基于SRT计划优化高校大一学生科研训练模式的探究

李轶文

［摘 要］文章从高校大一学生参与科研训练的重要性出发，以清华大学电机工程与应用电子技术系为例，分析了近年来学生参与SRT（大学生研究训练）计划的实际情况以及大一学生面临的诸多挑战。为了进一步扩大学生的受益面、提高学生的参与度，文章以一项SRT项目的成功案例为样本，总结了基于SRT计划培养大一学生科研素养和各项研究能力的可行性措施，进而提出优化SRT项目管理的建议和措施，为高校探索创新人才培养模式提供参考。

［关键词］SRT计划；大学生；科研训练；创新人才

［中图分类号］ G644 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）11-0067-04

SRT（Students Research Training，大学生研究训练）计划，是清华大学为适应“高素质、高层次、多样化、创造性”人才培养的需要、加强培养学生创新意识和创新能力、使本科生及早接受研究训练而从1996年开始实施的一套教育机制[1]。经过多年的探索与完善，SRT计划以其创新性、实践性、知识拓展性和激发学生学术志趣等诸多优势吸引了学生广泛参与。跟踪研究表明，SRT计划已成为高校培养创新人才的有效途径，对于引导学生进入学科前沿、加强学生科研素质培养等发挥了重要作用[2-4]。

关于大学生科研训练，很多学者从课程设置、师资力量、管理制度、项目经费、影响因素等方面进行了分析和研究[5-9]，但对参与学生的年级分布、大一学生开展科研训练的特殊性和应对措施却鲜有研究。为此，本文以清华大学电机工程与应用电子技术系（以下简称电机系）为例，分析近年来该系学生参加SRT项目的情况和面临的挑战，通过一项SRT项目的具体实施情况以及学生收获，总结借助SRT计划为大一学生创造科研创新训练机会的成功经验，进而提出优化SRT项目管理的建议和措施。

一、大一学生参与科研训练的重要性

（一）响应国家要求

教育部在《关于深化本科教育教学改革  全面提高人才培养质量的意见》中提出，要“支持学生早进课题、早进实验室、早进团队，以高水平科学研究提高学生创新和实践能力”[10]。为了响应国家要求，作为创新人才培养主阵地的高校应进一步改进大学生培养模式，优化各种资源配置，为大一学生创造更多科研训练的机会，让他们在日常学习和实践中逐步培养创新意识和创新能力。

（二）顺应大学生学习发展过程

大学生科研训练这种“引导探索、自主学习” 式的教学符合当代教学论、学生学习心理及系统科学的一般原理[11]。很多学生对在第一课堂中习得的理论知识缺乏感性认识，很难将其与现实社会生产和生活建立联系，科研训练则可以帮助他们将课堂上所学的理论知识与课外实践加以融会贯通。通过在科研训练中发现问题、解决问题，引导他们在理解和巩固课堂知识的基础上，不断地探索和掌握更多相关领域的知识。因此，越早在大学生中开展科研训练，就越有利于激发学生学习的主动性和积极性，达到教学和科研相互促进的效果。

（三）符合SRT计划的核心宗旨

对于培养本科创新人才而言，开展SRT这种低门槛的科研资助计划的主要目标并不是让本科生创造出多少原创性成果，而是给学生提供充分的科研训练机会[12]，让学生能在指导教师的指导下，主动参与研究项目整个流程，最终达到提高其创新实践能力的目标。提高大一学生的SRT计划参与度，符合SRT计划大范围培养创新人才的核心宗旨。

二、大一学生参与SRT计划现状

（一）学生参与SRT计划的年级分布情况

清华大学SRT计划对参与项目的学生几乎不设门槛——除进入综合论文训练阶段的四年级本科生以外的学生均可参与，每个学期均可报名。学生只要在结题时提交完整的结题报告、调查报告、研究论文、设计图纸等成果，就可以在项目结题后，获得相应的学分（部分院系还准许学生用于替代相应课程的学分等）。在学校一系列行之有效的管理制度和激励政策的双重保障下，全校一半以上的学生在读期间都参与过SRT计划的项目。以清华大学电机系为例，2018—2021学年（一个本科学制阶段）的SRT立项数和参与学生数基本呈现稳定上升的态势，如表1所示。

