国内外工科类本科生科研状况概述

吴昊泽 王证光 孙晶

[摘 要]本科阶段进行科研活动是人才综合能力培养的有效途径，以北美、欧洲、亚洲14所工科高校作为研究样本，对其本科生科研情况进行全面概述。各所高校在本科阶段对学生科研能力的培养存在共同点：提供学科交叉的科研项目，以实现人才的跨学科培养；在科研项目开展过程中，有自主选题、开题、汇报、检查、奖励、总结、答辩等过程，全方位培养人才的口头表达能力、辩证性思考问题能力、批判思维能力，这些能力在传统课堂上是很难培养的。

[关键词]本科生科研；能力培养；创新人才

[中图分类号] G649            [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2023） 02-0035-04

本科生科研指本科生在课堂外进行的实验研究、调研、发明创造等科学研究活动，美国著名学者汉吉姆教授对本科生科研给出定义：“本科生科研是一项学生与指导教师相互协作的工作，学生与教师一起发现问题、分析问题，并通过科学方法解决问题，或者是根据学科差别选用不同的研究方式所进行的科学研究工作”。[1]该定义强调本科生的协作性，即在科研过程中学生与导师之间的师生协作、学生作为个体或者团队成员之间的生生合作。本科生科研的宗旨在于培养学生的科学精神、实践能力和创新能力，从而培养创新人才。

与其他教学活动相比，本科生的创新能力可通过科研活动获得，且事半功倍，因此本科生科研被越来越多的国际一流高校重视。论文通过总结与分析国内外14所高校的本科生科研情况，探究出科研项目中特定科研任务与所对应的能力之间的关系，给出為培养学习能力、实践能力、创新能力应提供哪类科研活动，便于有针对性地选择科研项目，为学生、专业、高校进行能力培养时提供理论参考。

一、国外工科类本科生科研概览

（一）美国

本科生科研训练计划的概念雏形源自美国。1969年，为培养创新人才，美国麻省理工学院最早提出并实施“本科生研究机会计划”（Undergraduate Research Opportunity Program，简称UROP），并为其他美国大学所效仿，如加州大学伯克利分校在1991年创立了“本科生科研学徒计划”（Undergraduate Research）。[1，2]随后，美国本科生科研发展良好，包括美国联邦政府、全国范围内的本科生科研大会和杂志以及其他社会组织均给予大力支持，例如联邦政府提供资金并支持立项，本科生科研大会和本科生科研杂志等高校组织通过出版诸如《本科生研究指南》等期刊提供科研信息，美国科研理事会（CUR）等社会机构提供实验条件支持等。[3]除上述外部支持，各高校也有内部举措，例如，开设研究型课程，并在开课前为本科生提供导入讲座，为本科生各方面的能力培养提供多样化平台。

1.麻省理工学院

科研专用学期：如前所述，在独立自主活动学期（Independent Activities Period），MIT的UROP为每名学生提供科研预备知识培养计划，要求学生应保证每周有6到10个小时课余时间用于该项研究，坚持多于一学期的时间，[4]对本科生科研能力进行培养，致力于打造出创新人才。学校从教师和学生两个相对独立的角度面对UROP项目进行评估。该项目可培养学生的创造性思维以及理论写作能力、整理数据能力和跨学科处理问题能力。[5]

2.加州理工学院

暑期本科生科研奖学金计划：1979年加州理工学院工程系的Fred Shair教授创立了为期十周的“暑期本科生科研奖学金计划”（Summer Undergraduate Research Fellowships-Program，简称SURF），通过双向选择的方式为本科生提供与加州理工大学的教师和研究人员合作的机会。[6]该项目重点培养的是学生的批判性思维、跨学科思考和与人交往的能力。

3.哥伦比亚大学

三化一性：哥伦比亚大学通过多种渠道，例如企业、研究所等为本科生提供丰富的科研内容，旨在培养学生的分析解决问题能力、领导与团队合作能力、创新思维与能力。该校对本科生科研训练的实施与推进策略可概括为以下四个方面：成立“专业化”的机构进行组织与管理；依托“立体化”的项目进行实施与推进；设置“多样化”的载体来评价与推广；制定“激励性”的机制措施来引导与支持。[7]

4.斯坦福大学

循序渐进接触科研：斯坦福大学给予本科生非常大的自由去选择自己感兴趣或擅长的项目，锻炼学生的批判性思考能力，对学生明确未来规划起到重要的作用。通过大学四年循序渐进的课程教育让学生逐渐深入接触科研，例如：入门研讨课程、研讨课项目。这种研讨课程对提高学生的归属感、存在感以及明确学生的未来规划具有重要的作用。[8]

（二）德国

德国高校创造性地将本科生科研以应用型科研（技术）为主，且对实验科学高度重视，通过实践锻炼让学生毕业后具备初步的科研能力。[9]

