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《北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)》2016年第二期

摘要:

結(jié)合作者指導(dǎo)本科生創(chuàng)新實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和在美國普林斯頓大學(xué)訪學(xué)期間對(duì)該校本科生科研活動(dòng)的考察，分析了本科生創(chuàng)新實(shí)踐過程中指導(dǎo)教師和學(xué)校的角色定位，并給出若干經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。以量子密碼研究方向?yàn)槔瑢?duì)從事理論研究的創(chuàng)新實(shí)踐給出了三點(diǎn)具體的指導(dǎo)性建議。上述分析總結(jié)以及相關(guān)的建議對(duì)于其他研究方向的創(chuàng)新實(shí)踐也具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:

理論創(chuàng)新實(shí)踐;指導(dǎo)教師;量子密碼;大學(xué)生創(chuàng)新

一、引言

創(chuàng)新是一個(gè)國家長久發(fā)展的永恒動(dòng)力，許多國家包括我國都發(fā)現(xiàn)并開始執(zhí)行“創(chuàng)新要從小抓起”這一指導(dǎo)思想。目前，很多高校開始了一系列的科技創(chuàng)新活動(dòng)［1-3］。隨著大學(xué)教育的日益開放，大學(xué)生比以往更容易接觸到研究生和研究生導(dǎo)師，大部分學(xué)有余力的學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與到科研活動(dòng)中，從而在科研和創(chuàng)新能力方面得到較早的培養(yǎng)和鍛煉，也使少數(shù)極具科研和創(chuàng)新潛力的優(yōu)秀創(chuàng)新人才得以嶄露頭角。然而，優(yōu)秀學(xué)生是否真的學(xué)有余力，如何找到自己喜歡的科研方向，如何合理調(diào)節(jié)自己的學(xué)業(yè)和科研創(chuàng)新時(shí)間，如何合理規(guī)劃自己的未來，如果對(duì)這些問題沒有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，最終都會(huì)導(dǎo)致自身創(chuàng)新的失敗與時(shí)間精力的極大浪費(fèi)。指導(dǎo)教師能否單純采用類似于低年級(jí)研究生的培養(yǎng)模式來指導(dǎo)本科生，如何幫助學(xué)生進(jìn)行時(shí)間和精力的分配和規(guī)劃，也與一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成功與否有著直接的關(guān)系。此外，學(xué)校針對(duì)本科生的培養(yǎng)計(jì)劃以及提供各種學(xué)術(shù)交流的機(jī)會(huì)都對(duì)大學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新造成影響。作者指導(dǎo)研究生和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐工作多年，在大學(xué)生從事理論科研創(chuàng)新工作方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在普林斯頓大學(xué)訪學(xué)期間，關(guān)注并著重調(diào)研了該校的大學(xué)生和教師之間的互動(dòng)模式。如何另辟蹊徑，在應(yīng)試的機(jī)制里，開出創(chuàng)新的花朵來，是作者長期進(jìn)行的研究。現(xiàn)結(jié)合北京郵電大學(xué)的一些做法和普林斯頓大學(xué)的師生研修模式，從學(xué)校和指導(dǎo)教師兩個(gè)方面對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐工作進(jìn)行論述，給出若干可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)。

