关键词：科研型实验室；本科生；个性化培养方案；独立思维；创新能力
中图分类号: G642.0 文献标识码: A
1 研究背景
坚持以本为本，推进“四个回归”，是教育部在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出的重要方向。为提高本科生的培养质量，引导本科生进入科研型实验室学习，是近年来研究型高校重点推广的培养方法。但本科生在知识储备、独立思维能力、动手能力等方面均有所不足，使其难以顺利参与科研创新活动。因此，需针对本科生的基础与特长，制定个性化培养方案，提升本科生参与实验室活动的可行性。
针对本科生进实验室的培养方法与引导模式，国内外高校一直在进行广泛的探索。国外高校较早引入本科生进实验室的概念[1]，并以此提高学生整体能力。引导本科生进实验室，可以灵活地将教学-实践相结合[2]，提高学生对专业知识的理解，拓展学生的视野，引导学生未来发展方向。美国中密歇根大学、华盛顿大学等高校的研究表明，本科生通过参与实验室研究活动，不仅能够加深对所学知识的理解，还可以利用创新性思维，进行论文发表等活动[3,4]。
国内方面，教育部明确声明，高校应吸引优秀本科生进重点实验室参与科研[5]。国内诸多重点高校均探讨本科生参与实验室开放模式[6]，在此基础上引导本科生进行创新性研究，提高本科生基础知识的掌握与应用[7]。这些举措不仅增强了学生的动手能力与创新能力，还充分调动实验室的积极性与设备使用效率[8]，提升高校的整体科研实力以及学生的毕业论文撰写水平。
目前本科生进入科研型实验室，一般采取自主探索与导师安排任务相结合的培养模式。但本科生在实验室自主探索，容易造成管理粗放散乱的现象，而且消耗了实验室大量的资源。此外，不同年级本科生所学课程不同，造成对专业知识和基础知识的了解层次不同，影响了学生参与项目的能力。在学生进入实验室后，很多导师反映低年级学生知识面浅薄，难以胜任复杂的综合性实验研究。因此，需要针对各个年级学生的特点，探索制定个性化的培养内容，以促进学生在实验室研究探索工作的顺利开展。
2 个性化培养方案的建立
2.1 不同年级学生学习能力与特点
针对现阶段本科生在科研型实验室培养方案的问题，本文首先以不同年级学生能力与特点为目标，针对学生进行了问卷调查。以烟台大学轮机工程专业学生为例，针对参与过科研型实验室研究活动的学生进行调查，搜集学生的年级、主要课程、参与研究内容、遇到的困难以及参与科研活动期间的自我评价等情况。通过统计调查结果，总结得出各年级学生的优缺点以及参与实验室科研活动的状态，如表1所示。
统计结果显示，低年级的学生以机械方面的理论基础课程为主，因此学生拥有较强的理论分析能力，但由于低年级学生尚未接触专业知识，导致很多学生难以将所学知识与实际应用相结合。此外，由于学生对计算分析软件的了解较少，低年级学生理论基础扎实的优势难以发挥。而高年级学生则与低年级学生相反，随着专业课程的推进，学生的专业思维脉络逐渐清晰，但基础理论知识则逐渐淡忘。例如，在学习船舶动力系统结构强度计算、震动分析等内容时，难以利用所学的基础知识进行理论分析，导致大多数学生对此内容持观望态度，在选题时避重就轻，而这些内容恰是该领域的关键研究热点之一。这些现象不利于提升学生的综合能力，难以推进本科生在实验室参与科研项目的深入程度。
表1 不同年级学生的学习能力特点
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2.2 培养方案的建立
针对上述统计结果，本文探索不同年级学生培养内容，强调从知识输入到知识输出的
能力，使学生的理论知识与实践相结合，提高不同年级学生参与实验室科研活动的可行性。
大多数同学对自己还是有更高要求的，毕竟要对得起读书几年精力和经济上的投入，在某个科研领域作出一番成绩的成就感是无可比拟的。在做科研的时间投入上，无疑本科进实验室会有非常明显的优势。对此提出的个性化培养方案如下：
（1）低年级学生正处于高等数学、工程力学等基本理论知识的学习中，理论知识强。因此主要以理论分析能力的培养为主。在实验室期间重点培养理论分析能力，学习相关的模拟计算软件和工程制图软件，如ANSYS、Pro-E、Matlab等，使其所学知识得到快速的应用，并拓展理论知识深度，强化计算分析能力的训练。科研能力培养是一个多方面逐渐积累、提高的过程。
（2）高年级学生的专业课知识丰富，综合实践能力较强，但很多基础理论知识有所淡忘。因此高年级学生主要以综合实践能力的培养为主，通过参与实验方案设计、实验台搭建等活动，培养动手能力，提高知识综合运用能力。实验中应以培养学生科学的创新思维和实践能力为目标，在注重知识、能力和素质协调发展的同时，贯彻因材施教、注重个性培养的原则，激发学生的学习兴趣和热情。
（3）针对低年级学生对专业课知识了解较少的问题，采取高年级学生向低年级学生讲述专业课的知识的方法，起到高年级带动低年级的作用，并让高年级学生在知识输出的过程中，重新思考学习内容，激发创新思维。科研能力的获取绝不是课堂上能学到的，而是必须更随某个团队，踏踏实实做一段时间研究得来。或许学习的其他方面会有一些捷径，但在科研方面的经验，偷不得一点懒。
（4）针对参与实验室活动的本科生，系统讲解创新思维方法，培养独立思维的能力。在此基础上，引导学生使用文献数据库进行知识检索分析，扩展学生的知识探索面，培养自主学习的能力。需要结合课题研究在导师指导下培养良好的科研能力，养成创新精神，取得创新成果。
3 培养效果
经过一个学期的培养，参与活动的本科生综合能力得到了较大提升，尤其在学习能力、独立自主创新思维、抗压能力等方面收获较多。同时，通过个性化培养，学生参与实验活动的热情显著提高。
