大學書院制下人才培養與學生科創競賽融合探索

張釗，甘珍夕

（1.北京航空航天大學 交通科學與工程學院，北京 100191；2.北京科技大學 機械工程學院，北京 100083）

近年來，大學書院制逐漸成為我國高校本科教育的重要模式之一，以清華大學、北京大學、上海交通大學、北京航空航天大學和浙江大學等為代表的我國雙一流高校，先后實行了本科書院制培養。書院制培養和以往的高校培養方式有較大不同：本科生在一年級不選擇學院和專業，學校實施大類通識教育，學生在大二選擇學院，并進一步選擇專業,學生在大三大四先后進入專業學習和就業深造準備。在書院制模式下，本科生人才培養模式和培養重點也相應產生了變化，書院制下的人才培養具有了更高的要求。

一、問題的提出

在書院制人才培養模式下，學生為了在大二/大三階段能夠選擇心儀的學院和專業，往往在大一/大二階段專注于課堂學習，而忽略了各類實踐能力的培養，進入大三之后，科研實踐和創新能力往往不足，學生跟不上現代信息技術和大數據環境下的科創實踐需求。在我國加快建設“工業4.0”和“新工科”的時代背景下，探索書院制背景下的人才培養和學生科創競賽實踐融合的教改模式，成為新時代大學教育的重要需求。

近年來，圍繞學生科研實踐能力培養，已有大量的研究，如毛曉波和李志輝研究了本科生在大學四年階段的課外實踐能力培養方法和體系，在該體系下，學生在不同年級進行有重點的學習和培養，在大學生科創項目上，取得了顯著的成績。盛漢霖提出了基于多學科融合實施大學生科創競賽實踐，闡述了如何在科創競賽中實施學科融合，初文華等研究了以科創為抓手的高校人才培養模式，以復合型人才培養為目標，將課堂教學與實踐相結合，取得了良好的學生培養成績；李青等將科創與教學及思政相結合，探索了新的人才培養模式，吳麗等探索了機遇科創競賽的學生創新創業能力培養方法，陶欣等提出了競賽導向下的“四維縱橫”實踐教學體系。針對大學書院制，王林祥和章佳萍提出了一種基于現代書院制的大學生創新能力培養模式，其包括了頂層設計、要素聯動到目標管理的全過程。上述研究，雖然在人才培養上取得了較好的成效，但是無法從根本上解決書院制背景下的人才培養和學生科創實踐缺乏的矛盾。本研究從書院制背景下的人才培養規劃入手，通過優化學生的四年學業生涯規劃，創新科創體系，建立導師指導下的學生科創團隊，規劃科創競賽活動等，建立了大一規劃學業，夯實基礎；大二專業提高，參與比賽；大三獨立組隊，科創實踐；大四收獲成果，就業深造的立體式、全階段人才培養模式，取得了較好的成效。

二、培養模式探索

以書院制背景下的人才培養為目標，以大學本科全階段立體式培養為主線，從改革學生培養體系，完善學生生涯規劃，豐富課程內容體系，科學規劃科創實踐，指導比賽論文專利撰寫等方面科學規劃，具體實施和歸納總結。

（一）完善學生生涯規劃，對學生實現學業導師、輔導員和班主任的全方位、多維度關懷與培養

堅持以“人才培養”為中心，充分發揮導師育人作用。在書院建立學業導師、專職輔導員和班主任的全方位、立體式指導體系，從多個維度，對學生生涯規劃進行指導和建議。以北京航空航天大學（下文簡稱北航）為例，北航實施了書院制大類招生，成立了士嘉、馮如、致真、知行、士諤、傳源和守鍔七大書院，其中馮如、士嘉和守鍔為航空航天大類學生，士諤、傳源為信息大類學生，知行為文科大類，致真為理科大類。每一個書院約500人，下設多個大班（約120 人/班），每個大班下設約4 個小班（約30 人/班），各書院設置了專職輔導員，各大班設了專職+兼職輔導員，每小班設置了1 名班主任，每6～8 名同學設立1 位學業導師，此外，書院還設置了教務老師和生活老師，對學生的生活和教學安排進行輔導和服務。其中，輔導員主要負責學生的思想政治教育，班主任主要負責班級建設和大學生生涯規劃，學業導師負責對學生的一對一生涯規劃和學業規劃指導，該體系可以實現對學生的全方位、多維度關懷和培養。

