大學(xué)書(shū)院制下人才培養(yǎng)與學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽融合探索

張釗，甘珍夕

（1.北京航空航天大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191；2.北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083）

近年來(lái)，大學(xué)書(shū)院制逐漸成為我國(guó)高校本科教育的重要模式之一，以清華大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和浙江大學(xué)等為代表的我國(guó)雙一流高校，先后實(shí)行了本科書(shū)院制培養(yǎng)。書(shū)院制培養(yǎng)和以往的高校培養(yǎng)方式有較大不同：本科生在一年級(jí)不選擇學(xué)院和專業(yè)，學(xué)校實(shí)施大類通識(shí)教育，學(xué)生在大二選擇學(xué)院，并進(jìn)一步選擇專業(yè),學(xué)生在大三大四先后進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)和就業(yè)深造準(zhǔn)備。在書(shū)院制模式下，本科生人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)重點(diǎn)也相應(yīng)產(chǎn)生了變化，書(shū)院制下的人才培養(yǎng)具有了更高的要求。

一、問(wèn)題的提出

在書(shū)院制人才培養(yǎng)模式下，學(xué)生為了在大二/大三階段能夠選擇心儀的學(xué)院和專業(yè)，往往在大一/大二階段專注于課堂學(xué)習(xí)，而忽略了各類實(shí)踐能力的培養(yǎng)，進(jìn)入大三之后，科研實(shí)踐和創(chuàng)新能力往往不足，學(xué)生跟不上現(xiàn)代信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)環(huán)境下的科創(chuàng)實(shí)踐需求。在我國(guó)加快建設(shè)“工業(yè)4.0”和“新工科”的時(shí)代背景下，探索書(shū)院制背景下的人才培養(yǎng)和學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽實(shí)踐融合的教改模式，成為新時(shí)代大學(xué)教育的重要需求。

近年來(lái)，圍繞學(xué)生科研實(shí)踐能力培養(yǎng)，已有大量的研究，如毛曉波和李志輝研究了本科生在大學(xué)四年階段的課外實(shí)踐能力培養(yǎng)方法和體系，在該體系下，學(xué)生在不同年級(jí)進(jìn)行有重點(diǎn)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，在大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目上，取得了顯著的成績(jī)。盛漢霖提出了基于多學(xué)科融合實(shí)施大學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽實(shí)踐，闡述了如何在科創(chuàng)競(jìng)賽中實(shí)施學(xué)科融合，初文華等研究了以科創(chuàng)為抓手的高校人才培養(yǎng)模式，以復(fù)合型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，將課堂教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，取得了良好的學(xué)生培養(yǎng)成績(jī)；李青等將科創(chuàng)與教學(xué)及思政相結(jié)合，探索了新的人才培養(yǎng)模式，吳麗等探索了機(jī)遇科創(chuàng)競(jìng)賽的學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方法，陶欣等提出了競(jìng)賽導(dǎo)向下的“四維縱橫”實(shí)踐教學(xué)體系。針對(duì)大學(xué)書(shū)院制，王林祥和章佳萍提出了一種基于現(xiàn)代書(shū)院制的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，其包括了頂層設(shè)計(jì)、要素聯(lián)動(dòng)到目標(biāo)管理的全過(guò)程。上述研究，雖然在人才培養(yǎng)上取得了較好的成效，但是無(wú)法從根本上解決書(shū)院制背景下的人才培養(yǎng)和學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐缺乏的矛盾。本研究從書(shū)院制背景下的人才培養(yǎng)規(guī)劃入手，通過(guò)優(yōu)化學(xué)生的四年學(xué)業(yè)生涯規(guī)劃，創(chuàng)新科創(chuàng)體系，建立導(dǎo)師指導(dǎo)下的學(xué)生科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，規(guī)劃科創(chuàng)競(jìng)賽活動(dòng)等，建立了大一規(guī)劃學(xué)業(yè)，夯實(shí)基礎(chǔ)；大二專業(yè)提高，參與比賽；大三獨(dú)立組隊(duì)，科創(chuàng)實(shí)踐；大四收獲成果，就業(yè)深造的立體式、全階段人才培養(yǎng)模式，取得了較好的成效。

