國內外工科類本科生科研狀況概述

吳昊澤 王證光 孫晶

[摘 要]本科階段進行科研活動是人才綜合能力培養的有效途徑，以北美、歐洲、亞洲14所工科高校作為研究樣本，對其本科生科研情況進行全面概述。各所高校在本科階段對學生科研能力的培養存在共同點：提供學科交叉的科研項目，以實現人才的跨學科培養；在科研項目開展過程中，有自主選題、開題、匯報、檢查、獎勵、總結、答辯等過程，全方位培養人才的口頭表達能力、辯證性思考問題能力、批判思維能力，這些能力在傳統課堂上是很難培養的。

[關鍵詞]本科生科研；能力培養；創新人才

[中圖分類號] G649 ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2023） 02-0035-04

本科生科研指本科生在課堂外進行的實驗研究、調研、發明創造等科學研究活動，美國著名學者漢吉姆教授對本科生科研給出定義：“本科生科研是一項學生與指導教師相互協作的工作，學生與教師一起發現問題、分析問題，并通過科學方法解決問題，或者是根據學科差別選用不同的研究方式所進行的科學研究工作”。[1]該定義強調本科生的協作性，即在科研過程中學生與導師之間的師生協作、學生作為個體或者團隊成員之間的生生合作。本科生科研的宗旨在于培養學生的科學精神、實踐能力和創新能力，從而培養創新人才。

與其他教學活動相比，本科生的創新能力可通過科研活動獲得，且事半功倍，因此本科生科研被越來越多的國際一流高校重視。論文通過總結與分析國內外14所高校的本科生科研情況，探究出科研項目中特定科研任務與所對應的能力之間的關系，給出為培養學習能力、實踐能力、創新能力應提供哪類科研活動，便于有針對性地選擇科研項目，為學生、專業、高校進行能力培養時提供理論參考。

一、國外工科類本科生科研概覽

（一）美國

本科生科研訓練計劃的概念雛形源自美國。1969年，為培養創新人才，美國麻省理工學院最早提出并實施“本科生研究機會計劃”（Undergraduate Research Opportunity Program，簡稱UROP），并為其他美國大學所效仿，如加州大學伯克利分校在1991年創立了“本科生科研學徒計劃”（Undergraduate Research）。[1，2]隨后，美國本科生科研發展良好，包括美國聯邦政府、全國范圍內的本科生科研大會和雜志以及其他社會組織均給予大力支持，例如聯邦政府提供資金并支持立項，本科生科研大會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，美國科研理事會（CUR）等社會機構提供實驗條件支持等。[3]除上述外部支持，各高校也有內部舉措，例如，開設研究型課程，并在開課前為本科生提供導入講座，為本科生各方面的能力培養提供多樣化平臺。

1.麻省理工學院

科研專用學期：如前所述，在獨立自主活動學期（Independent Activities Period），MIT的UROP為每名學生提供科研預備知識培養計劃，要求學生應保證每周有6到10個小時課余時間用于該項研究，堅持多于一學期的時間，[4]對本科生科研能力進行培養，致力于打造出創新人才。學校從教師和學生兩個相對獨立的角度面對UROP項目進行評估。該項目可培養學生的創造性思維以及理論寫作能力、整理數據能力和跨學科處理問題能力。[5]

2.加州理工學院

暑期本科生科研獎學金計劃：1979年加州理工學院工程系的Fred Shair教授創立了為期十周的“暑期本科生科研獎學金計劃”（Summer Undergraduate Research Fellowships-Program，簡稱SURF），通過雙向選擇的方式為本科生提供與加州理工大學的教師和研究人員合作的機會。[6]該項目重點培養的是學生的批判性思維、跨學科思考和與人交往的能力。

3.哥倫比亞大學

三化一性：哥倫比亞大學通過多種渠道，例如企業、研究所等為本科生提供豐富的科研內容，旨在培養學生的分析解決問題能力、領導與團隊合作能力、創新思維與能力。該校對本科生科研訓練的實施與推進策略可概括為以下四個方面：成立“專業化”的機構進行組織與管理；依托“立體化”的項目進行實施與推進；設置“多樣化”的載體來評價與推廣；制定“激勵性”的機制措施來引導與支持。[7]

