本科生科研训练计划的实践经验及改进建议

李忠学

[摘要] 通过参与本科生科研训练计划课题研究,可以培养本科生的科研能力和激发他们的创新意识,端正他们的治学态度,并强化他们的科学精神、敬业和团队合作意识。本文基于笔者自己承担多个本科生科研训练计划课题获得的实践经验和曾遇到的问题,并借鉴访问过的几所英美高校培养本科生科研能力的一些行之有效的方法,提出一些进一步改进该计划的建议。

[关键词] 教学改革 本科生 素质教育 科研能力 科研训练计划

在《国家中长期科技发展规划纲要(2006～2020)》中已明确规定了今后15年我国科技工作的指导方针,即自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来。国家已把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。科技人才是提高自主创新能力的关键所在,高等院校是培养高素质科技人才的摇篮。为满足国家发展对创新型人才的迫切需求,清华大学等国内重点高校率先推出了高校的科研与教学改革,其中,本科生参与科研活动是实施高等学校教学改革,培养高素质创新人才的重要举措之一。本文首先介绍浙江大学为促进本科生参与科研活动所采取的措施,然后再结合笔者自己在承担多个本科生科研训练计划课题中获得的经验和所遇到的问题,分析现有本科生科研训练计划的利弊,并借鉴自己访问过的几所英美高校培养本科生科研能力的一些行之有效的方法,提出一些改进该计划的建议。

一、浙江大学采取的本科生教育与教学改革措施

浙江大学在创建“综合型、研究型、创新型”一流大学过程中,本科教育按照“转变观念、深化改革、稳定规模、强化能力、注重素质、提高质量”的改革思路,积极推进改革和建设,努力构建研究型大学本科教育教学新体系,如对本科生的专业调整实行国家目标和学科发展相结合;对本科生的教育管理采取“学分制、学园制、导师制”三制并举;强调“知识、能力、素质”协调发展;依靠“课堂—网络—实践”三结合的创新教育手段;实现自主—竞争—开放—多样的英才培养思路等。浙江大学还不断加大本科生科研专项经费投入,积极开拓多层次、多渠道的大学生科研训练途径,已形成了国家、省、学校和学院四级学生科研实践创新体系。同时,学校还积极拓展学科竞赛种类和参赛层次,目前开展的有数学建模、电子设计、机械设计、结构设计、程序设计、机器人、创业计划、电子商务、多媒体作品、财会信息化、演讲比赛、英语演讲、课外学术科技作品、广告艺术和智能汽车竞赛等15个各级学科竞赛。当然,尽管浙江大学在本科生教育与教学改革方面已采取了许多行之有效的措施,但在某些方面仍有进一步改进的余地。下面,笔者将对自己承担多个本科生科研训练计划课题的实践经验进行总结,对实践中遇到的问题进行分析。

二、本科生科研训练计划的实践经验和遇到的问题

浙江大学本科生科研训练计划采取学生立项和教师立项两种形式,且学校鼓励学生立项,但必须聘请指导教师。2005年作者结合自己正承担的国家自然科学基金资助课题“蜻蜓翅膀结构仿生及新型有限单元法研究”设立了3个SRTP项目。在课题结题时,这3个小组(14位同学)都完成了结题报告,并参加了结题答辩。

参与课题研究的学生收获颇丰。课题试验需要捕捉蜻蜓制作蜻蜓翅膀样本,大部分同学先后都参加了这项野外活动。大家分工明确,各司其责,通过这项活动使大家在紧张的学习生活后身心得到放松,同时还培养了同学们的团队协作意识,使大家对蜻蜓的生活习性和种类多样性也有了一定的认识。蜻蜓样本试验安排在浙江大学华家池校区生物微结构实验室。在获取蜻蜓前后翅及其不同剖面的微结构、翅脉结点、关节和翅痣的高清晰度图片时,在实验室的老师指导下,大家认真学习了多种蜻蜓的翅膀样本制作以及专用高清晰度扫描仪、光学显微镜、Giko IB-5离子溅射仪和扫描电镜的操作和支持软件的使用,同时还对蜻蜓翅膀的切片技巧、蜻蜓翅膀独特的起拱起皱结构、翅脉的分布规律、翅膀及关节和翅痣横截面的微结构有了深入了解。蜻蜓翅膀力学性能测试被安排在野外进行,大家利用自备材料和工具制作简易的试验装置,并精心构思试验方案,对蜻蜓翅膀的抗弯刚度进行测试,同时观察了翅脉和翅膜协同变形的特征。通过这项试验,大家对微小且半透明的蜻蜓翅膀结构力学性能试验的难度有了比较深刻的认识,同时也激发大家开动脑筋积极寻找解决问题的途径。

