我的科研我做主-- 钱学森力学班ORIC项目帮助高年级本科生开展自主创新研究

●记者 曲田 程曦

我的科研我做主
钱学森力学班ORIC项目帮助高年级本科生开展自主创新研究

        在现实生活中，我们不会腾云驾雾，也鲜少飞檐走壁，走路是人类最常用的“移动”方式之一。有趣的是，虽然性别、人种各异，世界各地的人们走起路来，步态都是极其相似的。这其中蕴含着怎样的奥秘，又能衍生出哪些应用？那么多人走过那么多路，走路能耗真的能成为一个研究课题吗？

        这些问号在脑海里“冒泡”时，钱学森力学班（以下简称“钱班”）2012级学生杨连昕刚刚进入大三，还没有太多科研经验。一场内部动员会的召开，让她的这些问号“落地生根”。

        杨连昕和同学们在会上得知，他们将成为“钱班”ORIC（Open Research for Innovative Challenges，开放自主创新研究）项目的第一批成员。ORIC是一项针对“钱班”全体学生设立的开放、自主、创新、挑战研究项目，在一个完整的科研过程中，学生可以根据兴趣提出科研创新计划，寻找适合的导师，进行自主研究。

　　面对宝贵的锻炼机会，2012级“钱班”的每位同学都不由地开始摩拳擦掌。

　　“真的想做什么就可以做什么吗？”

　　“当然！只要你的项目有科学依据。”

　　在得到项目负责人徐芦平肯定的回复后，同学们的探索热情被瞬间点燃。 “自由施展拳脚的机会终于来了！”ORIC像一阵春风，唤醒了大家心中潜藏已久的科研“小怪兽”，一个个感兴趣的问题在他们的脑海中喷涌而出。

　　从2014年10月开始，“钱班”2012级的28名学生相继走上了自主研究的全新征程，在历时一年的ORIC项目中，他们化茧成蝶，完成蜕变。

专业“引航人”为雏鹰插上翅膀

       徐芦平至今记得动员会后，自己的邮箱被学生的各种疑问填满的情形——“学生们已经习惯了老师给题我来做的被动模式，自己想做什么、老师来支持的事情，可以说是他们第一次遇到，所以大家的热情都很高，但毕竟是第一次，具体操作起来难免会有点不知所措。”

　　那么，如何让这些科学研究中的“雏鹰”尽快学会自由飞翔？为此，ORIC进行了细致的项目规划，以科研与创新项目为单元，设计出一套循序渐进的科研实践培养方式。随着学生课题的一步步推进，项目会定期通过讲座、研讨会等形式为他们提供详细的系统性指导，从科研规范与伦理到如何作报告，再到科研成果、知识产权的申报，一点点把科研生涯中需要的“养分”输送给学生，帮助他们更好地边研究边学习。

　　如果说徐芦平是ORIC项目的“总管家”，那么专任导师则是每位学生的“私人教练”。“钱班”自2009年组建以来，便实行一对一导师制，充分汇聚全校及国际科研培训资源，为学生提供多元化、跨学科交叉的指导与支持。ORIC项目也是如此，学生除了在“钱班”已有的导师“基本库”中，根据自己的个性化研究需要选择导师，还可以跳出院系限制，在更广阔的范围内自行寻找导师。“这样一方面给足学生自由发挥的空间，保障项目的进展质量；另一方面也有利于‘钱班’扩充自己的导师库，为学生今后的多元化发展创造更多有利条件。”徐芦平介绍说。

　　为了在导师与学生间建立有效联系，ORIC还借用了“签合同”的约束方式。当杨连昕第一次拿着一份打印好的合同去见她的ORIC专任导师、航院教师赵治华时，赵治华很是惊讶：“第一次遇到给学生提供指导还要签合同这种事，感觉特别有意思。”而杨连昕的项目主题——探寻减小走路耗能的方式，也让赵治华颇感兴趣，双方“一拍即合”，迅速签订了“合作协议”。

　　合作期间，赵治华的丰富经验为杨连昕提供了很大的帮助。作为新手，研究过程中的主观臆测很难避免，拿着结论找证据是杨连昕常犯的错误之一：“有时我根据一个现象想到一种奇特理论，就非常开心地觉得自己好像触到了神的光彩，窥见了石破天惊的机密，便一门心思地朝着这个方向努力下去。”而此时，赵治华便是那个“悬崖勒马”者，“老师会要求我去查找文献，用客观事实进行合理假设。在进行实验操作时，赵老师也会站在旁边进行适时监督，将我的‘邪恶之念’扼杀在摇篮中。”正是在导师的帮助下，杨连昕逐渐认识到科学研究中的主观臆测如同将楼房建在沙滩上，一击即溃，自己也有意识地培养起客观严谨的科研态度。

