李忠學(xué)

[摘要] 通過(guò)參與本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃課題研究,可以培養(yǎng)本科生的科研能力和激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí),端正他們的治學(xué)態(tài)度,并強(qiáng)化他們的科學(xué)精神、敬業(yè)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。本文基于筆者自己承擔(dān)多個(gè)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃課題獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和曾遇到的問(wèn)題,并借鑒訪問(wèn)過(guò)的幾所英美高校培養(yǎng)本科生科研能力的一些行之有效的方法,提出一些進(jìn)一步改進(jìn)該計(jì)劃的建議。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)改革 本科生 素質(zhì)教育 科研能力 科研訓(xùn)練計(jì)劃

在《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020)》中已明確規(guī)定了今后15年我國(guó)科技工作的指導(dǎo)方針,即自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來(lái)。國(guó)家已把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置?？萍既瞬攀翘岣咦灾鲃?chuàng)新能力的關(guān)鍵所在,高等院校是培養(yǎng)高素質(zhì)科技人才的搖籃。為滿足國(guó)家發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型人才的迫切需求,清華大學(xué)等國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校率先推出了高校的科研與教學(xué)改革,其中,本科生參與科研活動(dòng)是實(shí)施高等學(xué)校教學(xué)改革,培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要舉措之一。本文首先介紹浙江大學(xué)為促進(jìn)本科生參與科研活動(dòng)所采取的措施,然后再結(jié)合筆者自己在承擔(dān)多個(gè)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃課題中獲得的經(jīng)驗(yàn)和所遇到的問(wèn)題,分析現(xiàn)有本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的利弊,并借鑒自己訪問(wèn)過(guò)的幾所英美高校培養(yǎng)本科生科研能力的一些行之有效的方法,提出一些改進(jìn)該計(jì)劃的建議。

一、浙江大學(xué)采取的本科生教育與教學(xué)改革措施

浙江大學(xué)在創(chuàng)建“綜合型、研究型、創(chuàng)新型”一流大學(xué)過(guò)程中,本科教育按照“轉(zhuǎn)變觀念、深化改革、穩(wěn)定規(guī)模、強(qiáng)化能力、注重素質(zhì)、提高質(zhì)量”的改革思路,積極推進(jìn)改革和建設(shè),努力構(gòu)建研究型大學(xué)本科教育教學(xué)新體系,如對(duì)本科生的專業(yè)調(diào)整實(shí)行國(guó)家目標(biāo)和學(xué)科發(fā)展相結(jié)合;對(duì)本科生的教育管理采取“學(xué)分制、學(xué)園制、導(dǎo)師制”三制并舉;強(qiáng)調(diào)“知識(shí)、能力、素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展;依靠“課堂—網(wǎng)絡(luò)—實(shí)踐”三結(jié)合的創(chuàng)新教育手段;實(shí)現(xiàn)自主—競(jìng)爭(zhēng)—開放—多樣的英才培養(yǎng)思路等。浙江大學(xué)還不斷加大本科生科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)投入,積極開拓多層次、多渠道的大學(xué)生科研訓(xùn)練途徑,已形成了國(guó)家、省、學(xué)校和學(xué)院四級(jí)學(xué)生科研實(shí)踐創(chuàng)新體系。同時(shí),學(xué)校還積極拓展學(xué)科競(jìng)賽種類和參賽層次,目前開展的有數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃、電子商務(wù)、多媒體作品、財(cái)會(huì)信息化、演講比賽、英語(yǔ)演講、課外學(xué)術(shù)科技作品、廣告藝術(shù)和智能汽車競(jìng)賽等15個(gè)各級(jí)學(xué)科競(jìng)賽。當(dāng)然,盡管浙江大學(xué)在本科生教育與教學(xué)改革方面已采取了許多行之有效的措施,但在某些方面仍有進(jìn)一步改進(jìn)的余地。下面,筆者將對(duì)自己承擔(dān)多個(gè)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃課題的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),對(duì)實(shí)踐中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析。

二、本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和遇到的問(wèn)題

浙江大學(xué)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃采取學(xué)生立項(xiàng)和教師立項(xiàng)兩種形式,且學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生立項(xiàng),但必須聘請(qǐng)指導(dǎo)教師。2005年作者結(jié)合自己正承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金資助課題“蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)仿生及新型有限單元法研究”設(shè)立了3個(gè)SRTP項(xiàng)目。在課題結(jié)題時(shí),這3個(gè)小組(14位同學(xué))都完成了結(jié)題報(bào)告,并參加了結(jié)題答辯。

