構(gòu)建培養(yǎng)本科生科研能力的實踐教學體系探索

田曉華， 王新兵， 錢 良， 劉 濤

(上海交通大學 電子工程系， 上海 200240)

構(gòu)建培養(yǎng)本科生科研能力的實踐教學體系探索

田曉華， 王新兵， 錢 良， 劉 濤

(上海交通大學 電子工程系， 上海 200240)

本文分析了我校目前已有的主要實踐類課程對于本科生培養(yǎng)科研能力所起的不同作用，包括工程實踐與科技創(chuàng)新、PRP項目以及科研類暑期實習等。針對不同實踐課程提出了相應(yīng)的改進措施，使得它們相互取長補短，共同促進培養(yǎng)本科生科研能力教學體系的構(gòu)建。

本科生科研能力培養(yǎng)；工程實踐與科技創(chuàng)新；PRP項目

0 引言

對本科生來說，科研能力是一項重要的基本素養(yǎng)[1]。雖然在基礎(chǔ)課程的學習過程中，本科生會從教師那里或多或少吸取一些科研的基本思想。但要想切實的提高這項能力，還需要專門的訓練。目前，我校為本科生開設(shè)了包括工程實踐與科技創(chuàng)新(以下簡稱"科創(chuàng)")系列課程、PRP(Participation in Research Program)項目以及科研類暑期實習在內(nèi)的實踐課程，針對不同年級、不同需求的本科生進行了具有針對性的培養(yǎng)。但如何將這些課程有機的結(jié)合起來形成一套成熟的實踐教學體系，以及這些課程應(yīng)該如何優(yōu)化以更有效提升本科生科研能力還有待進一步的探討。

1 本科生科研能力培養(yǎng)體系構(gòu)成

目前我校開設(shè)的實踐類課程實質(zhì)上已經(jīng)初步形成了一個由淺及深、從普適到具體的本科生科研能力培養(yǎng)體系，其構(gòu)成要素如圖1所示。

圖1 本科生科研體系構(gòu)成要素

(1)科創(chuàng)系列課程—作為貫穿本科一至三年級的以基本電路理論為核心的實踐課，為本科生提供了很好的科研基本技能訓練的平臺，通過課程學習，很好地培養(yǎng)了學生以工程的思維解決問題的能力[2，3]。科創(chuàng)系列課程通常是以小組合作的形式完成的，這很好地鍛煉了本科生的團隊協(xié)作與完成課程時的統(tǒng)籌規(guī)劃能力?？苿?chuàng)系列課程還會穿插一些需要創(chuàng)新的科研性質(zhì)的問題，以提前激發(fā)學生們的科研潛力、培養(yǎng)科研興趣。

(2)經(jīng)歷了基本的技能訓練之后，PRP項目為本科生打造了一個發(fā)揮自己才能的舞臺。學生通過自己選擇感興趣的項目，并參與到導師的研究團隊中，本科生可以進一步地了解科研工作較為完整的流程。他們通過與導師的交流討論，逐步提升自己的科研能力。PRP項目可以作為很好的試金石，檢驗本科生是否具有科研的興趣以及潛在的能力，這對于學生自己判斷今后的發(fā)展方向也十分有益。

(3)部分有志于科研方面有所突破的本科生可以通過暑期的科研類實習更好地發(fā)揮自身的聰明才智。經(jīng)過之前三年的學習以及科創(chuàng)系列實踐類課程的訓練，本科生已經(jīng)具備了一定的科研素養(yǎng)。這時如果能跟隨導師利用暑期的時間攻堅某個具體的科研選題，可以顯著地提升這些學生的考研能力，而且很有可能創(chuàng)出一些實實在在的科研成果。