然而，从表1不难看出，参与SRT计划的学生主要集中在大二和大三年级，大一学生的参与人数占比只有7%。

（二）大一学生参与SRT项目的质量

为了摸清学生参与SRT项目的质量是否与所在年级相关，笔者对电机系参与以上SRT项目的学生成绩进行了统计。结果显示，大一学生获得的项目成绩总体好于大二和大三年级的学生，如表2所示。

由此说明，大一学生即使受限于专业知识和实践经验，也完全有能力参与SRT计划的科研训练，并取得很好的训练效果。因此，有必要探究大一学生参与SRT计划所面临的挑战和相应的改进措施，从而让更多的大一学生参与其中。

三、大一学生参与SRT计划面临的挑战

（一） SRT项目选题专业性较强

教师在SRT项目立项时多会选择与自己科研项目相关的题目和训练内容，因此很多SRT项目都要求参与的学生具有一定的专业知识或学过一些实验课程。在表1的SRT项目中，53%的项目要求“接纳对象”先修某些课程或者直接注明招收大二及以上年级的学生。指导教师在审批时也会优先考虑选择高年级学生。因此，大一学生参与SRT项目的机会并不多。

（二）对团队成员少的项目有畏难情绪

在表1的SRT项目中，49%的教师在项目立项申请表中注明只接纳1～2名学生，其中大一学生可报名（无学生所在年级和先修课程的要求）的项目占55%。在对大一学生的访谈中，有的学生表示如果一个项目中只有1～2名学生，他们很难就特定问题相互學习和交流，担心最终无法顺利完成项目。

（三）对科研训练缺乏信心

大学生在第一学年所学的课程以基础课程为主，接触的专业课和实验课较少。专业知识储备和实践经验的不足，使得一些大一学生对于如何开展科学研究感到茫然无措，因此虽然也有部分SRT项目对“接纳对象”不设限，但是仍有一些大一学生由于缺乏信心而不敢轻易尝试。

（四）学习压力较大

在一些工科院系，学生需要在第一学年学习数学、物理、计算机程序设计等课程。难度骤然加大的基础课程学习和考试已让刚进入大学的学生应接不暇，学生还要在大一阶段结束前面临大类分流、转专业等众多压力。一些学生表示，他们为避免SRT项目训练占用太多课余时间、影响第一课堂的成绩而不愿参加课外的科研实践。

四、破解困局，助力大一学生科研训练启航——以一项SRT项目为例

一项题为“基于Simulink及Arduino开发平台的智能机器人控制”的SRT项目，立项时原计划招收5名大一学生，由于学生报名踊跃，最终指导教师接收了8名来自3个不同院系的大一学生。经过一年的项目期，不仅项目达到既定目标顺利结题，参加的学生也都得到了很好的科研训练。

笔者通过对这一项目各环节的总结和分析发现，该项目之所以成功地让大一学生打消顾虑，积极主动地参与科研创新训练，主要是因为做到了以下几点。

（一）针对大一学生特点选题立项

项目指导教师在立项前对大一学生已学课程、兴趣爱好、各种软件平台进行充分的调研，掌握了本校多数工科院系大一学生的特点：电路原理和计算机程序设计基础（以C语言为基础）这两门课程是大一第一学期的必修课程，学生到了大一的第二个学期时，已基本掌握相关知识，具备开展科研训练的必要条件；不少学生在中学阶段已初步接触智能小车基础编程，且对此兴趣浓厚。因此，指导教师最终从众多相关软件中选择了当前流行的Arduino作为大一学生科研训练的抓手。

