大學生科技創新團隊：最有效的本土化大學生科研學習形式

郭卉　韓婷　黃剛

摘要：圍繞培養拔尖創新人才，我國研究型大學大力推行本科生科研制度，現已形成三種基本形式。本文通過對華中地區三所研究型大學1200名本科生實施了科研參與經歷與收獲的問卷調查，在對三種大學生科研參與形式的比較中發現：在表征科研學習水平的重要因素——集中投入度、與學長的互動和與同學的互動方面，以及在學習收獲——研究能力、學術技能、社會性技能、研究品質和態度的體認以及職業/教育道路的選擇和準備方面，科技創新團隊學生的表現整體上好于參與教師項目學生和自主申請基金學生。據此認為，大學生科技創新團隊是最有效的本土化科研學習形式。強化教師指導，提升科研項目的認知挑戰度，是改進本科生科研工作的方向。

關鍵詞：大學生科技創新團隊；本科生科研；學習經歷；學習收獲

一、研究問題

近年來，圍繞培養拔尖創新人才，研究型大學進行了一系列改革探索，其中最具研究型大學特點的舉措是推動大學生參與科學研究（英文為undergraduate research，也可以表述為本科生科研）。參與科學研究對大學生的發展有何特殊作用？眾多研究者運用不同的研究方法不斷揭示了本科生科研的效能。在認知方面，參與科研有利于提高本科生對科研過程的深度了解，培養他們的批判性思維、問題解決、數據收集、信息整合、表達和溝通等多方面的能力[1][2][3]；在社會性方面，本科生參與科研對其自信、自尊、人際交往、專業社會化等產生積極影響[4][5]；此外，參與科研對本科生未來的職業發展也有著特定影響[6][7]。隨著本科生科研在我國高校的進一步推廣，國內研究者也開始注重對本科生科研效能的經驗研究，例如，李湘萍運用一所高校學情調查的數據發現大學生科研參與效能十分明顯，學生參與科研活動越多，越能感知自身認知水平和社會性能力的提升[8]。筆者也通過調查發現參與科研的大學生在創新知識、創造性思維和創新能力方面的得分顯著高于沒有參與科研的學生[9]。在充分揭示和肯定本科生科研的教育價值基礎上，人們期望能改善本科生科研的經歷，從而進一步提高本科生科研的效能。

當聚焦于本科生科研的經歷時，我們發現，我國研究型大學已經形成了三種有代表性的本科生科研形式。它們分別是：（1）本科生參與教師研究項目。教育部出臺的“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”（2009） 、“卓越工程師教育培養計劃”（2010）等政策，倡導為優秀本科生提供在教師實驗室和研究團隊中進行科研訓練的機會。目前，這種形式主要存在于化學、生物等基礎性實驗學科專業中。（2）本科生自主申請科研基金。2007年教育部推出了“國家大學生創新創業計劃”（以下簡稱“大創”），迄今已有120所高校被納入該計劃，此外許多高校還自行設立了校級本科生研究基金。目前看來，“大創”、“校創”的科研基金形式是學科覆蓋面最廣、參與人數最多的本科生科研形式。（3）大學生科技創新團隊。大學生科技創新團隊是以科研訓練為活動內容的學生社團，它的科研項目或來自于全國性和國際性科技競賽任務，或通過在項目市場上競爭獲得。科技創新團隊是研究型大學正在大力探索的有創新性的本科生科研形式。