二、培養(yǎng)模式探索

以書(shū)院制背景下的人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以大學(xué)本科全階段立體式培養(yǎng)為主線，從改革學(xué)生培養(yǎng)體系，完善學(xué)生生涯規(guī)劃，豐富課程內(nèi)容體系，科學(xué)規(guī)劃科創(chuàng)實(shí)踐，指導(dǎo)比賽論文專利撰寫(xiě)等方面科學(xué)規(guī)劃，具體實(shí)施和歸納總結(jié)。

（一）完善學(xué)生生涯規(guī)劃，對(duì)學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)導(dǎo)師、輔導(dǎo)員和班主任的全方位、多維度關(guān)懷與培養(yǎng)

堅(jiān)持以“人才培養(yǎng)”為中心，充分發(fā)揮導(dǎo)師育人作用。在書(shū)院建立學(xué)業(yè)導(dǎo)師、專職輔導(dǎo)員和班主任的全方位、立體式指導(dǎo)體系，從多個(gè)維度，對(duì)學(xué)生生涯規(guī)劃進(jìn)行指導(dǎo)和建議。以北京航空航天大學(xué)（下文簡(jiǎn)稱北航）為例，北航實(shí)施了書(shū)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(shū)院，其中馮如、士嘉和守鍔為航空航天大類學(xué)生，士諤、傳源為信息大類學(xué)生，知行為文科大類，致真為理科大類。每一個(gè)書(shū)院約500人，下設(shè)多個(gè)大班（約120 人/班），每個(gè)大班下設(shè)約4 個(gè)小班（約30 人/班），各書(shū)院設(shè)置了專職輔導(dǎo)員，各大班設(shè)了專職+兼職輔導(dǎo)員，每小班設(shè)置了1 名班主任，每6～8 名同學(xué)設(shè)立1 位學(xué)業(yè)導(dǎo)師，此外，書(shū)院還設(shè)置了教務(wù)老師和生活老師，對(duì)學(xué)生的生活和教學(xué)安排進(jìn)行輔導(dǎo)和服務(wù)。其中，輔導(dǎo)員主要負(fù)責(zé)學(xué)生的思想政治教育，班主任主要負(fù)責(zé)班級(jí)建設(shè)和大學(xué)生生涯規(guī)劃，學(xué)業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生的一對(duì)一生涯規(guī)劃和學(xué)業(yè)規(guī)劃指導(dǎo)，該體系可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的全方位、多維度關(guān)懷和培養(yǎng)。

更進(jìn)一步，輔導(dǎo)員、班主任和學(xué)業(yè)導(dǎo)師幫助學(xué)生建立完整的大學(xué)四年生涯規(guī)劃和學(xué)業(yè)規(guī)劃，如圖1 所示：在書(shū)院制培養(yǎng)下，大一大二為基礎(chǔ)階段，學(xué)生在大一做好生涯規(guī)劃和學(xué)業(yè)規(guī)劃，建立大學(xué)四年發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)夯實(shí)數(shù)學(xué)、英語(yǔ)和計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)課，在大二選擇學(xué)院，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)；大二大三為提高階段，學(xué)生在選擇專業(yè)后，能夠更加明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)，同時(shí)學(xué)業(yè)導(dǎo)師及專業(yè)任課教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行較多的科創(chuàng)介紹，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研訓(xùn)練，有條件的同學(xué)可以參與導(dǎo)師所在的科研課題組，專業(yè)任課教師可在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，融入科研實(shí)踐內(nèi)容，進(jìn)一步提升本科生的科研實(shí)踐能力，學(xué)生在大三可以獨(dú)立組隊(duì)參加科創(chuàng)項(xiàng)目，完整實(shí)現(xiàn)一次科研競(jìng)賽過(guò)程，并學(xué)習(xí)撰寫(xiě)論文，申請(qǐng)專利；大三大四為收獲階段，學(xué)生在科研比賽的基礎(chǔ)上，發(fā)表論文，競(jìng)賽獲獎(jiǎng)，參加競(jìng)賽后，學(xué)生能夠更加明確研究方向，為未來(lái)的研究生學(xué)習(xí)或者就業(yè)確定方向。