自主研究背后创新型管理是保障

       在“钱班”首席科学家郑泉水看来，ORIC的创新之处是以学生为中心，以自主研究与创新能力为导向，引导学生从单向灌输、接受的被动式学习，转变为以学生为中心的探究式主动学习模式。“我们希望通过ORIC，培养学生从发现、定义问题到设计方案，进而系统深入地开展研究的能力。在这个过程中，帮助他们与国际科技前沿接轨，寻找研究兴趣与发展方向，为研究生阶段全面开展科学研究作准备。”郑泉水说。

　　不过，把选择的自主权交给学生，并不意味着让他们就此“放任自流”。为了对学生进行有效的敦促与监督，ORIC实施之初，便搭建起了一个现代化的过程管理与数据平台——coidea.cn，要求每位同学每周都要在上面提交研究的阶段性报告，并与专任导师定期交流科研进展。徐芦平介绍说：“这个平台设计的机制是，学生必须实时更新自己的项目内容，一旦到了提交截止时间，该页内容便会成为历史，无法修改或添加。这样既能督促学生有计划、有步骤地开展研究，也有效避免了数据造假等不良行为的发生。”

　　除了过程管理、数据记录等功能，coidea.cn的另一大亮点便是融合了当下社交网络的特点，强调交流互动，为年轻的头脑提供一个开放性的思想碰撞空间。学生可以自主选择把项目页面分享给导师、同学，被邀请的“同行”看过后，只需轻轻一点鼠标，便可留下自己的看法，思维的火花就在你一言我一语的交锋中迸发出来。

　　正是通过这一良好的交流互动机制，“钱班”学生李闯获得了许多项目灵感，进而顺利开始了他的主题研究——通过使用电磁场控制基液中纳米颗粒的导向来控制某一特定方向的导热系数。

　　因为一些客观原因的影响，李闯在“钱班”前两年的学习成绩并不突出，学习兴趣和自信心也受到了挫伤。ORIC开展初期，徐芦平找到李闯，一席“男人间的对话”激起了李闯的“斗志”；“老师鼓励我去用ORIC成果证明自己的实力，如果觉得自己有‘真刀真枪’，也是时候该拿出来亮一下了！”

　　李闯没有让徐芦平失望。一年来，在“钱班”教师团队的系统指导下，在专任导师的悉心帮助下，李闯全身心投入，每周一次的研究报告从不曾落下。在今年9月举行的“钱班”首届ORIC答辩暨科研实践汇报会上，李闯的项目得到评委的充分肯定，最终拿到了92.8分的优异成绩。

　　“ORIC给了我一个机会去探寻自己的潜力，增强了自主学习能力，也让我对科研工作有了一次完整体验。更重要的是，ORIC让我重树了学习和做科研的信心，这可以说是我在大学里上过的最有收获的一门课。”李闯感激地说。

阶梯式培养　天高任你飞

       从研究蜜蜂的饮水机制到制作“独舞的竖琴”，再到为喷墨打印机的“咖啡环”效应提供解决方案，“钱班”学生们富有新意的ORIC创新项目，让郑泉水欣喜不已。“这是ORIC第一次系统性地在‘钱班’学生中运行，取得了很好的效果。事实证明，‘钱班’新的人才培养体系可以在学生中顺利运行并发挥积极作用。”

　　郑泉水所说的“新的人才培养体系”源起于2013年。当时，“钱班”组织了一次国际专家顾问会，对现有培养体系进行评估。评估组专家认为，“钱班”的专业课强度与美国名校的同类专业相比，可谓有过之而无不及，缺失的则是在科学研究创新方面的自由度与自主性。在专家们看来，这或许正是创新人才脱颖而出的关键所在。

　　“专家们提出这一问题后，我们也开始反思，我们之前的培养体系的确多以课程学习为主，虽有综合实践，但时间相对有限。是不是需要对课程体系进行重新设计？”郑泉水向“钱班”核心工作组提出自己的想法后，得到老师们的积极响应。很快，“钱班”开始了一系列更新、重建人才培养体系的探索。

　　经过一年多的反复研讨和调整，“钱班”坚持力学学科数理基础扎实的育人特色，提炼并精心优化了最核心的课程系列，创新设计了人文和综合贯通环节，并根据科研与创新能力的发展规律，设计出大学四年循序渐进的学习成长计划。

