工科院校理科大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練實(shí)施方案研究

葉文江, 張志東, 邢紅玉, 孫玉寶

(河北工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院, 天津 300401)

工科院校理科大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練實(shí)施方案研究

葉文江, 張志東, 邢紅玉, 孫玉寶

(河北工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院, 天津 300401)

工科院校理科大學(xué)生培養(yǎng)具有基礎(chǔ)性和交叉性特點(diǎn)?；诤颖惫I(yè)大學(xué)物理專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新和科研訓(xùn)練實(shí)施取得的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了具體的實(shí)施方案。此實(shí)施方案可以加以推廣,能有效地促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申請的公平公正,使真正有創(chuàng)新的項(xiàng)目得以實(shí)施,提高項(xiàng)目的先進(jìn)性,同時(shí)還能使學(xué)生掌握一定的科研技能,為繼續(xù)深造打下良好的基礎(chǔ)。

創(chuàng)新與科研訓(xùn)練； 基礎(chǔ)性； 交叉性； 實(shí)施方案

創(chuàng)新訓(xùn)練是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必然要求,是高等學(xué)校教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié),其注重受教育者的體驗(yàn)和知識(shí)的內(nèi)化,能夠使理論知識(shí)得到直觀的驗(yàn)證,有助于知識(shí)的消化和能力的全面提高。創(chuàng)新訓(xùn)練在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力以及實(shí)踐、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神等方面,具有不可替代的作用。河北工業(yè)大學(xué)物理系從2012年開始全面實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新與科研培訓(xùn)方案，取得了一些成效，現(xiàn)簡述于下。

1 實(shí)施背景

根據(jù)《教育部 財(cái)政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見》(教高[2011]6號(hào)文件)[1]和《教育部關(guān)于批準(zhǔn)實(shí)施“十二五”期間“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”2012年建設(shè)項(xiàng)目的通知》(教高函[2012]2號(hào)文件)[2],教育部決定在“十二五”期間實(shí)施國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,目的是促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念,改革人才培養(yǎng)模式,強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練,增強(qiáng)高校學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的創(chuàng)業(yè)能力,培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才。不同的高校,包括“985工程”院校、“211工程”院校和地方高校結(jié)合本校的辦學(xué)特點(diǎn)和實(shí)際情況,提出了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的研究與實(shí)踐改革方案[3-7]。河北工業(yè)大學(xué)更是把此項(xiàng)目列為“十二五”期間教育部實(shí)施的“本科教學(xué)工程”項(xiàng)目,制定了“河北工業(yè)大學(xué)‘大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃’項(xiàng)目管理辦法”(校政字[2012]163號(hào)文件)[8],提出了很多便于項(xiàng)目開展的優(yōu)惠政策,為項(xiàng)目的順利完成提供保障。即便如此,項(xiàng)目實(shí)施過程仍然存在一些問題，如教師和學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)欠缺、協(xié)同創(chuàng)新能力較差、參與創(chuàng)新訓(xùn)練的學(xué)生選拔制度和項(xiàng)目考核制度不完善等。

此外,大學(xué)生參與科研訓(xùn)練在很多大學(xué)里一直是大學(xué)生能力培養(yǎng)的重要手段,尤其是部屬高校。有的學(xué)生甚至從大二就開始跟教師進(jìn)行科研訓(xùn)練,到大學(xué)畢業(yè)時(shí)已完全掌握了從事科研的方法,為研究生階段的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ),很容易取得更大的成績。河北工業(yè)大學(xué)也鼓勵(lì)大學(xué)生參與科研訓(xùn)練,不過主要是針對優(yōu)秀班的學(xué)生。相對于普通學(xué)生,優(yōu)秀班的學(xué)生在課余時(shí)間要學(xué)習(xí)很多與科研相關(guān)的知識(shí)和技能,自然在科研訓(xùn)練中存在一定優(yōu)勢。不過,如果普通學(xué)生真正對科研有興趣的話,從事這項(xiàng)訓(xùn)練也會(huì)取得很好的成績。如何擴(kuò)大學(xué)生參與科研的范圍,讓更多的學(xué)生都參與進(jìn)來并進(jìn)行管理,也是實(shí)施方案研究的一個(gè)重要方面。

