張建，楊斌，關(guān)曉穎，向湘，傅洪波，謝國喜，章喜明，范俊杰

（1.廣州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，廣東 廣州511436；2.廣州大學(xué)黨委組織部，廣東 廣州510006）

1 引言

2018 年，習(xí)近平同志給在北京召開的世界公眾科學(xué)素質(zhì)促進(jìn)大會的賀信中指出“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力”。大學(xué)生是未來的科學(xué)家和工程師，如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識是高等教育必須要解決的問題，行之有效的方法之一是給本科生開設(shè)一門培訓(xùn)課程。我國科學(xué)史上不乏科研培訓(xùn)的先例，著名案例之一是“航天之父”錢學(xué)森先生與火箭小組的故事［1］。錢學(xué)森先生在主持中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)力學(xué)系的時間里，十分重視同時培養(yǎng)大學(xué)生的理論和技能。理論知識方面他聘請物理學(xué)家嚴(yán)濟(jì)慈先生、數(shù)學(xué)家吳文俊先生、流體力學(xué)專家卞蔭貴先生等為本科生授課。在百忙之中，他親自指導(dǎo)了由本科生組成的火箭研究小組，以提高他們的創(chuàng)新能力。錢學(xué)森先生適時地參小組的研究工作，幫助他們從理論到實踐，克服困難，親手研制小型火箭。錢學(xué)森先生親自授課的1958 級和1959 級共約500 名畢業(yè)生中出現(xiàn)了5 位院士。

科學(xué)研究是一個創(chuàng)新的過程，此間要花費大量的智慧和精力，是對毅力的一種考驗。盡管科研工作者大都具備了過硬素質(zhì)，但他們也經(jīng)常在研究過程中與挫折不期而遇。如何擺脫挫折的泥潭，是科研工作取得成功必需要解決的問題。2019 年發(fā)表在Nature Communication 上的一項研究表明“科研路上早期挫折越多的人，后面更可能做出大成果”［2］。著名的Science Daily 網(wǎng)站也有針對性的發(fā)出了評論“職業(yè)生涯初期的失敗促進(jìn)了未來的職業(yè)成功”。可見，在科學(xué)研究中遭遇挫折并非僅是壞事一件，如果能增進(jìn)研究者自身的素養(yǎng)則是利大于弊。

因其必要性，“抗挫折”作為一種思政教育，在科研培訓(xùn)課程的設(shè)置中應(yīng)當(dāng)給予專門的設(shè)計和安排。有別于傳統(tǒng)的的課堂理論和實驗教學(xué)，科研培訓(xùn)課程是一種更加高級的教學(xué)形式。已經(jīng)證明其對本科生未來的科研工作是極為有利的，但其教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，目前仍然處在不斷改革的過程中。對科研培訓(xùn)課程的探索、研究和總結(jié)工作，將在科研培訓(xùn)課程的發(fā)展和成熟的過程中起到至關(guān)重要的作用。

2 科研培訓(xùn)課程簡介

科研培訓(xùn)是一種技能培訓(xùn)，其培訓(xùn)對象涵蓋高中生、大學(xué)生、以及教師［3］。在歐美發(fā)達(dá)國家，從上世紀(jì)60 是年代就已經(jīng)開展科研培訓(xùn)課程，目前已是一種廣泛采用的教學(xué)形式，其中有代表性的是麻省理工學(xué)院本科生科研機(jī)會計劃”（undergraduate research opportunities program），牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)采用的導(dǎo)師制［4］。科研培訓(xùn)課程的教學(xué)目標(biāo)是，實現(xiàn)培養(yǎng)對象動手能力、思維方式、以及團(tuán)隊合作精神的共同提升［5］。教學(xué)形式可以采用課外項目的形式，也可以采用課堂教學(xué)的形式，還包括科研競賽的形式［6］。教學(xué)內(nèi)容多以探索性實踐為主，多是在基礎(chǔ)課程知識之上的小課題，被培訓(xùn)對象需要開展一系列完整的科研過程，包括調(diào)查研究、方案制定、實驗操作和數(shù)據(jù)總結(jié)［7］。培訓(xùn)時間長度可根據(jù)培訓(xùn)對象和教學(xué)形式靈活調(diào)整。

大學(xué)科研培訓(xùn)課程在我國起步相對較晚，但是過去20 年中以清華大學(xué)為代表的中國高校通過開展科研培訓(xùn)課程取得了重要的經(jīng)驗［8］。目前科研培訓(xùn)課程在國內(nèi)高校廣泛的開展，有代表性的是中山大學(xué)基于虛擬仿真實驗對物理學(xué)院本科生進(jìn)行了創(chuàng)新能力培養(yǎng)［9］；蘇州大學(xué)開展了國際化視野下高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系構(gòu)建的探索［10］。科研培訓(xùn)課得益于較好的效果而廣受本科生的好評，本文分享的是醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課堂教學(xué)形式的科研培訓(xùn)課程。