通過與國際經驗和研究進行比較，我們發現，在本科生科研活動盛行的美國研究型大學和文理學院中，本科生科研主要采用教師指導下的結構化項目形式，即學生在暑假或一學期中集中時間（通常不少于8周）參與教師正在開展的一個真實科研項目，教師對本科生進行專門指導[10]。我國本科生科研的三種活動形式中，第一種參與教師項目形式與美國的教師指導下的結構化項目形式類似，相較之下，我國研究型大學正在大力探索的科技創新團隊形式非常具有本土特色。此前，我們通過案例研究方法，對參與教師項目和大學生科技創新團隊兩種科研參與形式的學習過程差異進行了學理上的闡釋。在大學生科技創新團隊中，學生的“情境性”學習不僅表現為“合法的邊緣性參與”，而且進一步發展到“踐行專業身份”，此種深度學習經歷更能促進學生高階認知能力發展和專業價值觀的踐行[11]。細讀案例中大學生的科研學習經歷，我們發現學生在時間投入度、任務的認知挑戰度、與重要他人互動水平上均有很好的表現。在質性研究基礎上，我們期望能通過大樣本的調查，在對三種大學生科研參與形式的比較中，全面揭示大學生科技創新團隊在科研學習經歷和學習收獲方面的特點，論證大學生科技創新團隊是最有效的本科生科研參與形式，從而彰顯具有本土特色的教育活動價值。此外，本研究也嘗試提出立足于本土經驗的大學生科研參與收獲評價指標，以區別于使用大學生發展的一般性指標來衡量科研參與的效能，從而更有效地評估大學生科研參與對大學生發展的價值。

二、研究工具與數據來源

1.研究工具的設計

我們使用的研究工具為自編的“本科生科研參與經歷與收獲調查問卷”，主要包括學生個人背景信息、科研參與經歷以及科研參與的收獲自評量表三個部分。學生個人背景信息指的是本科生在參與科研之前已經具備的個人特征，主要包括性別、學科、年級、生源地以及學業成績排名5個變量。科研參與經歷部分旨在考察本科生參與的科研項目情況和科研學習過程情況，分別稱之為科研參與經歷的背景變量和過程變量。背景變量包括科研項目的類型（是否是學科交叉項目）、研究類型（基礎研究、應用研究和綜合研究），以及學生擔任的角色（負責人、核心參與者、非核心參與者）。綜合前人研究以及開放式訪談的結果[12]，過程變量包括表征本科生科研學習水平的3個重要因素——集中投入時間、認知挑戰度、與老師、學長和同學互動頻次。科研參與收獲自評量表部分旨在測量本科生參與科學研究的特定收獲。筆者依據開放式訪談的編碼結果以及前人的研究結果[13]，提煉出學習收獲測量的一級和二級指標，編制了學習收獲測量的具體項目，這不同于采用一般的大學生發展指標來衡量科研學習收獲。這部分由研究能力、學術技能、社會性技能、研究品質和態度的體認以及職業/教育道路的選擇和準備五個維度構成。

“研究能力”主要是指學生在如何開展科學研究方面的能力表現，包括會提出研究問題、設計研究方案、解釋數據結果、識別研究不足等；“學術技能”主要指服務于科學研究的具體技能，包括信息檢索技能、數據分析技能、學術匯報技能等；“社會性能力”是指在科學研究中與人交往的能力，包括組織能力、合作能力、人際溝通能力；“研究品質和態度的體認”是指對科學研究工作所需要的品質和態度的認知與實踐，包括認識到受挫和失敗是研究過程中的常態，認識到研究需要嚴謹踏實，認識到研究要敢于質疑權威，能做到客觀看待事物，能做到克服困難堅持不懈完成項目等；“職業/教育道路的選擇與準備”是指對未來道路的選擇有了認識和準備，包括認清了是否要繼續讀研，認清了喜歡和向往的專業方向，為未來的研究生學習做了準備等。endprint

2.數據來源

基于研究可行性的考慮以及強度抽樣原則，我們選取了華中地區三所理工類研究型大學（以下稱為A、B、C校）為研究現場，以參與過科學研究的本科生為調查對象。由于理工類研究型大學學生參與科研的覆蓋面更廣、形式更加豐富完整，本研究只針對理工科大學生開展調查，調查時間為2016年1月至12月。我們采用隨機抽樣方法，向三所大學發放了1200份問卷，回收1061份，排除了正在從事第一個研究項目還未完成的樣本后，得到588份至少已經完成過1個研究項目的樣本①，樣本構成情況詳見表1。