二、學(xué)校在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中的角色定位

1.轉(zhuǎn)變教育觀念全面開展創(chuàng)新實(shí)踐教育學(xué)校在育人理念上轉(zhuǎn)變思想，更新教育觀念，以培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才為目標(biāo)。開展大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育，培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)用型人才，是高等教育的基本目標(biāo)。充分認(rèn)清當(dāng)前所面臨的形勢和任務(wù)，建立客觀的并符合時(shí)展要求的高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的體系，將創(chuàng)新型人才培養(yǎng)作為高校實(shí)施素質(zhì)教育工程的核心內(nèi)容，貫穿大學(xué)生培養(yǎng)的全過程，實(shí)乃時(shí)下工作的當(dāng)務(wù)之急。許多學(xué)校在這方面已經(jīng)走在了前面。例如，北京郵電大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)高度重視學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，以校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地和12個(gè)分基地實(shí)體作為支撐，成立了創(chuàng)新科技大本營，實(shí)現(xiàn)了管理中的“人員開放、運(yùn)行開放、經(jīng)費(fèi)開放、基地開放”，從場地、編制、經(jīng)費(fèi)等方面提供常態(tài)化保障。2.營造開放自由的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境及平臺(tái)要想切實(shí)做好大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育工作，學(xué)校相應(yīng)的政策支持不可或缺。要開展多樣化的創(chuàng)新活動(dòng)，為學(xué)生提供創(chuàng)新發(fā)展空間，學(xué)校需要有開放自由的學(xué)術(shù)氛圍，學(xué)科間允許交叉融合，師生自由討論學(xué)術(shù)問題，在畢業(yè)生學(xué)分要求等教學(xué)管理上也要有適當(dāng)?shù)膹椥詸C(jī)制。創(chuàng)建晚上的創(chuàng)新教育課程體系和教育教學(xué)方法，學(xué)校需要在專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)方案制定、修習(xí)方式等方面進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐教育，為個(gè)性化培養(yǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境。應(yīng)逐步進(jìn)行培養(yǎng)方案的改革，減少硬性學(xué)分指標(biāo)，把學(xué)生從埋頭修學(xué)分里解放出來，給學(xué)生更多的時(shí)間開展科研創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。普林斯頓大學(xué)的科學(xué)和工程學(xué)士學(xué)生必須完成一個(gè)嚴(yán)格的科學(xué)和數(shù)學(xué)課程以及最少兩個(gè)學(xué)期的獨(dú)立研究。建議學(xué)校在某些專業(yè)開展試點(diǎn)，在學(xué)分的安排上增加靈活性，以便給全部或部分同學(xué)增加獨(dú)立研究的時(shí)間。普林斯頓大學(xué)的辦公樓里每個(gè)拐角都有休息的沙發(fā)和小桌子，方便師生隨時(shí)研討交流。黑板更是隨處可見，不論辦公室還是樓道，你會(huì)隨時(shí)聽到粉筆在黑板上寫字的聲音和討論問題的聲音。樓里面很少有浪費(fèi)的地方，沒有豪華的設(shè)計(jì)與裝修，有的只是最原始的黑板和粉筆。這些相比較來說更容易實(shí)現(xiàn)，隨處可見的黑板墻完全可以彌補(bǔ)我們教室和辦公室不足的缺陷。相對(duì)于建新的教學(xué)樓，這些投入都相對(duì)小很多，也在合理的承受范圍內(nèi)，在一定程度上也可以解決目前許多高校存在的教室資源嚴(yán)重不足的問題。3.充分利用學(xué)術(shù)報(bào)告指引學(xué)生走向更深一步的科研之路學(xué)術(shù)報(bào)告是大學(xué)里最常見的一項(xiàng)基本學(xué)術(shù)活動(dòng)，由主講人向?qū)W生傳授各學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)或者最新的科研進(jìn)展，使學(xué)生在最短時(shí)間內(nèi)有效地了解到相關(guān)學(xué)科或領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)，拓寬學(xué)術(shù)視野，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，并從中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，提高學(xué)術(shù)交流的能力。作為學(xué)有余力并有興趣進(jìn)一步科研創(chuàng)新的學(xué)生應(yīng)該盡可能多地廣泛去涉獵，從中發(fā)現(xiàn)跟自己學(xué)科契合的興趣點(diǎn)，以及創(chuàng)新的靈感和切入點(diǎn)，并堅(jiān)定繼續(xù)鉆研下去的決心。作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的依托主體學(xué)校來說，應(yīng)盡可能地提供各種學(xué)術(shù)報(bào)告，鼓勵(lì)教師邀請(qǐng)校外名師或親自上場為學(xué)生提供機(jī)會(huì)，同時(shí)應(yīng)提供宣傳學(xué)術(shù)報(bào)告的平臺(tái)，增加院系中小范圍學(xué)術(shù)報(bào)告的聽眾。自2012年開始，北京郵電大學(xué)教務(wù)處開展了“名家進(jìn)校園”系列活動(dòng)，積極引進(jìn)校外優(yōu)質(zhì)教育資源，邀請(qǐng)校外著名大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)的知名學(xué)者、專家，走進(jìn)北郵校園開設(shè)講座。開闊了學(xué)生視野、啟迪了學(xué)生的不同學(xué)科交叉、融合了創(chuàng)新思維。

