本科生科技创新培养模式初探与分析

本科生科技创新培养模式初探与分析
摘要:本科生科技创新能力培养是本科生培养的一个重要方面,在国家大力提倡科技创新的背景下,加强本科生科技创新具有重要的意义。

本文结合北京航空航天大学的特点,基于作者近三年来的本科生科技创新培养实践,提出了一种便于操作和有效的科技创新培养模式。

关键词:本科生科技创新;培养模式;冯如杯
1 本科专业的培养目标与指导思想
北京航空航天大学计算机学院的本科教学指导思想可简要归纳为“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”,在这样的指导思想下确定了注重英才培养,兼顾大众教育的办学策略。

在全学院的本科生教育中,营造探索为本的学习氛围,创建研究为本的学习环境,倡导创新为本的学习精神。

以重点实验室为主要培养基地,发挥重点实验室的主导作用,为本科生感悟科技探索、研究和创新提供了实践环境;通过学院的系列科技创新鼓励计划,激励本科生广泛参加学校“冯如杯”、国家或北京市学科竞赛以及国际科技竞赛,为本科生参加科技活动,培养创新素质和探索精神提供了实践舞台。

事实上,不仅仅北京航空航天大学,全国很多高校现在都非常重视科技创新,重视培新本科生的创新意识。

由此可见,现阶段的中国大学本科专业教学既强调专业基础,同时也强调创新能力的培养。

从创新角度来说,专业基础是基石,没有扎实的专业基础就不可能有真正的创新。

然而,仅仅有扎实的专业基础并不能保证出创新。

北京航空航天大学现行的本科教学大纲主要针对专业基础的教学制定了详细的计划,对科技创新能力的培养则相对缺乏清晰的规划。

实际上,这也是目前很多高校的共同特点。

虽然重视对本科生的创新意识培养,但是在实际操作上还缺乏有效的措施。

“冯如杯”是北京航空航天大学的一个校级学生科技比赛项目,从1990开始至今已举办了18届。

在历届“冯如杯”上都涌现出了不少让人眼睛一亮的科技作品,如仿生鱼、三维条形码等项目。

2008年以前“冯如杯”一直冠以“学生课外科技活动”,其理念是鼓励本科生在课外时间基于所学习的课程知识,深入社会发现并解决存在的现实科技问题。

“冯如杯”在促进北京航空航天大学本科生热爱科学、积极创新精神等方面发挥了非常积极的作用。

从2008年开始,正式把“冯如杯”的“课外”二字去掉。

这反映出学校在学生科技创新培养方面的变化,即把学生科技创新能力的培养提到了更高的层次,而不只是学生的自发或者业余时间的行为。

因此,学校在后续的教学改革中,一定会在如何培养本科生科技创新能力方面有更多关注,也会催生出一系列的具体操作办法。

在这种背景下,结合论文作者这两年指导本科生参加“冯如杯”科技竞赛中所积累的一些体会,撰写该文章。

2 本科生科技创新内涵和北航现状分析
党的十七大报告提出,提高自主创新能力,建设创新型国家。

高等教育担负着培养创新型人才的重要责任。

学生科技活动对于提高学生科技创新能力,培养拔尖创新型人才具有重要意义。

现代高等教育遵循素质教育方针,学生科技创新活动是全面素质教育的重要载体和有效途径,是课堂教学自然和必要的延伸,是高等教育整个学生培养环节中重要的有机构成部分。

支持和鼓励学生参加各级各类学生科技创新竞赛,对于扩大北京航空航天大学的影响力,展现北京航空航天大学的教育教学水平具有重要意义。

科技创新是一种综合实力或能力的应用过程和结果。

什么是本科生科技创新?就是指本科生从不同的角度识别出新的科技问题,综合运用所学的专业基础知识给出相应的解决方案或设计,并给出最终的实现原型。

在这个过程中,本科生将能够在问题分析、领域调研、研发能力等方面得到有效的锻炼。

一般而言,本科生科技创新不必要求解决非常难的专业问题,也不强调太大的工作量,但是强调创意和将来的实用前景。

