計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索

章 文

（武漢大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430072）

計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索

章 文

（武漢大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430072）

從促進(jìn)高等教育計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生提升科研創(chuàng)新能力的角度，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科的特點(diǎn)，提出計(jì)算機(jī)學(xué)院導(dǎo)師制下本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方案。作者結(jié)合實(shí)施情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，指出存在的問題和處理方法，并思考如何進(jìn)一步完善培養(yǎng)方案。

導(dǎo)師制；計(jì)算機(jī)專業(yè)；本科生；科研創(chuàng)新能力

1 本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的意義

《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（2006—2020）和《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》（2010—2020）指出培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力對(duì)于我國(guó)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性[1]，目標(biāo)是在2020年左右建成創(chuàng)新型國(guó)家。教育是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的關(guān)鍵一環(huán)，即培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。長(zhǎng)期以來，研究生是我國(guó)大學(xué)科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主體，而本科生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)并沒有被重視。在美國(guó)，MIT等高校在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始本科生科研能力的培養(yǎng)，數(shù)十年來取得很好的效果，使美國(guó)科技業(yè)蓬勃發(fā)展。為適應(yīng)創(chuàng)新型國(guó)家發(fā)展要求，必須將我國(guó)的本科教育也納入到科研培養(yǎng)體系。本科生的科技創(chuàng)新教育可以為國(guó)家培養(yǎng)、儲(chǔ)備科技創(chuàng)新的后備軍，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[2]。

如何提高大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，是當(dāng)前大學(xué)教育面臨的一大挑戰(zhàn)。改變傳統(tǒng)教育模式，建立本科生導(dǎo)師制是一條可行的途徑。導(dǎo)師制起源于15 世紀(jì)初的牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，以學(xué)院為單位，負(fù)責(zé)人為院長(zhǎng)，每名學(xué)生由數(shù)名導(dǎo)師指導(dǎo)，定期見面，通過導(dǎo)師和學(xué)生的長(zhǎng)期交流培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。導(dǎo)師制最初用于培養(yǎng)研究生，20世紀(jì)初開始用于本科生培養(yǎng)。20世紀(jì)末，我國(guó)高校引入本科生導(dǎo)師制[34]，但我國(guó)高校有自己的實(shí)際情況，國(guó)外的制度和培養(yǎng)方法并不能直接照搬。本科生導(dǎo)師制在我國(guó)有不同的實(shí)施方案，實(shí)施效果也不盡相同。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育改革的重要內(nèi)容，需要對(duì)本科生導(dǎo)師制度的定位和作用進(jìn)行思考，進(jìn)而促進(jìn)本科生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[57]。

2 本科生導(dǎo)師制下科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案

2.1 培養(yǎng)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)在于理論研究和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密，既有算法、模型等理論問題，也有實(shí)際應(yīng)用問題。在此背景下，計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在三個(gè)方面。

（1）提升學(xué)生的動(dòng)手能力。對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，編程能力是首要和最為基本的專業(yè)能力。學(xué)生應(yīng)熟練掌握基礎(chǔ)的編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)等知識(shí)，做到融會(huì)貫通、活學(xué)活用，同時(shí)也應(yīng)具備學(xué)習(xí)新的編程語言的能力。此外，學(xué)生還要使用常見的計(jì)算機(jī)軟件，并具備開發(fā)新軟件、新系統(tǒng)的能力。

（2） 培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。大學(xué)教育和中學(xué)教育的重要區(qū)別在于自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，計(jì)算機(jī)專業(yè)的知識(shí)更新速度非?？欤?jì)算機(jī)軟硬件、算法不斷更新，要培養(yǎng)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的自學(xué)能力，包括文獻(xiàn)查閱，資料收集、整理和分析的能力等。

（3）培養(yǎng)學(xué)生建立科學(xué)思維。計(jì)算機(jī)類專業(yè)屬于信息科學(xué)，計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)算法等對(duì)邏輯思維能力有很高的要求。培養(yǎng)解決問題的科學(xué)思維至關(guān)重要也非常困難，需要從了解掌握科研方法、科研過程、論文的撰寫等入手，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新，最終建立科學(xué)思維。

2.2 本科生導(dǎo)師的遴選和學(xué)生選拔

本科生導(dǎo)師制的實(shí)施，職責(zé)不明確是普遍存在的問題，有的學(xué)校甚至讓本科生導(dǎo)師承擔(dān)部分輔導(dǎo)員的工作。為培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新能力，導(dǎo)師必須定位在專業(yè)知識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