河北工業(yè)大學(xué)是典型的地方工科院校,應(yīng)用物理系專業(yè)方向是液晶物理,是國家級特色專業(yè),其目標(biāo)是培養(yǎng)液晶物理人才,為液晶行業(yè)注入新鮮血液?；谝壕г陲@示中存在的問題及液晶在非顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,物理系的教師從2012年開始連續(xù)3年指導(dǎo)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目,每年都有國家級立項(xiàng)項(xiàng)目。目前,2012和2013年的項(xiàng)目已結(jié)題,指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表中文核心期刊論文5篇,申請授權(quán)實(shí)用新型專利2項(xiàng)。同時(shí),指導(dǎo)學(xué)生科研訓(xùn)練發(fā)表論文8篇。本文基于大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和科研訓(xùn)練實(shí)施取得的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了工科院校理科大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練的實(shí)施方案,為其他工科院校理科大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練實(shí)施提供借鑒。

2 實(shí)施方案

物理學(xué)科是基礎(chǔ)學(xué)科,與其他學(xué)科(如電氣、材料、電子、信息、生物等學(xué)科)有緊密的聯(lián)系,為其他學(xué)科提供基礎(chǔ)理論。液晶物理方向更是跨多門學(xué)科的研究方向,液晶顯示領(lǐng)域涉及光學(xué)、材料、電子及計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科,液晶非顯示領(lǐng)域涉及電氣、材料、信息、生物等多個(gè)學(xué)科[9]。因此,物理專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練計(jì)劃的基本原則是發(fā)揮不同學(xué)科的優(yōu)勢,形成互補(bǔ),加快創(chuàng)新成果的周期。同時(shí),指導(dǎo)教師也要在專業(yè)領(lǐng)域和專業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域具有一定的基礎(chǔ)。除此之外,合理的選撥與考核制度能夠保證和監(jiān)督訓(xùn)練過程的順利實(shí)施。具體實(shí)施方案為:

(1) 指導(dǎo)教師自身業(yè)務(wù)及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。如何為指導(dǎo)教師營造一個(gè)良好的學(xué)術(shù)氛圍,提高指導(dǎo)教師的科研水平及創(chuàng)新能力,并滲透到日常教學(xué)中,使學(xué)生受到啟發(fā)。首先,指導(dǎo)教師要不斷學(xué)習(xí)基本知識(shí),把握學(xué)科發(fā)展動(dòng)向；其次,定期召開學(xué)術(shù)討論會(huì),及時(shí)糾正思路。

(2) 學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練能力的培養(yǎng)。教授學(xué)生如何把握創(chuàng)新點(diǎn),對提出的問題如何進(jìn)行分析,抽象出創(chuàng)新點(diǎn)；如何使學(xué)生得到有效的科研鍛煉,為研究生階段的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。教師在課堂教學(xué)中傳授科研經(jīng)驗(yàn)和技巧,學(xué)生要具體實(shí)踐,達(dá)到充分領(lǐng)會(huì)。

(3) 協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。如何使不同學(xué)科教師與學(xué)生之間達(dá)成合作意向,針對某一項(xiàng)目共同完成,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新[10-12]。針對物理專業(yè)的特點(diǎn),其創(chuàng)新與科研訓(xùn)練可能涉及信息、材料、電子等多個(gè)學(xué)科,可以嘗試與這些學(xué)科之間的合作。

(4) 創(chuàng)新與科研訓(xùn)練學(xué)生選拔制度。創(chuàng)新和科研訓(xùn)練的主體是學(xué)生,主要針對有興趣和一定基礎(chǔ)的學(xué)生,要求學(xué)生對項(xiàng)目的完成有必勝的信心,并且付出一定的辛苦,因此選拔學(xué)生具有非常重要的意義?？梢酝ㄟ^考試加面試的形式,有針對性地選拔學(xué)生,使學(xué)生在創(chuàng)新和科研訓(xùn)練中真正得到鍛煉。

(5) 創(chuàng)新與科研訓(xùn)練項(xiàng)目考核制度。對獲批的創(chuàng)新項(xiàng)目,學(xué)校要進(jìn)行中期檢查,目的是使項(xiàng)目按照預(yù)期的進(jìn)度開展,并且保證質(zhì)量。為了配合學(xué)校的檢查,同時(shí)也為了項(xiàng)目的順利完成,建立一個(gè)定期檢查考核制度,對完成較好的項(xiàng)目提出表揚(yáng),較差的項(xiàng)目提出警告,不同的項(xiàng)目之間定期進(jìn)行溝通,形成互勉?？蒲杏?xùn)練項(xiàng)目定期設(shè)定目標(biāo),完成較好的給予適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)獎(jiǎng)勵(lì),較差的也要給予精神上的鼓勵(lì)和實(shí)際幫助。

