基于層次式創新實踐模式的本科生科研訓練

陽明慶 李榮隆 趙慶源

摘要：針對高校日益涌現的本科生科研訓練，面對學生素質的差異性凸顯的現狀，本文介紹了我校工程制圖層次式創新實踐模式在對本科生科研訓練項目上的實施情況，以及對層次式創新實踐的優缺點進行了研究與分析，總結了經驗與不足，為本科生科研訓練的可持續發展提供了參考。

關鍵詞：層次式創新實踐;本科生科研訓練;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）44-0098-02

目前在各高校中，幾乎所有的大學都開展了形式多樣的本科生科研訓練計劃，提倡在大學期間培養與提高本科生的科研能力。從教育部主辦的“大學生創新性實驗計劃”到各省、市、學校舉辦的各類型創新創業項目，本科生的科研訓練活動得到了廣泛的推廣和普及。但是大學教育主要是面向教學的，而科研訓練和知識教學在本質上有很多不同。教學主要是把成熟、系統的知識傳授給學生，學生通過獲取加工處理后的知識進行積累與擴展。科研訓練卻要求學生在研究過程中尋找解決問題的方案，處理并面對大量繁雜的、未經整理的知識和信息，從問題提出、設計研究方案、信息采集、信息處理，到得出結論、檢驗結論等過程，教師給予一定的指導，卻并不能指出正確答案，而且很多時候即使在方法上，也需要學生自己去探究與摸索[1]。這就說明在科研訓練中學生只能通過實踐過程來獲取科研技能，學生與教師在研究的互動過程中形成專業的態度和價值。由于本科生主要處于知識的儲備、吸收與消化階段，要達到科研訓練的目的，就必然在課程教學中考慮如何促進科學研究與教學融合，進行相應的課程體系教學改革。本文以我校工程制圖課程的實訓模式“構建層次式創新實踐模式”為例，探討科研訓練與教學融合中的一些問題。

一、層次式創新實踐模式的構成

根據大學生科研訓練的需求，我校對傳統的實驗與實踐項目進行了分解與重構，組建了一個平臺下的四個層次實驗與實踐，分別為基礎驗證型、綜合應用型、創新設計型和研究型平臺。

第一層次：基礎驗證型。以工程制圖課程知識的驗證為目標進行實驗，讓學生在實訓中掌握典型視圖的繪制流程，把“立體”這一主體對象作為實驗的基本單元，并從立體構成角度分解出點、線、面結構來進行投影理論驗證。

第二層次：綜合應用型。以鍛煉學生實際操作能力為目標，從基于功能角度來了解各類型機器設備及構成，通過實際操作拆裝各種機器設備，完成圖紙與機器的對應、零件加工、機器裝配、虛擬裝配與分析等一系列工程訓練。通過此項實驗操作培養學生綜合運用知識的能力，把書本中的知識轉換為自己的工程能力。

第三層次：創新設計型。以培養學生創新設計能力為目標，由教師設定題目，學生自行查閱文獻進行設計，以設計目標的整體結構為基礎進行相關創新設計，讓學生理解設計是一種思維擴展發散的過程，設計的最終結果具有多樣化特征，并且能在多樣化結果中獲取一個最優設計。此階段從制圖課程中立體的二維、三維構型訓練開始，延伸到造型設計、結構設計、產品設計等不同層次的設計領域，在設計方面開闊了學生視野，引導學生去提升自身的設計能力。

第四層次：研究型。以大學生需要科研訓練要求為背景，設置具有多學科交叉與融合特點的綜合項目，吸引學生參與項目，在項目實施過程中，學生的身份從“學徒”開始，跟蹤項目，熟悉科研過程，培養科研的思維;其中對科研有濃厚興趣并付出努力的學生再成長為“研究員”，自己獨立主持部分研究項目，并通過教師的引導去努力培養自己的研究能力。

在具體執行過程中，實踐平臺的第一、第二層次為普及性實驗與實訓，面向不同專業、不同學科，甚至不同學校的學生進行;第三、四層次則采用晉級形式，細化學生群體，針對不同類型學生的多樣化需求，分別開展小集群科研實踐活動，按階段提升學生的研究能力，并在此階段努力地讓盡可能多的學生在實踐中受益。