整體來說，我校推出的這一本科生科研能力培養(yǎng)體系，各個環(huán)節(jié)緊密銜接、逐層遞進。學生通過科創(chuàng)系列課程打好基礎(chǔ)，有科研興趣的學生能進一步參與到PRP、科研暑期實習過程。對于這三類課程，全都貫通課內(nèi)、課外學術(shù)交流：課堂內(nèi)，會請在科研上取得收獲的學生講自己的科研經(jīng)歷，啟發(fā)大家；課堂外的實踐中，組織小組、大組交流，配以教師、在讀博士生的點評指導，鍛煉學生的思考、總結(jié)能力。在科研項目選取與經(jīng)費支持上，采取的方法是有選擇地讓學生參與實際的科研項目當中，科研經(jīng)費來源于實驗室。通過這些課程報名加入我校智能物聯(lián)網(wǎng)研究中心團隊的本科生，在2012年至2014年期間，每年SCI、EI論文發(fā)表數(shù)量平均超過15篇。

雖然上述的這些課程從指導思想上已經(jīng)形成了本科生科研能力培養(yǎng)的體系，但要想充分發(fā)揮這個體系的優(yōu)勢，在不同階段給予本科生最有益的幫助，還有很多方面需要改進。下文將針這個體系提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

2 本科生科研能力培養(yǎng)體系改進

2.1 工程實踐與科技創(chuàng)新系列課程

科創(chuàng)課程的核心思想是培養(yǎng)本科生以工程的思維解決問題的能力。相較于理論研究時的各種理想化的假設(shè)，解決工程問題需要的是具體情況具體分析，而且往往要求用實際的測試結(jié)果檢驗理論設(shè)計，進而完善設(shè)計以解決實際應(yīng)用中遇到的問題。特別是當遇到以前沒有見過的問題時應(yīng)該如何查閱相關(guān)資料并自主學習，進而想辦法解決這些問題，這種獨立解決問題的能力對日后的研究工作大有好處。比如一些構(gòu)成電路的芯片如何使用，通常需要學生自行查閱，而電路元件參數(shù)的選取也需要學生通過理論計算獲得。更重要的是，當一個電路設(shè)計完成之后，還需要將其制作出來并通過測量驗證其性能是否滿足要求。若不符合設(shè)計需求，還需要進一步排查電路，進而修改某些參數(shù)。這種從理論到實踐，再由實踐驗證理論的循環(huán)往復的過程對于今后學生開展更深入的科研工作是非常必要的。

為了在科創(chuàng)課程中切實提高本科生的基本科研素養(yǎng)，科創(chuàng)題目的選取非常重要。目前的科創(chuàng)要求修四個階段的課程，從基本的電路焊接到最終的綜合性設(shè)計開發(fā)，從電路重要部件的單獨實現(xiàn)到小組合作的大型系統(tǒng)完成，可以說通過這些訓練，本科生的基本技能、鉆研能力以及團隊協(xié)作都能得到很好的鍛煉。但目前的最大問題在于選題缺乏新意，幾個經(jīng)典的題目已經(jīng)反復用過多輪。學生可參考的已無多少新意，所以具體實現(xiàn)過程中缺乏創(chuàng)造性。為解決這一問題，教師可以考慮以三年為一個周期調(diào)整課程題目，而具體的題目可以考慮從每年最新的全國電子設(shè)計競賽的題目簡化改進而來。

2.2 PRP項目

首先，PRP項目的難度應(yīng)該適合本科生。如果太難則會打擊本科生的科研積極性，并且很有可能導致項目預期的目標難以完成，也不便于考核；而如果太容易則由于內(nèi)容不夠充實工作量不夠，鍛煉的價值和啟迪意義不大。所以導師在選題的時候一定要仔細斟酌，一方面結(jié)合當前學科的發(fā)展多安排一些熱門的研究點，另一方面參考以往幾屆學生的課題完成情況合理設(shè)定項目目標，爭取既不打擊本科生的積極性又有很強的挑戰(zhàn)性。

其次，完成不同難度的PRP項目應(yīng)該獲得相應(yīng)的學分。目前，完成PRP項目可獲得的2學分。2學分通常對應(yīng)于34學時的課程，但有不少參加了PRP項目的學生反映花在做項目上的時間遠遠超過了這個值。而且就課程的難度而言，在一學期里完成某個自己可能從未接觸領(lǐng)域的項目是遠比每周聽教師兩節(jié)課要困難得多。再考慮到不同項目難度的差異性，我們認為所有的PRP項目的學分都一刀切是不合適的，而應(yīng)該通過學校相關(guān)的評定審核，給予不同項目相應(yīng)的學分。這樣既可以反映學生在完成該門課程時所付出的工作量，同時也可以給學生一個關(guān)于各個項目難度的直觀評判依據(jù)，以便根據(jù)自身情況合理選擇PRP項目的題目。

