以科研訓練構建物理學專業創新人才培養體系

□嚴 冬 祝英杰

一、物理學專業創新培養體系研究背景

高等學校是學習科學知識，引證科學思想，提高動手能力，發展創新思維的重要基地，一直以來都是培養創新驅動型人才的搖籃。在我國，不同時期高等教育具有不同的針對性培養目標，始終堅持為國家科技和經濟建設服務的理念。2016年，教育部根據黨中央協調推進“四個全面”的戰略布局，作出了加快實施創新驅動發展戰略的重大部署，為做好高校科技工作指明了前進方向，提供了根本遵循。為切實支撐國家創新驅動發展戰略，教育部首先強調高等學校在支持創新驅動發展戰略中的重要作用，進而指出要進一步發揮特色優勢，助力提升高校創新能力，著力培養大眾創業、萬眾創新生力軍。

高等學校關于創新人才的培養，需要針對性地構建對應的培養模式，建立科學統一的課程設置。科研訓練課程即是非常有效的課程之一。本科生參與科研訓練起源于美國，目前已經在國內、外著名大學中廣泛推廣，成為不可或缺的教育教學環節。將本科生教育與科學研究有機結合在一起，通過完整的科研訓練環節使學生掌握一定的科研手段和技巧，培養科研和創新意識。在教學中實施導師制，由導師指導科研訓練，達到“教學與科研相統一”。

長春大學理學院物理專業從2005年開始，就設置了科研訓練課程。針對實際情況，較為科學地指導本科生進行卓有成效的科研訓練實踐。即本科學生培養除了采取傳統理論教學，實驗教學、課程設計以外，將科研訓練融入專業課程學習目前已經成為創新能力培養過程中的關鍵一環。根據教師隊伍科研水平強、實驗設施平臺高的特點，在教學中利用科研訓練提升學生科研技能，開拓視野目前變得尤為重要，逐步使本科生成為知識經濟時代社會發展的重要人力資本。

二、課題研究的目標

近年來，國家注重創新創業實踐能力的培養，高等學校學生從大學一年級開始就有機會參與“挑戰杯”、“數學建模”、“電子設計大賽”、“互聯網+”等不同形式的創新實踐項目。這些活動不但開拓了思維，增強了專業技術能力，也培養了創新能力。科研訓練與之有所不同，主要是以科研訓練課程為依托，在保證一定學時的情況下，通過鍛煉本科四年級學生接觸與課程相關的科技前沿課題來提升學生創新能力的一種方式，預先為以后的工作打好基礎。

需要強調的是，盡管科研訓練具有專業性，但是可兼容擴展性也是它的主要特色之一。部分研究課題會與“挑戰杯”、“數學建模”、“電子設計大賽”、“互聯網+”等科技創新實踐題目聯系在一起。這樣既能在參與類似的活動中成為中堅力量，指導較低年級團隊成員的工作，又能為以后的工作學習灌注創新型血液，保持工作的創新性。綜上，科研訓練就是讓學生通過較為專業的學術訓練，達到具有創新思維、能實踐、會實踐的目的，使高等教育精神得到升華，贏得社會認可。

三、課題研究的主要內容

目前物理系教師均為博士學歷，多人承擔國家自然基金以及省部級項目。根據教師隊伍學歷高、科研層次高的特點，在科研訓練方面始終堅持實踐性、實用性和實效性的“三實”特色。同時，依托于長春大學的吉林省高校重點實驗室—材料設計與量子模擬實驗室，堅持讓本科學生全部進入實驗室，在嚴格遵守操作規范的基礎上，實現導師輔助選題，學生自己動手操作的實踐環節。接受應用研究和技術開發以及工程技術的前沿訓練，具體內容如下。

(一)培養學生理論學習與動手實踐能力，促進創新能力的形成。在前導課程的學習中，涉及理論與實驗的環節，學生已經在普通課程設計以及物理實驗中學會操作實驗平臺和實驗儀器的基礎上，結合前沿文獻檢索，結合現有實驗手段，由導師輔助選題，設置實驗內容，堅持科研訓練環節的設計和執行的學生自主性。培養學生數據分析，數值模擬能力的教學方式，在教學中一方面讓學生靈活操作高精尖科學實驗儀器，例如原子力顯微鏡等大型儀器設備；另一方面初步掌握一門數值計算語言，例如Matlab，Mathematica等。這樣既培養了學生的動手實踐能力，又讓其在后期實驗數據的處理過程中加上自己的思考。通過反復驗證，做到實驗符合理論預研，舉一反三，逐步獲得創新能力。

(二)促使學生學會撰寫科研訓練報告或論文，能夠靈活應對答辯，實現完整的科研訓練過程。在實驗或者理論研究獲得結果之后，需要學生撰寫科研訓練報告或論文，然后進行答辯以達到考核目的。這部分過程不但培養學生文字表述能力，而且鍛煉其嚴謹精神。在撰寫過程中，往往需要反復檢驗數據和數值模擬結果，有問題的需要更正，甚至補做。文字表述上科學、準確與否，這都是判斷學生做事是否嚴謹的有效手段。最后舉行答辯環節，通過學生自述、答辯委員會質詢等方式實現。在這一環節，可以考核學生是否真正掌握科研訓練題目，是否能夠清楚表述與回答答辯委員會提出的問題。需要強調的是，較為優秀的科研訓練論文，可以在專業期刊上發表。到目前為止，有近十名學生作為第一作者發表論文，其中不乏SCI檢索論文。這說明了本科生也可以做科研，做好科研。很明顯，這種創新能力的培養對學生來講是非常寶貴的財富。

四、課題研究的實效檢驗

科研訓練的實際效果如何，是需要檢驗的。主要采取對已畢業學生定期回訪的方式來實現。回訪的畢業生有在高校、科研機構工作的，也有在企事業單位就業的，還有自主創業的。在回訪問卷中，同學們對涉及到實踐環節的科研訓練評價較高，并表示這門課程對他們以后的學習和工作有著較深遠的影響，是賦予他們創新驅動思維的一個重要平臺。當然，也有不足之處，在充分吸納回訪的建議內容基礎之上，根據實際情況會對科研訓練的內容、方式、考核等進行微調和修正，做到動態向上，始終保持符合真正培養學生創新能力及成長成才需要這一宗旨。

五、結語

長春大學理學院物理專業，通過科研訓練課程設置，建立明確的人才培養標準目標，符合創新驅動型人才的培養模式。通過近十五年來的實踐檢驗，取得良好的聲譽。在新形勢下繼續完善科研訓練培養方案內容，改革實踐教學體系，使得培養創新性人才的的課程體系更加高效。