础也最重要的前提。
化学院对学生兴趣的尊重与培养，从本科生入学之初就得到了保证。首先，提供给他们的是一份丰富、可以有多种选择的菜单式学分课程。在学院传统的4个专业之下，设计出10多个专业方向，每个方向都有一份独立课程菜单，学生只要修满了一种菜单的学分就能毕业。
“这样打破了以往学生选课单一的限制，让学生充分享受个性化学习的乐趣。同时对老师也是一种激励，如果你的课程设置不好，没有学生选，那么这个方向就要被取消。”杨金龙说。
一入校，化学院就为每位学生配备了学导，学导都由教授或副教授担任，每学期至少与负责的学生交流两三次。2010年化学院开始作了一项开放时间（open hour）的尝试，每周五下午派一名教授与学生聊天，解答他们提出的问题。让一些在科研一线的教授参与对本科生的培养，对学生的学业发展给予指导。
化学院副院长汪志勇对于“创新能力”有着自己的理解：“创新能力首先要有创新思维的形成，创新思维不仅包括掌握现有知识，还要有批判性思维、逻辑推理及辩证的思维方法，通过实验科学和理论科学的相互交融和配合，产生认识上的第二次飞跃，从而有所发明，最后有所创造。”
因此，化学院在课程体系的设置上，实现了学科之间的相互交融和贯穿。这一点在化学院英才班的教学体系中尤为明显。这套体系借鉴于剑桥大学，将化学的五大块知识（物理化学、无机化学、分析化学、有机化学、结构化学）相互贯穿、相互渗透，然后使知识整体化，“我们在保证二级学科交叉的同时，努力实现一级学科的交叉和相互融合。”汪志勇说。
将科研训练的起点提前
尚睿是化学院博士一年级研究生，从2005年合肥一中保送至中科大化学院至今，他已发表了8篇学术论文，其中有7篇发表在《德国应用化学》等影响因子大于5的学术刊物上。而他学术研究的起点，则是在2009年，以本科生身份在第11届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中获得了全国特等奖。
加强基础、重视数理是化学院一直以来的传统，因此学生的数理基础都比较扎实。此外，教师们在一二年级的基础课教学中，贯穿了前沿科学问题的点拨。
“在化学院，老师总能把从事的科研体现在教学里。”化学院傅尧教授说，“对学生来讲，学到知识固然重要，但是学到科学的思维方法更重要。”
尚睿显然也是这一教学传统的受益者，“可能当时的理解没那么深，但已经知道这个概念的存在，后来再碰到就会感到很熟悉，就会愿意去探索。”
傅尧首先通过课堂教学培养出学生们对科研的兴趣，“我就是这样‘忽悠’到第一批好学生进入我实验室的”。接下来，他会给进入课题组的本科生安排一个小课题，教他们学会检索文献，鼓励其提出研究方案，然后通过实验整理分析数据，最后撰写论文初稿。“这样学生们就完成了一个科研的全过程：提出问题、分析问题、设计方案、分析结果、讨论总结、撰写论文。”
“从作研究来说，化学院给了学生一个好的起点。从大三开始进傅尧老师的实验室，接触到前沿知识开始学习，到大四就有了一个确定的研究课题。研究生期间，无论是研究方向还是研究方法，比其他学校的学生有更早的认识和觉悟。”对此尚睿深有体会。
“就像种菜，需要好的空气、土壤和水分一样。”傅尧打了一个比方。在他看来，中科大的本科生本身非常优秀，真正需要的是一个好环境。“培养学生，就要把真正喜欢科学的本科生吸引过来，尽早对其进行科学创新的训练。因为越早进入就越有利于其科研事业的发展。”
通过实验教学体系培养创新思维
“对于化学这种实验学科来说，创新人才的培养是需要互动的。互动不仅体现在课程体系的安排和课堂教学上，还体现在理论和实践的交融。做实验不仅是来验证一个结论，在过程中也要有创新思维的形成。”汪志勇说。
而化学实验教学中心主任侯中怀一直思考的，也正是这个问题：如何从基础知识、基本方法到综合实验、设计实验再到研究实践、科研训练，运用多层次的教学体系，全面系统地培养学生的能力和创新意识？
据侯中怀介绍，化学院的化学实验教学中心构建了涵盖“基础型—综合型—研究型”一体化、多层次的实验教学体系，目前是国家级示范教学中心建设单位，该中心为科学基础理论与实验的融会贯通、学生的基础科研训练和创新能力的培养提供了较好的实践场所。
2011年暑期，中科大开始实行小学期制，化学实验教学中心也借机开设了研究型化学实验课程。“化学科研基础训练”课程为对科学研究有浓厚兴趣的低年级学生提供了更多的接触科学前沿、开展科研实践的机会。譬如，学生们以小龙虾壳为原料，制作壳聚糖。
在课堂基础型验证型实验项目外，化学实验教学中心还增加了开放式的、自主设计式的实验内容。这些实验项目由学生自行组合、自由选题，多是与日常生活相关或涉及社会热点的问题，使学生有机会接触到最前沿的学术问题。
据不完全统计，从2008年以来，化学院本科生参与发表的SCI论文共计308篇，其中本科生为第一作者的论文24篇，第二作者的论文163篇。这些数据从一个方面反映了近年来化学院在本科生创新人才培养工作上所取得的部分成绩。
在汪志勇眼中，“中科大的思路正是学生经过基础实验、综合实验和创新实验三个层次的锻炼，再通过理论和实验的循环往复，实现认识从必然王国到自由王国的飞跃，形成创新思维的。”
《中国科学报》 (2012-04-18 B2 动态)
