計算機專業本科生科研創新能力培養的探索

章 文

（武漢大學 計算機學院，湖北 武漢 430072）

計算機專業本科生科研創新能力培養的探索

章 文

（武漢大學 計算機學院，湖北 武漢 430072）

從促進高等教育計算機專業本科生提升科研創新能力的角度，結合計算機學科的特點，提出計算機學院導師制下本科生科研創新能力培養的方案。作者結合實施情況，總結經驗，指出存在的問題和處理方法，并思考如何進一步完善培養方案。

導師制；計算機專業；本科生；科研創新能力

1 本科生科研創新能力培養的意義

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006—2020）和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》（2010—2020）指出培養科研創新能力對于我國科技進步、經濟發展的重要性[1]，目標是在2020年左右建成創新型國家。教育是建設創新型國家的關鍵一環，即培養創新型人才。長期以來，研究生是我國大學科研創新能力培養的主體，而本科生的科研創新能力培養并沒有被重視。在美國，MIT等高校在20世紀60年代就已經開始本科生科研能力的培養，數十年來取得很好的效果，使美國科技業蓬勃發展。為適應創新型國家發展要求，必須將我國的本科教育也納入到科研培養體系。本科生的科技創新教育可以為國家培養、儲備科技創新的后備軍，具有重要的理論和現實意義[2]。

如何提高大學生的科研創新能力，是當前大學教育面臨的一大挑戰。改變傳統教育模式，建立本科生導師制是一條可行的途徑。導師制起源于15 世紀初的牛津大學和劍橋大學，以學院為單位，負責人為院長，每名學生由數名導師指導，定期見面，通過導師和學生的長期交流培養學生的綜合素質。導師制最初用于培養研究生，20世紀初開始用于本科生培養。20世紀末，我國高校引入本科生導師制[34]，但我國高校有自己的實際情況，國外的制度和培養方法并不能直接照搬。本科生導師制在我國有不同的實施方案，實施效果也不盡相同。創新能力的培養是高等教育改革的重要內容，需要對本科生導師制度的定位和作用進行思考，進而促進本科生科研創新能力的培養[57]。

2 本科生導師制下科研創新能力培養方案

2.1 培養目標

計算機專業的特點在于理論研究和實際應用結合非常緊密，既有算法、模型等理論問題，也有實際應用問題。在此背景下，計算機專業本科生科研創新能力的培養體現在三個方面。

（1）提升學生的動手能力。對計算機專業的學生來說，編程能力是首要和最為基本的專業能力。學生應熟練掌握基礎的編程語言、數據結構、算法設計等知識，做到融會貫通、活學活用，同時也應具備學習新的編程語言的能力。此外，學生還要使用常見的計算機軟件，并具備開發新軟件、新系統的能力。

（2） 培養學生的自學能力。大學教育和中學教育的重要區別在于自我學習能力的培養，計算機專業的知識更新速度非常快，計算機軟硬件、算法不斷更新，要培養計算機類專業學生的自學能力，包括文獻查閱，資料收集、整理和分析的能力等。

（3）培養學生建立科學思維。計算機類專業屬于信息科學，計算機組成原理、數據結構、計算機算法等對邏輯思維能力有很高的要求。培養解決問題的科學思維至關重要也非常困難，需要從了解掌握科研方法、科研過程、論文的撰寫等入手，培養學生的思維創新和實踐創新，最終建立科學思維。

2.2 本科生導師的遴選和學生選拔

本科生導師制的實施，職責不明確是普遍存在的問題，有的學校甚至讓本科生導師承擔部分輔導員的工作。為培養本科生的科研創新能力，導師必須定位在專業知識、科學素養的培養。

