國(guó)內(nèi)外工科類本科生科研狀況概述

吳昊澤 王證光 孫晶

[摘 要]本科階段進(jìn)行科研活動(dòng)是人才綜合能力培養(yǎng)的有效途徑，以北美、歐洲、亞洲14所工科高校作為研究樣本，對(duì)其本科生科研情況進(jìn)行全面概述。各所高校在本科階段對(duì)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)存在共同點(diǎn)：提供學(xué)科交叉的科研項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)人才的跨學(xué)科培養(yǎng)；在科研項(xiàng)目開展過程中，有自主選題、開題、匯報(bào)、檢查、獎(jiǎng)勵(lì)、總結(jié)、答辯等過程，全方位培養(yǎng)人才的口頭表達(dá)能力、辯證性思考問題能力、批判思維能力，這些能力在傳統(tǒng)課堂上是很難培養(yǎng)的。

[關(guān)鍵詞]本科生科研；能力培養(yǎng)；創(chuàng)新人才

[中圖分類號(hào)] G649 ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2023） 02-0035-04

本科生科研指本科生在課堂外進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究、調(diào)研、發(fā)明創(chuàng)造等科學(xué)研究活動(dòng)，美國(guó)著名學(xué)者漢吉姆教授對(duì)本科生科研給出定義：“本科生科研是一項(xiàng)學(xué)生與指導(dǎo)教師相互協(xié)作的工作，學(xué)生與教師一起發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并通過科學(xué)方法解決問題，或者是根據(jù)學(xué)科差別選用不同的研究方式所進(jìn)行的科學(xué)研究工作”。[1]該定義強(qiáng)調(diào)本科生的協(xié)作性，即在科研過程中學(xué)生與導(dǎo)師之間的師生協(xié)作、學(xué)生作為個(gè)體或者團(tuán)隊(duì)成員之間的生生合作。本科生科研的宗旨在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

與其他教學(xué)活動(dòng)相比，本科生的創(chuàng)新能力可通過科研活動(dòng)獲得，且事半功倍，因此本科生科研被越來越多的國(guó)際一流高校重視。論文通過總結(jié)與分析國(guó)內(nèi)外14所高校的本科生科研情況，探究出科研項(xiàng)目中特定科研任務(wù)與所對(duì)應(yīng)的能力之間的關(guān)系，給出為培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力應(yīng)提供哪類科研活動(dòng)，便于有針對(duì)性地選擇科研項(xiàng)目，為學(xué)生、專業(yè)、高校進(jìn)行能力培養(yǎng)時(shí)提供理論參考。

一、國(guó)外工科類本科生科研概覽

（一）美國(guó)

本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃的概念雛形源自美國(guó)。1969年，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才，美國(guó)麻省理工學(xué)院最早提出并實(shí)施“本科生研究機(jī)會(huì)計(jì)劃”（Undergraduate Research Opportunity Program，簡(jiǎn)稱UROP），并為其他美國(guó)大學(xué)所效仿，如加州大學(xué)伯克利分校在1991年創(chuàng)立了“本科生科研學(xué)徒計(jì)劃”（Undergraduate Research）。[1，2]隨后，美國(guó)本科生科研發(fā)展良好，包括美國(guó)聯(lián)邦政府、全國(guó)范圍內(nèi)的本科生科研大會(huì)和雜志以及其他社會(huì)組織均給予大力支持，例如聯(lián)邦政府提供資金并支持立項(xiàng)，本科生科研大會(huì)和本科生科研雜志等高校組織通過出版諸如《本科生研究指南》等期刊提供科研信息，美國(guó)科研理事會(huì)（CUR）等社會(huì)機(jī)構(gòu)提供實(shí)驗(yàn)條件支持等。[3]除上述外部支持，各高校也有內(nèi)部舉措，例如，開設(shè)研究型課程，并在開課前為本科生提供導(dǎo)入講座，為本科生各方面的能力培養(yǎng)提供多樣化平臺(tái)。

1.麻省理工學(xué)院

科研專用學(xué)期：如前所述，在獨(dú)立自主活動(dòng)學(xué)期（Independent Activities Period），MIT的UROP為每名學(xué)生提供科研預(yù)備知識(shí)培養(yǎng)計(jì)劃，要求學(xué)生應(yīng)保證每周有6到10個(gè)小時(shí)課余時(shí)間用于該項(xiàng)研究，堅(jiān)持多于一學(xué)期的時(shí)間，[4]對(duì)本科生科研能力進(jìn)行培養(yǎng)，致力于打造出創(chuàng)新人才。學(xué)校從教師和學(xué)生兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的角度面對(duì)UROP項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估。該項(xiàng)目可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維以及理論寫作能力、整理數(shù)據(jù)能力和跨學(xué)科處理問題能力。[5]

