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摘要：本科生科研训练（SRTP）是培养工科生创新素质和科研能力的有效途径。湘潭大学材料科学与工程学院依托学院所拥有的高水平科研平台、高层次教师队伍和高质量科研教学成果，针对材料专业的人才培养特点建立了适合院内本科生的科研训练理念和措施，显著提高了本科生的科研创新能力和综合素质，取得了良好的成效，为地方院校工科生科研训练改革提供了参考。
关键词：工科；本科生科研训练；材料学科；措施；成效
本文引用格式：齐福刚，等.地方院校工科本科生科研训练模式探索与实践——以湘潭大学材料科学与工程学院为例[J].教育现代化,2020,7(56):139-142,167.
一 引言
作为工程科学技术的承载者、新生产力的创造者，工科大学生创新素质和科研能力的高低不仅制约着科学与技术的传承与发展，还决定着工程实践的开展乃至工业化进程的推进。而我国拥有世界上最庞大的工科教育体系，近九成的高等学校都开设了工科专业，无论是工科大学数量还是工科大学生数量都位居世界前列。拥有庞大的工科大学生队伍，我们要做的是把它转变成为巨大的人才资源优势和国家的战略竞争力，而能否做到这一点，核心问题在于如何提升他们的创新素质和科研能力。因此，这就意味着，面向未来的发展，工科大学生创新素质和科研能力的提升问题已经成为一项非常迫切而且重要的任务。
随着工程技术的不断进步和企业的不断发展，社会对工科人才的需求向着综合型、实践型和创新型的目标发展，然而目前高校（尤其是地方高校）工科生的培养模式和培养目标较为单一，一方面存在着“重理论、轻实践”的现象，另一方面针对学生个体，缺乏团队协作和科研实践[1-3]。在积极借鉴美国大学本科生科研训练（Student Research Training Program,简称SRTP）实践经验的基础上，教育部于2007年在众多高校内开始实施真正意义上的本科生科研训练—国家大学生创新性实验计划，旨在充分利用学校在科研教学资源和人才方面的优势,让本科生通过自主立项或者参与教师的项目接受科研训练,使学生尽早接触科研，培养学生的科研创新能力、实践能力和独立工作能力[4]。
二SRTP是提升本科生科研和创新能力的有效途径
美国是最早开展SRTP的国家之一[5]。1969年，麻省理工学院开始实施“本科生科研机会计划”，鼓励本科生参与教师的研究项目，将本科生科研能力培养纳入本科培养体系。1978年，在美国民间组织“本科生科研理事会”成立。2001年，美国卡耐基教育促进委员会调查美国123所大学本科生教育改革现状，调查报告显示，有15所大学给所有或75%以上的本科生提供了科研训练的机会。在20世纪90年代知识经济时代呼吁要培养创新人才的需求背景下，1996年清华大学最早开始实行”大学生研究训练计划”，旨在培养学生的创新能力、科研能力，锻炼实践才能。中国科技大学、浙江大学、南京大学、北京大学、北京师范大学等国内知名高校，也陆陆续续将科研训练引入本科生培养中，将科研训练看作是人才培养模式的重要途径之一。2007年，教育部开始实施国家大学生创新性实验计划，湘潭大学成为该计划第二批入选高校之一。
作为一所综合性全国重点大学，湘潭大学始终重视本科生人才培养质量，尤其为理工科本科生提供了多种科研训练和创新培养的平台和机会，主要包括国家大学生创新训练实验计划、大学生研究性学习和创新性实验计划、全国大学生系列科技学术竞赛等，其中参与人最多和普及面最广的就是SRTP——湘潭大学大学生研究性学习和创新性实验计划。从2008年开始，湘潭大学SRTP至今已经进行了12期了，学校每年立项200余项，涉及本科生800余人。经过多年的执行，学校已经形成了一套比较成熟的管理和运作制度，但是仍然存在一些欠缺，特别是对于具体学科，项目在实施过程中应该因地制宜。湘潭大学材料科学与工程学院结合学院科研、教学及人才资源，针对材料专业人才培养特点提出了适合自己的理念和措施。
三材料科学与工程学院SRTP的资源分析
（一）高水平的学科与科研平台
