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摘 要：科技创新是推动经济可持续发展、实现国家强盛的核心要素，其关键是创新人才的培养，本科生科研创新教育是培养创新人才的重要途径。由于各个高校拥有具有其自身特点的教育背景、专业领域、科研资源和学生培育方式等，本科生科研创新教育的模式和运行机制也大相径庭，因此探索适合高校特点的本科生科研创新教育模式至关重要。本文在分析我国本科生科研创新教育现状的基础上，结合浙江理工大学材料科学与工程学院的实际情况，探讨了以科研为导向、“导生制”和“导师制”协同培养本科创新人才的新模式。
关键词：本科生科研创新教育；创新驱动发展；创新人才培养
本文引用格式：姚玉元，蔡伟杰，王文涛，等 . 本科生科研创新人才培养模式的探索——以浙江理工大学材料科学与工程学院为例 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):59-62.
Exploration on the Training Mode of undergraduates' Scientific research Innovative Talents
——Taking the School of Materials Science and Engineering of Zhejiang university of Technology as an Example
YAO Yuyuan，CAI Weijie，WANG Wentao，LV Weiyang，ZHU Yaofeng，LV Wangyang
（School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology，Hangzhou Zhejiang）
Abstract: Scientific and technological innovation is the core element to promote the sustainable development of economy and realize the prosperity of the country. The key is the cultivation of innovative talents. Undergraduate scientific research and innovation education is an important way to cultivate innovative talents. Because each university has its own characteristics of education background, professional field, scientific research resources and student cultivation mode, the mode and operation mechanism of undergraduate scientific research and innovation education are also very different. Therefore, it is very important to explore the mode of undergraduate scientific research and innovation education suitable for the characteristics of universities. Based on the analysis of the current situation of undergraduate scientific research and innovation education in China and the actual situation of School of Materials Science and engineering of Zhejiang University of technology, this paper discusses a new mode of collaborative cultivation of undergraduate innovative talents with scientific research orientation, student guidance system and tutorial system.
Keywords: undergraduate scientific research and innovation education; innovation driven development; cultivation of innovative talents
一 引言
多年以来，我国在教育改革的道路上从未止步， 而创新型人才的培养一直是我国教育改革的重点。虽然各大高校都在积极响应教育改革，但改革的结果却不尽人意。