2.加州理工學(xué)院

暑期本科生科研獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃：1979年加州理工學(xué)院工程系的Fred Shair教授創(chuàng)立了為期十周的“暑期本科生科研獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃”（Summer Undergraduate Research Fellowships-Program，簡(jiǎn)稱SURF），通過雙向選擇的方式為本科生提供與加州理工大學(xué)的教師和研究人員合作的機(jī)會(huì)。[6]該項(xiàng)目重點(diǎn)培養(yǎng)的是學(xué)生的批判性思維、跨學(xué)科思考和與人交往的能力。

3.哥倫比亞大學(xué)

三化一性：哥倫比亞大學(xué)通過多種渠道，例如企業(yè)、研究所等為本科生提供豐富的科研內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生的分析解決問題能力、領(lǐng)導(dǎo)與團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新思維與能力。該校對(duì)本科生科研訓(xùn)練的實(shí)施與推進(jìn)策略可概括為以下四個(gè)方面：成立“專業(yè)化”的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組織與管理；依托“立體化”的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施與推進(jìn)；設(shè)置“多樣化”的載體來評(píng)價(jià)與推廣；制定“激勵(lì)性”的機(jī)制措施來引導(dǎo)與支持。[7]

4.斯坦福大學(xué)

循序漸進(jìn)接觸科研：斯坦福大學(xué)給予本科生非常大的自由去選擇自己感興趣或擅長(zhǎng)的項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生的批判性思考能力，對(duì)學(xué)生明確未來規(guī)劃起到重要的作用。通過大學(xué)四年循序漸進(jìn)的課程教育讓學(xué)生逐漸深入接觸科研，例如：入門研討課程、研討課項(xiàng)目。這種研討課程對(duì)提高學(xué)生的歸屬感、存在感以及明確學(xué)生的未來規(guī)劃具有重要的作用。[8]

（二）德國(guó)

德國(guó)高校創(chuàng)造性地將本科生科研以應(yīng)用型科研（技術(shù)）為主，且對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)高度重視，通過實(shí)踐鍛煉讓學(xué)生畢業(yè)后具備初步的科研能力。[9]

1.代根多夫應(yīng)用科技大學(xué)

建設(shè)交叉學(xué)科團(tuán)隊(duì)：代根多夫應(yīng)用科技大學(xué)的辦學(xué)理念是“為職業(yè)實(shí)踐而進(jìn)行科學(xué)教育”，旨在培養(yǎng)實(shí)際生產(chǎn)部門需要的高級(jí)技術(shù)型、應(yīng)用型職業(yè)人才。[1]該?？蒲袌F(tuán)隊(duì)主要由教師、企業(yè)人員、學(xué)生（博士生、碩士生、本科生）組成。以Cham校區(qū)為例，其科研團(tuán)隊(duì)由電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)人士組成，成員學(xué)科領(lǐng)域各有不同卻能互相合作，其中的本科生主要從事基礎(chǔ)工作的實(shí)施，而且作為未來的人才儲(chǔ)備也備受團(tuán)隊(duì)重視。[10]

2.慕尼黑工業(yè)大學(xué)

加大校企協(xié)同力度：慕尼黑工業(yè)大學(xué)與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等建立了廣泛的創(chuàng)業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)校與企業(yè)以及其他科研機(jī)構(gòu)之間形成了一種互動(dòng)互利的關(guān)系。企業(yè)對(duì)學(xué)校的作用：為學(xué)校的科研工作提供資金保障；為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。學(xué)校對(duì)企業(yè)的作用：學(xué)校的科研成果為企業(yè)所用，有利于提升企業(yè)的科研水平和競(jìng)爭(zhēng)力。在這種背景下，慕尼黑工業(yè)大學(xué)邀請(qǐng)企業(yè)行業(yè)精英擔(dān)任學(xué)生的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師，學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，以企業(yè)為實(shí)踐平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)參與到真實(shí)的創(chuàng)業(yè)實(shí)踐中，為以后的學(xué)習(xí)深造或企業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。[11]

（三）新加披

新加坡高校依托優(yōu)勢(shì)學(xué)科資源為本科生提供科研機(jī)會(huì)，而且非常重視提升本科生科研的國(guó)際化視野、多學(xué)科交叉能力和可持續(xù)性創(chuàng)新能力。

1.新加坡國(guó)立大學(xué)