1.代根多夫应用科技大学

建设交叉学科团队：代根多夫应用科技大学的办学理念是“为职业实践而进行科学教育”，旨在培养实际生产部门需要的高级技术型、应用型职业人才。[1]该校科研团队主要由教师、企业人员、学生（博士生、硕士生、本科生）组成。以Cham校区为例，其科研团队由电子、计算机、机械设计与制造等专业人士组成，成员学科领域各有不同却能互相合作，其中的本科生主要从事基础工作的实施，而且作为未来的人才储备也备受团队重视。[10]

2.慕尼黑工业大学

加大校企协同力度：慕尼黑工业大学与企业、科研机构等建立了广泛的创业合作网络，使学校与企业以及其他科研机构之间形成了一种互动互利的关系。企业对学校的作用：为学校的科研工作提供资金保障；为学生提供实习机会。学校对企业的作用：学校的科研成果为企业所用，有利于提升企业的科研水平和竞争力。在这种背景下，慕尼黑工业大学邀请企业行业精英担任学生的创业导师，学生在导师的指导下，以企业为实践平台，能够实时参与到真实的创业实践中，为以后的学习深造或企业工作奠定基础。[11]

（三）新加披

新加坡高校依托优势学科资源为本科生提供科研机会，而且非常重视提升本科生科研的国际化视野、多学科交叉能力和可持续性创新能力。

1.新加坡国立大学

注重国际化：本科生培养方面，大一的学生通过到实验室观摩让他们尽早参与到课题组的研究和讨论中；大二以上的学生将自拟题目、选择导师、组建团队进行科研，项目圆满完成且达到评估标准的可以获得相应学分。新加坡国立大学注重以国际竞赛为抓手，在解决学科难题的过程中激发学生的创新思维，在不同国家选手的竞技中促进国际间思想的交流和碰撞，培养创新人才。[12]

2.南洋理工大学

重视科教融合：本科生从入校开始就接受各种科研锻炼，该校的培养方式旨在强调本科生在探究、讨论的过程中完成知识的积累，在科学探索中培养创新性思维。学校还为本科生设立了 “全球研究实习计划（GRI）”，资助学生开展境外研究，旨在进行跨文化的智慧碰撞。[13]

（四）日本

日本高校强调实验室氛围，且注重不同实验室之间的协作和竞争；在同一项目中，高年级学长也会带领新生入手科研，“传、帮、带”氛围浓厚，注重团队合作。

1.东京大学

两阶段：东京大学的本科教育分为2个阶段，即前2年为前期阶段（junior division），后2年为后期阶段（senior division）。研究生院把本专业最前沿的教育和研究内容融入本科教育前期阶段的教学，使本科生较早地接触最先进和最前沿的研究成果，发现自己的专业兴趣，从而带动学生积极参与科研；在后期阶段面对众多科研成果，选择自己感兴趣的内容。在整个过程中，极大地提升了学生的辩证思考能力、交流合作与团队协作能力。[14]

2.东京工业大学

本硕博一体化管理：大一年级旨在使学生掌握工程与科学领域的通用语言，建立跨学科研究的知识基础和尊重生命的发展理念。为避免在本硕衔接过程中重新选择专攻部门并适应新的研究领域，东京工业大学在本科二至四年级开展科研课程，旨在让每一名本科生都可以在大二大三年级接触科研，并且在大四阶段进行独立研究。[15]

二、国内工科类本科生科研概览

（一）清华大学

Seminar科研训练：以清华大学物理学院为例，本科生在大学三、四年级进入研究组或实验室完成Seminar科研训练。Seminar科研训练的具体施行的方式包括：一、二 年级的 Seminar研讨班/课；三、四年级的Seminar研究組；出国2～3月的Seminar研究专题。一、二年级学生主要围绕课程学习自发组成研讨班。在三、四年级的研究组里，学生们自 主 选 择 导 师进行研究活动，导师可来自物理系，也可来自其他院系，甚至跨学校。一般在三年级的暑假后有一次集中的汇报考核。利用暑假在国外实验室完成的研究专题，回国后也要汇报和考核。上述科研训练对学生的意义最主要是研究意识的养成。学生经过Seminar 研究训练后，普遍具有学习探索的主动性、较强的研究创新能力以及终身学习能力。[16]

（二）大连理工大学

实践班培养模式：学校组织各专业在入学伊始招募新生进入实践班，第一学年主要以研究性通识课程为主，目的是让学生提早接触研究，初步引导学生的科研兴趣，并适度培养学生搜集、整理、分析相关信息的能力，以及未来研究中要用到的技术软件学习与应用能力等。第二学年向学生开放可供选择的研究专题，通过团队合作共同就某一专题进行较为深入的信息整理和研究，进一步激发学生的研究热情和研究兴趣。第三年学生有机会参与各个级别的创新性实验计划项目，此时学生可以选择本学科专业教师的创新性实验计划项目，也可以选择将一、二年级持续跟进的研究专题作为自己的创新性实验计划项目继续研究。[17]