二、層次式創新實踐模式在科研訓練中的效果分析

從2012年開始，分別對參加實訓的學生進行無記名問卷調查，回收有效問卷300余份，從6個方面對層次式創新實踐模式的實施效果進行統計（見表1）。

從表1可以看出，在設計時每一個層次都有一個側重方面，而學生的反饋正好符合原本設計的初衷，學生在實踐過程中也確實達到了實踐模式要求的側重部分。同時，還對2014屆本科畢業生進行了畢業設計質量的對比測評，其中抽取了兩隊學生樣本，結果見表2。通過表2可以看到通過層次式實踐的學生在做科研意識上遠超普通學生。

我們還通過一系列反饋評測，發現目前實施的層次式創新實踐模式已經逐步成為一個能培養學生學習能力、工程實踐能力和科研能力協調發展較完善的綜合平臺。

三、層次式創新實踐模式在科研訓練中的特點與問題

1.課程教學由知識傳授型轉變為研究取向型的引導教學[2]。實施層次式創新實踐后，導致課程教學逐步轉變為研究取向的教學，教學中不僅關注學科知識，更加重視知識的產生和形成過程，教學重心轉變為幫助學生樹立研究意識;指導學生實踐互動，形成個人對問題的見解;引導并建立批判性思維和對學習的自我反思能力。

2.采取層次實踐模式，較好地解決了科研訓練需要階段培養的需求。原有課程實驗與實踐環節多為知識點構成的驗證性實驗，層次單一，學生只需要機械地按步驟去完成實驗，對實驗達成的目標較為模糊。目前實施的層次實踐是按照養成學生科研能力所需的階段性特點進行改良，每個實驗階段的目的性極其明確，學生在理解實踐過程與能力培養的關系后，對實踐活動的認可度較高，且能積極參與。

3.采用面向訓練過程的管理模式，開啟個體差異型引導研究。科研訓練注重訓練過程的完整性，所以在此實踐平臺中，嚴格按照過程模式進行管理，具體細分為科研過程管理、實驗與實踐過程和評價與監控過程三個子過程。科研過程管理是對整個訓練過程的統籌安排、計劃與管理，包括團隊組建、方案設計與方案的執行;實驗與實踐過程是指主要技術性工作環節，包括項目需求分析、實驗方法、實驗數據采集、信息處理與分析、討論等環節;評價與監控過程是對項目過程中的每個環節及時進行評價與監控，確保在執行過程中各環節的完整，其中包括實驗數據評測、反饋與監控等[3]。完成過程的主體是學生自己，教師與學生處于一種互相討論的平等地位，監控由學生完成，最終評價由學生團體與三位以上的教師共同討論決定。

在實施后通過統計發現，使用科研訓練過程控制，每位參加實驗與實踐的學生，在整體項目中被分配的任務、采用的解決方案、階段性進展、所做的工作與貢獻等情況一覽無余，對教師在訓練過程中指導學生極其有利。

4.目前存在的一些問題。

（1）層次式實踐模式對科研訓練針對性較強，對教師的綜合素質要求較高。教師必須要善于批判、反思問題，能引導并培養學生的問題意識、質疑的精神、追求未知能力的欲望，同時，教師還要掌握科學研究所需要的科學研究方法才能有效指導學生的研究。

（2）科研訓練需要充分考慮學生各方面的差異，根據不同差異來制定不同的計劃和目標。在具體實施中，還要求教師進行細致的分類指導，及時評價與監控過程。

（3）在對學生科研實踐進階時，要注意實施尺度，加強引導，否則學生容易出現驕傲、自卑等心理反應，容易挫傷學生的積極性，甚至影響學生的心理健康。

（4）要特別注意師生之間的關系，不能像傳統的教學中，教師為主體，學生有問題不用思考，直接求得解決方案。在層次式創新實踐模式中，教師與學生應該共同討論，教師是引導學生大膽思考、大膽實踐的領路人。

（5）科研訓練是一個持續不間斷的過程，對于那些通過層次式實踐訓練后的學生，還必須考慮這樣一個問題：在不同專業、不同學科中，如何對待在科研能力和整體素質上都已經具備一定水平的學生，后續大學生活中如何引導他們在科研上走得更遠、更高。這是一個值得深思的問題。

參考文獻：

[1]邊國英.科研過程、科研能力以及科研訓練的特征分析[J].教育學術月刊，2008，（5）.

[2]汪霞.大學研究型教學中的“研究”[J].教育發展研究，2007，（22）.

[3]錢存陽.項目化教學培養大學生系統實踐能力[J].高等工程教育研究，2015，（2）.

[4]俞林偉，施露靜，周恩紅.我國高校本科生科研訓練的發展歷程、困境與未來方向[J].高等工程教育研究，2015，（2）.