參與課題研究的學(xué)生收獲頗豐。課題試驗(yàn)需要捕捉蜻蜓制作蜻蜓翅膀樣本,大部分同學(xué)先后都參加了這項(xiàng)野外活動(dòng)。大家分工明確,各司其責(zé),通過(guò)這項(xiàng)活動(dòng)使大家在緊張的學(xué)習(xí)生活后身心得到放松,同時(shí)還培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí),使大家對(duì)蜻蜓的生活習(xí)性和種類多樣性也有了一定的認(rèn)識(shí)。蜻蜓樣本試驗(yàn)安排在浙江大學(xué)華家池校區(qū)生物微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。在獲取蜻蜓前后翅及其不同剖面的微結(jié)構(gòu)、翅脈結(jié)點(diǎn)、關(guān)節(jié)和翅痣的高清晰度圖片時(shí),在實(shí)驗(yàn)室的老師指導(dǎo)下,大家認(rèn)真學(xué)習(xí)了多種蜻蜓的翅膀樣本制作以及專用高清晰度掃描儀、光學(xué)顯微鏡、Giko IB-5離子濺射儀和掃描電鏡的操作和支持軟件的使用,同時(shí)還對(duì)蜻蜓翅膀的切片技巧、蜻蜓翅膀獨(dú)特的起拱起皺結(jié)構(gòu)、翅脈的分布規(guī)律、翅膀及關(guān)節(jié)和翅痣橫截面的微結(jié)構(gòu)有了深入了解。蜻蜓翅膀力學(xué)性能測(cè)試被安排在野外進(jìn)行,大家利用自備材料和工具制作簡(jiǎn)易的試驗(yàn)裝置,并精心構(gòu)思試驗(yàn)方案,對(duì)蜻蜓翅膀的抗彎剛度進(jìn)行測(cè)試,同時(shí)觀察了翅脈和翅膜協(xié)同變形的特征。通過(guò)這項(xiàng)試驗(yàn),大家對(duì)微小且半透明的蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)力學(xué)性能試驗(yàn)的難度有了比較深刻的認(rèn)識(shí),同時(shí)也激發(fā)大家開動(dòng)腦筋積極尋找解決問(wèn)題的途徑。

同學(xué)們還嘗試借助于AUTOCAD或Photoshop等軟件窗口獲取蜻蜓翅膀尺寸和翅脈節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。采用這兩種方法能得到非常精確的翅膀尺寸和翅脈分布圖,這為后面進(jìn)行蜻蜓翅膀力學(xué)性能分析打下了良好的基礎(chǔ)。在蜻蜓翅膀結(jié)構(gòu)性能分析時(shí),我們分別采用了結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000和ANSYS。這一階段的研究工作促使同學(xué)們學(xué)習(xí)了一些軟件操作技巧。

在準(zhǔn)備研究報(bào)告的初始階段,同學(xué)們都不知該如何著手,報(bào)告的初稿中問(wèn)題很多,如摘要不夠簡(jiǎn)潔、未能概括報(bào)告的主要內(nèi)容;病句和錯(cuò)別字很多;報(bào)告的各級(jí)標(biāo)題安排不合理;英文摘要的翻譯詞不達(dá)意等。通過(guò)系統(tǒng)的文獻(xiàn)閱讀和接受有針對(duì)性的寫作指導(dǎo)后,大家最終圓滿地完成了這項(xiàng)工作,且研究報(bào)告的內(nèi)容和質(zhì)量得到了答辯委員會(huì)委員們的高度評(píng)價(jià)。

通過(guò)課題研究,同學(xué)們既獲得了學(xué)校要求的學(xué)分,自己各方面的能力也得到了明顯提高。小組部分同學(xué)在申請(qǐng)國(guó)外大學(xué)的研究生入學(xué)資格時(shí),在他們的申請(qǐng)信中也常重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)參與SRTP課題研究的經(jīng)歷和內(nèi)容,這對(duì)他們成功申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金非常有幫助。

當(dāng)然,在開展課題研究中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題,如學(xué)校將SRTP課題申請(qǐng)僅安排在大三階段,審批時(shí)間也較長(zhǎng),到課題正式開始時(shí),許多同學(xué)已開始忙于考研或找工作,很難有足夠的精力參與課題研究;課題研究經(jīng)費(fèi)偏少,且直到課題驗(yàn)收時(shí)才下?lián)芙?jīng)費(fèi),這在一定程度上挫傷了大家的積極性;課題經(jīng)費(fèi)支出安排不合理,有些涉及野外活動(dòng)的課題的開支無(wú)法報(bào)銷;有些同學(xué)缺乏參與的主動(dòng)性,需要不斷地督促才勉強(qiáng)參加幾次小組活動(dòng);缺少必要的激勵(lì)措施,對(duì)完成好的課題組沒有適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)等。