4.斯坦福大學

循序漸進接觸科研：斯坦福大學給予本科生非常大的自由去選擇自己感興趣或擅長的項目，鍛煉學生的批判性思考能力，對學生明確未來規劃起到重要的作用。通過大學四年循序漸進的課程教育讓學生逐漸深入接觸科研，例如：入門研討課程、研討課項目。這種研討課程對提高學生的歸屬感、存在感以及明確學生的未來規劃具有重要的作用。[8]

（二）德國

德國高校創造性地將本科生科研以應用型科研（技術）為主，且對實驗科學高度重視，通過實踐鍛煉讓學生畢業后具備初步的科研能力。[9]

1.代根多夫應用科技大學

建設交叉學科團隊：代根多夫應用科技大學的辦學理念是“為職業實踐而進行科學教育”，旨在培養實際生產部門需要的高級技術型、應用型職業人才。[1]該?？蒲袌F隊主要由教師、企業人員、學生（博士生、碩士生、本科生）組成。以Cham校區為例，其科研團隊由電子、計算機、機械設計與制造等專業人士組成，成員學科領域各有不同卻能互相合作，其中的本科生主要從事基礎工作的實施，而且作為未來的人才儲備也備受團隊重視。[10]

2.慕尼黑工業大學

加大校企協同力度：慕尼黑工業大學與企業、科研機構等建立了廣泛的創業合作網絡，使學校與企業以及其他科研機構之間形成了一種互動互利的關系。企業對學校的作用：為學校的科研工作提供資金保障；為學生提供實習機會。學校對企業的作用：學校的科研成果為企業所用，有利于提升企業的科研水平和競爭力。在這種背景下，慕尼黑工業大學邀請企業行業精英擔任學生的創業導師，學生在導師的指導下，以企業為實踐平臺，能夠實時參與到真實的創業實踐中，為以后的學習深造或企業工作奠定基礎。[11]

（三）新加披

新加坡高校依托優勢學科資源為本科生提供科研機會，而且非常重視提升本科生科研的國際化視野、多學科交叉能力和可持續性創新能力。

1.新加坡國立大學

注重國際化：本科生培養方面，大一的學生通過到實驗室觀摩讓他們盡早參與到課題組的研究和討論中；大二以上的學生將自擬題目、選擇導師、組建團隊進行科研，項目圓滿完成且達到評估標準的可以獲得相應學分。新加坡國立大學注重以國際競賽為抓手，在解決學科難題的過程中激發學生的創新思維，在不同國家選手的競技中促進國際間思想的交流和碰撞，培養創新人才。[12]

2.南洋理工大學

重視科教融合：本科生從入校開始就接受各種科研鍛煉，該校的培養方式旨在強調本科生在探究、討論的過程中完成知識的積累，在科學探索中培養創新性思維。學校還為本科生設立了 “全球研究實習計劃（GRI）”，資助學生開展境外研究，旨在進行跨文化的智慧碰撞。[13]

（四）日本

日本高校強調實驗室氛圍，且注重不同實驗室之間的協作和競爭；在同一項目中，高年級學長也會帶領新生入手科研，“傳、幫、帶”氛圍濃厚，注重團隊合作。

1.東京大學

兩階段：東京大學的本科教育分為2個階段，即前2年為前期階段（junior division），后2年為后期階段（senior division）。研究生院把本專業最前沿的教育和研究內容融入本科教育前期階段的教學，使本科生較早地接觸最先進和最前沿的研究成果，發現自己的專業興趣，從而帶動學生積極參與科研；在后期階段面對眾多科研成果，選擇自己感興趣的內容。在整個過程中，極大地提升了學生的辯證思考能力、交流合作與團隊協作能力。[14]

2.東京工業大學

本碩博一體化管理：大一年級旨在使學生掌握工程與科學領域的通用語言，建立跨學科研究的知識基礎和尊重生命的發展理念。為避免在本碩銜接過程中重新選擇專攻部門并適應新的研究領域，東京工業大學在本科二至四年級開展科研課程，旨在讓每一名本科生都可以在大二大三年級接觸科研，并且在大四階段進行獨立研究。[15]

