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摘要：我国大学生创新能力不足一直以来为专家和社会所诟病。为此，笔者尝试建立了由机械专业本科生组成的科研小组，探讨本科生科研能力的培养方式。根据本科生科研能力的现状，结合机械专业学科特点，在培养初期实行科研技能授课培训，中期实行技能模拟应用，后期基于项目实践的提升三个环节的培养模式。结果表明，学生在参与过程中有畏难情绪，但是一旦具备一定科研基础后，其科研积极性得到明显提升，只要给予合适的科研培训及实践锻炼机会，本科生的科研能力能够得到大幅提升。
关键词：机械专业本科生；科研小组；科研能力培养
本文引用格式：姜永正,等.基于科研小组式模式的机械专业本科生科研能力培养初探[J].教育现代化,2019,6(70):12-14.
Preliminary Study on The Cultivation of Undergraduates'Scientific and Research Capabilities Based on Scientific Research Team
JIANG Yong-zheng,YANG Da-lian,GUO Shuai-ping,PENG Yan-feng
(Hunan Provincial Key Laboratory of Health Maintenance for Mechanical Equipment,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan,China)
Abstract:The lack of innovative capability of college students in China has always been criticized by experts and the society.So,a scientific and research team which consist of mechanical undergraduate students is set up to explore the cultivation methods of scientific and research capabilities.Considering the present scientific and research capability situation of the undergraduate students and the characteristics of mechanical majors,the nurturing mode is made up of three parts.At the beginning,the cultivation mainly focuses on skills training courses,and the skill application simulation dominates during the middle term.At the late stage,capacity promotion based on the practice of the scientific and research project are the main focus.Results show that some teammates fear the difficulty in the training process,but the initiatives will be significantly improved once they own some scientific research foundations,and the scientific and research capability of the undergraduate students can be greatly improved as long as appropriate training and practical opportunities provided.
Key words:Mechanical undergraduate students;Scientific and research team;Scientific and research capability cultivation