本科生導師的工作包括：①多方面了解、掌握學生的心理動向，傳授學生正確、有效的學習方式與方法，夯實專業基礎，提高專業技能，并在此基礎上鼓勵學生參加各項學科競賽與專業實踐；②向學生介紹本學科的發展方向與前沿科研成果，培養學生的專業興趣；③廣泛開拓、提高學生的學科視野和綜合素質，擔當學生與各學科領域專家的橋梁，引薦有實力有興趣的學生參與各實驗室的科學研究項目，為學院本科教育跨越式發展培養拔尖人才。

高校大規模擴招以后，學生人數急劇上升，傳統的精英教育導師制施用在大眾化教育的本科生上，需要進行調整。學生的能力有差別，并非所有學生能夠在完成專業課程學習的前提下做到學有余力，而且對所有的學生進行科研創新能力的培養不太可能。考慮到教育的公平性，不應設立門檻，學生可以自由決定是否參與科研創新能力的培養。導師根據自己的科研項目提供多個研究課題，學院向學生公開這些課題，所有本科生都可以根據自己的興趣申請導師課題；學生也可以自行設定科研項目的主題，聯系導師指導。通過自由選擇的方式，既做到教育公平，又實現資源的合理配置。

2.3 開展研究和管理機制

開展研究課題，首先對學生進行基本科研能力的培訓，包括如何從圖書館下載科研資料或者論文、如何閱讀論文、如何使用常用軟件等，并為學生指定一些課題相關的閱讀材料，幫助學生制定課題的研究計劃。在導師的指導和幫助下，鼓勵學生按照預先設定的時間節點獨立或者組成小組逐步開展研究工作。讓本科生先完成課題所包含的小任務，經過一個階段的學習讓學生逐步進入正軌，通過循循善誘的方式激發學生的積極性和參與熱情。根據實際的情況，導師可以安排研究課題相近的研究生和本科生組成研究小組，發揮團隊協作性和創新力，既能減輕導師的工作壓力，又能建立人才梯度隊伍。當學生有了一定的研究基礎，導師可以鼓勵學生提出自己的想法與導師討論，甚至可以調整改進研究方案，鍛煉學生自主研究能力。本科生參加科研工作的期望是發表高水平的研究論文。在導師指導下，學生整理和分析已完成的研究工作，撰寫論文，導師對論文進行修改，并給出投稿建議。

為保證導師制的培養效果，需要建立規章制度進行管理：一方面，為了讓導師能夠認真負責，承擔培養職責，允許學生在有充足理由的前提下，退出培養系統或者轉到其他導師指導；另一方面，導師對學生的匯報次數和學習進度進行監督，及時糾正學生的學習態度，對于不能認真學習的學生，應讓其退出培養系統。通過學生、導師之間的相互約束，能夠保障培養的效果和質量。

3 科研創新能力培養實踐和思考

2010年左右，武漢大學計算機學院充分調研國內外兄弟院校本科生導師制的成功經驗，嘗試采用導師制的模式，組織科研、教學的骨干專業教師來擔任本科生的指導教師，對學生的學習、生活、品德及心理等方面進行個別具體指導，因材施教，培養本科生的科研創新能力，引導他們進入科研大門。

最近三年，筆者每年指導3～5名本科生，以大三學生為主，也有少數大一和大二學生。經過1～2年的培養，大部分學生能夠在本科階段發表SCI論文或者計算機學科CCF論文；約80%學生會出國繼續深造，其中不乏加州大學洛杉磯分校、香港大學、英國帝國理工大學等世界名校，其他學生也會選擇在國內繼續讀研、讀博。本科生科研能力的培養取得預期效果，表明武漢大學計算機學院本科生科研創新能力培養的有效性和可行性。本科生培養過程中，筆者遇到過很多問題，也獲得了一些經驗。從導師的角度，筆者認為科研創新能力培養的關鍵在于4個方面。