注重國(guó)際化：本科生培養(yǎng)方面，大一的學(xué)生通過到實(shí)驗(yàn)室觀摩讓他們盡早參與到課題組的研究和討論中；大二以上的學(xué)生將自擬題目、選擇導(dǎo)師、組建團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科研，項(xiàng)目圓滿完成且達(dá)到評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的可以獲得相應(yīng)學(xué)分。新加坡國(guó)立大學(xué)注重以國(guó)際競(jìng)賽為抓手，在解決學(xué)科難題的過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，在不同國(guó)家選手的競(jìng)技中促進(jìn)國(guó)際間思想的交流和碰撞，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。[12]

2.南洋理工大學(xué)

重視科教融合：本科生從入校開始就接受各種科研鍛煉，該校的培養(yǎng)方式旨在強(qiáng)調(diào)本科生在探究、討論的過程中完成知識(shí)的積累，在科學(xué)探索中培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。學(xué)校還為本科生設(shè)立了 “全球研究實(shí)習(xí)計(jì)劃（GRI）”，資助學(xué)生開展境外研究，旨在進(jìn)行跨文化的智慧碰撞。[13]

（四）日本

日本高校強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室氛圍，且注重不同實(shí)驗(yàn)室之間的協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)；在同一項(xiàng)目中，高年級(jí)學(xué)長(zhǎng)也會(huì)帶領(lǐng)新生入手科研，“傳、幫、帶”氛圍濃厚，注重團(tuán)隊(duì)合作。

1.東京大學(xué)

兩階段：東京大學(xué)的本科教育分為2個(gè)階段，即前2年為前期階段（junior division），后2年為后期階段（senior division）。研究生院把本專業(yè)最前沿的教育和研究?jī)?nèi)容融入本科教育前期階段的教學(xué)，使本科生較早地接觸最先進(jìn)和最前沿的研究成果，發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)興趣，從而帶動(dòng)學(xué)生積極參與科研；在后期階段面對(duì)眾多科研成果，選擇自己感興趣的內(nèi)容。在整個(gè)過程中，極大地提升了學(xué)生的辯證思考能力、交流合作與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。[14]

2.東京工業(yè)大學(xué)

本碩博一體化管理：大一年級(jí)旨在使學(xué)生掌握工程與科學(xué)領(lǐng)域的通用語(yǔ)言，建立跨學(xué)科研究的知識(shí)基礎(chǔ)和尊重生命的發(fā)展理念。為避免在本碩銜接過程中重新選擇專攻部門并適應(yīng)新的研究領(lǐng)域，東京工業(yè)大學(xué)在本科二至四年級(jí)開展科研課程，旨在讓每一名本科生都可以在大二大三年級(jí)接觸科研，并且在大四階段進(jìn)行獨(dú)立研究。[15]

二、國(guó)內(nèi)工科類本科生科研概覽

（一）清華大學(xué)

Seminar科研訓(xùn)練：以清華大學(xué)物理學(xué)院為例，本科生在大學(xué)三、四年級(jí)進(jìn)入研究組或?qū)嶒?yàn)室完成Seminar科研訓(xùn)練。Seminar科研訓(xùn)練的具體施行的方式包括：一、二 年級(jí)的 Seminar研討班/課；三、四年級(jí)的Seminar研究組；出國(guó)2～3月的Seminar研究專題。一、二年級(jí)學(xué)生主要圍繞課程學(xué)習(xí)自發(fā)組成研討班。在三、四年級(jí)的研究組里，學(xué)生們自 主 選 擇 導(dǎo) 師進(jìn)行研究活動(dòng)，導(dǎo)師可來自物理系，也可來自其他院系，甚至跨學(xué)校。一般在三年級(jí)的暑假后有一次集中的匯報(bào)考核。利用暑假在國(guó)外實(shí)驗(yàn)室完成的研究專題，回國(guó)后也要匯報(bào)和考核。上述科研訓(xùn)練對(duì)學(xué)生的意義最主要是研究意識(shí)的養(yǎng)成。學(xué)生經(jīng)過Seminar 研究訓(xùn)練后，普遍具有學(xué)習(xí)探索的主動(dòng)性、較強(qiáng)的研究創(chuàng)新能力以及終身學(xué)習(xí)能力。[16]

（二）大連理工大學(xué)

實(shí)踐班培養(yǎng)模式：學(xué)校組織各專業(yè)在入學(xué)伊始招募新生進(jìn)入實(shí)踐班，第一學(xué)年主要以研究性通識(shí)課程為主，目的是讓學(xué)生提早接觸研究，初步引導(dǎo)學(xué)生的科研興趣，并適度培養(yǎng)學(xué)生搜集、整理、分析相關(guān)信息的能力，以及未來研究中要用到的技術(shù)軟件學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力等。第二學(xué)年向?qū)W生開放可供選擇的研究專題，通過團(tuán)隊(duì)合作共同就某一專題進(jìn)行較為深入的信息整理和研究，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的研究熱情和研究興趣。第三年學(xué)生有機(jī)會(huì)參與各個(gè)級(jí)別的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，此時(shí)學(xué)生可以選擇本學(xué)科專業(yè)教師的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，也可以選擇將一、二年級(jí)持續(xù)跟進(jìn)的研究專題作為自己的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目繼續(xù)研究。[17]