Arduino是一款具有简单软件和硬件的开源平台，由Arduino IDE （提供代码编译的集成开发环境）和Arduino UNO R3（基于8位单片机ATMEGA32的低成本开发板，可与各种传感器以及发光器件、电机器件等相连，搭建交互式智能控制设备）两部分组成。这一平台对学生是否掌握单片机的知识没有严格要求，非常适合学生自学后进行各种奇思妙想的创新性设计。基于同样的硬件，学生还可以通过Simulink仿真开展系统应用开发，自动生成应用程序，实现同样的功能。

为鼓励和吸引大一学生，指导教师在发布立项信息时，特意在“接纳对象”一栏注明“欢迎大一学生报名”，以增强大一学生参与项目的信心。

（二）组建多层次科研团队

鉴于报名该项目的学生全部为大一学生，都没有接受过系统的科研训练，指导教师邀请了电机系科协一名高年级的学生作为现场指导参与项目，组建了一支跨学科多层次科研团队，以便于项目的开展和推进。

这名高年级的科协学生具有相对完备的理论知识体系和较强的科研实践能力，基于对该项目的浓厚兴趣，希望通过该项目对科研活动的各个环节有更深入和实际的了解，提高自己的沟通能力和领导力，一直积极主动地参与项目实施的各个环节。他向其他项目成员分享自己的科研知识和经验，帮助大家少走弯路；协助指导教师组织团队成员召开项目例会、督促和指导项目成员按照项目进度完成各项任务等，在团队中起到了科研带头人的作用。

其他一年级的项目成员负责收集文献、资料，采买软件和相关的设备，交流科研设计方案，一起进行功能调试，最终完成系统联调等多个环节的任务。

在这个多层次科研团队中，大家分工明确，互相协调配合，每个人都在这一团体中最大限度地发挥个人的作用，不断推动项目顺利开展。

（三）专业教师全程指导

由于学生受专业知识和科研能力所限，很难独立完成科研训练，因此需要指导教师在各个环节全程指导，以确保项目顺利完成。

1.项目前期准备工作

经过大学一个学期的学习，多数大一学生已具备一些数学、电路和计算机语言的基础知识，但从未基于某一平台实现机器人控制。因此，指导教师安排团队成员从了解Arduino和Simulink的基础用法、设计思路出发，查阅大量关于应用这两种工具进行智能小车系统设计的文献，并以线上/线下讲解、讨论和汇总的方式，使大家逐步获得使用Arduino及Simulink进行智能机器人控制的正确认识，并明确该项目最终的目标：每位项目成员设计制作一款智能小车，比较不同的开发方法所对应科研路径的特点。

2.项目的具体实施

团队成员根据项目方案进行小车制作和程序设计，最终实现智能小车的寻迹、超声波避障及无线遥控等功能，并利用实验室中的各种仪器设备，对小车的性能指标进行测试。

在每一实施阶段，指导教师都会根据项目的进度和团队成员在科研过程中出现的问题及时予以指导：

（1）在编程阶段，详细讲解关于硬件编程的基本思想，指导学生掌握用Simulink或者流程图设计系统的方法，提醒学生注意串口之间的相互关系、冲突以及硬件的运行出现的延时情况等。

（2）在硬件调试阶段，向学生介绍硬件调试的科学方法，例如硬件调试没有像软件调试那样的debug运行过程，需要编写print函数或者观察硬件结果来分析代码逻辑，如果代码逻辑无误但运行结果仍然不正确，则很有可能是硬件本身的问题，不必花大量的时间盲目试错。

（3）在小车系统联调和仿真阶段，向学生讲解各类传感器、示波器等元器件的原理和使用方法，并让大家在实际动手操作中体会传感器对于自动控制的作用，以及编写程序时逻辑一致的重要性。

