材料專業本科生創新能力培養探索

李國華，位會娟，張婉婷

（中國礦業大學（北京）機電與信息工程學院，北京 100083）

胡錦濤主席2006年在全國科學技術大會上的講話中明確提出了“建設創新型國家”、“走中國特色自主創新道路”的戰略思想［1］。建設創新型國家關鍵在人才，而在整個人才培養體系中，高等教育是一個十分重要的環節，對一個人的成長和成才起關鍵作用。

實踐是創新之源，一切創新性思維和創新性成果都來源于實踐［2－3］，因此，在高等教育階段，加強實踐教學，是提高人才培養質量、培養創新型人才的有效途徑。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》也對高等教育階段的實踐教學提出了明確要求。科研訓練作為一種創新性實踐方式，在大學本科階段的整個實踐教學體系中占有重要地位。

1 國內外大學本科生“科研訓練”發展簡況

事實上，國內外對大學生參與科研的討論與實踐探索由來已久。一般認為，以科研項目為載體的大學生科研訓練實踐起源于1969年美國麻省理工學院（MIT）的“大學生研究機會計劃（the undergraduate research opportunities program，UROP）”，該計劃由當時主管本科教育的物質科學系主任 Margaret L.A.MacVicar教授基于“做中學”的教育理念而創立（該理念與 MIT 的“Mind and Hand”（腦與手）校訓一脈相承），隨后被美國諸多研究型大學所效仿，目前，美國幾乎所有的研究型大學都設有類似的本科生科研訓練項目［4－5］。為支持與促進本科生科研，美國于1978年成立了全國性組織——“本科生科研理事會（council on undergraduate research，CUR）”，美國國家科學基金會（the national science foundation，NSF）于20世紀80年代初設立了“本科生科研經驗計劃（research experiences for undergraduates，REU）”，1987年美國成立了面向全美本科生開放的年度大會——“全國本科生科研 會 （the national conferences on undergraduate research，NCUR［6］）”。美國是目前公認的大學生科研活動開展得最好的國家。

在我國，清華大學是最早探索本科生科研訓練的高校，該校于1996年在國內高校中率先實施大學生科研訓練計劃（students research training，SRT）［6－7］，浙江大學于1998年開始實施大學生科研訓練計劃（student research training program，SRTP）［8］，隨后，國內其他高校也相繼推出了類似的“大學生科研訓練計劃”。2007年，教育部開始實施“國家大學生創新性實驗計劃”，全國有120所大學參加［9－12］。中國礦業大學（北京）于2007年開始實施大學生創新實驗計劃項目，我系于2007—2008學年第一學期對材料科學與工程專業本科大三學生首次開設了“科研訓練”課程。本文所述的實踐探索是指對“科研訓練”課程的教學探索。

2 “科研訓練”課程教學目標的確立

前已述及，我系于2007—2008學年第一學期首次對材料科學與工程專業本科大三學生開設了“科研訓練”課程，并將其列入集中實踐教學環節，歷時一周。

課程開設之初，“科研訓練”對校內各級教學管理人員、廣大教師和學生來說都是一個新鮮事物，幾乎沒有現成的經驗可以借鑒，更沒有現成的答案可供參考，于是，我們只好“摸著石頭過河”，抱著“做中學”、“做中改”的思路逐步探索前進。

為避免“科研訓練”教學的實踐探索陷入盲目性，在開始實施“科研訓練”的教學實踐之前，首先需要明確本課程的教學目的和基本要求，以便界定本課程的內涵，并以此為基礎，設計教學環節、組織教學內容。為此，本課題組試著回答了“大學生科研的本質是什么”、“通過本課程的學習，學生應取得哪些收獲”等諸如此類的問題［16－17］。

