计算机专业本科生科研创新能力培养的探索

章 文

（武汉大学 计算机学院，湖北 武汉 430072）

计算机专业本科生科研创新能力培养的探索

章 文

（武汉大学 计算机学院，湖北 武汉 430072）

从促进高等教育计算机专业本科生提升科研创新能力的角度，结合计算机学科的特点，提出计算机学院导师制下本科生科研创新能力培养的方案。作者结合实施情况，总结经验，指出存在的问题和处理方法，并思考如何进一步完善培养方案。

导师制；计算机专业；本科生；科研创新能力

1 本科生科研创新能力培养的意义

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006—2020）和《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（2010—2020）指出培养科研创新能力对于我国科技进步、经济发展的重要性[1]，目标是在2020年左右建成创新型国家。教育是建设创新型国家的关键一环，即培养创新型人才。长期以来，研究生是我国大学科研创新能力培养的主体，而本科生的科研创新能力培养并没有被重视。在美国，MIT等高校在20世纪60年代就已经开始本科生科研能力的培养，数十年来取得很好的效果，使美国科技业蓬勃发展。为适应创新型国家发展要求，必须将我国的本科教育也纳入到科研培养体系。本科生的科技创新教育可以为国家培养、储备科技创新的后备军，具有重要的理论和现实意义[2]。

如何提高大学生的科研创新能力，是当前大学教育面临的一大挑战。改变传统教育模式，建立本科生导师制是一条可行的途径。导师制起源于15 世纪初的牛津大学和剑桥大学，以学院为单位，负责人为院长，每名学生由数名导师指导，定期见面，通过导师和学生的长期交流培养学生的综合素质。导师制最初用于培养研究生，20世纪初开始用于本科生培养。20世纪末，我国高校引入本科生导师制[34]，但我国高校有自己的实际情况，国外的制度和培养方法并不能直接照搬。本科生导师制在我国有不同的实施方案，实施效果也不尽相同。创新能力的培养是高等教育改革的重要内容，需要对本科生导师制度的定位和作用进行思考，进而促进本科生科研创新能力的培养[57]。

2 本科生导师制下科研创新能力培养方案

2.1 培养目标

计算机专业的特点在于理论研究和实际应用结合非常紧密，既有算法、模型等理论问题，也有实际应用问题。在此背景下，计算机专业本科生科研创新能力的培养体现在三个方面。

（1）提升学生的动手能力。对计算机专业的学生来说，编程能力是首要和最为基本的专业能力。学生应熟练掌握基础的编程语言、数据结构、算法设计等知识，做到融会贯通、活学活用，同时也应具备学习新的编程语言的能力。此外，学生还要使用常见的计算机软件，并具备开发新软件、新系统的能力。

（2） 培养学生的自学能力。大学教育和中学教育的重要区别在于自我学习能力的培养，计算机专业的知识更新速度非常快，计算机软硬件、算法不断更新，要培养计算机类专业学生的自学能力，包括文献查阅，资料收集、整理和分析的能力等。

（3）培养学生建立科学思维。计算机类专业属于信息科学，计算机组成原理、数据结构、计算机算法等对逻辑思维能力有很高的要求。培养解决问题的科学思维至关重要也非常困难，需要从了解掌握科研方法、科研过程、论文的撰写等入手，培养学生的思维创新和实践创新，最终建立科学思维。

2.2 本科生导师的遴选和学生选拔

本科生导师制的实施，职责不明确是普遍存在的问题，有的学校甚至让本科生导师承担部分辅导员的工作。为培养本科生的科研创新能力，导师必须定位在专业知识、科学素养的培养。

本科生导师的工作包括：①多方面了解、掌握学生的心理动向，传授学生正确、有效的学习方式与方法，夯实专业基础，提高专业技能，并在此基础上鼓励学生参加各项学科竞赛与专业实践；②向学生介绍本学科的发展方向与前沿科研成果，培养学生的专业兴趣；③广泛开拓、提高学生的学科视野和综合素质，担当学生与各学科领域专家的桥梁，引荐有实力有兴趣的学生参与各实验室的科学研究项目，为学院本科教育跨越式发展培养拔尖人才。

高校大规模扩招以后，学生人数急剧上升，传统的精英教育导师制施用在大众化教育的本科生上，需要进行调整。学生的能力有差别，并非所有学生能够在完成专业课程学习的前提下做到学有余力，而且对所有的学生进行科研创新能力的培养不太可能。考虑到教育的公平性，不应设立门槛，学生可以自由决定是否参与科研创新能力的培养。导师根据自己的科研项目提供多个研究课题，学院向学生公开这些课题，所有本科生都可以根据自己的兴趣申请导师课题；学生也可以自行设定科研项目的主题，联系导师指导。通过自由选择的方式，既做到教育公平，又实现资源的合理配置。

2.3 开展研究和管理机制

开展研究课题，首先对学生进行基本科研能力的培训，包括如何从图书馆下载科研资料或者论文、如何阅读论文、如何使用常用软件等，并为学生指定一些课题相关的阅读材料，帮助学生制定课题的研究计划。在导师的指导和帮助下，鼓励学生按照预先设定的时间节点独立或者组成小组逐步开展研究工作。让本科生先完成课题所包含的小任务，经过一个阶段的学习让学生逐步进入正轨，通过循循善诱的方式激发学生的积极性和参与热情。根据实际的情况，导师可以安排研究课题相近的研究生和本科生组成研究小组，发挥团队协作性和创新力，既能减轻导师的工作压力，又能建立人才梯度队伍。当学生有了一定的研究基础，导师可以鼓励学生提出自己的想法与导师讨论，甚至可以调整改进研究方案，锻炼学生自主研究能力。本科生参加科研工作的期望是发表高水平的研究论文。在导师指导下，学生整理和分析已完成的研究工作，撰写论文，导师对论文进行修改，并给出投稿建议。