同学们还尝试借助于AUTOCAD或Photoshop等软件窗口获取蜻蜓翅膀尺寸和翅脉节点坐标。采用这两种方法能得到非常精确的翅膀尺寸和翅脉分布图,这为后面进行蜻蜓翅膀力学性能分析打下了良好的基础。在蜻蜓翅膀结构性能分析时,我们分别采用了结构分析软件SAP2000和ANSYS。这一阶段的研究工作促使同学们学习了一些软件操作技巧。

在准备研究报告的初始阶段,同学们都不知该如何着手,报告的初稿中问题很多,如摘要不够简洁、未能概括报告的主要内容;病句和错别字很多;报告的各级标题安排不合理;英文摘要的翻译词不达意等。通过系统的文献阅读和接受有针对性的写作指导后,大家最终圆满地完成了这项工作,且研究报告的内容和质量得到了答辩委员会委员们的高度评价。

通过课题研究,同学们既获得了学校要求的学分,自己各方面的能力也得到了明显提高。小组部分同学在申请国外大学的研究生入学资格时,在他们的申请信中也常重点强调参与SRTP课题研究的经历和内容,这对他们成功申请奖学金非常有帮助。

当然,在开展课题研究中也发现一些问题,如学校将SRTP课题申请仅安排在大三阶段,审批时间也较长,到课题正式开始时,许多同学已开始忙于考研或找工作,很难有足够的精力参与课题研究;课题研究经费偏少,且直到课题验收时才下拨经费,这在一定程度上挫伤了大家的积极性;课题经费支出安排不合理,有些涉及野外活动的课题的开支无法报销;有些同学缺乏参与的主动性,需要不断地督促才勉强参加几次小组活动;缺少必要的激励措施,对完成好的课题组没有适当的奖励等。

三、国外高校培养本科生科研能力的一些成功经验

帝国理工学院(Imperial College London)在英国综合类和工程类高校排名中都稳居三甲,他们的本科生与研究生教育也享有盛誉。为培养在校大学生的科研能力,帝国理工学院专门设有在校大学生研究机会计划(Undergraduate Research Opportunities Programme,简称UROP),该计划对所有在校注册的本科生和部分硕士研究生开放。学生们大多是利用暑假期间参与这类项目,也有少数在学习期间参与,这取决于学生和教师们的意愿。通过参与该计划,学生们可以达到如下目的:

1.参与一个具体的研究计划,以自己的节奏自主学习新的知识;

2.在某一研究领域贡献自己的学识;

3.进一步深化自己的兴趣和爱好;

4.开展交叉学科知识的学习;

5.以参与者的身份发表学术论文或研究报告;

6.能尽快启动自己最后一学年的研究计划;

7.为毕业后继续攻读博士学位作好准备;

8.找一份有意义的暑期勤工俭学工作。

但学生并不能通过参加大学生研究机会计划(UROP)来获得学分。

美国佛罗里达大学(University of Florida)在培养本科生的科研能力方面非常有特色。该校鼓励所有在校本科生参与科研活动,学生们可以用他们的科研成果作为大学学者计划(University Scholars Program,简称USP)荣誉论文的一部分。学生们可以通过以下途径参与科研工作:

1.浏览校网上发布的本科生科研信息数据库(Undergraduate Research Database)。该数据库提供该校所有领域指导教师的介绍资料和他们拟定的课题信息,且每日都进行更新,因此,很便于学生与指导教师之间建立联系。学生如果对其中的某个研究职位感兴趣,并愿意参与其中,就可以和指导教师建立一对一的合作关系。如果他或她仅对与某个指导教师的研究课题感兴趣,而不愿意参加USP,必须提前和该导师进行沟通。

2.学生也可以通过自己相识的教授引见,与自己感兴趣的课题的相关指导教授联系。有时校内的公告牌上也有教师们张贴的启事,寻找有兴趣的学生参与一些课题。

3.学生还可以主动与指导教授协商出一个双方都感兴趣的研究课题。

4.学生也可以向校外的机构申请参与他们的研究课题。学校允许学生通过这种途径参与科研而获得学校的学分。

此外,学校还为发表或展示学生的研究成果提供了一些平台,如有专门为大学生举办的刊物Journal of Undergraduate Research等。

笔者的合作教授每年都接收多名本科生到他的实验室开展科研活动,且学生来自不同的系或专业,有刚入学的新生,也有高年级的。这些本科生们初始阶段的工作通常从学习安装软件和学习Linux操作系统及其它软件操作开始,等学生有一定基础后,教授会指导学生做一些科研工作,有时还能完成一些高水平的科研论文。我所在的机械与航空航天系有位教授多年来一直指导本科生从事无人机模型的研究,在其实验室外的走廊上贴满了他们参加美国历届无人机竞赛的获奖证书,他们已连续多年蝉联这类竞赛的冠军。

