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【“研”在湖大】让本科生也爱上科研——物电院探索本科生科研创新能力培养

大年初八,知心楼二楼,物理与微电子科学学院院长文双春刚一上楼就隐隐听到了授课的声音。走过几间教室,发现是博士生导师刘全慧教授正在指导本科生推演公式。讲台下只有3个学生,但课桌上一堆公式草稿。学生们时而低头推演,时而跟刘教授交流互动。在启发式的研讨中,仿佛有一种科学的磁场弥漫在这间偌大的教室里,嗡嗡地产生着共鸣。
 
这是该院“本科生科研能力提升计划”的科研导师利用假期给本科生在科研上开“小灶”的场景。这一场景看似普通,然而无数个普通时刻的叠加,却发生着奇妙的变化。
 
截至今年2月底,物电院首批有207名本科生报名参与科研能力提升计划,参研项目45项。发表论文(包含已接收)16篇,申请发明专利3项,直接参与论文撰写的本科生达40人次。其中,本科生第一作者发表论文14篇,SCI二区以上论文2篇,包括《Optics Letters》、《Applied Physics Letters》等光学和应用物理学顶级期刊论文。这些数字的背后,是物电院将创新教育融入人才培养的有效探索。让我们跟随记者一起走近该院的“本科生科研能力提升计划”。
 
“同学,院长喊你去实验室”
 
“同学,院长喊你去实验室啦!”这是物电院学生朋友圈中的一句流行语。2015年,本科生科研能力提升计划在物电院全面启动。该计划主要以  物理和电子学科本科人才为对象,以学院高水平科研工作为依托,实行教师与本科生双向选择,建立团队,让本科生提前走进实验室,更好地培养他们的创新实践能力。
 
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科研导师罗海陆指导本科生
 
 “培养科研创新人才,要从‘娃娃’抓起,要让本科生接受科研训练成为研究型大学的新常态。”该院院长文双春说,物理和电子学科的性质决定了学院人才培养目标,定位于基础型人才,要注重对学生专注力、创新创造能力的培养和发掘。而科研是培养学生创新能力的重要方式之一,科研创新更要从本科生抓起。
 
面对学院的这一顶层设计,不少本科生心里是没谱的。本科生搞科研,是不是太早?会不会只是“打酱油”?耽误基础课学习吗?科研能力提升计划能走多远?
 
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物电院院长文双春教授宣讲“本科生科研能力提升计划”
 
为了给同学们吃下“定心丸”,学院专门组织“本科生科研能力提升计划”宣讲推介会。文双春院长在会上说,爱因斯坦等大科学家的成就,大多是在本科阶段做出来或者奠定坚实基础的。所以,本科生(主要是理工科)做科研不是有点早,而是有点迟。目前,本科生做科研也是国际上研究型大学通行的做法,北大清华等高校也有相关的政策与激励措施。
 
“我们努力把这个计划做得像游戏一样,让大家既想玩又想进阶,也就是既有兴趣又有成就感。兴趣驱动,成就激励。”文双春希望同学们走下网络、走出宿舍、走向操场、走进科研团队。
 
计划启动以来,一大批教师都向本科生抛出了“橄榄枝”。
 
 
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“带领学生做科研是件幸福的事,我很乐于将自己的知识、科研感悟与学生分享。”青年教师刘建军指导了2012级7名本科生做科研。一年间,他所带的本科生成功申请2项中国发明专利,撰写完成4篇学术论文,3名同学分别保研到复旦大学、大连理工大学及湖南大学。目前,在国外访学的他,还坚持每周日通过视频小组会议,越洋远程指导本科生。
 
“我们要更深层次地挖掘本科生的科研学术潜力。或许二三十年后,湖大物电院就能走出一批有影响力的物理学科顶尖人才。”这是老师们共同的心声。
 
从科研“配角”到“主角”
 
2015年11月底, 2012级本科生何勇礼和2014级本科生刘振兴分别以第一、第二作者共同在光学顶级期刊《Optics Letters》(影响因子为3.292)发文。由于过去发表这样高水平的文章都是博士生的“专利”,因此本科生能交出这份科研成绩单不禁让人竖起大拇指。
 
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“学院给了我们一个提前接受科学训练的好的起点。”已保送南京大学读研的何勇礼回忆说,抱着试试看的态度加入科研能力提升计划,后来却尝到了科研的“甜头”。
 
大三下学期,何勇礼选择了罗海陆副教授作为科研导师,在自旋光子学实验室开展学习研究。由于他和刘振兴都是电子科学与技术专业的,对自旋光子学方面的知识存在“盲点”,因此最初的学习对他们而言有点“畏难”。从课堂旁听开始,后来进入实验室,学习实验操作技巧以及科研软件的使用;每周定期参加小组学术讨论会,接触前沿知识,他们渐渐找到了科研的感觉。
 
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刘振兴说,原以为罗老师要带研究生,可能顾不上本科生,却没想到他特别用心。“我们的论文从研究方向、实验环节,甚至是撰写部分,跟罗老师讨论不下30次。”导师的耐心指导与鼓励给了他们莫大的信心。2015年暑假期间,他们俩都没有回家,一头钻进了实验室,凭着一股“初生牛犊不怕虎”的干劲,最终完成了高水平的论文,并且首次投稿就“中”了。
 