3.1 調動學生積極性

科研工作需要投入很多時間和精力，并不能夠立竿見影，本科生初次接觸科研工作，難免覺得學習過程枯燥、乏味。對于新招收的學生，導師培養關鍵在于對學生正面引導，讓他們意識到科研工作對于提升自身能力的重要性，調動學生內在學習積極性：一方面，導師可以給學生樹立榜樣，通過高年級學生所取得成果激勵新學生；另一方面，導師開始給予一些比較簡單的任務，讓學生從成功喜悅獲得自信和興趣。導師還應鼓勵成員之間多交流，相互學習、相互監督，充分調動科研的積極性，促進整個團隊科研水平的提升。

3.2 因材施教

每個學生的興趣、能力、知識水平都不同，需要根據學生特點進行針對性培養。通過和學生的溝通，導師了解學生現有的知識水平、動手能力等。基礎差、能力較弱的學生，安排其進行強化訓練，鍛煉閱讀和分析文獻的基本功，待能力到達一定程度之后，可以將他們和基礎好、能力強的學生編成科研小組，以團隊的形式對某一小問題進行研究，逐步培養學生獨立開展工作的能力。

3.3 與學生保持溝通

如果條件允許的話，應該給學生在實驗室安排位置，可以經常見面和交流。本科生課程較多，在實驗室的時間可能不多，業余時間也比較零散。為提高交流溝通的效率，在社交網絡軟件非常發達的今天，指導形式可以更加靈活多樣，除必要的見面指導外，微信、QQ 等基于社交網絡的指導形式值得推廣。采用當面交流為主、社交網絡為輔的溝通形式，是保持溝通有效的方法。

3.4 制定規章制度

本科生課業繁重，用于科研的時間比較零散，大部分學生都不能較好地自我管理，如何保證研究進度是個重要問題。制定有效的學生管理制度必不可少。制定研究計劃時，時間安排保證較為充裕，項目實施中對研究進度進行嚴格的進度檢查。如果不能按時完成階段性任務，要弄清楚是態度問題還是能力問題：對于學習態度導致研究停滯的情況，應及時進行批評；如果是能力問題，應該加強溝通與輔導，幫助學生提高能力水平。可以采用每周小結、討論班的形式，讓學生之間能夠互相學習，發現自己不足，相互激勵。

4 結 語

培養本科生科研創新能力是高等教育的重要職責。通過實際的科研項目，培養學生的編程能力、文獻閱讀能力、科研思維與論文撰寫能力，全面提高本科生的科學素養。培養計算機專業本科生科研創新能力需結合專業特點，根據學院實際條件和師資力量靈活開展。目前，武漢大學計算機學院的本科生科研創新能力培養取得很好的效果，筆者將進一步完善導師制下的本科生創新能力培養，總結經驗，培養更多高水平科研人才。

[1] 茍建平. 淺談本科生科研創新能力培養[J]. 教育教學論壇, 2015(50): 81-82.

[2] 譚春嬌, 劉越, 趙亮, 等. 本科導師制在人才培養過程中的定位和作用[J]. 計算機教育, 2015(6): 5-7, 15.

[3] 鄒勤, 王騫. 計算機專業本科導師制可行方案探討[J]. 計算機教育, 2015(15): 50-53.

[4] 趙亮, 譚春嬌, 沈立, 等. 本科生全程導師制的實踐與思考[J]. 計算機教育, 2017(4): 109-111.

[5] 楊丹, 陳飛, 黃建平, 等. 淺談本科生導師制對大學生科研創新能力的培養[J]. 教育教學論壇, 2016(33): 106-107.

[6] 姚婕, 方立超, 鄭峻松. 本科生導師制下如何培養本科生的科研創新能力[J]. 國際檢驗醫學雜志, 2013(8): 1044-1045.

[7] 譚盛葵, 龐偉毅, 余紅平. 本科生導師制在促進大學生科研創新能力培養中的探析[J]. 華夏醫學, 2013(4): 794-796.

1672-5913(2017)11-0052-03

G642

國家自然科學基金面上項目（61572368）；國家自然科學基金面上項目（61772381）。

章文，男，副教授，研究方向為數據挖掘、機器學習、生物信息學，zhangwen@whu.edu.cn。

（編輯：史志偉）