参加实验室科研活动的学生，课堂学习兴趣高于未参加实验室活动的学生，具体表现为：
（1）低年级学生通过学习理论计算软件，获得了将课堂理论付诸实践的方法，课堂上理论课程的学习积极性显著提升；通过与高年级学生的接触，低年级学生收获了较多的专业知识，明确了未来发展方向；吸取高年级学生的学习经验，获得了高效的学习方法，培养良好的学术创新思维。
（2）高年级学生通过参与综合实践活动，将专业知识与实验活动相结合，提高了对专业知识的理解深度；高年级学生向低年级学生传输所学知识，促进了对自身学习内容、学习方法、认知能力与学习态度的反思；实验组织中突出了学生自主性，全方位体现以学生为主体的自主式学习，从实验方案设计、操作、实验结果的分析处理最大限度地发挥学生的作用。
通过知识输出的过程中，发掘自身优点，明确发展方向，为工作或学习深造做好准备。
（3）参与实验室研究活动的学生，课堂活跃度明显高于未进入实验室的学生。在认真听讲的同时，能够主动理解分析课堂授课内容，并在课后积极与老师、同学讨论。通过学生反馈及指导教师调查发现，参与实验室活动的学生积极利用课余时间学习课外知识，探索专业知识的覆盖面，并采用手机与电脑查询相关知识，减少了玩游戏的时间。这些现象说明，通过个性化的培养，使得本科生找到了自主学习的方向，提高了学习兴趣。
（4）学生抗压能力明显提升。在未制定个性化培养方案前，学生在实验室的活动缺乏规划，较为盲目；遇到问题时，对指导教师的依赖性较强，缺乏自主思维与创新能力，使得部分学生在尝试后退出；在按照个性化培养方案培养训练后，学生夯实了搜集信息的基础，提高了发现问题的能力，获得了寻找方法的途径，增强了解决难题的信心。这些能力的提升，使得学生不仅在实验室中有更好的发挥，更使得学生在未来就业岗位上，有更强的竞争力。
通过对学生综合能力的评价发现，以科研型实验室为平台，采用个性化培养方案对本科生进行能力培养与创新思维训练，其效果明显好于学生自主探索。两种方法的差异如图1所示。
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图1 个性化培养方案与本科生自主探索的结果差异
4 总结
针对不同年级本科生在科研型实验室的培养问题，本文制定了个性化的培养方案，即低年级学生以理论分析能力培养为主，高年级学生以综合实践能力培养为主，引导学生的发展方向，并培养本科生的综合能力，使其充分利用实验室的科研平台。针对如何培养本科生的学习兴趣、激发他们创新能力的问题。不断更新人才培养的观念和模式，转换人才培养思路，在教学实践中不断摸索创新。建立实验室与学生联系的桥梁，让同学们能够走进实验室，提高同学们的专业知识水平以及实验操作技能，为同学们更好地学习专业知识提供服务，增强学生对学习研究方向的了解。在知识输入向知识输出转变的过程中，加深学生对专业知识的理解程度，强化了创新实践能力，提高了本科生参与实验室科研活动的可行性。
参考文献：
[[]] Sundberg M D, Moncada G J. Creating effective investigative laboratories for undergraduates[J]. BioScience, 1994, 44(10): 698-704.
[2] Danowitz A M, Brown R C, Jones C D, et al. A combination course and lab-based approach to teaching research skills to undergraduates[J]. Journal of Chemical Education, 2015, 93(3): 434-438.
[3] Dunbar G L. Strategies to Maximize the Involvement of Undergraduates in Publishable Research at an R2 University[J]. Frontiers in Psychology, 2019, 10: 214.
[4] Strand J, Brown V A. Publishing open, reproducible research with undergraduates[J]. 2019.
[5] 林露. 教育部:吸引优秀本科生进重点实验室参与科研[J]. 陕西教育(高教), 2015(10):33-33.
[6] 赵兴红. 科研实验室对本科生的开放与管理[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(4):221-223.
[7] 吕恒林, 吴元周. 加强实验室开放管理 培养创新实践型本科生[J]. 实验技术与管理, 2016, 33(3):5-7.
[8] 吴立鸿, 郭燕辉, 吴湘勤. 如何在本科生科研创新实践中发挥重点实验室作用[J]. 科教文汇(上旬刊), 2010(1):80-80.
作者简介：
王维伟（1988.11--），男，汉族，辽宁大连人，讲师，船舶三管轮，主要从事轮机管理教育
盛善智（1969.12--），男，汉族，山东济南人，副教授，船舶高级轮机长，研究方向：船舶柴油机、船舶防污染及船舶管理等
论文作者:王维伟 盛善智
论文发表刊物:《教育学文摘》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
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