科技创新是二十一世纪知识型时代和信息时代国家国民经济发展的重要基石，并已成为高素质人才的核心和灵魂。大学生作为我国现代化建设的未来生力军，在党和国家大力强调自主创新的今天，如何培养当代大学生的科研创新能力，已成为目前高校学生工作的一个重要课题。长期以来，我国大学生的创新能力一直以来被专家和社会所诟病[1,2]。究其根源，在于与发达国家相比，我国大学教育模式无法满足对学生科研能力培养的要求，在学生科研能力培养的创新环境、创新机制和创新基础等环节落后于发达国家。鉴于此，笔者以机械专业成立的科研小组为缩影，探讨本科生科研能力培养方式，对于提升我国大学生的创新能力具有重要意义。
一机械本科生科研能力现状剖析
（一)缺乏科技创作来源
科技创新通常离不开已有参照，很多创新是受既有创作启发的。但是，调查显示，本科生缺乏自主查阅信息的习惯，在无特殊动力情况下，很难做到自主查阅文献。大部分本科生在科研创作过程中几乎从来不查阅科学数据库，也不知如何检索到自己关注的有效信息[3-5]。此外，科技创新还依赖于学生的独立思维能力。即使依托于既有科研项目，学生也努力地查阅了有关文献，学生也很难从既有科学研究中提出创新的观点。这是由于我国目前高校课堂教育模式下，老师在教学活动中处于绝对的权威，学生处于被动服从的地位，本科生普遍缺乏独立思考和自主学习的心智特征。在这种心智特征下，学生很难以批判的角度提出属于自己的创新的观点。鼓励创新的教学行为意味着教师走下“权威”的讲台，在尊重和理解中陪伴、包容不同意见，允许不同声音，引领学生共同思考；而我国高校尤为需要给学生提供有利于独立思考的教学环境，帮助学生形成独立思考和自主学习的心智特征，从而找到科技创作灵感。
（二）缺乏研究手段
机械专业科研工作的基本方法为理论法和实验法，其中理论分析主要分为解析法与数值仿真。随着软件科学、数值计算与计算机硬件科学的迅速发展，目前数值仿真已经成为机械工程科研过程中最主要的理论分析工具。而目前，只有少数高等院校有涉及理论分析工具的教学，大部分高等院校本科阶段尚未开设数值模拟相关的课程，即使研究生开设的相关课程，也仅限于有限单元法等简单课程。且限于老师的水平及实践背景，大部分院校的数值模拟课程偏向理论，与实践严重脱节。因此，在理论分析工具的运用上，本科生掌握的理论科研工具几乎为零。其次，在实验工具的掌握环节，本科生课程更是陈旧，基本上还停留于上世纪80年代的力学拉伸及金工实习，新时代现代化的设备几乎从来没有接触，对新式的实验能力几乎一无所知，因此，在实验方案设计及实验展开方面的能力极度欠缺。
（三）科研文案撰写技巧严重欠缺
科技论文、专利及研究报告等科技方案的写作水平很大程度上是高校本科生学习能力和研究能力的综合体现,科技方案的公开与发表也是对学生科研兴趣的极大促进，因此在日常的教学工作中应该重点加强对本科生科技论文写作能力的培养。然而目前学校本科生课程设置不能满足培养计划要求，并未有针对性地开设普及本科生科研方案写作方法的课程。学校对本科生科技方案写作能力的培养重视不够，相应的师资力量配备不足，培训课程设置不合理，从而导致学生在校期间无法系统地学习科技方案写作方法，只能按照别人发表的论文，依葫芦画瓢，模仿其写作框架和思路。经抽样调查结果显示，目前我国高校大学生的科技论文写作水平亟待提高，本科生很少有科技论文、专利发表，且本科毕业设计质量总体水平逐渐走低[6,7]。
二科研小组的组建与管理
针对以上所述中国高校机械本科生科研能力现状，为了培养一批具有独立思考能力，且能熟练运用科研工具进行科研创新的科研人才，笔者成立“机械科研创新小组”，科研小组的具体情况如下。
（一)机械专业科研小组组建过程
遵循自愿报名原则，在报名之初详细介绍科研小组培训内容、小组成员权利与义务，使之清楚认识到科研工作的枯燥、艰难与繁琐，让自愿加入的同学签订不得无故迟到、缺席及退出小组的活动。如此一来，即可初步筛掉大部滥竽充数、没有毅力等的学生，让真正有兴趣有毅力真做事的学生加入科研兴趣小组。此外，明确表明加入科研小组意味着需要付出较多的时间参加小组的培训及科研工作，建议平时学习成绩不好的同学以课程学习为主，慎重加入。经过如此筛选，机械专业科研小组一共包括56名同学。
（二）科研小组管理机制
1)时间管理。每位小组成员将自己的课表交给老师，由老师掌控学生的课余时间。培训及工作时间安排在工作日课余时间、周末及寒暑假。一旦加入科研小组，不得中途退出，无特殊理由者不得缺席培训，不得推托老师安排的科研任务。2)成果管理。明确科研成果的署名顺序，对于研究主题、思路与方案为导师确定，具体由学生实施完成的论文与专利，导师排第一，学生按实现参与贡献进行排名。学生可在导师项目的基础上，提出自己的研究主题，由导师指导，学生实施完成，这种成果提出主题的学生可为第一作者，导师任第二兼通信作者，其余参与的学生按实际贡献进行排名，杜绝随意挂名现象。3)激励机制。对于培训及工作表现好的同学，导师辅助其寻找研究主题，以保证其可以以第一作者发表文献，每年至少提供一项。按成果的质量及项数定期进行评优，表现优秀的学生增加助研津贴补助的数额以示鼓励。学校将根据成果的创新价值，给予报销科研费用。4)淘汰机制。对于科研小组统一安排的集体活动，无特殊理由者不得请假，无故缺席者一律视为自动退出科研小组，并拉入黑名单，以后不得再次加入。