这是因为,难度过大的专业问题或者工作量过大的问题都不适合本科生来解决。

不少本科生误以为实现一个有难度的系统就是科技创新,其实那只是一种实践锻炼,并没有什么创新。

比如,一个学生实现了一个文本搜索引擎,而该搜索引擎与现有的搜索引擎相比并没有体现出值得一提的创新点,则就不能称为科技创新。

因为,学生没有能够针对搜索引擎提出自己的问题和解决方案,更多的是在模仿现有的东西,虽然工作量很大。

再比如几年前著名的“百狗”搜索引擎的例子,就是一个很好的搜索引擎创新。

人们通常都是到搜索引擎提供的网页来搜索信息,因此一次只能使用一个搜索引擎所提供的服务。

“百狗”的创新之处在于把Baidu和Google的搜索集成到一个页面,使得用户可以同时使用两个搜索引擎,并能比较、分析和利用两个搜索引擎返回的搜索结果。

“百狗”的工作量不大(甚至是比较小),但是受到了人们的关注。

因此,本科生科技创新的内涵主要包括:(1)具有创意的问题提出;(2)使用合适的技术来设计与实现;(3)与别人的解决方案的综合对比分析。

其中第一点是最关键的,也是决定性的。

一个好的创新首先体现在其要解决的问题上,然后才是解决问题的技术。

通过对北航计算机学院前几年“冯如杯”项目的综合分析,我们发现大多数创新项目的失败主要是没有能够提出一个具有说服力和新颖性的题目。

很多学生自以为自己所要解决的问题是有创意的,但其实别人早就发布了相应的解决方案。

这也反映出本科生在相关领域现状调研和综合分析能力的不足。

事实上,现在很多研究生在这方面也具有明显的不足,硕士生在论文开题时说不清相关领域最新研究成果的事情并不少见,这说明高校需要在相关方面进行改进或者改革。

在有了一个有创意的问题之后,必须要能选择合适的技术来设计并实现,否则也就是空谈罢了。

如何针对问题的特点以及领域的状况选择合适的技术来解决问题是一项重要的能力。

举个例子,本人去年指导的一个学生要做一个面向小区域(如社区、学校、旅游点等)的信息交换和共享网络。

这个问题是具有创意的,因为在小区域内某些信息和事件只有这个小区域内的人才会关心(如校园内教室的使用情况),因此这些信息不会有人发布到Internet上,因此这个区域的人就难以通过
互联网进行信息的交换和共享。

该同学设计的方案是基于蓝牙通讯技术,使用智能手机进行智能动态组网,从而实现处于某一小区域内的人通过手机交换和共享信息。

然而,由于手机开发平台的技术障碍,该同学并未能如期实现该方案,因此未能完成该项目。

在设计与实现之后,必须要通过与相关的产品进行对比来凸现方案的创新点。

事实上,学生科技创新开发的作品不可能真正超过那些发布运行的产品。

如何进行对比分析就非常关键。

再举个例子,2007年的学校“冯如杯”比赛,本人指导学生做的基于多维聚类的元搜索(该项目获得了一等奖),是要过滤搜索引擎返回结果中的重复或相似网页。

然而过滤效果的好坏却很难在理论上给出严格的说明,必须要找到若干组具有展示度和说服力的例子,并与Google和Baidu这样的顶尖搜索引擎进行对比。

经过大量的实验分析和实际使用,我们积累了很多具有说服力的实例,使得该项目的创新性和实用前景得到了认可。

一直以来,中国的高等教育主要还是“填鸭”式教学,学生在发现问题和分析问题方面得到的锻炼相对较弱。

北航计算机学院在本科生培养上非常注重基础理论和动手实践能力的训练,但在创新意识和能力培养上则显得相对有些不足。

目前,本科生能力培养手段主要包括课程教学和作业、大实验和毕业设计三个环节。

由于要照顾到庞大的学生整体,因此这三个环节教学都无法提出指标性的创新要求,很少会有开放性的题目留给学生去独立完成。

本科生创新能力的培养还主要是一种“自学”的方式,学生自发参加各类比赛,遇到技术困难时才找认识和熟悉的老师进行指导。