關于大學生科研的本質，本文贊同以下觀點：大學生科研不同于一般意義上的科研活動。一般意義上的科研追求出高水平的科研成果，而大學生科研雖然也不排斥出科研成果，但“出科研成果”并不是大學生科研的主要目標。大學生科研的本質是“促進教學與科研的融合”，使學生由“被動的知識接受者”轉變為“知識的主動探尋者”，是“做中學”教育理念的具體表現。大學生科研的根本宗旨是激發學生的主動性和創造性，培養學生的科學思維、科學精神和科研能力。大學生通過直接參與科研活動，了解知識發現的過程，享受發現知識的樂趣，并由此加深對有關理論的理解或創立新的理論。

基于以上認識，我系將本課程的教學目標設定為：使學生對科研的基本概念和本質屬性有基本的認識，了解科研的一般過程，了解科研人員應具備的基本素質、基本技能及其養成。簡言之，本課程的主要目的是對學生進行科學思維、科學精神和科研方法的教育，而不是追求出科研的具體成果，即是使學生知道怎么干，而不要求真正地承擔課題動手干。

通過本課程的教學，應使學生認識到科研的本質是創新，是探索未知世界，旨在完善已有理論或發現新的知識，因此，難免會失敗，存在科研風險。

科研的一般過程（或稱科研的生命周期）是提出問題—分析問題—解決問題—再升華，即提出新的問題，進入下一個科研循環。

科研的一般程序是：選題—項目申報—組織實施—總結—升華。其中，“選題”的主要工作內容包括：提出一個恰當的問題（課題的題目）、分析已有的解決辦法或研究進展，提出本課題的主要研究內容（含關鍵問題）及解決問題的思路（技術路線），分析其可行性及預期成果、給出研究計劃（進度）、組織研究人員并確定各自的分工，提出所需的經費預算。

“項目申報”即是將撰寫好的科研選題報告或項目申請書提交給有關機構或組織審批，以獲得開展本項目研究所需的經費支持。為此，項目申請者應了解獲得資助的現有途徑（資助機構）、各自的資助重點、申請期限以及對申請書的要求等，盡力做到有的放矢，以提高命中率。

“組織實施”是對獲得批準的項目制定計劃任務書、組織落實研究人員、創設研究所需的條件，具體開展本項目的研究工作。

“總結”是整個科研程序中的一個十分必要的環節，是檢查項目實施效果的重要手段。根據時間節點的不同，總結分階段性總結和結題總結兩大類。根據報告的對象或環境不同，總結又可分項目組內部總結、匯報總結和公開發表（論文、簡報、報告等）等多種。及時、客觀的總結，既有助于發現前期工作的不足，也有利于推廣好的經驗和做法，從而為最終提高科研效率和科研質量做出貢獻。此外，總結也是項目資助機構對本項目開展情況進行監督和考評的主要依據。

“升華”是指在完成本項目研究的基礎上，經過進一步的挖掘，提煉出新的科研方向或科研課題［18－20］。

科研人員應具備的基本素質有：創新（意識、思維、方法、敢為人先）；質疑（敢于挑戰權威）；堅持、耐寂寞、團隊精神和優良的科研道德（誠信、實事求是、尊重他人）。

科研人員應具備的基本技能：把握研究方向、選題、文獻檢索、閱讀與利用、實驗設計、動手操作、數據分析處理、結果解讀、合作、組織協調、溝通、規劃、總結報告（口頭報告、書面報告、內部報告、外部報告或公開發表）等。

“科研訓練”課程的教學應適當包含以上內容。

3 對“科研訓練”課程的教學探索

為搞好“科研訓練”課程的教學，材料科學與工程系先后進行了以下形式的實踐探索。

3.1 與畢業設計（論文）一體化的“科研訓練”教學模式

我系在開設“科研訓練”課程的最初階段，采取將“科研訓練”與畢業設計（論文）一體化的思路，即在教師申報畢業設計（論文）題目及所需人數、學生填報畢業設計（論文）指導教師的基礎上，按照最大限度地尊重學生的意愿、并適當考慮學生的平時成績和男女生搭配的原則，將學生分配到各位指導教師名下，由各指導教師具體負責指導的學生完成“科研訓練”課程的學習。