文双春院长说,湖大的本科生本身非常优秀,真正需要的是一个好环境。“本科生科研能力提升计划,就是要给学生们提供科研的土壤,发掘本科生在学术研究方面的潜力。”
 
在物电学院,像何勇礼、刘振兴一样,还有多名本科生通过科研能力提升计划,发掘了自身的科研潜力,他们分别在《Optics Express》等著名刊物发表高水平论文,并且申请了发明专利。他们不再是“打酱油”的科研“配角”,而是一步步变为“主角”。
 
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科研导师刘建军组织本科生召开学术组会
 
对2012级本科生蔡伟成而言,自从加入科研能力提升计划,他的生活变得更充实了,游戏的快感被科研的成就感所取代。令他记忆犹新的是,当初为了做好论文而精读英文文献的经历。英文文献如同难啃的“硬骨头”,一开始读得不知所云,无从提炼方向;后来精读过十几篇文献后,思路仿佛豁然打开了,能够准确地发现关键参数,找到创新点等。
 
今年1月,在刘建军老师的指导下,蔡伟成撰写的关于光子准晶光纤研究的论文(第一作者)在Optik 上发表,其成果“一种新型高双折射光子准晶光纤”(排名第三)也申请了发明专利。同时,本科的科研成果让他在研究生推免中得到了外校评审的青睐,成功拿到了大连理工大学的研究生推免资格。他说:“感谢学院给本科生一个科研的机会,正是这种科学的引导和训练,让我有信心更好地适应未来研究生阶段的学习。”
 
“科研有引力,参与才能激发引力波”
 
本科生自己动手做实验,发表高水平学术论文、申请发明专利,这是科研能力提升计划的终极目标吗?文双春院长看来,物理与电子学科的人才培养,重在播种“爱科研”的习惯,营造“爱学术”的氛围,培养学生对科研的兴趣和信心更为重要。因为只有这样,本科生发表高水平论文才不会是昙花一现。
 
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学院组织创新创业论坛
 
在物电学院,一大批老师在科研教学任务之外,积极投身本科生科研能力提升计划,其中就有这样一对夫妻档——硕士生导师黄维清和黄桂芳,整天泡在实验室,带着本科生做科研。应用物理学1202班的杨科和李东峰就是他们俩的学生,都以第一作者发表了SCI论文,并分别被保送到中科院大连物理化学研究所和湖南大学读研。李东峰和杨科的科研之路就是黄老师夫妇开启的。
 
2014年9月,TOTO水环境基金向全国大学生征集项目,在黄桂芳教授的指导下,李东峰、杨科与另两名同学一起组成“爱水环保兴趣小组”,申报“湘江长沙段水资源调研与保护宣传”项目。该项目从全国高校社团申报的145个项目中脱颖而出,成为包括清华大学等重点院校在内的30个环保调研实践类资助项目之一,也是湖南大学首次获得该类项目的资助。
 
“刚入学时觉得科研‘高不可攀’,可通过那次环保调研项目发现,原来科学就在身边,我依靠自己的学科知识和实践,可以解决一些科学问题,觉得特有成就感。”杨科说,是黄老师的鼓励,激发了他进行科学实践的勇气,以及对科研的兴趣与热情。后来,杨科和李东峰报名本科生科研能力提升计划,分别选择了黄维清和黄桂芳老师作为科研导师。
 
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科研导师黄维清指导本科生做实验
 
“在学生扬帆起航之时,我就是船上的一个舵工。”硕士生导师黄维清认为,科研导师扮演的是 “领路人”的角色,不仅仅是对本科生进行系统、科学的引导和训练,最重要的是帮助他们树立信心,开发潜能,激发梦想,把“创新”意识植入他们的思维。
 
杨科还记得科研遇到难题的时候,黄维清老师经常鼓励他,“科学研究就好比是闭关修炼,有些工作看似是重复性的无用功,但这时候不能放弃,要学会调整,要咬牙坚持。”
 
对李东峰而言,跟随黄桂芳教授做光催化实验方面的研究,也是非常宝贵的一段经历。
 
“两位黄老师开学术组会时,把两组学生召集一起,十几个人一起作分享和交流。科研不再像一个分子做杂乱无章的布朗运动,而是特别有意思了。”李东峰说,从研究方向的确定、软件的学习使用、实验操作、数据分析,到后来阅读文献、撰写英文文章,经过这样一轮的科研历练,他觉得自己特别有收获。
 
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科研导师刘全慧组织本科生召开学术组会
 
为了更好地营造学术创新氛围,物电学院还专门举办创新论坛,邀请知名专家教授、优秀教师畅谈“科研经”。纽约州立大学布法罗分校杰出教授、湖南大学客座教授Paras Nath Prasad教授来校作光子学和生物光子学的前沿报告,中科院物理研究所金奎娟研究员来校报告“ 氧化物低维结构中的光电物理研究”,庄秀娟、段辉高等老师为同学们普及“超快光谱技术”、“趣味科研等知识。
 
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学院还将科研能力提升计划与各类实践创新大赛相结合,增强学生实战能力;并带领学生到企业参观走访,通过参观生产流程、生产工艺,借鉴生产技术、管理技能等,提高学生专业实践能力。
 
“科研有引力,参与才能激发引力波。”今年3月,新一轮本科生科研能力提升计划火热报名。文双春院长在招新推介会上说,只要想做科研、肯做科研,再加上有人陪你一起做,就一定能做好!
 
                                                                                                                                                                                           来源:湖南大学新闻网