二 我国本科生科研创新教育现状
社会经济的发展现状已经证明：谁拥有了一流的创新型人才，谁就能在经济建设中占据优势。随着知识社会的来临，科学技术迅猛发展，创新人才的内涵也在不断被重新定义与丰富。稳定的创新人才培养体系框架主要包含三翼，分别是学术型创新人才、技能型创新人才和创业型创新人才。随着供需错位、结构调整等模式的出现，我国的社会经济发展步入新常态。在这种宏观经济格局下，习近平总书记从战略高度提出了“供给侧结构性改革”[1]。供给侧结构性改革指的是：以“精准供给”为核心， 以改革的方式调整供给结构，提升供给结构对需求变化的灵活性，促使供给体系更好地适配需求结构的变化。教育可以说是最重要的民生领域之一，据统计， 2019 年全国普通高校毕业生人数高达 834 万。这个数字在我国教育史上创就了新高，随之而来的问题是我国总体上比较严峻的就业形势。大量毕业生遇到了找工作难的问题，即使这样，企业对高校创新型人才的需求仍高达数千万，创新人才供需之间的矛盾也日益突出。出现这样的问题，究其主要原因， 是高等院校培养的人才创新能力不足，以至于满足不了社会需求的变化。在供给侧结构性改革面前，高等教育创新人才供给与社会需求不协调这一矛盾迎刃而解。“创新、协调、绿色、开放、共享”是供给侧结构性改革的发展理念 [2]，而“创新”则高居于五大发展理念首位。因此，想要高效推进高等教育供给结构改革，就必须秉持“创新驱动发展”的整体理念 [3]。高校作为创新型人才的重要聚集地和科研创新成果的主要出产地，调整自身供给结构迫在眉睫 [4]。
三 本科生科研创新人才培养模式的探索
对于本科生来说，参与科研的过程是极具专业价值的体验与历练。通过参与科研，本科生对于书本专业知识的学习能够有更加深入的理解，同时实验操作对于本科生提升专业技能也是有很大的推动作用。从未来的就业发展角度来看，科研学习也可以提前使本科生对未来发展方向与前景有一个清晰的认识，从而能清楚地选择适合自己的前进道路。从培养学生综合能力的角度来看，参与科研训练的过程中不仅培养了学生的创新能力，还培养了学生勇于创新，敢于质疑的人格 [5]。浙江理工大学材料科学与工程学院自 2013 年起开始探索一种符合自身教育背景和学科优势的本科生科研创新人才培养模式——基于“全优培养”的“导生制”和“导师制” 协同培养本科创新人才的新模式。
（一） 全优培养
众所周知，从事科学研究是高校教师的职责， 而目前高校教师以科研培养创新人才的主要对象是研究生，科研培养还没有在本科生中应用推广。相比研究生，本科生虽存在基础知识欠缺、动手能力弱等缺陷，但本科生却有着可塑性强、富有创新热情等研究生无法比拟的优势。对本科生来说，在未找到自己感兴趣的方向前尝试在科研的领域摸索， 能更好地从科研实践中提升对于社会责任感的培养。更为重要的是本科生基数庞大，是尚未开发的主要原动力，是国家创新创业人才培养的潜在对象。我们从本科生的个性、特点出发，以培养创新人才为目标，以科研项目驱动为路径，以学科优势为依托， 创新性地将广泛应用于研究生的培养思想运用到本科生的培养中去。我们通过对材料科学与工程学院的所有本科生实施“全优培养”模式，为每一位本科生遴选出适合他们的专业导师，导师再对每一位学生的科研学习进行专业的指导。通过这种分配方式，指导教师在了解学生的基础上进行针对性的指导，对每一位学生做到因材施教，进而可以更有效率地培养学生的科研创新能力。每一位指导教师对本科生的科研能力的培养都进行了具体的规划，从课题名称、文献查阅、研究思路和计划、实验室仪器设备使用、课题研究进展汇报等各个方面都有具体的措施，从而保证了培养的质量。虽然每位本科生都配置了指导教师，但我们的培养仍采取自愿原则，不强制学生一定要按部就班，这在一定程度上也培养了学生的自主能力。在此模式的培养下，可以最大程度地发挥出每位同学的潜能。
（二） “导生制”和“导师制”协同培养的“双导制” 模式
基于“全优培养”模式，为了弥补教师资源的不足，我们通过组织形式优化，探索出了一种资源投入小、学生受益面大、容易推广应用的组织培养模式——“导生制”和“导师制”协同培养的“双导制”模式。“双导制”就是指：首先以学科专业为依托，选拔学历高、责任心强、科研能力出众的优秀教师担任科研导师。建立科研导师后，意向本科生可以与科研导师实行双向选择。科研导师首先借鉴研究生培养模式亲自培养一批具有科研潜力的本科生，将他们打造成可以独立自主进行科研创新的优秀人才。双导制的执行实施需要分阶段进行，针对初入学且有意愿进入实验室学习的学生，通过导师的亲自指导，提高他们的专业知识以及科研技能。通过导师的悉心指导，当首批本科生能够落实实验方案并自主撰写论文时，他们就成为了导生，每个导生负责若干低年级学生的科研工作，组成科研小组，安排小组成员分工和规划科研内容。组员在导生的指导下完成实验、定期参加学术研讨等，逐渐成长为将来的科研骨干。导师主要对导生进行集中管理和培养，并且给予低年级本科生必要性的指导意见。这样的“双导制”的创新培养模式不仅能够弥补教师资源不足这一问题，导生与低年级学生之间的沟通也会事半功倍，这对本科生的科研来说非