本科生導(dǎo)師的工作包括：①多方面了解、掌握學(xué)生的心理動(dòng)向，傳授學(xué)生正確、有效的學(xué)習(xí)方式與方法，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，提高專業(yè)技能，并在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生參加各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽與專業(yè)實(shí)踐；②向?qū)W生介紹本學(xué)科的發(fā)展方向與前沿科研成果，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣；③廣泛開拓、提高學(xué)生的學(xué)科視野和綜合素質(zhì)，擔(dān)當(dāng)學(xué)生與各學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜业臉蛄?，引薦有實(shí)力有興趣的學(xué)生參與各實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究項(xiàng)目，為學(xué)院本科教育跨越式發(fā)展培養(yǎng)拔尖人才。

高校大規(guī)模擴(kuò)招以后，學(xué)生人數(shù)急劇上升，傳統(tǒng)的精英教育導(dǎo)師制施用在大眾化教育的本科生上，需要進(jìn)行調(diào)整。學(xué)生的能力有差別，并非所有學(xué)生能夠在完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)的前提下做到學(xué)有余力，而且對(duì)所有的學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不太可能?？紤]到教育的公平性，不應(yīng)設(shè)立門檻，學(xué)生可以自由決定是否參與科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。導(dǎo)師根據(jù)自己的科研項(xiàng)目提供多個(gè)研究課題，學(xué)院向?qū)W生公開這些課題，所有本科生都可以根據(jù)自己的興趣申請(qǐng)導(dǎo)師課題；學(xué)生也可以自行設(shè)定科研項(xiàng)目的主題，聯(lián)系導(dǎo)師指導(dǎo)。通過自由選擇的方式，既做到教育公平，又實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。

2.3 開展研究和管理機(jī)制

開展研究課題，首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本科研能力的培訓(xùn)，包括如何從圖書館下載科研資料或者論文、如何閱讀論文、如何使用常用軟件等，并為學(xué)生指定一些課題相關(guān)的閱讀材料，幫助學(xué)生制定課題的研究計(jì)劃。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下，鼓勵(lì)學(xué)生按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)獨(dú)立或者組成小組逐步開展研究工作。讓本科生先完成課題所包含的小任務(wù)，經(jīng)過一個(gè)階段的學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步進(jìn)入正軌，通過循循善誘的方式激發(fā)學(xué)生的積極性和參與熱情。根據(jù)實(shí)際的情況，導(dǎo)師可以安排研究課題相近的研究生和本科生組成研究小組，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作性和創(chuàng)新力，既能減輕導(dǎo)師的工作壓力，又能建立人才梯度隊(duì)伍。當(dāng)學(xué)生有了一定的研究基礎(chǔ)，導(dǎo)師可以鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法與導(dǎo)師討論，甚至可以調(diào)整改進(jìn)研究方案，鍛煉學(xué)生自主研究能力。本科生參加科研工作的期望是發(fā)表高水平的研究論文。在導(dǎo)師指導(dǎo)下，學(xué)生整理和分析已完成的研究工作，撰寫論文，導(dǎo)師對(duì)論文進(jìn)行修改，并給出投稿建議。

為保證導(dǎo)師制的培養(yǎng)效果，需要建立規(guī)章制度進(jìn)行管理：一方面，為了讓導(dǎo)師能夠認(rèn)真負(fù)責(zé)，承擔(dān)培養(yǎng)職責(zé)，允許學(xué)生在有充足理由的前提下，退出培養(yǎng)系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)到其他導(dǎo)師指導(dǎo)；另一方面，導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的匯報(bào)次數(shù)和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，對(duì)于不能認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生，應(yīng)讓其退出培養(yǎng)系統(tǒng)。通過學(xué)生、導(dǎo)師之間的相互約束，能夠保障培養(yǎng)的效果和質(zhì)量。

3 科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐和思考

2010年左右，武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外兄弟院校本科生導(dǎo)師制的成功經(jīng)驗(yàn)，嘗試采用導(dǎo)師制的模式，組織科研、教學(xué)的骨干專業(yè)教師來擔(dān)任本科生的指導(dǎo)教師，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活、品德及心理等方面進(jìn)行個(gè)別具體指導(dǎo)，因材施教，培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新能力，引導(dǎo)他們進(jìn)入科研大門。