更進一步，輔導員、班主任和學業導師幫助學生建立完整的大學四年生涯規劃和學業規劃，如圖1 所示：在書院制培養下，大一大二為基礎階段，學生在大一做好生涯規劃和學業規劃，建立大學四年發展目標，同時夯實數學、英語和計算機等基礎課，在大二選擇學院，夯實專業基礎；大二大三為提高階段，學生在選擇專業后，能夠更加明確學習重點，同時學業導師及專業任課教師可以對學生進行較多的科創介紹，并引導學生進行科研訓練，有條件的同學可以參與導師所在的科研課題組，專業任課教師可在課堂教學的基礎上，融入科研實踐內容，進一步提升本科生的科研實踐能力，學生在大三可以獨立組隊參加科創項目，完整實現一次科研競賽過程，并學習撰寫論文，申請專利；大三大四為收獲階段，學生在科研比賽的基礎上，發表論文，競賽獲獎，參加競賽后，學生能夠更加明確研究方向，為未來的研究生學習或者就業確定方向。

圖1 書院制下的本科生科研實踐培養時間線

（二）豐富課程體系，科創實踐引入課堂

對專業任課教師而言，應該豐富課程體系，改革過去“老師講臺教，學生課堂聽”的單向授課體系，建立“課堂教學+科創實踐+互動討論”的課程體系。以筆者為例，筆者分別擔任了交通工程學、智能交通系統和綜合交通系統分析的授課教師，交通工程學偏重于交通流理論和工程實踐，智能交通系統偏重于概論講述，綜合交通系統分析則是概論課程和系統工程學的結合。交通工程學為大二專業基礎課，通過課堂講授的方式夯實學生的理論基礎，由于該課程也偏重于工程實踐，課堂教學中將引入大量的工程案例進行分析，同時，課堂會布置實踐類作業，如布置學生編制基于Python 編程的道路通行能力計算軟件，讓學生綜合應用計算機的知識和交通工程學內容，完成作業，提升計算機應用能力和科研實踐能力。智能交通系統為大三的概論類課程，在該課程上，除了對智能交通系統的介紹，還為學生分配分組作業，通過分組作業，鍛煉學生的團隊科研實踐能力，如布置學生作業，讓學生通過微觀仿真軟件，評估智能的閘道信號燈對于高速公路主路和輔路的通行能力的影響，并鼓勵學生以PPT 的方式，闡述各組的方案，提升學生的團隊科研實踐能力和表達能力。綜合交通系統分析為大四專業核心課，該課程將綜合學生大二大三的交通運輸學、運籌學的知識，培養學生對于綜合交通運輸系統的分析能力，同時也培養學生的系統工程思維，在該課程上，課堂教學專注于綜合運輸系統的介紹、運輸系統分析能力和優化系統的實踐能力，如除了課堂專業知識介紹，授課教師也加入了基于大規模數學優化器Gurobi軟件的優化建模能力的培養，通過課堂講授+布置作業的方式，培養學生通過Gurobi 軟件優化交通系統設置的能力，并進一步為大四的畢業設計建立方法基礎。

除此之外，北京航空航天大學新設了課程科研課堂，實施小班式科研教學，每個班選課學生不超過8 人，主要面向本科大二及大三的同學，該課程以培養本科生科研實踐為課程目標，結合教師的科研項目和經驗，著重介紹如何尋找科研課題，開展科研項目，并以課程小組的形式，開展微科研項目，通過微科研項目的開展，同學們掌握了科研的基本流程，訓練了各類科研技能，具備了參加科創比賽的能力基礎。

在以上各類實踐的基礎上，學生不僅學習了專業的基礎理論，也更加熟練地掌握了交通仿真軟件、Python語言、大數據分析方法和優化建模軟件應用，既復習了基礎課程運籌學、運輸經濟學等，也提升了學生的科研實踐能力，培養了學生參加科研的興趣。

（三）科學規劃科創實踐，指導比賽論文專利撰寫

學業導師及班主任為學生科學規劃科創實踐路徑，專業教師擔任學生科創實踐指導教師，形成多個專業的科創實踐團隊，實現“導師/班主任規劃，專業教師指導，學生積極參與科創競賽”的良性循環。