通過實(shí)施方案的實(shí)施,能夠達(dá)到3個(gè)目的:一是教師和學(xué)生創(chuàng)新與科研能力的培養(yǎng),提出更多的創(chuàng)新點(diǎn),發(fā)表更高水平的研究論文；二是創(chuàng)建合理的學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練選拔競爭機(jī)制,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與項(xiàng)目的積極性；三是建立完善的創(chuàng)新與科研訓(xùn)練項(xiàng)目考核制度,對每一個(gè)創(chuàng)新和科研訓(xùn)練項(xiàng)目監(jiān)督,促進(jìn)項(xiàng)目按質(zhì)按量完成。

3 實(shí)施案例

下面以2013年國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“液晶盒電容測試儀器的開發(fā)與應(yīng)用”的申請與實(shí)施為案例分析實(shí)施方案的成效。

3.1 “液晶盒電容測試儀器的開發(fā)與應(yīng)用”的申請與實(shí)施過程

液晶盒的基本構(gòu)造是在2塊透明導(dǎo)電玻璃之間充入一定的液晶,其本身構(gòu)成一個(gè)電容器[13]。與一般的固定電容器不同,液晶盒電容是可調(diào)的。在外加電壓作用下,液晶指向矢發(fā)生形變,整個(gè)液晶層的介電常數(shù)會(huì)隨之改變,這樣液晶盒的電容亦會(huì)發(fā)生變化[14]。利用液晶盒電容隨外加電壓的變化(C-V曲線),可以對液晶材料的彈性常數(shù)、介電常數(shù)、撓曲電系數(shù)及液晶盒基板的錨定能[15]等參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。之所以選取“液晶盒電容測試儀器的開發(fā)與應(yīng)用”這個(gè)題目,是由于液晶盒電容的精確測量在液晶材料特性及液晶器件參數(shù)確定中的作用。美國Agilent公司精密LCR表可以精確測量液晶盒電容,但是,儀器相對非常昂貴,而且由于需要脈沖直流電壓信號(hào),液晶材料的撓曲電系數(shù)無法測量。關(guān)于液晶材料撓曲電特性對液晶盒電容的影響[16-17]及電容法測量撓曲電系數(shù)的設(shè)計(jì)方面的理論分析[18],指導(dǎo)教師已進(jìn)行過詳細(xì)的研究,這些能夠保證項(xiàng)目的創(chuàng)新性,也為指導(dǎo)教師開展指導(dǎo)工作提供基礎(chǔ)。同時(shí)指導(dǎo)教師講授專業(yè)課的過程將最新的研究成果滲透進(jìn)去,讓更多的學(xué)生了解,激發(fā)學(xué)生的興趣。

確定了題目之后,開始選拔學(xué)生,采取雙向選擇方式,召集準(zhǔn)備做項(xiàng)目的學(xué)生和指導(dǎo)教師見面協(xié)商。指導(dǎo)教師可以把自己項(xiàng)目的研究內(nèi)容、要求及預(yù)期達(dá)到的成果介紹給每一位學(xué)生,同時(shí)學(xué)生也要介紹一下自己的特長,使有興趣和有一定基礎(chǔ)的學(xué)生選擇最適合自己的項(xiàng)目進(jìn)行研究?；陧?xiàng)目的研究內(nèi)容,需要設(shè)計(jì)電路，并對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制,還要對液晶盒電容方面的理論分析,項(xiàng)目最終確定的負(fù)責(zé)人為物理專業(yè)的學(xué)生,項(xiàng)目組成員包括物理專業(yè)和信息專業(yè)的學(xué)生各1人。物理專業(yè)的學(xué)生主要負(fù)責(zé)液晶盒電容的理論研究及數(shù)值計(jì)算,為信息專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)電路提供必要的理論數(shù)據(jù),而液晶盒電容測試儀電路的開發(fā)主要由信息專業(yè)學(xué)生負(fù)責(zé)完成。

項(xiàng)目實(shí)施過程中,為了項(xiàng)目的順利完成,每周項(xiàng)目組成員與指導(dǎo)教師進(jìn)行交流,對遇到的問題及時(shí)解決,每個(gè)月不同項(xiàng)目組之間還要進(jìn)行交流,互相學(xué)習(xí)成功的經(jīng)驗(yàn)。正是在此實(shí)施方案的引導(dǎo)下,“液晶盒電容測試儀器的開發(fā)與應(yīng)用”取得了優(yōu)異的成績,共發(fā)表中文核心期刊論文3篇,申請授權(quán)實(shí)用新型專利1項(xiàng),達(dá)到了學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

