浅谈我校生物医学工程专业科研培训课中的抗挫折思政教学实践

张建，杨斌，关晓颖，向湘，傅洪波，谢国喜，章喜明，范俊杰

（1.广州医科大学基础医学院生物医学工程系，广东 广州511436；2.广州大学党委组织部，广东 广州510006）

1 引言

2018 年，习近平同志给在北京召开的世界公众科学素质促进大会的贺信中指出“科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力”。大学生是未来的科学家和工程师，如何培养大学生的创新意识是高等教育必须要解决的问题，行之有效的方法之一是给本科生开设一门培训课程。我国科学史上不乏科研培训的先例，著名案例之一是“航天之父”钱学森先生与火箭小组的故事［1］。钱学森先生在主持中国科学技术大学力学系的时间里，十分重视同时培养大学生的理论和技能。理论知识方面他聘请物理学家严济慈先生、数学家吴文俊先生、流体力学专家卞荫贵先生等为本科生授课。在百忙之中，他亲自指导了由本科生组成的火箭研究小组，以提高他们的创新能力。钱学森先生适时地参小组的研究工作，帮助他们从理论到实践，克服困难，亲手研制小型火箭。钱学森先生亲自授课的1958 级和1959 级共约500 名毕业生中出现了5 位院士。

科学研究是一个创新的过程，此间要花费大量的智慧和精力，是对毅力的一种考验。尽管科研工作者大都具备了过硬素质，但他们也经常在研究过程中与挫折不期而遇。如何摆脱挫折的泥潭，是科研工作取得成功必需要解决的问题。2019 年发表在Nature Communication 上的一项研究表明“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 网站也有针对性的发出了评论“职业生涯初期的失败促进了未来的职业成功”。可见，在科学研究中遭遇挫折并非仅是坏事一件，如果能增进研究者自身的素养则是利大于弊。

因其必要性，“抗挫折”作为一种思政教育，在科研培训课程的设置中应当给予专门的设计和安排。有别于传统的的课堂理论和实验教学，科研培训课程是一种更加高级的教学形式。已经证明其对本科生未来的科研工作是极为有利的，但其教学目标、教学内容和教学形式，目前仍然处在不断改革的过程中。对科研培训课程的探索、研究和总结工作，将在科研培训课程的发展和成熟的过程中起到至关重要的作用。

2 科研培训课程简介

科研培训是一种技能培训，其培训对象涵盖高中生、大学生、以及教师［3］。在欧美发达国家，从上世纪60 是年代就已经开展科研培训课程，目前已是一种广泛采用的教学形式，其中有代表性的是麻省理工学院本科生科研机会计划”（undergraduate research opportunities program），牛津大学和剑桥大学采用的导师制［4］。科研培训课程的教学目标是，实现培养对象动手能力、思维方式、以及团队合作精神的共同提升［5］。教学形式可以采用课外项目的形式，也可以采用课堂教学的形式，还包括科研竞赛的形式［6］。教学内容多以探索性实践为主，多是在基础课程知识之上的小课题，被培训对象需要开展一系列完整的科研过程，包括调查研究、方案制定、实验操作和数据总结［7］。培训时间长度可根据培训对象和教学形式灵活调整。

大学科研培训课程在我国起步相对较晚，但是过去20 年中以清华大学为代表的中国高校通过开展科研培训课程取得了重要的经验［8］。目前科研培训课程在国内高校广泛的开展，有代表性的是中山大学基于虚拟仿真实验对物理学院本科生进行了创新能力培养［9］；苏州大学开展了国际化视野下高校创新人才培养体系构建的探索［10］。科研培训课得益于较好的效果而广受本科生的好评，本文分享的是医学院校生物医学工程专业课堂教学形式的科研培训课程。

3 科研培训中融入挫折教育

20 世纪最伟大的物理学家爱因斯坦有一句名言“如果一个想法在一开始不是荒谬的，那他就是没有希望的”，这句话是要告诉人们，科研需要大胆想象。回到科研培训的实践，我们首先在理论课中深入的讲解科学史上的著名例子，牛顿发现运动定律、爱迪生发明电灯、和爱因斯坦揭示相对论原理。让同学们了解先贤们是如何摆脱现有知识的束缚，大胆的提出科学假设，并通过科学的推演和实验，最终发现新知识改变人类社会的。进而过渡到正在发生的互联网革命，以阿里巴巴云计算和谷歌人工智能为例，让同学们领悟到当今时代科学创新仍然是实现国富民强的主要途径。最后回归到同学们所学的基础知识，通过安排课堂讨论，鼓励同学们提出一些创意。可以提出若干具有一定难度的实验题目，讲解其原理及应用前景，激励同学们在接下来的实验课中进行探索实践。接下来我们以“隔空点灯”实验为例，介绍如何教育同学们认识和克服科研过程中的挫折。

隔空点灯的物理原理是交变电磁场可以在真空或者空气中传输能量，荧光物质可以将电磁场的能量转化成光能，因此要实现隔空点灯首先需要搭建交变电磁场发射装置，最为著名的电磁场发射装置就是特斯拉线圈。特斯拉线圈的焊接过程是本实验的关键，涉及到电路图的和电路板的配准，电子元器件的选型、安装和焊接。在接下来的实验中，小部分的同学会一次成功，绝大部分同学们在第二次完成如图1 所示的绚丽实验结果。我们激励先完成的同学不要骄傲，在完成了隔空点灯之后，进一步探索更多的知识。观察灯泡和线圈之间的距离与灯泡亮度的关系，灯泡亮度与直流电源输入电流大小的关系。对于第一次焊接失败的同学，我们会让同学不要盲目的进行第二次焊接，要通过万用表测量和回顾思考，寻找原因以及解决的策略。在实验课结束之前总结实验的过程，在思考中让同学们认识到克服科挫折，是科研成功的必由之路。

4 大学生挫折教育的利弊分析

纵观历史，挫折教育一直深植在我国的教育思想中，古代伟大的教育家孟子说“故天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，曾益其所不能”。横看世界，东西方发达国家在国民教育中也特别重视。在英国，父母通常坚持要在孩子小的时候就“给他们失败的机会”，学校教育中也会给与挫折教育，让学生建立失败是可以接受的思想。最近十几年“马太效应”、“成功学”等思想在教学实践中产生了一定的影响力，出现了个别大学考试“放水”让学生考高分的现象［11］。这种做法是极其错误的，大学保持合理的淘汰率是保证教学质量的关键。我国的著名学府如北京大学、清华大学、上海复旦大学每年的本科清退率在10%左右。教师决定了教学质量，如何深入浅出的传授知识，要求我们不断的思考和改良教学方法。我们对最近几年参加科研培训课的同学进行了调查，他们大都对科研是什么，如何寻找科研点，如何开展研究有了认识，并且对自己未来的职业有了一定的规划。最为重要的是，本科生参与科学研究的意愿显著增强，近三年我校本科生的考研率增长迅速。

5 总结

大学是多数人在校学习的最后一站，开展科研培训，并在其中融入“挫折”教育的内容，犹如铸剑中的淬火工艺，最后急速的冷却过程，却是决定剑锋强度的关键，恰当的挫折教育必将有助于大学生科研思维的形成和人生观的建立，其利远大于弊。