为保证导师制的培养效果，需要建立规章制度进行管理：一方面，为了让导师能够认真负责，承担培养职责，允许学生在有充足理由的前提下，退出培养系统或者转到其他导师指导；另一方面，导师对学生的汇报次数和学习进度进行监督，及时纠正学生的学习态度，对于不能认真学习的学生，应让其退出培养系统。通过学生、导师之间的相互约束，能够保障培养的效果和质量。

3 科研创新能力培养实践和思考

2010年左右，武汉大学计算机学院充分调研国内外兄弟院校本科生导师制的成功经验，尝试采用导师制的模式，组织科研、教学的骨干专业教师来担任本科生的指导教师，对学生的学习、生活、品德及心理等方面进行个别具体指导，因材施教，培养本科生的科研创新能力，引导他们进入科研大门。

最近三年，笔者每年指导3～5名本科生，以大三学生为主，也有少数大一和大二学生。经过1～2年的培养，大部分学生能够在本科阶段发表SCI论文或者计算机学科CCF论文；约80%学生会出国继续深造，其中不乏加州大学洛杉矶分校、香港大学、英国帝国理工大学等世界名校，其他学生也会选择在国内继续读研、读博。本科生科研能力的培养取得预期效果，表明武汉大学计算机学院本科生科研创新能力培养的有效性和可行性。本科生培养过程中，笔者遇到过很多问题，也获得了一些经验。从导师的角度，笔者认为科研创新能力培养的关键在于4个方面。

3.1 调动学生积极性

科研工作需要投入很多时间和精力，并不能够立竿见影，本科生初次接触科研工作，难免觉得学习过程枯燥、乏味。对于新招收的学生，导师培养关键在于对学生正面引导，让他们意识到科研工作对于提升自身能力的重要性，调动学生内在学习积极性：一方面，导师可以给学生树立榜样，通过高年级学生所取得成果激励新学生；另一方面，导师开始给予一些比较简单的任务，让学生从成功喜悦获得自信和兴趣。导师还应鼓励成员之间多交流，相互学习、相互监督，充分调动科研的积极性，促进整个团队科研水平的提升。

3.2 因材施教

每个学生的兴趣、能力、知识水平都不同，需要根据学生特点进行针对性培养。通过和学生的沟通，导师了解学生现有的知识水平、动手能力等。基础差、能力较弱的学生，安排其进行强化训练，锻炼阅读和分析文献的基本功，待能力到达一定程度之后，可以将他们和基础好、能力强的学生编成科研小组，以团队的形式对某一小问题进行研究，逐步培养学生独立开展工作的能力。

3.3 与学生保持沟通

如果条件允许的话，应该给学生在实验室安排位置，可以经常见面和交流。本科生课程较多，在实验室的时间可能不多，业余时间也比较零散。为提高交流沟通的效率，在社交网络软件非常发达的今天，指导形式可以更加灵活多样，除必要的见面指导外，微信、QQ 等基于社交网络的指导形式值得推广。采用当面交流为主、社交网络为辅的沟通形式，是保持沟通有效的方法。

3.4 制定规章制度

本科生课业繁重，用于科研的时间比较零散，大部分学生都不能较好地自我管理，如何保证研究进度是个重要问题。制定有效的学生管理制度必不可少。制定研究计划时，时间安排保证较为充裕，项目实施中对研究进度进行严格的进度检查。如果不能按时完成阶段性任务，要弄清楚是态度问题还是能力问题：对于学习态度导致研究停滞的情况，应及时进行批评；如果是能力问题，应该加强沟通与辅导，帮助学生提高能力水平。可以采用每周小结、讨论班的形式，让学生之间能够互相学习，发现自己不足，相互激励。

4 结 语

培养本科生科研创新能力是高等教育的重要职责。通过实际的科研项目，培养学生的编程能力、文献阅读能力、科研思维与论文撰写能力，全面提高本科生的科学素养。培养计算机专业本科生科研创新能力需结合专业特点，根据学院实际条件和师资力量灵活开展。目前，武汉大学计算机学院的本科生科研创新能力培养取得很好的效果，笔者将进一步完善导师制下的本科生创新能力培养，总结经验，培养更多高水平科研人才。

[1] 苟建平. 浅谈本科生科研创新能力培养[J]. 教育教学论坛, 2015(50): 81-82.

[2] 谭春娇, 刘越, 赵亮, 等. 本科导师制在人才培养过程中的定位和作用[J]. 计算机教育, 2015(6): 5-7, 15.

[3] 邹勤, 王骞. 计算机专业本科导师制可行方案探讨[J]. 计算机教育, 2015(15): 50-53.

[4] 赵亮, 谭春娇, 沈立, 等. 本科生全程导师制的实践与思考[J]. 计算机教育, 2017(4): 109-111.

[5] 杨丹, 陈飞, 黄建平, 等. 浅谈本科生导师制对大学生科研创新能力的培养[J]. 教育教学论坛, 2016(33): 106-107.

[6] 姚婕, 方立超, 郑峻松. 本科生导师制下如何培养本科生的科研创新能力[J]. 国际检验医学杂志, 2013(8): 1044-1045.

[7] 谭盛葵, 庞伟毅, 余红平. 本科生导师制在促进大学生科研创新能力培养中的探析[J]. 华夏医学, 2013(4): 794-796.

1672-5913(2017)11-0052-03

G642

国家自然科学基金面上项目（61572368）；国家自然科学基金面上项目（61772381）。

章文，男，副教授，研究方向为数据挖掘、机器学习、生物信息学，zhangwen@whu.edu.cn。

（编辑：史志伟）