實踐發現，這種安排未能使“科研訓練”起到一門獨立課程所應起的作用。將學生分配到導師，而每位導師的指導思路和指導方法存在較大差異，工作安排也不完全一致，有的教師是安排學生根據畢業設計（論文）題目查閱相關資料，有的教師則是安排學生作現場調研或畢業實習。

由于工作內容不統一，學生的實際進度也參差不齊，本該訓練的科研內容沒有得到有效的集中訓練，也使該課程的考評困難。指導教師的要求和考評標準也很難一致，因而很難保證學生成績的公平、公正。從實際效果來看，這種安排只相當于將畢業設計（論文）的工作時間延長了一周，而沒有實現“科研訓練”作為一門獨立課的真正目的，因此，我系還需要進一步研究如何改進。

3.2 以大型專業展會參觀為基礎，撰寫參觀實習報告的“科研訓練”教學模式

鑒于將“科研訓練”與畢業設計（論文）打通使用的實際效果并不理想的現實，我系決定探索新的“科研訓練”教學模式。考慮到北京有眾多大型專業展覽會的地域優勢，而大型專業展覽會往往是本領域最新技術、工藝或設備的集中展示。通過展會現場參觀以及廠家技術報告，從中可以了解到國際最新前沿進展。此外，由于各展商本意就是要將自己的優勢和亮點展示給觀眾，因此，他們很樂意與觀眾互動，很愿意回答觀眾的各種問題。一次展會參觀，不僅可以使學生認識眾多的廠家、商家，而且還可以接觸到相關領域的國際最新進展，在廣度和深度兩方面都獲得收獲。從學生反饋意見來看，參觀大型專業展會的教學形式，豐富了教學形式、充實了教學內容、增強了學生對專業的感性認識、激發了學生的專業學習興趣，使之明確了今后努力的方向，并為將來就業收集了信息，積累了素材，可謂一舉多得。

由于大型專業展會參觀是一種深受學生歡迎的教學形式，機電與信息學院高度重視并發文要求各系落實推廣，材料科學與工程系探索將其與“科研訓練”課程結合起來。

為了使大型專業展會與“科研訓練”更好地結合，我系主要做了以下幾方面的工作：

（1）通過“北京會展網”［13］、“科技部國際合作司國際組織與會議處公布的”［14］年度在華召開的“國際科技會議與展覽目錄”、重要展館（如北京展覽館、中國國際展覽中心、全國農業展覽館、國家會議中心等）的展覽公告等途徑提前搜索本年度在北京地區舉辦的大型專業展覽會情況，從中篩選出最適合組織學生集體參觀的展會。

（2）對準備組織學生參觀的展會，積極與展會承辦單位聯系，以進一步了解展會的詳細信息，如展商名錄、主要參展產品、技術講座安排等。對于展覽時間比較長的展會，還安排教師先行參觀，以便更有針對性地組織學生參觀。

（3）為避免展會參觀走馬觀花，在對展會信息有比較詳細全面掌握的基礎上，制定展會參觀細則，包括帶隊教師確定的參觀時間、參觀要求、注意事項、參觀重點、資料收集、參觀報告撰寫及提交時限要求等，要求每個學生在全面參觀的基礎上，重點、詳細參觀有關廠家、商家，有選擇地聽技術報告。將重點參觀任務提前分派到每個學生，使學生提前做到心中有數，有備而去。

對參觀特大型展會的實習報告，提示撰寫提綱或撰寫思路，并規定了詳細的撰寫規范。

實踐證明，以上舉措大大提高了展會參觀的效果，使學生不僅收獲了感性認識，而且還鍛煉了資料收集、提出問題和與人溝通的能力，并受到了一次規范行文的訓練，可謂一舉多得，深受學生的歡迎。

3.3 科研基礎知識系統集中講解與撰寫項目申請報告相結合的“科研訓練”教學模式

除以上兩種教學模式外，我系目前正在探索 “教師集中講解科研基礎知識—學生查閱資料—學生撰寫項目申請書—學生集中答辯”的“科研訓練”課程教學新模式。該模式的具體做法如下。

