吸引本科生早日走进实验室

2022年10月13日 by 没有评论

前不久,美国艺术与科学院公布了2012年新增院士名单,华人科学家杨培东、骆利群榜上有名。两人本科都毕业于中国科学技术大学。

去年年初,汤森路透公司发布了依据过去10年所发表研究论文的影响因子而确定的“全球顶尖100名化学家”榜单,有12位华人化学家入选,其中6人毕业于中国科大化学院,杨培东名列第十。

“吸引本科生早日走进实验室,进行科研基本训练,接触科技前沿,是我们始终坚持的做法,所以我院学生的创新能力较强。”中国科大化学与材料科学学院执行院长杨金龙教授说,这些做法其实是科大本科生创新能力培养的缩影。

作为国家级实验教学示范中心,中国科大化学实验教学中心为低年级本科生开设8门基础化学实验课,为高年级本科生开设6门综合化学实验课,在为他们打下宽厚扎实的基础、掌握精新的专业综合实验技能的同时,不断探索形式多样的“研究型实验”。

2011年,利用夏季学期,实验中心开设了“化学科研基础训练”课程,为学有余力、对科研有兴趣的低年级学生提供更多的接触科学前沿、开展科研实践的机会。地沟油检测、塑化剂检测,等等,同学们选择一些与日常生活相关的小课题,在实验老师的指导下,自己查文献、制定方案、解决问题。实验中心主任侯中怀教授说,通过较为完整地完成一次科研实践过程,同学们的学习能力和创新意识得到了很好的锻炼,尤其是提高了对化学实验的兴趣,研究中有些知识已超越了课程范围,但他们会主动自学。

同时,紧扣知识点,将当今热点科研问题和研究成果,如诺贝尔奖工作、本学科最新进展、本校代表性工作等,及时转化为实验内容,使学生有机会接触到最前沿的学术问题。近3年来,实验中心新开出这样的特色实验项目近40项。例如,两位英国科学家因研制石墨烯二维材料而获2010年诺贝尔物理奖,实验中心及时将它引入“无机化学实验”教学中,结合本校俞书宏教授的工作,为学生开设了氧化型石墨烯材料的制备实验。“没想到这么前沿的科学问题居然是基于最基本的理论知识,我们离诺奖这么近!”一名学生感慨道。

在完成课堂基础型、验证型实验项目后,增加开放式、自主设计式的实验。例如在“仪器分析实验”教学中,三分之一课时用于设计性实验,学生自行组合、自由选题,通过查阅文献、取样、样品前处理、选择分析仪器,在老师的指导下一步步完成实验项目。

在中国科大,本科生一、二年级打牢基础后,课余时间进实验室参与老师的课题进行科研训练一直有传统。而从2000年开始实施的“大学生研究计划”,更使学生大面积受益。

据化学院副院长汪志勇教授介绍,本科生在完成3个学期的学业后,利用一个完整的暑期或一学年的业余时间,完成教师交给的一项科研任务或参与教师的科研项目,或是学生自己提出的一个科研课题,通过累积300个小时以上的工作,达到预期目标,可以获得2至6个学分。其间,学生要撰写申请和研究计划书;在导师指导下进行研究,并参加导师课题组的各类活动;撰写工作进度报告和总结报告,最后在一定范围内举行答辩会并进行全院评优。

现读博一的尚睿同学是大三到化学系傅尧老师实验室做大研计划的。刚来时,傅尧给了一个小题目让他做,由一名博士生指导。尚睿在文献调研后,有了自己的想法,想独立做“过渡金属催化的交叉偶联反应”,得到了傅尧的支持,最后做出了很好的成绩。尚睿本科期间在《美国化学会志》和德国《应用化学》上各发表了一篇论文,还获得了2009年“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖,2011年再次夺得特等奖。上研究生后,尚睿继续在这个方向深入研究,做出了一系列成绩,目前已在国际著名刊物上发表了8篇论文,其中7篇是第一作者。

作为隶属于中科院的大学,中国科大发挥“所系结合”的优势,学生做大研计划可以选择在校内,也可到研究所,在一线科学家指导下进行科研训练。化学院每年有近80%的学生参加大研计划,其中到研究所的约占30%。此外,2009年科大化学理科基地建立以来,大研计划还与该基地建设紧密结合,进一步规范管理,学生的创新思维和创新能力培养明显加强。

创新能力培养需要良好的科研条件和氛围。在中国科大化学院,只要学生提出来都能进实验室,参与老师的课题,或者自己独立做,学院想方设法满足他们的科研实践需求。

为加强化学实验教学中心建设,仅去年以来,就投入了约4000万元,即将搬进面积达6000多平米的新实验室。同时,依托学校两个国家实验室、化学院4个省部级重点实验室和6个校级研究中心,学生创新实践的条件更令人羡慕。如微尺度物质科学国家实验室的7个研究部中,有4个与化学与材料科学密切相关。此外,学校还建有理化科学实验中心等5大公共实验中心,拥有总值达2亿多元的各类大中型仪器装备,向全校开放公用。

在这些科研平台上,教授们开展大批高水平的前沿研究,许多课题涉及化学、物理、生物等多学科交叉。同学们参与老师的课题、接触科研时,一开始就不是局限在狭窄的专业范围内,视野比较开阔。再加上一直重视打牢数理基础,学生今后从事科研比较容易交叉和开辟新方向,而好的成果往往是在交叉研究中产生的。“有了这样的土壤,化学院每年都能涌现出一些非常优秀的学生。”杨金龙说。

在2009年英国《》高等教育专刊刊登的年度世界前10位化学家榜单中,有两位来自中国大陆的华人科学家,都毕业于中国科大化学院;2011年国际化学年汤森路透公司发布的“顶尖100化学家”名单中,有6位毕业于中国科大化学院……

“如果说上述优秀人才代表了上世纪八九十年代科大化学院的培养水平,那么,下面这些数据则能说明今天的质量。”杨金龙说,近年来,学院每年本科毕业生近80%继续深造,其中6成以上赴国外名校深造,如哈佛大学、加州理工大学、普林斯顿大学等;本科生每年参与发表的SCI论文约90篇,其中不乏一批世界顶级化学期刊录用的高质量研究成果。“一二十年后,他们中间肯定会出现拔尖人才。”

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