常有利。
（三） 项目驱动“六段式”培养模式
根据本科生科研基础薄弱，但可塑性强的特点， 我们提出并实施了适合培养本科生科研创新人才的 项目驱动“六段式”培养模式，分别是体验期、引导期、预备期、发展期、提高期和成熟期六个阶段。体验期是指新生刚刚进入课题组时，让新生进入实验室了解、观察“导生”的操作实验，并能够让新生尝试一些简单的实验，以此来增强新生的研究兴 趣，激发新生参与研究的积极性；引导期是在新生了解课题方向决定留下后，导师在结合新生兴趣的同时引导学生选择理想的研究方向，帮助新生确定研究课题；预备期是指学生正式进入实验室后，在 “ 导生” 的带领下学习实验基本操作和技能， 并且开始阅读国内外文献，使其对该领域的研究概况有初步的了解并对该研究领域的背景知识产生感性认 识；发展期是在本科生掌握基本实验技能和熟练阅读专业文献的基础上，以学生为主体，以导师为辅体，引导学生自主提出并设计研究课题，初步进行探索实验。在研究课题的开展过程中 , 引导学生对实验现象和实验数据进行科学地分析讨论和客观思考， 提高学生的实践动手能力，同时培养学生分析问题、解决问题的能力 [6]；提高期是在确定研究方向和实验方案后，开展具体实验进行实验验证，获得实验数据并进行分析；成熟期是指根据实验数据，开始自主撰写论文并发表。通过项目驱动“六段式”培养模式对本科生进行培养，可以不断提高本科生的 科研段位，使学生从实验能力差、创新意识薄弱的“科研小白”逐渐成长为具有自主设计思维与实验设计 能力的创新人才。
（四）“传帮带”培养体系
“传帮带”培养体系简单来讲就是让高年级的学生带低年级的学生，让每个学生都有机会体验管理者的角色，逐步培养他们的责任心。优秀的“导生” 作为课题组的科研骨干，主要负责科研小组成员分工、规划科研计划和组织学术研讨等，组员逐渐在“导生”的培养和锻炼下成长，角色逐渐发生转变，组员由原来的“被管理者”培养成“管理者”，成为下一代科研骨干。这样循环往复一代代传承下去，就形成了培养本科生的“传帮带”培养体系。通过实行这种体系，注重优秀“导生”的代代传承，可以“传” 出智慧、“帮”出成长、“带”出能力，有效巩固学生的管理和培养科研团队的协作能力，并且在“传帮带”的过程中以学生间相互交流学习的方式，能够充分的提高学生的学习兴趣。团队间的相互配合学习，能够以更高的效率去完成在课题探索和实践学习任务，进一步实现培养课题组内学习团队发现问题，思考问题，讨论问题，解决问题的能力。除此之外，这也能提高课题组内的科研氛围，从而调动每一位学生的科研兴趣。
（五） 本科生科研骨干自主设计能力强化体系
众所周知，国内学生习惯于被动接受课题研究， 普遍缺乏自主设计课题的能力。针对上述现象，我们在学生进入课题组后，会有意识地培养本科生的自主创新意识。其具体做法如下：导师不给出具体课题，更不会给出具体实验方案，而是根据学生阅读的大量文献，与学生面对面讨论，引导学生自主辩证文献，自发提出问题、分析问题和解决问题。通过导师与学生之间的多次交流，提升学生归纳总结新刊文献、提炼优质文献精髓、消化吸收文献亮点内容的能力，最终深入浅出，逐渐转化为自己的知识，直至让学生自主提出和设计研究课题。通过这样的培养方式，潜移默化地建设了学生的科研思维。使学生真正从“被动”接受课题转变为主动提出和设计课题，让学生学会如何将最初的想法落实到实践操作中，充分开拓了学生的专业思维，进一步加强了学生对于自身课题的理解和认识。使得本科生自身专业知识和专业综合素质得到了全面的提高，逐渐成长为课题组的研究骨干，改变目前国内本科生科研“等依靠”的现状 [7]。
四 本科生科研创新教育的保障与成效
（一） 本科生科研创新教育的保障
近年来，浙江理工大学着力深化本科生科研创新教育改革，在制度保障方面，先后制定了《浙江理工大学大学生科技创新活动促进办法（试行）的通知》《浙江理工大学学生创新活动与竞赛奖励实施办法》《浙江理工大学本科生导师制管理办法》《浙江理工大学关于制（修）订本科人才培养方案的原则意见》等一系列培养本科创新人才的文件。在学科保障方面，拥有材料科学与工程一级博士点和博士后流动站，“材料学科”为浙江省一流学科 (A 类 )， 2014 年进入 ESI 全球前 1%；在专业建设方面，“材料科学与工程专业”为浙江省“十三五”优势特色专业，2018 年通过工程教育认证，拥有“浙江省材料工程实验教学示范中心”专业实践平台；在科研平台方面，拥有“纤维多维结构与应用”国际科技合作基地、“纺织纤维材料与加工技术”国家地方联合工程实验室、“先进纺织材料与制备技术”教育部重点实验室等国家级科研平台 [8]；在师资保障方面， 拥有中国工程院院士 1 人、国家千人 1 人、国务院纺织学科组评议成员 1 人、国家万人计划领军人才 1人、教育部新世纪人才 2 人、浙江省特级专家 1 人、省“千人（海鸥）计划”1 人、省科技创新领军人才 2 人、省青年拔尖人才 1 人、钱江特聘教授 2 人、浙江省 151 第一层次人才 3 人等高层次人才。显然， 上述政策、学科平台、师资力量等为我校持续培养本科生科研创新人才提供了强有利的保障，形成了科教协同培养本科生科研创新人才的新格局。