三、指導(dǎo)教師在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中的角色定位

1.指導(dǎo)教師自身需要具備創(chuàng)新精神創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)開展的成功與否關(guān)鍵在于是否有一支具備強(qiáng)烈創(chuàng)新意識(shí)、高素質(zhì)及高度責(zé)任心和奉獻(xiàn)精神的指導(dǎo)教師。指導(dǎo)教師的創(chuàng)新性是實(shí)施創(chuàng)新實(shí)踐教育的前提條件。指導(dǎo)教師必須在自己擅長的領(lǐng)域具備一定的學(xué)術(shù)科研水平，擁有科研項(xiàng)目資源優(yōu)勢。自身必須思維開放、勇于探索，根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，大膽并善于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。指導(dǎo)老師，更應(yīng)該去關(guān)注學(xué)術(shù)報(bào)告和自己的研究有沒有交叉，從而尋找到新的研究點(diǎn)。在普林斯頓大學(xué)物理系，每周都會(huì)有固定兩個(gè)時(shí)間段的學(xué)術(shù)報(bào)告。此外，針對(duì)來應(yīng)聘的人進(jìn)行的面試就是要求做學(xué)術(shù)報(bào)告。學(xué)術(shù)報(bào)告的聽眾包括世界知名教授、院士、甚至諾貝爾獎(jiǎng)得主以及本科生去聽。所謂三人行，必有我?guī)煛Ｖ拇蠹乙餐ㄟ^學(xué)術(shù)講座來了解當(dāng)前的研究進(jìn)展和方向，是尋找新的研究點(diǎn)的最有效途徑。比如已經(jīng)85歲的美國國家科學(xué)院院士，偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家Lieb教授，每周四的講座都參加，并且每次講座都會(huì)舉手提問，這是每個(gè)指導(dǎo)教師都應(yīng)該學(xué)習(xí)的。2.課堂教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合的教學(xué)模式以傳授知識(shí)為目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不利于大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，指導(dǎo)教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，在課堂教學(xué)中引入相關(guān)專業(yè)研究領(lǐng)域的前沿成果，采用開放式創(chuàng)新教學(xué)模式，重視學(xué)生的個(gè)性、創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和深入研究的熱情，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題、解決新問題的能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力。3.科研相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備授人以魚，不如授人以漁。進(jìn)行科研創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)生需要掌握基本的科研寫作相關(guān)知識(shí)，開展調(diào)研如何入手，數(shù)據(jù)處理需要注意的問題，熟悉課題研究的過程和方法，如何做研究后期數(shù)據(jù)處理與分析等具體的科研流程，這些指導(dǎo)教師專門增設(shè)研究方法和統(tǒng)計(jì)分析及統(tǒng)計(jì)軟件應(yīng)用的課程，可以從簡單的文獻(xiàn)綜述的撰寫再到相對(duì)單一的調(diào)研報(bào)告和研究報(bào)告，引導(dǎo)這些對(duì)科研創(chuàng)新有興趣的學(xué)生一步步走上科研的正規(guī)道路上來。從而來提高學(xué)生科研創(chuàng)新的能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題和進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新的能力。4.時(shí)間管理作為指導(dǎo)老師，向?qū)W生明確真正的科研需要投入的精力和時(shí)間，讓學(xué)生明確認(rèn)識(shí)懂得放棄，才能收獲更多。參與創(chuàng)新的學(xué)生，一旦確定自己感興趣的研究方向，就盡快查找學(xué)校在該領(lǐng)域相關(guān)的科研教師，在雙方都有時(shí)間和興趣的情況下開展研究。做科研必須要有充足的投入，時(shí)間第一。在現(xiàn)行條件下，指導(dǎo)教師要教會(huì)學(xué)生如何在課程學(xué)習(xí)與科研創(chuàng)新實(shí)踐之間找到平衡，也十分重要。本科生要在繁重的課業(yè)中做到合理安排時(shí)間，盡量做到有所取舍。作者曾帶的一個(gè)學(xué)生成績很好，為了出國而選修了多門課，只是把創(chuàng)新活動(dòng)也當(dāng)成一門課來處理。該學(xué)生每次討論班都來，并認(rèn)真地提問題，記筆記，但討論班結(jié)束后再?zèng)]有好好鉆研，得不到實(shí)質(zhì)的進(jìn)步和能力提高。結(jié)果是師生皆疲憊不堪，事倍功半。而另一個(gè)一起做創(chuàng)新的學(xué)生則完全不同，他注重創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，充分利用空閑及周末時(shí)間，上課認(rèn)真聽課，課余時(shí)間用于涉獵自己感興趣的科研領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文，在國際著名期刊《QuantumInfor-mationandComputation》上發(fā)表了一篇論文，為自己今后的科研之路積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。5.教學(xué)相長教學(xué)與科研相結(jié)合、推進(jìn)學(xué)生參與科研訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐動(dòng)手能力，教師本身擁有更多的科研相關(guān)資源與平臺(tái)，在參與學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)的過程中，不僅學(xué)生得到了充分的發(fā)展，自身也會(huì)成長，即為“教學(xué)相長”。因此，指導(dǎo)教師要具有開放性思維，大膽吸收學(xué)生進(jìn)入自身科研項(xiàng)目，使雙方都得到發(fā)展才是真正的“雙贏”。