最近三年，筆者每年指導(dǎo)3～5名本科生，以大三學(xué)生為主，也有少數(shù)大一和大二學(xué)生。經(jīng)過1～2年的培養(yǎng)，大部分學(xué)生能夠在本科階段發(fā)表SCI論文或者計(jì)算機(jī)學(xué)科CCF論文；約80%學(xué)生會(huì)出國(guó)繼續(xù)深造，其中不乏加州大學(xué)洛杉磯分校、香港大學(xué)、英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)等世界名校，其他學(xué)生也會(huì)選擇在國(guó)內(nèi)繼續(xù)讀研、讀博。本科生科研能力的培養(yǎng)取得預(yù)期效果，表明武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效性和可行性。本科生培養(yǎng)過程中，筆者遇到過很多問題，也獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。從導(dǎo)師的角度，筆者認(rèn)為科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵在于4個(gè)方面。

3.1 調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性

科研工作需要投入很多時(shí)間和精力，并不能夠立竿見影，本科生初次接觸科研工作，難免覺得學(xué)習(xí)過程枯燥、乏味。對(duì)于新招收的學(xué)生，導(dǎo)師培養(yǎng)關(guān)鍵在于對(duì)學(xué)生正面引導(dǎo)，讓他們意識(shí)到科研工作對(duì)于提升自身能力的重要性，調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)積極性：一方面，導(dǎo)師可以給學(xué)生樹立榜樣，通過高年級(jí)學(xué)生所取得成果激勵(lì)新學(xué)生；另一方面，導(dǎo)師開始給予一些比較簡(jiǎn)單的任務(wù)，讓學(xué)生從成功喜悅獲得自信和興趣。導(dǎo)師還應(yīng)鼓勵(lì)成員之間多交流，相互學(xué)習(xí)、相互監(jiān)督，充分調(diào)動(dòng)科研的積極性，促進(jìn)整個(gè)團(tuán)隊(duì)科研水平的提升。

3.2 因材施教

每個(gè)學(xué)生的興趣、能力、知識(shí)水平都不同，需要根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性培養(yǎng)。通過和學(xué)生的溝通，導(dǎo)師了解學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平、動(dòng)手能力等?；A(chǔ)差、能力較弱的學(xué)生，安排其進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，鍛煉閱讀和分析文獻(xiàn)的基本功，待能力到達(dá)一定程度之后，可以將他們和基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生編成科研小組，以團(tuán)隊(duì)的形式對(duì)某一小問題進(jìn)行研究，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立開展工作的能力。

3.3 與學(xué)生保持溝通

如果條件允許的話，應(yīng)該給學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室安排位置，可以經(jīng)常見面和交流。本科生課程較多，在實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間可能不多，業(yè)余時(shí)間也比較零散。為提高交流溝通的效率，在社交網(wǎng)絡(luò)軟件非常發(fā)達(dá)的今天，指導(dǎo)形式可以更加靈活多樣，除必要的見面指導(dǎo)外，微信、QQ 等基于社交網(wǎng)絡(luò)的指導(dǎo)形式值得推廣。采用當(dāng)面交流為主、社交網(wǎng)絡(luò)為輔的溝通形式，是保持溝通有效的方法。

3.4 制定規(guī)章制度

本科生課業(yè)繁重，用于科研的時(shí)間比較零散，大部分學(xué)生都不能較好地自我管理，如何保證研究進(jìn)度是個(gè)重要問題。制定有效的學(xué)生管理制度必不可少。制定研究計(jì)劃時(shí)，時(shí)間安排保證較為充裕，項(xiàng)目實(shí)施中對(duì)研究進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格的進(jìn)度檢查。如果不能按時(shí)完成階段性任務(wù)，要弄清楚是態(tài)度問題還是能力問題：對(duì)于學(xué)習(xí)態(tài)度導(dǎo)致研究停滯的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行批評(píng)；如果是能力問題，應(yīng)該加強(qiáng)溝通與輔導(dǎo)，幫助學(xué)生提高能力水平?？梢圆捎妹恐苄〗Y(jié)、討論班的形式，讓學(xué)生之間能夠互相學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己不足，相互激勵(lì)。

4 結(jié) 語

培養(yǎng)本科生科研創(chuàng)新能力是高等教育的重要職責(zé)。通過實(shí)際的科研項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、文獻(xiàn)閱讀能力、科研思維與論文撰寫能力，全面提高本科生的科學(xué)素養(yǎng)。培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力需結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)院實(shí)際條件和師資力量靈活開展。目前，武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)取得很好的效果，筆者將進(jìn)一步完善導(dǎo)師制下的本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)更多高水平科研人才。

[1] 茍建平. 淺談本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]. 教育教學(xué)論壇, 2015(50): 81-82.

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1672-5913(2017)11-0052-03

G642

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（61572368）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（61772381）。

章文，男，副教授，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、生物信息學(xué)，zhangwen@whu.edu.cn。

（編輯：史志偉）