圖1 書(shū)院制下的本科生科研實(shí)踐培養(yǎng)時(shí)間線

（二）豐富課程體系，科創(chuàng)實(shí)踐引入課堂

對(duì)專業(yè)任課教師而言，應(yīng)該豐富課程體系，改革過(guò)去“老師講臺(tái)教，學(xué)生課堂聽(tīng)”的單向授課體系，建立“課堂教學(xué)+科創(chuàng)實(shí)踐+互動(dòng)討論”的課程體系。以筆者為例，筆者分別擔(dān)任了交通工程學(xué)、智能交通系統(tǒng)和綜合交通系統(tǒng)分析的授課教師，交通工程學(xué)偏重于交通流理論和工程實(shí)踐，智能交通系統(tǒng)偏重于概論講述，綜合交通系統(tǒng)分析則是概論課程和系統(tǒng)工程學(xué)的結(jié)合。交通工程學(xué)為大二專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)課堂講授的方式夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，由于該課程也偏重于工程實(shí)踐，課堂教學(xué)中將引入大量的工程案例進(jìn)行分析，同時(shí)，課堂會(huì)布置實(shí)踐類作業(yè)，如布置學(xué)生編制基于Python 編程的道路通行能力計(jì)算軟件，讓學(xué)生綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)的知識(shí)和交通工程學(xué)內(nèi)容，完成作業(yè)，提升計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和科研實(shí)踐能力。智能交通系統(tǒng)為大三的概論類課程，在該課程上，除了對(duì)智能交通系統(tǒng)的介紹，還為學(xué)生分配分組作業(yè)，通過(guò)分組作業(yè)，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)科研實(shí)踐能力，如布置學(xué)生作業(yè)，讓學(xué)生通過(guò)微觀仿真軟件，評(píng)估智能的閘道信號(hào)燈對(duì)于高速公路主路和輔路的通行能力的影響，并鼓勵(lì)學(xué)生以PPT 的方式，闡述各組的方案，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)科研實(shí)踐能力和表達(dá)能力。綜合交通系統(tǒng)分析為大四專業(yè)核心課，該課程將綜合學(xué)生大二大三的交通運(yùn)輸學(xué)、運(yùn)籌學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)的分析能力，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)工程思維，在該課程上，課堂教學(xué)專注于綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的介紹、運(yùn)輸系統(tǒng)分析能力和優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)踐能力，如除了課堂專業(yè)知識(shí)介紹，授課教師也加入了基于大規(guī)模數(shù)學(xué)優(yōu)化器Gurobi軟件的優(yōu)化建模能力的培養(yǎng)，通過(guò)課堂講授+布置作業(yè)的方式，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)Gurobi 軟件優(yōu)化交通系統(tǒng)設(shè)置的能力，并進(jìn)一步為大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)建立方法基礎(chǔ)。

除此之外，北京航空航天大學(xué)新設(shè)了課程科研課堂，實(shí)施小班式科研教學(xué)，每個(gè)班選課學(xué)生不超過(guò)8 人，主要面向本科大二及大三的同學(xué)，該課程以培養(yǎng)本科生科研實(shí)踐為課程目標(biāo)，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目和經(jīng)驗(yàn)，著重介紹如何尋找科研課題，開(kāi)展科研項(xiàng)目，并以課程小組的形式，開(kāi)展微科研項(xiàng)目，通過(guò)微科研項(xiàng)目的開(kāi)展，同學(xué)們掌握了科研的基本流程，訓(xùn)練了各類科研技能，具備了參加科創(chuàng)比賽的能力基礎(chǔ)。