四、以量子密碼研究領(lǐng)域?yàn)槔?/p>

學(xué)生一旦確定研究方向，并且對(duì)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間有了正確規(guī)劃后，就可以真正開展研究了。首先要找到選定研究方向的具體研究點(diǎn)。要學(xué)會(huì)上網(wǎng)關(guān)注該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，通過百度、google、nature、science、維基百科，以及小木蟲等各種學(xué)術(shù)論壇了解該研究方向的基本概念、背景、最新進(jìn)展及其實(shí)際應(yīng)用等等。然后在一定了解的基礎(chǔ)上，找到當(dāng)前需要解決的某個(gè)問題著手進(jìn)行深入研究。一旦找到具體研究點(diǎn)之后，根據(jù)不同領(lǐng)域應(yīng)有不同的實(shí)施方法。期間要積極主動(dòng)多與指導(dǎo)教師和小組成員進(jìn)行交流，形成具有固定規(guī)模的討論班。作為指導(dǎo)教師，要結(jié)合優(yōu)秀本科生時(shí)間相對(duì)較少，潛力相對(duì)較大的特點(diǎn)對(duì)他們的指導(dǎo)制定激勵(lì)計(jì)劃。以量子密碼研究領(lǐng)域?yàn)槔撜n題的特點(diǎn)是理論性和前沿性較強(qiáng)，存在大量的文獻(xiàn)。針對(duì)量子密碼課題的特點(diǎn)，在研究計(jì)劃的制定上可以給學(xué)有余力的優(yōu)質(zhì)學(xué)生如下指導(dǎo)性建議。1.經(jīng)典論文案例分析閱讀量子密碼研究領(lǐng)域最新的文獻(xiàn)，可以快速了解和掌握該學(xué)科的最前沿，在短時(shí)間內(nèi)取得一定的創(chuàng)新性成果。但是如果要想取得里程碑式甚至劃時(shí)代的創(chuàng)新成果，就有必要對(duì)經(jīng)典論文中所蘊(yùn)含的巨大創(chuàng)新價(jià)值和意義進(jìn)行深入剖析。對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀，具有較強(qiáng)創(chuàng)造潛質(zhì)的學(xué)生，“經(jīng)典論文案例分析”就顯得尤為重要。嚴(yán)格挑選2～3篇經(jīng)典論文，讓優(yōu)秀學(xué)生從論文產(chǎn)生的學(xué)術(shù)背景、學(xué)科發(fā)展的要求、相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)、論文的前瞻性及其對(duì)后續(xù)研究的影響、論文如何促進(jìn)新學(xué)科的形成、甚至結(jié)合社會(huì)、政治和人文環(huán)境等方面開展深入思考和研究，以此提高他們?cè)趧?chuàng)新價(jià)值觀和方法論上的綜合素養(yǎng)，為他們?nèi)蘸竽軐?duì)學(xué)科乃至社會(huì)做出卓有成效的貢獻(xiàn)奠定基礎(chǔ)。2.公開問題研究在許多科研領(lǐng)域，包括量子密碼領(lǐng)域，存在一系列公開的待解決問題。在這些大的研究方向上，可以結(jié)合優(yōu)秀學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和目前的研究及動(dòng)手能力，布置若干相應(yīng)的公開問題，從而培養(yǎng)這些學(xué)生完全獨(dú)立思考以及長時(shí)間執(zhí)著研究的素養(yǎng)和能力。3.限時(shí)協(xié)議攻擊密碼協(xié)議研究包括設(shè)計(jì)和分析。