美国西北大学(Northwestern University)的McCormick工程与应用科学学院专门建立了本科生科研活动网上平台,学生可以凭自己的ID和密码登陆该平台,浏览按学院的实验室名称、工作内容描述或工作类型排列的、专门提供给本科生的各种参与教员研究课题的机会。学生们也可以将自己的个人信息(如专业、年级和此前的相关经历等)和简历一起张贴上去,以供教员和其他潜在的雇主登录该网站后查阅其个人资料。

西北大学还设有本科生研究基金(Undergraduate Research Grants,URG),以资助本科生在各个领域开展自主的、创新性的科研活动。一旦获得URG的资助,本科生可以在其导师的指导下全身心地投入到他们的学术研究活动中,其科研活动可以安排在校内实验室、图书馆、工作室、也可以在校内或世界其它地方。每年学生都有多次机会申请这类研究基金。年度研究基金资助额度可达1000$,其经费仅限用于科研开支。暑期研究基金可提供3000$的经费用于学生暑期研究项目的科研开支和生活费。学生们每年可以在秋、冬两季规定的截止日期前申请学年研究基金,或在冬季末之前申请下一年的暑期研究基金。课题研究期间如需作国际旅行,且开支超出规定额度,只要学生能单独列出详细的旅行费,也能得到追加资助。如果学生需要在学术会议上展示其创新成果或研究发现,他们还可得到出席会议的旅行基金资助(最大额度500$)。

此外,McCormick全体股东本科生研究基金(McCormick Corporate Partner Undergraduate Research Grants)也为本科生的科研活动提供资助。

四、对进一步改进本科生科研训练计划的建议

借鉴部分英美高校培养本科生科研能力的成功经验,并结合笔者自己在本科生科研训练计划实践中获得的经验和遇到的问题,提出如下几条改进该计划的建议:

1.取消对本科生参与科研训练计划年级的限制,使他们从大学入学到本科毕业前都有资格和机会参与各种本科生科研训练活动。

2.建议学校将每年定期组织的全校性SRTP科研训练活动经费转设为本科生科研能力训练基金,每年给学生和指导教师多次申请该基金的机会(如春、夏、秋、冬四个学期各受理一批次申请),由学校组织成立多个跨学科、跨专业的基金评审小组对申请项目会审,且尽可能缩短评审周期。

3.鼓励教师结合自己的研究课题提出适合本科生能力培养的SRTP题目。

4.吸引校外各种组织、机构和个人在学校设立有利于培养本科生科研能力的基金。

5.建立专门的本科生科研能力训练信息网络平台,提供校内外的各种基金信息,使其既可宣传本科生科研能力训练计划、受理基金申请,同时还能帮助教师和校外机构或组织发布研究课题信息、本科生张贴课题需求意向广告和个人背景资料等。

6.对课题完成较好、已取得突出成绩的学生和教师给予一定奖励,对结题课题考核达良好以上的指导教师,补助一定的工作量。

7.加大对本科生科研训练计划的宣传力度,力争使每一位本科生和教师都对该计划有所了解。

参考文献:

[1]汪劲松,张文雪,汪蕙,张佐,宗俊峰.探索研究型本科教学体系提升教育质量[J].中国大学教学,2005(11):10-12.

[2]史静寰.中国研究型大学本科教育改革的基础及走向[J].现代大学教育,2008(1): 62-68.111-112.

[3]王海欣,卢晓东,关海庭,刘雨.设立“研究课程”构建创新和实践能力培养平台[J].北京教育(高教版),2005(12):33-35.

[4]王海欣,李克安.加强本科生科研工作培养本科生创新精神——关于本科生参加科研工作的思考[J].高等理科教育,2003(1):76-80.

[5]潘云鹤.研究型大学本科生教育的改革与发展[J].中国高等教育,2001(5):6-8.

[6]来茂德,楼程富.求是创新追求卓越——浙江大学本科教学改革探索[J].中国大学教学,2004(9):29-30.

[7]方惠英,楼程富,陆国栋.浙江大学本科生科研创新活动的探索与实践[J].中国大学教学,2007(8):41-42.65.