（三）武漢大學(xué)

本科科研培養(yǎng)體系：入學(xué)后的新生自主組隊(duì)，向所在學(xué)院申報(bào)擬研究課題，立項(xiàng)后實(shí)施，并在第一學(xué)年末進(jìn)行考評(píng)。第二學(xué)年時(shí)，學(xué)生自主申報(bào)高階項(xiàng)目，與年度創(chuàng)新計(jì)劃相比，該活動(dòng)管理更為規(guī)范和嚴(yán)格，從中脫穎而出的學(xué)生也會(huì)成為國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。第三學(xué)年，學(xué)院通過舉辦各類科研學(xué)術(shù)的競(jìng)賽來提升學(xué)生做科研項(xiàng)目的成就感和專業(yè)認(rèn)同感。在該本科科研培養(yǎng)體系之下，鍛煉了學(xué)生的口語(yǔ)表達(dá)和臨場(chǎng)發(fā)揮的能力、批判性思維、獨(dú)立思考與解決問題的能力等。[18]

（四）南開大學(xué)

暑期科研計(jì)劃：南開大學(xué)要求每名學(xué)生在大一暑期內(nèi)開展為期一個(gè)月的本科生暑期科研訓(xùn)練，以科研系列講座為主，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本科研素質(zhì)。大二下學(xué)期，以國(guó)家和天津市的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃為主，培養(yǎng)學(xué)生的科研與創(chuàng)新能力。大三暑假，通過在中科院研究所進(jìn)行為期一個(gè)月的科研實(shí)習(xí)來進(jìn)一步提高科研創(chuàng)新能力。 大三開始，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，大四階段的畢業(yè)論文鼓勵(lì)和支持學(xué)生到國(guó)內(nèi)其他大學(xué)、中科院研究所、甚至國(guó)外進(jìn)行?？蒲羞x擇的多樣性為培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了更多可能，同時(shí)對(duì)本科生的能力培養(yǎng)提供便利。[19]

如上所述，縱觀我國(guó)高校與國(guó)外高校，在本科階段對(duì)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)方面存在以下共同點(diǎn)：均提供學(xué)科交叉的科研項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)人才的跨學(xué)科培養(yǎng)；在科研項(xiàng)目開展過程中，均有自主選題、開題、匯報(bào)、檢查、獎(jiǎng)勵(lì)、總結(jié)、答辯等過程，全方位培養(yǎng)人才的口頭表達(dá)能力、辯證性思考問題能力、批判思維能力，這些能力在傳統(tǒng)課堂上是很難培養(yǎng)的。橫向看，我國(guó)高校與國(guó)外高校相比，也存在一定的差異，例如國(guó)內(nèi)本科生科研起步晚、本科生科研資源分配不平衡（校內(nèi)學(xué)科之間以及校際之間）等。

此外，我國(guó)大部分高校只是單純地開展了本科生科研，并沒有系統(tǒng)準(zhǔn)確地研討本科生的科研會(huì)給個(gè)人發(fā)展帶來怎樣的影響，未來可借助大數(shù)據(jù)分析等獲得有關(guān)結(jié)論，為初入大學(xué)的本科生在選擇科研項(xiàng)目時(shí)提供幫助，為高校培養(yǎng)人才的科研創(chuàng)新能力提供理論支撐。

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（責(zé)任編輯：杜家和）

A Review of the Scientific Research of Engineering Undergraduates in Domestic and Abroad——Take 14 Universities in North America， Europe and Asia as Examples

Wu Haoze1，2 ? Wang Zhengguang1，2 ? Sun Jing1，2，3

（ 1 School of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology， 2 DUT-UCI Joint Program， 3 National Experimental Teaching Demonstration Center of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology ）

Abstract： Scientific research in the undergraduate period is an effective way to cultivate talents' comprehensive ability. Taking 14 engineering universities in North America， Europe and Asia as research samples， this paper gives a comprehensive overview of their undergraduate scientific research. There are some common points in the cultivation of students' scientific research ability in the undergraduate stage： providing interdisciplinary research projects to realize the interdisciplinary cultivation of talents; During the development of scientific research projects， there are processes such as independent selection of topics， proposal， report， inspection， reward， summary， defense， etc.， so as to comprehensively cultivate talents' oral expression ability， dialectical thinking ability and critical thinking ability， which are difficult to cultivate in traditional classrooms.

Key words： ?Undergraduate Scientific Research ; Ability Training; Innovative Talents