（三）武汉大学

本科科研培养体系：入学后的新生自主组队，向所在学院申报拟研究课题，立项后实施，并在第一学年末进行考评。第二学年时，学生自主申报高阶项目，与年度创新计划相比，该活动管理更为规范和严格，从中脱颖而出的学生也会成为国家重点项目的负责人。第三学年，学院通过举办各类科研学术的竞赛来提升学生做科研项目的成就感和专业认同感。在该本科科研培养体系之下，锻炼了学生的口语表达和临场发挥的能力、批判性思维、独立思考与解决问题的能力等。[18]

（四）南开大学

暑期科研计划：南开大学要求每名学生在大一暑期内开展为期一个月的本科生暑期科研训练，以科研系列讲座为主，重点培养学生的基本科研素质。大二下学期，以国家和天津市的大学生创新创业训练计划为主，培养学生的科研与创新能力。大三暑假，通过在中科院研究所进行为期一个月的科研实习来进一步提高科研创新能力。 大三开始，鼓励学生进入实验室，大四阶段的毕业论文鼓励和支持学生到国内其他大学、中科院研究所、甚至国外进行。科研选择的多样性为培养创新人才提供了更多可能，同时对本科生的能力培养提供便利。[19]

如上所述，纵观我国高校与国外高校，在本科阶段对学生科研能力的培养方面存在以下共同点：均提供学科交叉的科研项目，以实现人才的跨学科培养；在科研项目开展过程中，均有自主选题、开题、汇报、检查、奖励、总结、答辩等过程，全方位培养人才的口头表达能力、辩证性思考问题能力、批判思维能力，这些能力在传统课堂上是很难培养的。横向看，我国高校与国外高校相比，也存在一定的差异，例如国内本科生科研起步晚、本科生科研资源分配不平衡（校内学科之间以及校际之间）等。

此外，我国大部分高校只是单纯地开展了本科生科研，并没有系统准确地研讨本科生的科研会给个人发展带来怎样的影响，未来可借助大数据分析等获得有关结论，为初入大学的本科生在选择科研项目时提供帮助，为高校培养人才的科研创新能力提供理论支撑。

参考文献：

[1]刘宝存.为未来培养领袖：美国研究型大学本科生教育重建[M].北京：高等教育出版社， 2011.

[2]惠卫华. 美国研究型大学本科生科研现状及发展趋势研究[D].石家庄：河北师范大学， 2012.

[3]巴素英. 美国研究型大学本科生科研的教学及趋势[J].现代教育科学， 2004（2）：108.

[4]何振海，杨佳梅.MIT本科教育特色及其启示[J].比较教育研究， 2003（7）：18-19.

[5]李正，林風，卢开聪. 美国本科生科研及对我国的启示[J].高等工程教育研究， 2009（1）：81.

[6]伍红林. 20世纪90年代以来美国研究型大学本科教育改革综述[J].现代大学教育， 2005（1）：41-42.

[7]吴东照. 美国哥伦比亚大学本科生科研的特征分析与实践启示[J]. 高教学刊， 2020（11）：31-34.

[8]马莉萍，周姝.美国研究型大学本科教育改革举措及其成效评估：以斯坦福大学为例[J]. 教育科学， 2016，32（3）： 90-96.

[9]杨慧，俞安平，恢光平等.国内外本科生科研训练比较研究[J].高等工程教育研究， 2003（5）：65-68.

[10]邓知辉.高职院校科研团队建设的若干问题与思考——德国代根多夫应用技术大学考察启示[J].工业和信息化教育，2016（2）32-03.

[11]张玉，周强，李福华，张贞齐.国外创新创业教育对我国的启示：以麻省理工学院和慕尼黑工业大学为例[J].中国高校科技，2017（3）：59-61.

[12]National University of Singapore.International Case Competitions［EB/OL］[2019-07-27］https：//bba.nus.edu.sg/student-experience/value-programmes/international-case-competitions/.

[13]史铭之.一流本科教育的建设理路：南洋理工大学的启示[J].河北师范大学学报：教育科学版， 2021，23（5）：122-129.

[14]吴守蓉， 郭晓凤， 白石则彦. 日本东京大学通识教育路径探究：基于PDCA分析[J]. 中国高教研究， 2016（10）：78-82.

[15]孙立会，刘思远. 工程教育贯通式培养需要怎样的课程体系：来自东京工业大学楔形课程体系的启示[J].重庆高教研究，2020，8（5）：91-105.

[16]李师群.科研训练是大学本科人才培养的重要环节：近20年清华物理系学生的seminar[J].物理与工程， 2020，30（1）：19-22，28.

[17]路慧. 理工类研究型大学开展研究性教学的实践探索与模式建构：基于大连理工大学的实例分析[D].大连：大连理工大学， 2013.

[18]赵健，余利，徐鑫. 计算机专业本科生参与科研的实践与思考：以武汉大学计算机学院为例[J]. 计算机教育，2012（24）.

[19]王佰全.南开大学化学本科拔尖人才培养模式探索与实践[J].大学化学，2019，34（10）：18-22.

（责任编辑：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