（1）教師先用大約一天的時間向全體學生集中講解，主要內容包括本課程的教學安排和教學要求，并重點講述與科研有關的基礎知識，如與科研有關的基本概念、當前國內外的科技政策和科研形勢、科研的基本屬性和特征、科研的一般工作程序、科研人員的基本素質及其培養、科研方向及其確立、科研選題的來源和選題方法、項目申請書的撰寫（撰寫思路與撰寫規范）和項目申報（答辯）、文獻檢索、閱讀與利用的一般方法等。通過集中講解，使學生對科研有一個基本的認識，并明確本課程的教學安排和教學要求。課程結束時，要求每位學生獨立提交一份完整的科研項目申請報告，并進行集中答辯。在答辯中，學生既是答辯人又有評委。課程成績的考核評定根據紙質申請報告、集中答辯情況和平時表現等幾方面綜合評定。

（2）在撰寫項目申報書之前，需要先確定申請項目的題目，以便有針對性地查閱資料。為了最大限度地發揮學生的主觀能動性，學生可以自行立題，也可以從給定的題目中選擇。為方便學生選題，教師先準備了備選題目庫。備選題目庫是從各類已批準的項目中篩選出來的，主要包括教師歷年申報的畢業設計題目、國家自然科學基金項目［15］、“863”項目［16］等，以此最大限度地保證科研項目的真實性。

（3）學生在規定的時限內提交所查閱的文獻（電子版），教師對學生上交的文獻進行檢查，以評判學生是否已掌握了文獻查閱方法。對于完成不好的學生進行個別指導，直至全體學生基本掌握了文獻查閱方法。

（4）學生自行撰寫項目申請報告，完成后交給授課教師。教師審閱學生撰寫的項目申請報告并評分；對不合格的報告，連同審閱意見和修改建議返回給學生，要求其修改后再次提交，直至合格或基本合格。

（5）全體學生集中答辯。答辯學生先在規定的時間內（一般為15分鐘）報告選題情況，待答辯人陳述完畢，教師和學生都可以提問，答辯人都要回答。根據答辯人的陳述和回答問題的情況，按照事先制定的評分規則評定答辯成績，并得出最終的成績。為方便教師和學生對答辯人評分，事先制定了比較詳細的評分規則并據此制作了評分表。每位學生獨立評分，最后取加權平均分，作為答辯成績。

（6）為活躍氣氛，激發廣大學生的學習熱情，本課程還探索性地設置了“最佳報告人”、“最佳答辯人”和“最佳評委”等獎項，對獲獎學生分別給予物質和精神獎勵。

本模式已在材料科學與工程專業2007級和2008級試行兩次，實際效果較好。

通過本課程訓練，學生已對科研有初步的認識，并基本掌握文獻檢索、閱讀與利用的方法，項目申請書的撰寫思路（選題的依據、國內外文獻綜述、研究內容、研究目標和關鍵問題、研究方法、技術路線及可行性分析、人員組成及分工、研究進度安排及預期成果、經費預算等）和撰寫規范（特別是參考文獻列寫規范），達到了本課程預期的教學目的。

4 結束語

本文對“科研訓練”課程的教學探索是初步的，目前仍有許多問題未得到解決。特別是新版本科培養方案準備將原對大三學生開設的“科研訓練”課程提前至大一開設，由此將帶來更多的問題需要研究。但無論如何，大學生提前參與科研活動是大勢所趨，勢在必行，所要研究探討的不是要不要的問題，而是怎么做的問題。在這個過程當中，迫切需要各級教學管理人員、廣大教師（特別是參與指導大學生科研的教師）以及全體本科生積極參與，大家各抒己見、暢所欲言、獻計獻策并勇于探索實踐，只有集思廣益、群策群力并深度挖掘總結，才能把大學生科研工作不斷推上新的高度。

材料科學與工程專業的“科研訓練”課程教學探索得到了中國礦業大學（北京）教務處、機電與信息工程學院的指導與大力支持，材料科學與工程專業有關教師和學生也給予了通力合作，謹此致謝！

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