3 科研培訓(xùn)中融入挫折教育

20 世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦有一句名言“如果一個想法在一開始不是荒謬的，那他就是沒有希望的”，這句話是要告訴人們，科研需要大膽想象?；氐娇蒲信嘤?xùn)的實踐，我們首先在理論課中深入的講解科學(xué)史上的著名例子，牛頓發(fā)現(xiàn)運動定律、愛迪生發(fā)明電燈、和愛因斯坦揭示相對論原理。讓同學(xué)們了解先賢們是如何擺脫現(xiàn)有知識的束縛，大膽的提出科學(xué)假設(shè)，并通過科學(xué)的推演和實驗，最終發(fā)現(xiàn)新知識改變?nèi)祟惿鐣?。進(jìn)而過渡到正在發(fā)生的互聯(lián)網(wǎng)革命，以阿里巴巴云計算和谷歌人工智能為例，讓同學(xué)們領(lǐng)悟到當(dāng)今時代科學(xué)創(chuàng)新仍然是實現(xiàn)國富民強(qiáng)的主要途徑。最后回歸到同學(xué)們所學(xué)的基礎(chǔ)知識，通過安排課堂討論，鼓勵同學(xué)們提出一些創(chuàng)意?？梢蕴岢鋈舾删哂幸欢y度的實驗題目，講解其原理及應(yīng)用前景，激勵同學(xué)們在接下來的實驗課中進(jìn)行探索實踐。接下來我們以“隔空點燈”實驗為例，介紹如何教育同學(xué)們認(rèn)識和克服科研過程中的挫折。

隔空點燈的物理原理是交變電磁場可以在真空或者空氣中傳輸能量，熒光物質(zhì)可以將電磁場的能量轉(zhuǎn)化成光能，因此要實現(xiàn)隔空點燈首先需要搭建交變電磁場發(fā)射裝置，最為著名的電磁場發(fā)射裝置就是特斯拉線圈。特斯拉線圈的焊接過程是本實驗的關(guān)鍵，涉及到電路圖的和電路板的配準(zhǔn)，電子元器件的選型、安裝和焊接。在接下來的實驗中，小部分的同學(xué)會一次成功，絕大部分同學(xué)們在第二次完成如圖1 所示的絢麗實驗結(jié)果。我們激勵先完成的同學(xué)不要驕傲，在完成了隔空點燈之后，進(jìn)一步探索更多的知識。觀察燈泡和線圈之間的距離與燈泡亮度的關(guān)系，燈泡亮度與直流電源輸入電流大小的關(guān)系。對于第一次焊接失敗的同學(xué)，我們會讓同學(xué)不要盲目的進(jìn)行第二次焊接，要通過萬用表測量和回顧思考，尋找原因以及解決的策略。在實驗課結(jié)束之前總結(jié)實驗的過程，在思考中讓同學(xué)們認(rèn)識到克服科挫折，是科研成功的必由之路。

4 大學(xué)生挫折教育的利弊分析

縱觀歷史，挫折教育一直深植在我國的教育思想中，古代偉大的教育家孟子說“故天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為，所以動心忍性，曾益其所不能”。橫看世界，東西方發(fā)達(dá)國家在國民教育中也特別重視。在英國，父母通常堅持要在孩子小的時候就“給他們失敗的機(jī)會”，學(xué)校教育中也會給與挫折教育，讓學(xué)生建立失敗是可以接受的思想。最近十幾年“馬太效應(yīng)”、“成功學(xué)”等思想在教學(xué)實踐中產(chǎn)生了一定的影響力，出現(xiàn)了個別大學(xué)考試“放水”讓學(xué)生考高分的現(xiàn)象［11］。這種做法是極其錯誤的，大學(xué)保持合理的淘汰率是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。我國的著名學(xué)府如北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海復(fù)旦大學(xué)每年的本科清退率在10%左右。教師決定了教學(xué)質(zhì)量，如何深入淺出的傳授知識，要求我們不斷的思考和改良教學(xué)方法。我們對最近幾年參加科研培訓(xùn)課的同學(xué)進(jìn)行了調(diào)查，他們大都對科研是什么，如何尋找科研點，如何開展研究有了認(rèn)識，并且對自己未來的職業(yè)有了一定的規(guī)劃。最為重要的是，本科生參與科學(xué)研究的意愿顯著增強(qiáng)，近三年我校本科生的考研率增長迅速。

5 總結(jié)

大學(xué)是多數(shù)人在校學(xué)習(xí)的最后一站，開展科研培訓(xùn)，并在其中融入“挫折”教育的內(nèi)容，猶如鑄劍中的淬火工藝，最后急速的冷卻過程，卻是決定劍鋒強(qiáng)度的關(guān)鍵，恰當(dāng)?shù)拇煺劢逃貙⒂兄诖髮W(xué)生科研思維的形成和人生觀的建立，其利遠(yuǎn)大于弊。