三 科研小组培养过程
为实现迅速提升科研能力的目标，结合机械专业特点，在培养初期实行科研技能授课培训，中期实行技能模拟应用，后期基于项目的实践提升三个环节的科研能力培养模式。
（一)科研技能授课培训
1)科研方案写作技能培训。安排6个课时对科技论文、写作、成果之间的关系进行了阐述，详细讲解了科技论文撰写的方法和技巧、发表等流程。结合申请专利中实际遇到的问题，给大家讲解了专利的基本法律知识、申请专利的注意事项和技巧、申请流程等。培训完后要求学生自己下载文献，仔细阅读文献后，根据文献内容对原文献的题名和摘要进行修改，提高学生对科写作的体会。2)科研工具培训。科研工具培训主要包含三维建模工具培训、CAE仿真工具培训及实验手段培训。三维建模培训以SOLIDWORKS软件为建模工作，培训学生对软件的操作思路，着重强调草图绘制基础，在草图的基础上联系SolidWorks的基本三维的建模、装配并学会如何出工程图，布置作业时重视三维转二维、二维转三维，以促进学生的看图及空间想象能力，共20课时。CAE仿真培训以HYPERMESH软件为CAE分析工具，学习模型的导入，几何清理、网格划分、求解及后处理。重点在于几何清理与网格划分，零部件之间的联接及装配等要点，共培训了22次课时。实验手段培训主要介绍各研究方向当前主流的测试手段，常见的机械类实验设备及使用方法。并结合本单位研究方向，对常见的机械设备操作方法进行实操培训，包括材料力学性能测试系统、B&K振动测试系统和温度测试系统等设备。
（二）技能综合模拟应用
技能培训完成之后，学生具备了从事科研活动的能力基础，但此时仍然达不到立即应用的层面。此时组织科研模拟课堂，借助已经完成的科研项目，让学生从头到尾重复演练项目的整个过程，从研究思路、方案构建入手，到三维建模、模型转换，CAE模型导入，理论及数值模型分析，实验验证及分析，最后模拟科研工作的总结，包括科技论文和专利的命题和撰写方案。整个过程中，学生需要进行自主学习,利用图书馆、网络,查询相关资料。碰到问题通过小组讨论及教师指导,并利用已得到的科研技能找到解决问题的办法。学生要完成总共进行三个项目的模拟课堂，经过如此模拟后，学生基本上达到将所学技术综合应用的层次。
（三）基于老师科研项目的科研能力提升
以老师的科研项目为平台，组织学生密切参与到老师的科研项目之中。由老师组织学生一起讨论评价项目研究立据的充分性、研究内容的合理性、研究方案的可行性，研究课题的新颖性等，具体由学生执行，老师辅助学生解决科研过程中的疑难问题，在项目执行过程中，学生将培训所学知识灵活运用，进一步提升科研能力。科研工作结束后，由导师指导学生完成科技论文、报告或专利的撰写工作，对达到发表要求的方案，指导学生进行投稿，进入发表流程。同时，鼓励学生借助老师的科研平台进行科研创新，要求学生在既有研究的基础上，每年至少自主提出一项创新研究课题，在老师的指导自主提出该项研究的依据、研究内容、研究思路及具体研究方案，然后与同学一起共同完成，最终形成科研成果。
四 总结
（一）学生的科研韧性仍然欠缺
机械专业大一共120人，通过自己报名56人，在学习第一堂课后，有10人自动退出；在SOLIDWOKS学习阶段，有6个主动退出；CAE培训阶段，又有4人退出，最终组建36人的科研小组。共有20人退出，退出率达到1/3，其主要原因为学生在参与过程中有畏难情绪，特别是在培训阶段，如果某节课没有学好，后续很难跟上。而一旦培训出来之后，由于有了一定科研基础，学生积极性普遍提升。
（二）经过所述科研小组式培训后，成员的科研能力得以切实提升
能够从既有研究中，自主提出创新性研究，同时掌握了机械科研工作所需要的三维建模、数值仿真及实验等科研工具，并能初步撰写出能够达到一般发表要求科技论文及专利。这说明只要给予合适的培训及锻炼机会，本科生的科研能力能够得到大幅提升，其创新及实际科研能力并不明显弱于发达国家的学生水平。
参考文献
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[6]柳艳芳,田甜.本科毕业设计(论文)管理的实践与思考[J].课程教育研究,2019(11):33-34.
[7]蔡明山,梅彬运,宋进.以毕业设计强化大学生工程意识和创新能力培养[J].科教导刊(中旬刊),2018(06):82-84.
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