以科研训练构建物理学专业创新人才培养体系

2019-03-22祝英杰

产业与科技论坛 2019年11期

□严冬祝英杰

一、物理学专业创新培养体系研究背景

高等学校是学习科学知识，引证科学思想，提高动手能力，发展创新思维的重要基地，一直以来都是培养创新驱动型人才的摇篮。在我国，不同时期高等教育具有不同的针对性培养目标，始终坚持为国家科技和经济建设服务的理念。2016年，教育部根据党中央协调推进“四个全面”的战略布局，作出了加快实施创新驱动发展战略的重大部署，为做好高校科技工作指明了前进方向，提供了根本遵循。为切实支撑国家创新驱动发展战略，教育部首先强调高等学校在支持创新驱动发展战略中的重要作用，进而指出要进一步发挥特色优势，助力提升高校创新能力，着力培养大众创业、万众创新生力军。

高等学校关于创新人才的培养，需要针对性地构建对应的培养模式，建立科学统一的课程设置。科研训练课程即是非常有效的课程之一。本科生参与科研训练起源于美国，目前已经在国内、外著名大学中广泛推广，成为不可或缺的教育教学环节。将本科生教育与科学研究有机结合在一起，通过完整的科研训练环节使学生掌握一定的科研手段和技巧，培养科研和创新意识。在教学中实施导师制，由导师指导科研训练，达到“教学与科研相统一”。

长春大学理学院物理专业从2005年开始，就设置了科研训练课程。针对实际情况，较为科学地指导本科生进行卓有成效的科研训练实践。即本科学生培养除了采取传统理论教学，实验教学、课程设计以外，将科研训练融入专业课程学习目前已经成为创新能力培养过程中的关键一环。根据教师队伍科研水平强、实验设施平台高的特点，在教学中利用科研训练提升学生科研技能，开拓视野目前变得尤为重要，逐步使本科生成为知识经济时代社会发展的重要人力资本。

二、课题研究的目标

近年来，国家注重创新创业实践能力的培养，高等学校学生从大学一年级开始就有机会参与“挑战杯”、“数学建模”、“电子设计大赛”、“互联网+”等不同形式的创新实践项目。这些活动不但开拓了思维，增强了专业技术能力，也培养了创新能力。科研训练与之有所不同，主要是以科研训练课程为依托，在保证一定学时的情况下，通过锻炼本科四年级学生接触与课程相关的科技前沿课题来提升学生创新能力的一种方式，预先为以后的工作打好基础。

需要强调的是，尽管科研训练具有专业性，但是可兼容扩展性也是它的主要特色之一。部分研究课题会与“挑战杯”、“数学建模”、“电子设计大赛”、“互联网+”等科技创新实践题目联系在一起。这样既能在参与类似的活动中成为中坚力量，指导较低年级团队成员的工作，又能为以后的工作学习灌注创新型血液，保持工作的创新性。综上，科研训练就是让学生通过较为专业的学术训练，达到具有创新思维、能实践、会实践的目的，使高等教育精神得到升华，赢得社会认可。

三、课题研究的主要内容

目前物理系教师均为博士学历，多人承担国家自然基金以及省部级项目。根据教师队伍学历高、科研层次高的特点，在科研训练方面始终坚持实践性、实用性和实效性的“三实”特色。同时，依托于长春大学的吉林省高校重点实验室—材料设计与量子模拟实验室，坚持让本科学生全部进入实验室，在严格遵守操作规范的基础上，实现导师辅助选题，学生自己动手操作的实践环节。接受应用研究和技术开发以及工程技术的前沿训练，具体内容如下。

(一)培养学生理论学习与动手实践能力，促进创新能力的形成。在前导课程的学习中，涉及理论与实验的环节，学生已经在普通课程设计以及物理实验中学会操作实验平台和实验仪器的基础上，结合前沿文献检索，结合现有实验手段，由导师辅助选题，设置实验内容，坚持科研训练环节的设计和执行的学生自主性。培养学生数据分析，数值模拟能力的教学方式，在教学中一方面让学生灵活操作高精尖科学实验仪器，例如原子力显微镜等大型仪器设备；另一方面初步掌握一门数值计算语言，例如Matlab，Mathematica等。这样既培养了学生的动手实践能力，又让其在后期实验数据的处理过程中加上自己的思考。通过反复验证，做到实验符合理论预研，举一反三，逐步获得创新能力。

(二)促使学生学会撰写科研训练报告或论文，能够灵活应对答辩，实现完整的科研训练过程。在实验或者理论研究获得结果之后，需要学生撰写科研训练报告或论文，然后进行答辩以达到考核目的。这部分过程不但培养学生文字表述能力，而且锻炼其严谨精神。在撰写过程中，往往需要反复检验数据和数值模拟结果，有问题的需要更正，甚至补做。文字表述上科学、准确与否，这都是判断学生做事是否严谨的有效手段。最后举行答辩环节，通过学生自述、答辩委员会质询等方式实现。在这一环节，可以考核学生是否真正掌握科研训练题目，是否能够清楚表述与回答答辩委员会提出的问题。需要强调的是，较为优秀的科研训练论文，可以在专业期刊上发表。到目前为止，有近十名学生作为第一作者发表论文，其中不乏SCI检索论文。这说明了本科生也可以做科研，做好科研。很明显，这种创新能力的培养对学生来讲是非常宝贵的财富。

四、课题研究的实效检验

科研训练的实际效果如何，是需要检验的。主要采取对已毕业学生定期回访的方式来实现。回访的毕业生有在高校、科研机构工作的，也有在企事业单位就业的，还有自主创业的。在回访问卷中，同学们对涉及到实践环节的科研训练评价较高，并表示这门课程对他们以后的学习和工作有着较深远的影响，是赋予他们创新驱动思维的一个重要平台。当然，也有不足之处，在充分吸纳回访的建议内容基础之上，根据实际情况会对科研训练的内容、方式、考核等进行微调和修正，做到动态向上，始终保持符合真正培养学生创新能力及成长成才需要这一宗旨。