在以上各類實(shí)踐的基礎(chǔ)上，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了專業(yè)的基礎(chǔ)理論，也更加熟練地掌握了交通仿真軟件、Python語(yǔ)言、大數(shù)據(jù)分析方法和優(yōu)化建模軟件應(yīng)用，既復(fù)習(xí)了基礎(chǔ)課程運(yùn)籌學(xué)、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)等，也提升了學(xué)生的科研實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生參加科研的興趣。

（三）科學(xué)規(guī)劃科創(chuàng)實(shí)踐，指導(dǎo)比賽論文專利撰寫(xiě)

學(xué)業(yè)導(dǎo)師及班主任為學(xué)生科學(xué)規(guī)劃科創(chuàng)實(shí)踐路徑，專業(yè)教師擔(dān)任學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐指導(dǎo)教師，形成多個(gè)專業(yè)的科創(chuàng)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)“導(dǎo)師/班主任規(guī)劃，專業(yè)教師指導(dǎo)，學(xué)生積極參與科創(chuàng)競(jìng)賽”的良性循環(huán)。

以北航交通科學(xué)與工程學(xué)院為例，學(xué)院專門(mén)組建了學(xué)業(yè)導(dǎo)師/班主任/專業(yè)任課教師的科創(chuàng)競(jìng)賽指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期指導(dǎo)本科生各類科創(chuàng)競(jìng)賽，其中，北航大學(xué)生方程式賽車隊(duì)，累計(jì)指導(dǎo)學(xué)生800 人，累計(jì)獲得國(guó)家級(jí)科技競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)20 余項(xiàng)；筆者指導(dǎo)學(xué)生參加了北航馮如杯，北京市/全國(guó)交通科技大賽，中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，根據(jù)各類比賽的時(shí)間點(diǎn)，有批次有步驟地培養(yǎng)學(xué)生。如北京市交通科技大賽為每年秋季學(xué)期11月份，全國(guó)交通科技大賽為每年春季學(xué)期6 月份，中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為每年6—8 月，筆者會(huì)在每年秋季學(xué)期的交通工程學(xué)、智能交通系統(tǒng)兩門(mén)課中引入科研實(shí)踐題目，一方面實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)和實(shí)踐的結(jié)合，另一方面，通過(guò)課程教授學(xué)生專業(yè)軟件應(yīng)用技能，提升學(xué)生科研實(shí)踐熱情，選拔參賽隊(duì)員。通過(guò)課程，學(xué)生提高了科研實(shí)踐能力和論文/報(bào)告撰寫(xiě)能力，進(jìn)而可以組織課堂上的科研實(shí)踐積極分子參加秋季學(xué)期的北京市交通科技大賽，通過(guò)北京市交通科技大賽的鍛煉和洗禮，科創(chuàng)競(jìng)賽隊(duì)伍可以進(jìn)一步打磨項(xiàng)目，為第二年春季學(xué)期的全國(guó)交通科技大賽做好準(zhǔn)備；在參加完全國(guó)交通科技大賽后，科研團(tuán)隊(duì)可以將科研項(xiàng)目提升為科研及創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，參加6—8 月的中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。在參加比賽的全周期中，科創(chuàng)隊(duì)員包括大二到大四的學(xué)生，以大三大四學(xué)生為主，實(shí)現(xiàn)科創(chuàng)競(jìng)賽的傳幫帶，保持科創(chuàng)競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)的活力、創(chuàng)新和傳承。