湘潭大学材料科学与工程学院成立于2014年6月，与西北核技术研究院（以核科学和技术为主要研究领域的多学科综合性研究机构）合作共同组建。目前，湘潭大学材料科学与工程学院拥有“一般力学与力学基础”国家重点学科、“材料科学与工程”国家级一流本科专业、“材料物理”国家级特色专业、“材料科学与工程”一级学科博士点和博士后流动站、“军用关键材料”国防特色学科、“材料科学与工程”湖南省“双一流”国内一流建设学科和“材料科学与工程”湖南省重点学科等学科和专业平台。此外，特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室、低维材料及其应用技术教育部重点实验室、材料科学与工程国家级实验教学示范中心、薄膜材料及器件湖南省重点实验室、材料设计及制备技术湖南省重点实验室和薄膜材料产业化湖南省高校产学研示范基地等平台为本科人才培养（尤其是SRTP项目的高质量执行）提供了良好的教学和科研平台保障。
（二）高层次的教师人才队伍
目前，材料科学与工程学院形成了一支以中国工程院院士、国家级特聘教授、国家杰出青年基金获得者为学术带头人，以“百千万人才工程”国家级人选、国家教学名师、国家“万人计划”青年拔尖人才、教育部青年长江学者、教育部跨（新）世纪人才、教育部霍英东教育基金会高等院校青年教师奖、全国百篇优秀博士学位论文获得者、湖南省百人计划特聘教授、湖南省芙蓉学者计划特聘教授、湖南省“湖湘青年英才”、湖南省杰出青年基金获得者和优秀青年基金获得者为中坚力量的教育部创新团队、国家级教学团队和湖湘高层次人才聚集工程顶尖创新团队等一流科研教学团队。高层次的教师人才队伍是本科人才培养，尤其是SRTP项目执行的导师保障。
（三）高质量的科研与教学成果
目前，材料科学与工程学院立足于国家重大需求，紧密围绕湖南省特色军工产业，以材料与力学学科交叉为特色，开展航空航天装备材料与器件的设计、制备、性能和应用研究，形成了硅漂移探测器、铁电材料及存储器、高性能锂离子电池关键材料与器件、航空发动机热障涂层和高温合金等五个稳定的特色研究方向。近年来，学院承担了科技部、国家自然科学基金委、国家军工等重大重点项目，年均科研经费达到3000万以上；获国防技术发明奖二等奖、湖南省自然科学奖一等奖等科研奖励14项；授权美国发明专利5项，国家发明专利100余项，立项国军标9项；年均发表SCI论文100余篇，大量研究成果发表在Sci.Adv.、Chem.Rev.、Adv.Mater.、Nano lett.、Surf.Sci.Rep.和Adv.Funct.Mater.等知名期刊；材料学科ESI排名进入全球排名前5‰。此外，我院还获得国家级教学成果二等奖、湖南省高等教育教学成果奖一等奖和二等奖等多项教学成果奖；建设多门精品课程，其中有2门国家级精品资源共享课和国家级规划教材；建设了10余个大学生实习基地；承担了湖南省高等教育教改项目、湖南省高校信息化教学应用项目、湘潭大学教改项目等教改项目30余项。
四 材料科学与工程学院SRTP的理念和举措
（一）提升SRTP在人才培养中的重要性
（1）将SRTP纳入各专业本科人才培养方案以往本科生想参加SRTP只有申请“湘潭大学大学生研究性学习和创新性试验计划项目”一种途径，而且项目申请、执行及结题过程中，基本上都是靠自己摸索、师兄师姐指导等有限途径，很多本科生并不了解“科研训练”应该具备哪些条件、如何科研入门、如何快速提升自己等等。2016年，材料科学与工程学院借修订本科生专业人才培养方案之际，将SRTP纳入学院各个专业人才培养方案之中，即在第七和第八学期开设《科研基础训练1》和《科研基础训练2》课程（总共32学时），让全体本科生均受到最基础的科研训练，将SRTP和本科毕业论文无缝衔接在一起，切实提高全体师生对SRTP的重视程度，主动积极地提高全体本科生的科研创新能力和素质。
（2）将SRTP成果纳入奖学金评定、保研推免的主要指标以往本科生只要参加了国家级、省部级和校级“大学生研究性学习和创新性试验计划项目”，在奖学金评定、保研推免中均设有加分项，唯一的考核标准就是结题“合格”。这存在一些问题，不少学生重视立项，立项后就万事大吉，结题时草草了事。为了避免这种现象的存在，进一步提升大学生研究性学习和创新性试验计划项目以及SRTP的实施质量，学院设置了科研成果考核，要求在结题之时要有成果，包括学术论文、发明专利、实用新型专利、模型、实物、学术会议口头报告等，增设结题答辩环节，考核合格后个人及团队成员均可以获得科研学分、奖学金评定加分、科研补助和保研推免加分等，切实将高质量SRTP成果纳入奖学金评定、保研推免之中。