3.2 “液晶盒電容測試儀器的開發(fā)與應(yīng)用”的實(shí)施步驟與效果

學(xué)校開設(shè)的優(yōu)秀班要求學(xué)生必須參加科研訓(xùn)練活動(dòng),還要上報(bào)科研成果或訓(xùn)練收獲。通過教師在課堂上對科研訓(xùn)練重要性的講解及教師科研能力的成果體現(xiàn),學(xué)生根據(jù)自己的興趣和理想選擇合適的教師作為項(xiàng)目指導(dǎo)教師,制定科研訓(xùn)練計(jì)劃,明確科研訓(xùn)練計(jì)劃的目標(biāo),并付諸行動(dòng)。筆者在“計(jì)算物理”課程教學(xué)過程中,除了講授一些基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)編程技巧外,不斷地滲透關(guān)于液晶顯示特性的計(jì)算,并將自己從事科研取得的成果展示給學(xué)生,連續(xù)2年(2013—2014年)指導(dǎo)3名優(yōu)秀班的學(xué)生從事科研訓(xùn)練。制定了嚴(yán)密的訓(xùn)練實(shí)施步驟:

(1) 液晶物理及液晶器件物理相關(guān)理論的學(xué)習(xí),包括液晶彈性理論、動(dòng)力學(xué)理論等；

(2) 液晶器件顯示特性的模擬計(jì)算,熟練掌握液晶顯示電光特性、視角特性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程的計(jì)算；

(3) 精通液晶器件工藝及顯示特性測試,能夠獨(dú)立進(jìn)行液晶盒的制作及測試；

(4) 基板錨泊能對液晶微波調(diào)制特性的影響。

經(jīng)過2年的訓(xùn)練,學(xué)生自身科研能力有了很大的提高,掌握了液晶顯示特性計(jì)算的基本方法和液晶器件性能測試的基本實(shí)驗(yàn)技能,由學(xué)生發(fā)表中文核心期刊論文2篇,申請授權(quán)實(shí)用新型專利1項(xiàng)。正是在此實(shí)施方案的引導(dǎo)下,也是在3位學(xué)生的激勵(lì)下,班里其他對科研感興趣的學(xué)生也投入到訓(xùn)練當(dāng)中。這些做法都極大地增強(qiáng)了學(xué)生從事科研訓(xùn)練的興趣,達(dá)到了提高學(xué)生科研能力的目的。

4 結(jié)束語

本文基于河北工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)的特點(diǎn),研究了工科院校理科大學(xué)生創(chuàng)新與科研訓(xùn)練計(jì)劃的實(shí)施方案,結(jié)合應(yīng)用物理專業(yè)創(chuàng)新與科研訓(xùn)練計(jì)劃的實(shí)施說明了方案的效果。關(guān)于創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃也可以在此基礎(chǔ)上加以引伸,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)能力。本實(shí)施方案可以加以推廣,能有效地促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申請的公平公正,使真正有創(chuàng)新的項(xiàng)目得以實(shí)施,提高項(xiàng)目的先進(jìn)性,同時(shí)還能使學(xué)生掌握一定的科研技能,為繼續(xù)深造打下良好的基礎(chǔ)。

References)

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[8] 關(guān)于下發(fā)“河北工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目管理辦法”的通知[ED/OL].http://oa.hebut.edu.cn/ztg/40787.nsf/(AllDocsByUnid)/AFCAA60C3B2A6D0348257AA100314B77?OpenDocument.

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Study on execution plan on innovation and scientific research training for science college students in engineering universities

Ye Wenjiang, Zhang Zhidong, Xing Hongyu, Sun Yubao

(School of Sciences,Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Education of science college students in engineering universities has the feature of fundamentality and intersectionality.Based on the experience acquired during actualizing the innovation and scientific research training for the students of physics division of Hebei University of Technology,the specific execution plan is summarized. When being generalized,this plan would accelerate the fairness of innovation and entrepreneurship project application so effectively that the truly innovative project could be executed to enhance the advancement of project.At the same time it can also make the students master the certain scientific research ability to lay a good foundation for the further study.

innovation and scientific research training; fundamentality; intersectionality; execution plan

2014- 03- 09

河北省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2012GJJG164);河北工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(201303002)資助課題

葉文江(1976—)，男，河北石家莊，博士，副教授，應(yīng)用物理系系副主任, 從事液晶器件物理及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理方面的研究工作.

E-mail：wenjiang_ye@hebut.edu.cn

G424.28

A

1002-4956(2015)7- 0019- 03