最后，要加強PRP項目的考核制度。項目最終的考核應(yīng)該以當初既定的目標為主，既要審查最終成果與預期目標之間的差異，同時也要注重研究報告的評定。因為科研的過程具有很大的不可控性，很多學生可能非常努力的進行研究但最終沒有得到滿意的結(jié)果。這時就需要導師及時調(diào)整目標，根據(jù)學生的具體情況制定針對性的策略。而科研報告的撰寫則是一項非常重要的能力度量。即使沒有做出非常滿意的成果，也可以通過一份內(nèi)容充實、形式專業(yè)的報告很好地體現(xiàn)出學生自己實際的研究狀況與理解程度，而這也是評定學生項目完成情況的重要指標。

2.3 科研類暑期實習項目

對于科研類的暑期實習項目，雖然最終需要提交實習報告，但畢竟缺乏如期末考試一類的硬性考核指標。因此，要想控制教學質(zhì)量，還需要加強實習期間的管理，通過科研指導教師的嚴格要求，督促學生保質(zhì)保量地完成實習內(nèi)容。比如，參加到導師科研團隊的本科生也需要像研究生一樣每周以組會的形式匯報一周的研究進展。同時盡可能為本科生提供機會，以增強和研究生及同研究團隊其他成員的交流，提高團隊協(xié)作能力。

為進一步調(diào)動本科生科研的積極性，導師應(yīng)該鼓勵有能力的學生設(shè)定更高的目標，比如將階段性的成果寫成學術(shù)論文并向相應(yīng)的期刊、會議投稿，這樣既能讓學生學會如何做好研究，還能知道如何準確地表達自己的思想，并把自己的研究成果以規(guī)范的方式展示出來。當然，要想達到把研究成果提煉到論文的高度，短短一到兩個月的時間往往是不夠的，這就需要導師與有能力也有愿望的學生做好溝通，將暑期做的內(nèi)容延續(xù)到大四上學期。雖然這已經(jīng)超過了暑期實習規(guī)定的時間，但由于大四上學期課程壓力相對較小，所以對于那些對科研較有興趣也想取得一定成績的學生來說，在上課之余保證一定工作量的科研也是非常合適的。

3 結(jié)語

本科生科研能力的培養(yǎng)需要形成一個行之有效的體系，循序漸進、由淺入深地在實踐中逐步提升。如果將我校目前已有的實踐課程有機結(jié)合起來，發(fā)揮各自優(yōu)勢，在本科學習的不同階段給予學生有針對性的訓練，將會使得本科生的科研能力得到很好的鍛煉。

[1] 姜長寶. 本科生科研能力培養(yǎng)的途徑與方法探討[J]. 廣州：科技管理研究，2010，30(8)：152-154.

[2] 張士，文張峰，殳國華等. 工程實踐與科技創(chuàng)新系列課程的實踐[J]. 南京：電氣電子教學學報，2012，34(3)：61-63.

[3] 袁焱，周玲玲，龍滬強. 構(gòu)建信息工程實驗教學新體系[J]. 南京：電氣電子教學學報，2010，32(3)：98-100.

重要通告

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On Developing Training System of Undergraduate Research Competence

TIAN Xiao-hua, WANG Xin-bing, QIAN Liang, LIU Tao

(DepartmentofElectronicEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240，China)

In order to build an effective training system of undergraduate research competence, advantages of currently existing practical courses should be made the best of, including engineering practice and technical innovation series courses, PRP project and research-oriented summer internship. This paper sheds some light on the improvements to further exploit their strengths and make the courses work cooperatively to develop a more effective training system.

training of undergraduate research competence; engineering practice and technical innovation; PRP project

2016-07-27;

2017-03- 18

田曉華(1981-)，男，博士，副教授，主要從事室內(nèi)定位，移動網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)的教學和研究，E-mail：xtian@sjtu.edu.cn

TM921

A

1008-0686(2017)00-0012-03