3.研究工具的信效度檢驗

我們重點對科研參與收獲自評量表部分進行了信效度檢驗。基于該部分的編制有較好的理論基礎、前人研究和訪談經驗的支撐，故進行驗證性因素分析檢驗其結構效度。驗證性因素分析結果為，接近誤差均方根RMSEA為0.037，卡方與自由度之比<2，其他各項擬合指數GFI、AGFI、CFI均大于0.9，NFI為0.892，接近0.9，模型擬合較好。此外，我們還設計了兩個效標變量“學業成績在班級中的排名”和“所獲科研成果”。相關分析結果表明，兩個效標變量與學習結果總分均呈顯著性正相關，相關系數分別為0.161和0.144。這說明科研參與收獲量表具有較好的效標關聯效度，比較客觀公正。

采用Cronbach α系數來對科研參與收獲自評量表的總體信度以及所構建的五個因子的信度進行檢驗，研究能力、學術技能、社會性技能、研究品質和態度的體認，以及職業/教育道路的選擇和準備五個因子的內部一致性α系數值分別為0.816、0.743、0.784、0.876、0.850，信度指標甚佳。量表總體信度系數為0.937，信度指標非常理想。

三、研究發現

1.大學生科技創新團隊科研參與形式的特點

對588個樣本參與科研活動的形式進行頻次統計發現，從事科技創新團隊項目的學生人數最多，有226人次，占總數的38.4%，從事教師項目的人數次之，從事自主申請項目的學生人數最少，但所占比重也接近30%，詳見表2。從數量上觀之，三種科研參與形式大致成三分局面，科技創新團隊形式是其中最主要的一種。

為了考察三種科研參與形式的特征，我們先通過卡方檢驗看三種科研參與形式在學生背景變量和科研參與經歷背景變量上是否存在顯著差異，再通過相關分析看變量之間的關聯強度如何，結果如表3所示。從卡方檢驗來看，不同科研參與形式在學生的學科背景、年級、項目類型、研究類型、擔任角色上的表現有顯著差異。這些差異可以被看成三種科研參與形式各自的特點。從樣本頻數與期望頻數的差值可以得出三種科研參與形式特點的具體表現：（1）科技創新團隊項目更容易是學科交叉項目，研究類型更容易是應用研究和綜合研究，參與該類項目的學生更容易是工科生、大二的學生，并且更容易在其中擔任項目組核心成員；（2）自主申請項目更容易是非學科交叉項目，研究類型更容易是應用研究和基礎研究，參與該類項目的學生更容易是理科生、大三的學生，并且更容易在其中擔任項目負責人；（3）參與教師研究項目更容易是非學科交叉項目，研究類型更容易是基礎研究和綜合研究，參與該類項目的學生更容易是理科生、大四的學生，并且更容易在其中擔任項目組非核心成員。

2.在科研參與的學習水平方面，從事科技創新團隊項目的學生有著更好的表現

我們對不同科研參與形式學生在表征科研參與過程學習水平的重要因素——集中投入時間、認知挑戰度、與老師、學長和同學互動頻次的差異進行分析，參與創新團隊項目的學生在平均每周投入時間、與學長的互動和與同學的互動方面顯著多于從事自主申請項目和教師項目的學生，結果見表4。在認知挑戰度方面，從事創新團隊項目學生的表現好于參與教師項目和自主申請基金的學生，但是三者之間沒有顯著差異。在與教師的互動方面，參與教師項目學生的表現好于自主申請基金和參與創新團隊項目的學生，但是三者之間沒有顯著差異②。

不同科研參與形式與平均每周投入時間之間的關聯強度（ω2）介于0.059至0.138間，根據Cohen的理論，屬于中度關聯，不同科研參與形式與其余變量之間的關聯強度（ω2）均小于0.059，屬于低度關聯；不同科研參與形式變量可以分別解釋平均每周投入時間、與學長互動、與同年級學生互動變量總方差中6.3%、2.8%、3.4%的變異量；所有統計檢驗力（1-β）均大于0.95，即表示此分析推論的決策正確率達95%以上。