二、國內工科類本科生科研概覽

（一）清華大學

Seminar科研訓練：以清華大學物理學院為例，本科生在大學三、四年級進入研究組或實驗室完成Seminar科研訓練。Seminar科研訓練的具體施行的方式包括：一、二 年級的 Seminar研討班/課；三、四年級的Seminar研究組；出國2～3月的Seminar研究專題。一、二年級學生主要圍繞課程學習自發組成研討班。在三、四年級的研究組里，學生們自 主 選 擇 導 師進行研究活動，導師可來自物理系，也可來自其他院系，甚至跨學校。一般在三年級的暑假后有一次集中的匯報考核。利用暑假在國外實驗室完成的研究專題，回國后也要匯報和考核。上述科研訓練對學生的意義最主要是研究意識的養成。學生經過Seminar 研究訓練后，普遍具有學習探索的主動性、較強的研究創新能力以及終身學習能力。[16]

（二）大連理工大學

實踐班培養模式：學校組織各專業在入學伊始招募新生進入實踐班，第一學年主要以研究性通識課程為主，目的是讓學生提早接觸研究，初步引導學生的科研興趣，并適度培養學生搜集、整理、分析相關信息的能力，以及未來研究中要用到的技術軟件學習與應用能力等。第二學年向學生開放可供選擇的研究專題，通過團隊合作共同就某一專題進行較為深入的信息整理和研究，進一步激發學生的研究熱情和研究興趣。第三年學生有機會參與各個級別的創新性實驗計劃項目，此時學生可以選擇本學科專業教師的創新性實驗計劃項目，也可以選擇將一、二年級持續跟進的研究專題作為自己的創新性實驗計劃項目繼續研究。[17]

（三）武漢大學

本科科研培養體系：入學后的新生自主組隊，向所在學院申報擬研究課題，立項后實施，并在第一學年末進行考評。第二學年時，學生自主申報高階項目，與年度創新計劃相比，該活動管理更為規范和嚴格，從中脫穎而出的學生也會成為國家重點項目的負責人。第三學年，學院通過舉辦各類科研學術的競賽來提升學生做科研項目的成就感和專業認同感。在該本科科研培養體系之下，鍛煉了學生的口語表達和臨場發揮的能力、批判性思維、獨立思考與解決問題的能力等。[18]

（四）南開大學

暑期科研計劃：南開大學要求每名學生在大一暑期內開展為期一個月的本科生暑期科研訓練，以科研系列講座為主，重點培養學生的基本科研素質。大二下學期，以國家和天津市的大學生創新創業訓練計劃為主，培養學生的科研與創新能力。大三暑假，通過在中科院研究所進行為期一個月的科研實習來進一步提高科研創新能力。 大三開始，鼓勵學生進入實驗室，大四階段的畢業論文鼓勵和支持學生到國內其他大學、中科院研究所、甚至國外進行?？蒲羞x擇的多樣性為培養創新人才提供了更多可能，同時對本科生的能力培養提供便利。[19]

如上所述，縱觀我國高校與國外高校，在本科階段對學生科研能力的培養方面存在以下共同點：均提供學科交叉的科研項目，以實現人才的跨學科培養；在科研項目開展過程中，均有自主選題、開題、匯報、檢查、獎勵、總結、答辯等過程，全方位培養人才的口頭表達能力、辯證性思考問題能力、批判思維能力，這些能力在傳統課堂上是很難培養的。橫向看，我國高校與國外高校相比，也存在一定的差異，例如國內本科生科研起步晚、本科生科研資源分配不平衡（校內學科之間以及校際之間）等。

此外，我國大部分高校只是單純地開展了本科生科研，并沒有系統準確地研討本科生的科研會給個人發展帶來怎樣的影響，未來可借助大數據分析等獲得有關結論，為初入大學的本科生在選擇科研項目時提供幫助，為高校培養人才的科研創新能力提供理論支撐。

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（責任編輯：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