（4）在学生取得仿真实验结果后，指导教师及时组织团队成员进行分析和总结，一方面肯定学生已取得的成果，使其在获得科研成就感的基础上保持高昂的探究興趣，另一方面启发和引导学生按需调整方案，保证项目按计划顺利完成。

（四）多重措施并举，减轻学生压力

在整个项目实施过程中，指导教师通过引导学生搜索专业文献，提高学生信息检索技能和自主学习的能力；通过引导学生在实验室中学习实验技术、使用仪器、做实验，提高学生实验技能；通过指导学生编制驱动智能小车程序，使学生不仅可以巩固已学的计算机程序设计基础知识，还可以自主拓展学习其他编程知识、提高编程能力；通过让学生使用Simulink与C语言，使他们感受两种方法控制系统的差异与相似之处，拓展思维；通过让学生在科研过程中不断遇到问题、解决问题，螺旋式地提升学生分析问题、处理问题和解决问题的能力；通过团队成员间的分工协作，增强学生的沟通能力和团队合作意识。

项目结题后，学生纷纷表示通过这一SRT项目训练，不仅综合科研能力得到很大提升，还学到了很多学习方法和技巧以及一些常用软件工具的使用方法，这些都使他们在之后的第一课堂学习中效率更高、学得更加轻松。有学生以此项目为基础继续参加竞赛并获奖，也有学生因研发能力表现突出，进入系科协，带领更多同学展开新一轮的科研训练工作。

五、结语

要想进一步优化大一学生科研训练模式，还需要学校和院系的大力支持，例如引导承担实验课程的教师设立适合大一学生特点的实践型SRT专项；提倡教师在设计SRT项目时，尽量考虑组建多层次的科研梯队；将教师对学生的指導和监督考核指标，细化到教师立项、中期、结题和评优等各个环节；进一步优化课程设置，适度减轻学生学习压力，并结合专业的热门或者前沿科学技术开设相应的文献检索、科研方法论、数据统计与分析、实验素养训练等有助于基础科学研究训练的课程或者相关培训，确保将学生的创新能力培养落到实处。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 孙若飞，马璟.激发学术志趣  培养创新人才[J].中国大学教学，2014（11）：31-34.

[2] 李俊龙，夏德峰，吉东风，等.大学生参加科研训练意愿的影响因素研究：基于南京农业大学的实证分析[J].中国农业教育，2009（3）：16-18.

[3] 孙若飞，马璟.SRT计划：提高学生科研创新能力的有效途径[J].中国高校科技，2013（12）：48-49.

[4] 张锐波.基于SRT项目模式培养学生创新能力的探究[J].实验技术与管理，2014，31（9）：25-27.

[5] 李玉平，张帆，魏安智，等.高校SRT及大学生科研素质全程化培养模式的研究[J].江西农业学报，2008（8）：142-148.

[6] 邴浩.大学生创新实践影响因素的实证分析[J].教育学术月刊，2015（2）：88-94.

[7] 郭卉，韩婷，余秀平，等.理工科大学生参与科研活动的收获的探索性研究：基于“国家大学生创新创业训练计划”项目负责人的个案调查[J].高等工程教育研究，2015（6）：59-66.

[8] 石霏.影响大学生科研训练计划（SRTP）实施效果的因素分析[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2016，13（7）：178-180.

[9] 吴梅英.大学生创新能力培养模式研究[J].中国高等教育，2021（5）：56-58.

[10] 中华人民共和国教育部.教育部关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见[EB/OL].（2019-10-12）[2023-01-05].https：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/12/content_5438706.htm.

[11] 马璟，孙若飞，彭方雁.寓学寓教于研  培养创新人才：清华大学SRT计划十二年回顾与展望[J].中国科教创新导刊，2008（14）：64.

[12] 蒲贤洁，欧增福，韩忠，等.基于开放实验室的大学生科研训练项目实例[J].实验技术与管理，2017，34（3）：237-241.

［责任编辑：周侯辰］