（二） 本科生科研创新教育的成效
浙江理工大学材料科学与工程学院以高水平师资队伍、国际级科研平台为依托，以培养本科生创新能力为目标，以科研项目为导向，提出了以科研为导向、“导生制”和“导师制”协同培养本科创新人才的全优培养新模式，这种创新式的全优培养新模式在材料科学与工程学院受到了多年的推敲探索与实践论证 [9]。近五年来，本科生在挑战杯全国大学生课外学术作品竞赛和发表学术论文方面成绩突出，受到教育部“工程教育认证”专家的高度评价， 这种全优培养新模式是颇有成效的 [10]。
浙江理工大学材料科学与工程的专业教师和本科生高度重视“挑战杯”竞赛，近年来，连续三届（第十四、十五、十六届“挑战杯”）获国家二等奖 4 项、浙江省特等奖 2 项，2017 年本科生主持的“基于持久性自由基的催化纤维制备及性能研究”和“过渡金属氧化物 / 碳纳米纤维杂化材料的制备及其析氢性能研究”两个项目同时获国家二等奖，除此之外， 2017 年由本科生主持的“基于持久性自由基的催化纤维制备及性能研究”斩获了累进创新银奖。
浙江理工大学材料科学与工程学院通过探索项目驱动“六段式”本科生培养模式，培养了一批会阅读文献、会自主实验设计和操作、会数据分析、会论文撰写、会论文投稿和修改的具有独立从事科研能力的本科生。近年来，以本科生第一作者身份在诸多国际知名期刊上发表 SCI 论文30 余 篇 ， 其 中 中 科 院 SCI 一 区 12 篇 ，SCI 二 区
10 篇，影响因子大于 10.0 的 12 篇，最高影响因子 16.683，被正面引用 400 次，单篇最高引用高达 80 次。例如，14 级本科生和 15 级本科生分别以第一作者在《Applied Catalysis B: Environmental》（ 影响因子：16.683） 发表题为《Synergistic effects of persistent free radicals and visible radiation on peroxymonosulfate activation by ferric citrate for the decomposition of organic contaminants》和《Visible- light- assisted peroxymonosulfate activation and mechanism for the degradation of pharmaceuticals over pyridyl-functionalized graphitic carbon nitride coordinated with iron phthalocyanine 》 的 学 术 论文，16 级本科生以第一作者在《Small》（影响因子11.459） 上 发 表 题 为《Enhancing oxygen evolution reaction through modulating electronic structure of
trimetallic electrocatalysts derived from metal-organic framework》的学术论文。
通过“挑战杯”竞赛和发表高质量的学术论文， 激发了更多本科生的科研热情，为他们赢得了进一步深造的机会。近年来，有不少本科生被保送到复旦大学、上海科技大学、浙江大学、厦门大学等知名学府继续从事材料领域的研究工作，这也进一步证明了材料科学与工程学院新的本科生培养模式的成功。
五 结语
创新是经济发展的原动力，全面提升本科生创新能力是促进中国经济高质量发展的重要保障，是关系中国未来事业蓬勃发展的关键，也是目前中国创新教育供给侧结构性改革的内在要求。因此，探索如何培养本科生创新人才是高等学校永恒不变的主旋律。浙江理工大学材料科学与工程学院本科生科研创新教育的探究以供给侧结构性改革为理论基础，以科研项目为导向，形成了“导生制”和“导师制” 协同培养本科创新人才的全优培养新模式。通过在浙江理工大学材料科学与工程学院探索和实践，结果表明：“双导制”下“全优培养”模式能有效培养本科生的科研创新能力和团队协作精神，对高校输出大量科研型创新人才具有重要意义，同时为高校本科生创新人才培养模式的改革提供了新思路。总之，高校科教体制的改革与创新需要及时掌握市场需求，明确教育目标，实现精准供给，以此培养适配社会需求的高素质创新人才。
参考文献
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[9]闻曙明 . 隐性知识显性化问题研究 [D]. 苏州 : 苏州大学 ,2006.
[10]赖冬志 , 蔡玉荣 , 刘涛 , 等 . 纺织科学与工程学科 SWOT 分析——以浙江理工大学为例 [J]. 浙江理工大学学报 ( 社会科学版 ),2018,40(03):303-311.
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