　　按照这个计划，“钱班”学生首先要通过专业课程学习，奠定知识之基。与此同时，他们要接受一系列人文素质教程的“洗礼”，充实自己并学会“为人”。接下来，SRT项目将为他们开启科学研究的“开窍”之旅。在跟随老师做“学徒”的过程中，同学们将会逐步养成自主学习与探究的习惯，培养跨领域思考问题的能力。进入三年级，学生便要由研究的“跟随者”向“主导者”转变，ORIC项目正是为此设计的。而本科最后一年的学习，则被郑泉水形象地称之为“天高海阔任你飞”。这一年，“钱班”将为学生赴海外交流提供支持，帮助他们拓展国际化视野，汲取精华，壮大自己。此外，学生还可以通过参与辅助教学和团队领导工作，在高水平的教学互助过程中进一步打磨科研能力与团队领导力。“我们希望通过新的人才培养体系，帮助学生完成知识积累、习得术、悟得道的层层递进，形成敢于提问、批判权威的思维模式，互相尊重，善于合作，实现教育的根本目标。”郑泉水表示。

　　目前，杨连昕、李闯都已远赴大洋彼岸，在世界一流大学开始“高年级学生研究员计划”。明年春天，他们会再次回到清华，为自己四年的“钱班”时光画上一个句号。从最初的学术“菜鸟”到如今的科研“小能手”，杨连昕说自己“通关”的速度有点快。

　　“但这恰恰是我和同学们喜欢‘钱班’的原因，因为在这里遇到的全是惊喜。” 杨连昕自豪地说。

 ORIC初体验

杨连昕：

        ORIC 项目是我第一次正式做科研的经历，通过这个“入口”，我学到了很多。从idea的选择到实验操作的严谨，从观察各种细节得到的启发到有条不紊地规划项目进度，我积累了很多宝贵的经验。

　　特别要说的是兴趣这一点。我觉得赵治华老师对我助益最大的，一方面是他的认真负责，但更重要的是兴致的感染。可以看出来，老师是对周遭的一切充满了好奇的人，像孩子一般时时流露出天真惊讶的眼神。老师总能从日常生活的情境中发现很多有意思的事——比如玩弹簧的时候，把两根弹簧绞在一起，让我们猜怎样把两根弹簧分开更省力；比如开车过匝道的时候，从鸟的飞行路径一直谈到行车路线的选择，是先上后下走得快，还是先下后上走得快……如此种种，不胜枚举，都是有趣又有挑战性的对话。

　　做ORIC的一年中，我既得到了老师言传身教的指导，又收获了对自身“亮点”的开掘，总之受益颇多，真的很幸运！

黄维啸：

       在设计按键控制机构的过程中，我非常感谢郑钢铁老师对我的各种工程技能的培养。在他的鼓励下，我花了一个星期的时间，努力学习Creo 3.0的操作。慢慢地，我发现自己的操作越来越熟练，甚至开始享受用软件画图的过程。没有课的周末，我一整天都泡在实验室里画图，直到肚子饿了才记起自己没有吃饭。那一天，我第一次感受到投入科研的快乐。

　　经过不断的尝试和改进，我们取得了一次又一次突破。当我打开气阀，接通电源，听到经过我们改造的萨克斯奏出的美妙乐曲时，内心感到满足而幸福。

　　感谢“钱班”为我们提供的这次机会，让我们可以采购各种材料来做自己想做的事情，实现自己的梦想。感谢郑老师为我们提供实验室，甚至专门为我们配备了台钻，齐全的工具让我们在做工程时游刃有余。更有意思的是，我们这个工科实验室还有着特别的情调——电钢琴、竖琴、萨克斯和木琴的交响，非常美妙。

李闯：

         ORIC是针对本科生开展的科研训练课程，这与多数清华同学都参加过的SRT有一些相似之处。ORIC的突出特点是自主、开放和系统，对同学们各方面的要求也都远高于SRT。

　　正如科研是一项系统的工作一样，ORIC项目的开展是非常系统的。“钱班”老师通过讲座等方式给了我系统的研究指导，比如学术道德、文献调研、项目开题等等。我也按照老师们的指导认真去做，现在看来，每个环节都是那么环环相扣、不可或缺。

　　ORIC并不同于一般的课程，它的主战场不在教室而是在实验室；获取知识的最主要途径是自学；课程考核标准新颖，要想获得好成绩必须得到答辩专家的认可；要想解决科研中遇到的难题，也并不像其他课程中解一道习题那么简单，它更富于挑战，成功后则是更大的喜悦。

　　ORIC让我对科研工作有了一次完整的体验。更重要的是，ORIC让我重树了学习和做科研的信心，这可以说是我在大学里上过的最有收获的一门课。