量子密碼理論上具有無條件安全性，但許多精心設(shè)計(jì)的協(xié)議卻由于設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到的問題而被發(fā)現(xiàn)具有一定的安全漏洞，被提出相應(yīng)的攻擊策略及改進(jìn)方法。從這些成果中提取一些有代表性的成果，將這些成果形成所需的基本背景知識(shí)進(jìn)行整理，然后讓優(yōu)秀學(xué)生以此為基礎(chǔ)，在有限時(shí)間內(nèi)復(fù)現(xiàn)原有的攻擊和改進(jìn)。針對(duì)一般學(xué)生的培養(yǎng)方法對(duì)優(yōu)秀學(xué)生能力發(fā)揮有些受限，不利于其潛力的挖掘。通過上述培養(yǎng)方法，可以增強(qiáng)學(xué)生的挑戰(zhàn)感，培育其在限時(shí)和高壓環(huán)境下潛能激發(fā)的心理習(xí)慣，為他們?nèi)蘸笤诟咛魬?zhàn)性的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境中能夠超水平發(fā)揮和脫穎而出奠定基礎(chǔ)。上述量子密碼研究方向的經(jīng)驗(yàn)和方法已經(jīng)在本科生創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)的應(yīng)用中取得了一定的效果。這些方法幫助指導(dǎo)本科生發(fā)表國際SCI期刊檢索論文3篇，其中1篇為SCI小類2區(qū)。所指導(dǎo)本科生畢業(yè)后有3名出國讀研，2名保送清華讀研，1名保送北郵讀研，這些經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)他們研究生期間的科研學(xué)習(xí)有很大幫助。

五、總結(jié)

作為為社會(huì)培養(yǎng)和輸送創(chuàng)新人才的搖籃，國內(nèi)外的高校都加快了開展本科生科研創(chuàng)新教育的步伐，各種旨在提高本科生科研和創(chuàng)新能力的項(xiàng)目和計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生，比如本科生導(dǎo)師制、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等。面對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐教育的滾滾大潮，學(xué)校如何在理念及政策上來做相應(yīng)改變以激勵(lì)大學(xué)生開展創(chuàng)新科研活動(dòng)，指導(dǎo)教師如何運(yùn)用自己學(xué)術(shù)專長及資源合理有效指導(dǎo)學(xué)生，達(dá)到預(yù)期的科研教育效果，這些都需要我們不斷地摸索并積累經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合作者指導(dǎo)本科創(chuàng)新實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和在美國普林斯頓大學(xué)訪學(xué)期間對(duì)該校本科生科研活動(dòng)的考察，分析了本科生創(chuàng)新實(shí)踐過程中學(xué)校和指導(dǎo)教師的角色定位，總結(jié)了若干經(jīng)驗(yàn)。最后，以量子密碼研究方向?yàn)槔瑢?duì)從事理論研究的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)給出了若干具體的創(chuàng)新指導(dǎo)性建議。

作者：郭奮卓 李慧娟高飛 單位：北京郵電大學(xué) 理學(xué)院  北京郵電大學(xué) 教務(wù)處 北京郵電大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院