（3）将SRTP项目作为指导教师的奖励考核指标内容本科生专业基础薄弱，属于“科研小白”，需要“师父领进门”，在科研训练过程中，指导教师需要在选题、制定研究方案、执行及结题全过程中提供针对性指导。由于平时工作任务较多，导致给指导老师的压力较大，而且学校及学院给予SRTP的经费支持较少，导致部分教师的科研经费无法满足需求，尤其是青年教师。为了提升指导教师的积极性，认可教师的工作，学院将SRTP的指导工作直接和教师的学生指标分配、评奖评优、年终绩效考核、职称晋升等直接挂钩。
（二）确保SRTP的适用性
（1）时间周期加长，确保时间充裕
目前SRTP项目普遍为一年执行期，要完成项目选题、申请、制定方案、具体执行和结题等工作，期间还包括文献检索、专业基础知识自学和其他课程学习等，所以实际上效果普遍不好，大部分学生存在应付了事等问题。湘潭大学材料科学与工程学院针对指导老师和学生进行了充分调研，结合学院教学和科研现状，做了如下安排：大一期间主要任务是学习基础课程，学院整体对学生进行引导，培养其对科研的兴趣；大二期间主要任务就是学会文献查新，初步确定指导老师，阅读本方向前沿、进展以及选题背景，参与研究生日常工作，熟悉实验操作、理论计算等基本技能；大三和大四衔接在一起，也就是SRTP直接和本科毕业论文联系在一起，开始相对独立的研究工作，获取实验和观察数据，完成研究总结。这样就能确保时间充裕，保证SRTP效果高质量。
（2）学生分类实施，做到因材施教
由于本科生数量远大于教师数量，不可能做到一对一指导，而且研究人员发现，创新团队的方式更有利于本科生成长以及科研训练的进行[6]。学院限定SRTP团队2～4人，按照驱动模式分为导师引导型、兴趣驱动型、利益驱动型。教师引导型培养动力源于教师自身科研的规划与需求，以及本科生自身科研能力培养的要求。由于本科生自身专业、学识以及视野限制，更多地需要指导老师“带入门”，所以这类占主流。兴趣驱动型主要是指部分本科生对待科研有自身的兴趣，志同道合者聚集在一起组成团队，希望通过参与自身感兴趣的科研活动获取满足感，动力主要源于自身兴趣以及学术追求。这类团队具有自身驱动型，容易团结在一起，使得效果和质量会更好，要注意的就是学院层面要引导好，并且提供一定的资金支持和条件支持，尽量有教师指导。利益驱动型主要是部分本科生基于奖学金、保研推免等现实目的而参与科研，这部分也要注意引导。
（3）选题要求适中，导师合理指导
指导老师在SRTP的选题上要注意适中，相比基础理论研究的“入门难”，建议采取以实践类为主，培养本科生的实践应用和动手能力。湘潭大学材料科学与工程学院实行科研团队制，逐渐形成了五个稳定的科研方向，因此SRTP的选题都是紧密围绕航空航天材料、新能源材料、微电子材料与器件等方向进行。以2016届本科生毕业论文为例，88.5%毕业论文在实验、实习、工程实践和社会调查等实践环节中进行，只有11.5%属于理论研究[7]。对于研究生而言，经过四年的本科学习和本科毕业论文，已经具备了专业基础知识，了解了科研的基本流程，研究生期间全身心地投入科研，而本科生还未掌握专业基础知识，对于科研还处于“懵懵懂懂”状态，日常还有课程时间学习，不能够全部时间用于科研训练。因此，指导老师要注意研究生和本科生的区别，培养方式上也要注意区别，合理进行指导。
（4）开设相关课程，保障基础条件
为了更好地提高SRTP的质量及学生受益面，学院主要做了以下几方面工作：1）开设《科研基础训练》课程[8]。该课程时间跨度为一学年，课程与本科毕业论文有效衔接在一起，主要分为理论讲授、实践训练和成果评价三个阶段，主要包括课程总体介绍、文献检索与研究方案设计、科研选题及研究方案汇报、科研方法学介绍、科研训练课题进展、实验结果与分析的理论教学、实验结果整理及阶段汇报、科技报告及申请书写作、科研成果汇报等。2）精英班级“师昌绪班”先行探索。早期为了探索可行性，学院选了师昌绪班（拔尖人才培养实验班）作为实验对象，班级全体学生实行导师负责制，进入导师课题组，科研训练贯穿大学培养全过程。在总结经验基础上，学院拟于2020年全院大面积推广。3）保障SRTP的基础条件。多渠道经费支持，学院从仅有学校限额资助到学院和导师多渠道资助，学院通过“双一流建设”专项经费、实验室建设经费、本科生科研成果专项报销经费等途径进行资助。2019年，共设立了40项本科科研项目，涉及到120名左右本科生，绝大多数直接参与到导师的国家级和省部级课题。