三、國(guó)外高校培養(yǎng)本科生科研能力的一些成功經(jīng)驗(yàn)

帝國(guó)理工學(xué)院(Imperial College London)在英國(guó)綜合類和工程類高校排名中都穩(wěn)居三甲,他們的本科生與研究生教育也享有盛譽(yù)。為培養(yǎng)在校大學(xué)生的科研能力,帝國(guó)理工學(xué)院專門設(shè)有在校大學(xué)生研究機(jī)會(huì)計(jì)劃(Undergraduate Research Opportunities Programme,簡(jiǎn)稱UROP),該計(jì)劃對(duì)所有在校注冊(cè)的本科生和部分碩士研究生開放。學(xué)生們大多是利用暑假期間參與這類項(xiàng)目,也有少數(shù)在學(xué)習(xí)期間參與,這取決于學(xué)生和教師們的意愿。通過(guò)參與該計(jì)劃,學(xué)生們可以達(dá)到如下目的:

1.參與一個(gè)具體的研究計(jì)劃,以自己的節(jié)奏自主學(xué)習(xí)新的知識(shí);

2.在某一研究領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的學(xué)識(shí);

3.進(jìn)一步深化自己的興趣和愛好;

4.開展交叉學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí);

5.以參與者的身份發(fā)表學(xué)術(shù)論文或研究報(bào)告;

6.能盡快啟動(dòng)自己最后一學(xué)年的研究計(jì)劃;

7.為畢業(yè)后繼續(xù)攻讀博士學(xué)位作好準(zhǔn)備;

8.找一份有意義的暑期勤工儉學(xué)工作。

但學(xué)生并不能通過(guò)參加大學(xué)生研究機(jī)會(huì)計(jì)劃(UROP)來(lái)獲得學(xué)分。

美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)(University of Florida)在培養(yǎng)本科生的科研能力方面非常有特色。該校鼓勵(lì)所有在校本科生參與科研活動(dòng),學(xué)生們可以用他們的科研成果作為大學(xué)學(xué)者計(jì)劃(University Scholars Program,簡(jiǎn)稱USP)榮譽(yù)論文的一部分。學(xué)生們可以通過(guò)以下途徑參與科研工作:

1.瀏覽校網(wǎng)上發(fā)布的本科生科研信息數(shù)據(jù)庫(kù)(Undergraduate Research Database)。該數(shù)據(jù)庫(kù)提供該校所有領(lǐng)域指導(dǎo)教師的介紹資料和他們擬定的課題信息,且每日都進(jìn)行更新,因此,很便于學(xué)生與指導(dǎo)教師之間建立聯(lián)系。學(xué)生如果對(duì)其中的某個(gè)研究職位感興趣,并愿意參與其中,就可以和指導(dǎo)教師建立一對(duì)一的合作關(guān)系。如果他或她僅對(duì)與某個(gè)指導(dǎo)教師的研究課題感興趣,而不愿意參加USP,必須提前和該導(dǎo)師進(jìn)行溝通。

2.學(xué)生也可以通過(guò)自己相識(shí)的教授引見,與自己感興趣的課題的相關(guān)指導(dǎo)教授聯(lián)系。有時(shí)校內(nèi)的公告牌上也有教師們張貼的啟事,尋找有興趣的學(xué)生參與一些課題。

3.學(xué)生還可以主動(dòng)與指導(dǎo)教授協(xié)商出一個(gè)雙方都感興趣的研究課題。

4.學(xué)生也可以向校外的機(jī)構(gòu)申請(qǐng)參與他們的研究課題。學(xué)校允許學(xué)生通過(guò)這種途徑參與科研而獲得學(xué)校的學(xué)分。

此外,學(xué)校還為發(fā)表或展示學(xué)生的研究成果提供了一些平臺(tái),如有專門為大學(xué)生舉辦的刊物Journal of Undergraduate Research等。

筆者的合作教授每年都接收多名本科生到他的實(shí)驗(yàn)室開展科研活動(dòng),且學(xué)生來(lái)自不同的系或?qū)I(yè),有剛?cè)雽W(xué)的新生,也有高年級(jí)的。這些本科生們初始階段的工作通常從學(xué)習(xí)安裝軟件和學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)及其它軟件操作開始,等學(xué)生有一定基礎(chǔ)后,教授會(huì)指導(dǎo)學(xué)生做一些科研工作,有時(shí)還能完成一些高水平的科研論文。我所在的機(jī)械與航空航天系有位教授多年來(lái)一直指導(dǎo)本科生從事無(wú)人機(jī)模型的研究,在其實(shí)驗(yàn)室外的走廊上貼滿了他們參加美國(guó)歷屆無(wú)人機(jī)競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)證書,他們已連續(xù)多年蟬聯(lián)這類競(jìng)賽的冠軍。