上述統計分析表明，參與科技創新團隊項目的學生的科研學習水平整體上高于參與教師項目和自主申請基金的學生。

3.在科研學習收獲方面，參與科技創新團隊項目的學生收獲更多

我們對參與不同科研活動形式大學生的學習收獲差異進行了方差分析，具體結果見表5，參與科技創新團隊項目的大學生在研究能力、學術技能和研究品質與態度的體認三個因子的得分上顯著高于參與教師項目和自主申請基金項目的學生。在社會性技能方面，參與科技創新團隊項目的學生得分顯著高于參與教師項目的學生，但與自主申請基金項目的學生沒有差異；在未來道路的選擇和準備方面，參與創新團隊項目的學生得分顯著高于自主申請項目的學生，但與參與教師項目的學生沒有差異。由于科研參與收獲的5個因子是不同質的，難以進行標準化處理，故未進行收獲總分的統計和差異比較。

關聯強度（ω2）小于0.059，變量間均屬于低度關聯強度；不同科研參與形式變量可以分別解釋Y1、Y2、Y3、Y4、Y5各收獲因子總方差中2.9%、1.5%、1.8%、1.6%、1.3%、2.9%的變異量；Y1、Y2、Y3、Y4因子的統計檢驗力（1-β）均大于0.8（Y5因子接近0.8），即表示此分析推論的決策正確率達80%以上。

總的說來，在三種科研參與形式中，參與大學生科技創新團隊項目的學生的收獲更大。

四、結論與討論endprint

1.在三種大學生科研參與形式中，大學生科技創新團隊是最有效的科研學習形式

對三種大學生科研參與形式的多個因素比較中，我們發現，大學生科技創新團隊是一種非常重要的本土化科研參與形式，它的特點是，主要以工科學生參與為主，主要從事應用研究和綜合研究，參與的學生都擔任項目組核心成員角色。另外，在表征科研學習水平的重要因素——集中投入度、與學長的互動和與同學的互動方面，科技創新團隊學生的表現都顯著好于其他兩種形式。這一方面說明科技創新團隊學生的學習水平最高，另一方面也進一步揭示了科技創新團隊科研參與形式的特點，即學生集中時間進行科研，以學生團隊形式開展研究，學生間圍繞研究任務展開深入的學習互動。與學習水平密切相關的是學習結果。前述數據結果顯示，科技創新團隊學生在學習收獲方面的表現整體上好于另外兩種形式。據此，學習經歷和學習結果兩個方面都表明，在三種大學生科研參與形式中，大學生科技創新團隊是最有效的科研學習形式。不過，需要指出的是，大學生科技創新團隊科研參與形式主要以工科學生為主，它更適合工科學生。

2.在科研學習中，大學生在與教師互動和認知挑戰度上的表現值得關注

前述數據分析表明，三種科研參與形式中，學生在與教師互動的表現方面不存在顯著差異，參與教師項目的學生在此點上的表現略好，而科技創新團隊學生的表現最弱。依據國際經驗，美國大學把教師指導視作是本科生科研的標志，他們將本科生科研模式總結為教師指導下的結構化項目。許多研究也表明，教師的指導影響著學生科研參與的滿意度，教師的指導影響了學生科研學習的質量[14][15]。相較之下，我國大學生科研學習中教師的指導是比較薄弱的，這也是極具本土特色的大學生科技創新團隊科研參與形式的突出不足之處。深究教師指導不足的原因，這與當前研究型大學根深蒂固的“重科研，輕教學，輕視人才培養”的制度和文化分不開。如何提升教師對本科生科研學習活動的指導，是改善本科生科研中需要特別關注和針對性解決的問題。另外，在認知挑戰度方面，科技創新團隊學生的表現略好，參與教師項目學生的表現最弱，但不存在顯著差異。以學生為中心的學習理論指出，教育要用有認知難度的任務挑戰學生的大腦。作為指向發展學生高級認知能力的科研學習，更需要注重科研任務的認知挑戰度。[16]在本科生科研中，能全面把握和設置科研任務的認知挑戰度的是教師，因此，從提高認知挑戰度而言，也需要強化教師的指導。加強教師的指導，提升教師的指導水平，是當前改進本科生科研工作的抓手。

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（責任編輯劉第紅）endprint