五 材料科学与工程学院SRTP的成效
（一）本科生参与科研训练的积极性显著
表1为学院近五年本科生申请和资助科研训练项目统计，从2015年到2019年，申请数从10个增加到53个，资助数也从7个增加到40个。2016年，学院把2015级师昌绪班纳入SRTP探索班级，全班学生（25人）实行创新团队及导师负责制，组建了10个创新团队，正式设立院级SRTP项目。从表中还可以看到，校级资助数近两年出现了削减，但是院级资助数大幅度提高，除了每年师昌绪班的学生参加外（每年10个左右），主要是由于学生参与的积极性都在提高。除了立项的SRTP项目，学院还鼓励学生积极参与“无名分项目”，鼓励学生积极主动地联系导师，进入导师课题组参与课题。对于后期取得成果的团队，达到结题标准的，学院会进行科研后补助、补加学分、奖学金评定加分、保研推免加分等激励措施。
（二）本科生综合素质显著提升
通过对2016届本科毕业论文进行总结和分析，发现承担过SRTP项目的本科生，其论文选题紧跟实际应用或科学前沿，创新性较强，而且由于本科毕业论文和科研训练项目结合在一起，所以工作量非常饱满，篇幅均在45页以上，大部分工作经过整理都可以向专业学术期刊投稿，甚至少部分学生的毕业论文已经达到硕士毕业论文的水平和毕业要求[7]。学院后期回访调查发现，科研基础训练项目执行期间，学生们不仅学会了如何看文献、如何设计研究方案、如何做实验、如何分析和处理数据等基本科研能力，而且学会了如何解决设备故障、如何请教研究生师兄师姐等解决问题的能力。经过本科期间的科研训练，本科生对科研选题、课题设计及成果撰写等科研基本程序和规则有了深刻的认知，65%会选择继续深造，研究生入学后深受导师们的喜爱和认可。
（三）本科生科研成果显著增加
实践证明，系统化训练、类似研究生模式的SRTP模式在材料类人才培养方面取得了丰硕的成果[9]。以师昌绪班为例，学院选了该班作为实验对象，所有学生都参与到国家级和省部级项目的研究，实行导师负责制，导师均为教授，科研基础训练贯穿大学期间。2015级师昌绪班考研录取率达到86.4%，被德国亚琛工业大学、日本东京工业大学、清华大学、北京大学、中国科学院大学、厦门大学等国内外顶尖高校和科研院所录取，大部分学生的研究生导师都是院士、国家杰青获得者、长江学者等国内知名专家。目前，2016级师昌绪班大部分学生也已推免到国内外名校深造，该班黄辉宇同学本科期间有多篇SCI论文发表，同时获得全国大学生英语能力竞赛二等奖、美国大学生数学建模大赛二等奖等竞赛奖项，已接到美国哥伦比亚大学博士研究生的录取通知书。
六 结论和讨论
目前，我国大多数“双一流建设”高校已经开展了SRTP，确实有效提高了本科的创新和实践能力。然而我国80%左右的工科本科生集中在地方普通高校，实行SRTP的高校还较少。湘潭大学材料科学与工程学院有效利用自身资源，将SRTP贯穿于大学四年，大幅度提高了本科生的科研创新能力，大大激发了本科生的科研热情，更重要的是使得其综合能力得到很好的训练和提升，对于提升地方高校人才培养质量起到重要作用。湘潭大学材料科学与工程学院对于材料类SRTP模式的实践和探索不仅适用于地方高校的材料学科，而且对于其他工科类专业也具有借鉴和启发的作用。
参考文献
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[8]蒋文娟,杨丽,周益春,等湘潭大学破解本科毕业论文之困的实践探索[J].教育现代化,2019,(6):102-105.
[9]熊飞,刘红艳,王安.等.科研导向式本科生创新能力培养模式探索[J].大学教育,2017,(11):154-156.
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