美國(guó)西北大學(xué)(Northwestern University)的McCormick工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院專門建立了本科生科研活動(dòng)網(wǎng)上平臺(tái),學(xué)生可以憑自己的ID和密碼登陸該平臺(tái),瀏覽按學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室名稱、工作內(nèi)容描述或工作類型排列的、專門提供給本科生的各種參與教員研究課題的機(jī)會(huì)。學(xué)生們也可以將自己的個(gè)人信息(如專業(yè)、年級(jí)和此前的相關(guān)經(jīng)歷等)和簡(jiǎn)歷一起張貼上去,以供教員和其他潛在的雇主登錄該網(wǎng)站后查閱其個(gè)人資料。

西北大學(xué)還設(shè)有本科生研究基金(Undergraduate Research Grants,URG),以資助本科生在各個(gè)領(lǐng)域開展自主的、創(chuàng)新性的科研活動(dòng)。一旦獲得URG的資助,本科生可以在其導(dǎo)師的指導(dǎo)下全身心地投入到他們的學(xué)術(shù)研究活動(dòng)中,其科研活動(dòng)可以安排在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室、圖書館、工作室、也可以在校內(nèi)或世界其它地方。每年學(xué)生都有多次機(jī)會(huì)申請(qǐng)這類研究基金。年度研究基金資助額度可達(dá)1000$,其經(jīng)費(fèi)僅限用于科研開支。暑期研究基金可提供3000$的經(jīng)費(fèi)用于學(xué)生暑期研究項(xiàng)目的科研開支和生活費(fèi)。學(xué)生們每年可以在秋、冬兩季規(guī)定的截止日期前申請(qǐng)學(xué)年研究基金,或在冬季末之前申請(qǐng)下一年的暑期研究基金。課題研究期間如需作國(guó)際旅行,且開支超出規(guī)定額度,只要學(xué)生能單獨(dú)列出詳細(xì)的旅行費(fèi),也能得到追加資助。如果學(xué)生需要在學(xué)術(shù)會(huì)議上展示其創(chuàng)新成果或研究發(fā)現(xiàn),他們還可得到出席會(huì)議的旅行基金資助(最大額度500$)。

此外,McCormick全體股東本科生研究基金(McCormick Corporate Partner Undergraduate Research Grants)也為本科生的科研活動(dòng)提供資助。

四、對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的建議

借鑒部分英美高校培養(yǎng)本科生科研能力的成功經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合筆者自己在本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)和遇到的問(wèn)題,提出如下幾條改進(jìn)該計(jì)劃的建議:

1.取消對(duì)本科生參與科研訓(xùn)練計(jì)劃年級(jí)的限制,使他們從大學(xué)入學(xué)到本科畢業(yè)前都有資格和機(jī)會(huì)參與各種本科生科研訓(xùn)練活動(dòng)。

2.建議學(xué)校將每年定期組織的全校性SRTP科研訓(xùn)練活動(dòng)經(jīng)費(fèi)轉(zhuǎn)設(shè)為本科生科研能力訓(xùn)練基金,每年給學(xué)生和指導(dǎo)教師多次申請(qǐng)?jiān)摶鸬臋C(jī)會(huì)(如春、夏、秋、冬四個(gè)學(xué)期各受理一批次申請(qǐng)),由學(xué)校組織成立多個(gè)跨學(xué)科、跨專業(yè)的基金評(píng)審小組對(duì)申請(qǐng)項(xiàng)目會(huì)審,且盡可能縮短評(píng)審周期。

3.鼓勵(lì)教師結(jié)合自己的研究課題提出適合本科生能力培養(yǎng)的SRTP題目。

4.吸引校外各種組織、機(jī)構(gòu)和個(gè)人在學(xué)校設(shè)立有利于培養(yǎng)本科生科研能力的基金。

5.建立專門的本科生科研能力訓(xùn)練信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),提供校內(nèi)外的各種基金信息,使其既可宣傳本科生科研能力訓(xùn)練計(jì)劃、受理基金申請(qǐng),同時(shí)還能幫助教師和校外機(jī)構(gòu)或組織發(fā)布研究課題信息、本科生張貼課題需求意向廣告和個(gè)人背景資料等。

6.對(duì)課題完成較好、已取得突出成績(jī)的學(xué)生和教師給予一定獎(jiǎng)勵(lì),對(duì)結(jié)題課題考核達(dá)良好以上的指導(dǎo)教師,補(bǔ)助一定的工作量。

7.加大對(duì)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的宣傳力度,力爭(zhēng)使每一位本科生和教師都對(duì)該計(jì)劃有所了解。

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