以北航交通科學與工程學院為例，學院專門組建了學業導師/班主任/專業任課教師的科創競賽指導團隊，長期指導本科生各類科創競賽，其中，北航大學生方程式賽車隊，累計指導學生800 人，累計獲得國家級科技競賽獎項20 余項；筆者指導學生參加了北航馮如杯，北京市/全國交通科技大賽，中國“互聯網+”大學生創新創業大賽等，根據各類比賽的時間點，有批次有步驟地培養學生。如北京市交通科技大賽為每年秋季學期11月份，全國交通科技大賽為每年春季學期6 月份，中國“互聯網+”大學生創新創業大賽為每年6—8 月，筆者會在每年秋季學期的交通工程學、智能交通系統兩門課中引入科研實踐題目，一方面實現課堂教學和實踐的結合，另一方面，通過課程教授學生專業軟件應用技能，提升學生科研實踐熱情，選拔參賽隊員。通過課程，學生提高了科研實踐能力和論文/報告撰寫能力，進而可以組織課堂上的科研實踐積極分子參加秋季學期的北京市交通科技大賽，通過北京市交通科技大賽的鍛煉和洗禮，科創競賽隊伍可以進一步打磨項目，為第二年春季學期的全國交通科技大賽做好準備；在參加完全國交通科技大賽后，科研團隊可以將科研項目提升為科研及創業項目，參加6—8 月的中國“互聯網+”大學生創新創業大賽。在參加比賽的全周期中，科創隊員包括大二到大四的學生，以大三大四學生為主，實現科創競賽的傳幫帶，保持科創競賽團隊的活力、創新和傳承。

三、培養成效

通過三到四年的學生培養及學生科創競賽實踐指導，筆者形成了完整的本科生科創實踐團隊，筆者指導的學生多次參加科創競賽，所帶學生獲2017 年“Di-Tech”全球算法大賽十強（6/3 400）、2018 年中國平安產險數據建模大賽第六名（6/2 749）、第七屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽北京賽區二等獎、2019 年北京市交通科技大賽三等獎、2020 年全國交通科技大賽優勝獎、2021 年“北航-瀛之杰”智能交通大賽第二名、馮如杯創意大賽二等獎、士嘉書院優秀導學活動二等獎等（見表1）。科技類比賽反哺了教學活動，提升了學生成績，筆者所帶的多名成績中上游的同學參加科技比賽后，成績在大三大四得到了極大提高，最終以優異成績保研/考研，并有2 名本科同學在大四階段在中科院一區期刊，智能交通領域的旗艦期刊IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 上發表論文，多名同學在中文科技核心期刊發表科技論文，多名同學在書院大班成績排名前5%或前10%。多名同學的平均績點（GPA）在參加科研課堂及比賽后，有了較大提高（見表2和圖2）。

圖2 學生成績基點對比及提升比例

表1 學生科創競賽獲獎列表

表2 參加科研課堂及科創比賽的學生成績基點對比

四、結束語

大學書院制是我國本科教育的一項重大探索，當前我國眾多高校已經開始實施了大學書院制，在大學書院制的本科培養模式下，大一新生進入校園后不選擇學院和專業，而是在大一及大二進行大類培養，學生在大二選擇學院和專業，在大三大四階段開展專業學習。在這種新的本科人才培養模式下，大學可以更好地對學生進行通識教育，提升本科生綜合素質。然而，由于學生較晚地開始專業學習，學生的大學生涯規劃和專業學習則相對靠后，書院制的人才培養模式對提升本科生的專業素質和科研創新能力提出了新的挑戰。

本研究以書院制背景下的人才培養為目標，創新性地提出了“大學本科全階段立體式培養主線”，從完善學生生涯規劃，豐富課程內容體系，科學規劃科創實踐，指導比賽論文專利撰寫等方面對學生進行大學四年全階段培養，充分發揮學業導師、班主任和任課教師的優勢，在大一大二重點進行學業生涯規劃、夯實課程基礎；在大二大三實現專業提高，參加科創實踐，大三大四學生完成比賽，撰寫論文，收獲成果。三個階段“基礎—提高—收獲”既有內容重合又各有區別，導師和班主任主要實現學業生涯規劃的作用，在大一大二為學生建立目標，而任課教師則從課堂教學改革的方式入手，一方面提升學生的工程實踐能力，另一方面選拔人才，帶領學生參加比賽。通過該立體式、全階段的人才培養模式，取得了較好的成效。本研究提出的具體措施經過多年實踐取得了明顯效果，可在實施書院制的大學中進行推廣和應用。