三、培養(yǎng)成效

通過(guò)三到四年的學(xué)生培養(yǎng)及學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽實(shí)踐指導(dǎo)，筆者形成了完整的本科生科創(chuàng)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，筆者指導(dǎo)的學(xué)生多次參加科創(chuàng)競(jìng)賽，所帶學(xué)生獲2017 年“Di-Tech”全球算法大賽十強(qiáng)（6/3 400）、2018 年中國(guó)平安產(chǎn)險(xiǎn)數(shù)據(jù)建模大賽第六名（6/2 749）、第七屆中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽北京賽區(qū)二等獎(jiǎng)、2019 年北京市交通科技大賽三等獎(jiǎng)、2020 年全國(guó)交通科技大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)、2021 年“北航-瀛之杰”智能交通大賽第二名、馮如杯創(chuàng)意大賽二等獎(jiǎng)、士嘉書(shū)院優(yōu)秀導(dǎo)學(xué)活動(dòng)二等獎(jiǎng)等（見(jiàn)表1）?？萍碱惐荣惙床噶私虒W(xué)活動(dòng)，提升了學(xué)生成績(jī)，筆者所帶的多名成績(jī)中上游的同學(xué)參加科技比賽后，成績(jī)?cè)诖笕笏牡玫搅藰O大提高，最終以優(yōu)異成績(jī)保研/考研，并有2 名本科同學(xué)在大四階段在中科院一區(qū)期刊，智能交通領(lǐng)域的旗艦期刊IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 上發(fā)表論文，多名同學(xué)在中文科技核心期刊發(fā)表科技論文，多名同學(xué)在書(shū)院大班成績(jī)排名前5%或前10%。多名同學(xué)的平均績(jī)點(diǎn)（GPA）在參加科研課堂及比賽后，有了較大提高（見(jiàn)表2和圖2）。

圖2 學(xué)生成績(jī)基點(diǎn)對(duì)比及提升比例

表1 學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)列表

表2 參加科研課堂及科創(chuàng)比賽的學(xué)生成績(jī)基點(diǎn)對(duì)比

四、結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)書(shū)院制是我國(guó)本科教育的一項(xiàng)重大探索，當(dāng)前我國(guó)眾多高校已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施了大學(xué)書(shū)院制，在大學(xué)書(shū)院制的本科培養(yǎng)模式下，大一新生進(jìn)入校園后不選擇學(xué)院和專業(yè)，而是在大一及大二進(jìn)行大類培養(yǎng)，學(xué)生在大二選擇學(xué)院和專業(yè)，在大三大四階段開(kāi)展專業(yè)學(xué)習(xí)。在這種新的本科人才培養(yǎng)模式下，大學(xué)可以更好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行通識(shí)教育，提升本科生綜合素質(zhì)。然而，由于學(xué)生較晚地開(kāi)始專業(yè)學(xué)習(xí)，學(xué)生的大學(xué)生涯規(guī)劃和專業(yè)學(xué)習(xí)則相對(duì)靠后，書(shū)院制的人才培養(yǎng)模式對(duì)提升本科生的專業(yè)素質(zhì)和科研創(chuàng)新能力提出了新的挑戰(zhàn)。

本研究以書(shū)院制背景下的人才培養(yǎng)為目標(biāo)，創(chuàng)新性地提出了“大學(xué)本科全階段立體式培養(yǎng)主線”，從完善學(xué)生生涯規(guī)劃，豐富課程內(nèi)容體系，科學(xué)規(guī)劃科創(chuàng)實(shí)踐，指導(dǎo)比賽論文專利撰寫(xiě)等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行大學(xué)四年全階段培養(yǎng)，充分發(fā)揮學(xué)業(yè)導(dǎo)師、班主任和任課教師的優(yōu)勢(shì)，在大一大二重點(diǎn)進(jìn)行學(xué)業(yè)生涯規(guī)劃、夯實(shí)課程基礎(chǔ)；在大二大三實(shí)現(xiàn)專業(yè)提高，參加科創(chuàng)實(shí)踐，大三大四學(xué)生完成比賽，撰寫(xiě)論文，收獲成果。三個(gè)階段“基礎(chǔ)—提高—收獲”既有內(nèi)容重合又各有區(qū)別，導(dǎo)師和班主任主要實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)生涯規(guī)劃的作用，在大一大二為學(xué)生建立目標(biāo)，而任課教師則從課堂教學(xué)改革的方式入手，一方面提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力，另一方面選拔人才，帶領(lǐng)學(xué)生參加比賽。通過(guò)該立體式、全階段的人才培養(yǎng)模式，取得了較好的成效。本研究提出的具體措施經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐取得了明顯效果，可在實(shí)施書(shū)院制的大學(xué)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。