来源：Hunter A, Laursen S L, Seymour E. Becoming a scientist: The role of undergraduate research in students' cognitive, personal, and professional development[J]. SCIENCE EDUCATION, 2007,91(1):36-74.
摘译：翟文慧（南京大学教育研究院/陶行知教师教育学院研究生）
一、引言
1998年，Boyer委员会报告要求美国研究型大学将研究性学习作为学生大学教育的标准。促进大学科学教育的资助机构和组织也强烈建议高等教育机构为真实的、跨学科的和以学生为中心的学习提供更多的机会。在这些建议的指导下，大量的资源被用于为本科生提供参与专业教师指导下的实践研究的机会。
尽管人们普遍相信本科生从事科研项目对于学生的教育和职业发展有很大意义，但直到最近，调研和评估才揭示出本科生科研机会为学生、教师及学校带来的具体益处。其他报告则侧重于本科生科研经历对代表性不足群体在科学职业道路上的保留、坚持和促进的影响。令人鼓舞的是，这些研究报告的受益类型表现出高度一致性。然而，本文注意，关于某些更显著的受益类型，如学生的个人和专业成长，以及如何定义特定受益（尤其是智力受益）的讨论较少甚至缺乏。
本研究旨在明确本科生科研（UR）经历在科学领域中的性质和受益范围，特别是，通过比较分析教师和学生对UR经历的感知收获，为相关理论讨论提供信息，并支持来自不同但相关领域的实证研究。这些研究涉及学生学习、认知和个人成长、职业认同的发展，以及师生实践共同体如何促进这些过程。
本文将展示本文的教师和第一轮学生数据集的发现，这些数据揭示了支撑建构主义学习的概念和理论、专业认同的发展，以及学徒式UR经历如何作为一个有效实践共同体运作。由于这些理论体系是当前科学教育改革努力的核心原则，因此，对这些方法的实践结果提供更清晰的实证证据，将为国家科学教育政策的制定提供依据，有助于高等院校提高科学领域的多样性，增加STEM专业的学生数量，最终培养出更多的专业科学家。
二、理论基础
（一）建构主义学习理论（Constructivist Learning Theory）
建构主义理论认为，学习是一个将新知识与已有知识整合的过程，知识由个体不断构建和重构。维果斯基的社会建构主义方法论提出了“最近发展区”的概念，指的是学生在成人或更有能力的同龄人的指导和合作下，能够超越其现有知识水平进行学习和解决问题的潜力。Green指出，维果斯基的学习模式超越了传统的“阶段发展”理论，并促进教育工作者在传统教学模式之外，探索与他人合作的方式。
在社会建构主义中，学习是以学生为中心和情境式的。情境学习，是文化与批判研究教育理论家的标准，它考虑到了学生自己的意义建构方式，并将意义建构框定为一个协商的、社会的和语境的过程。教育者作为学生学习的“促进者”，对以学生为中心的学习至关重要。
在建构主义教学法中，教师与学生进行一种双向的、对话式的活动，这种活动基于共同的兴趣，进行意义的共享。Lave和Wenger将社会建构主义的原则扩展为建立在“实践共同体”基础上的学习模式，在实践共同体中，“新人”通过与“老前辈”的相互参与、指导和支持，融入到科学研究中。Lave和Wenger对这种模式的概念和实践的发展以学生的“合规的边缘参与”为中心。这种结构描述了在老师的指导和专业知识的帮助下，新手慢慢地、越来越多地掌握某一特定实践的知识和技能（包括显性和隐性知识和技能）的过程。合规的边缘参与要求学生积极参加社群的真实实践，因为这是新手从外围走向社群正式成员的过程。
（二）认知学徒制（Cognitive Apprenticeship）
在实践共同体的理论基础上，Brown、Collins、Duguid和LeGrand等学者结合传统学徒制与认知心理学的概念，提出了“认知学徒制”。这一理论首先强调由具备示范作用的专家进行系统指导，随后实践者在专家的引导下进行实验，并逐步承担更多责任。在这一过程中，学生在“专家他人”的帮助下不断进行自我表达与反思，从而掌握复杂的认知技能。
除了理论知识和实践技能方面的收获之外，Brown等人还探讨了认知学徒制在培养学习者应对模糊性和不确定性能力方面的优势，这一特质与科学研究的开展尤为相关。他们认为，认知学徒制能够“教会个人如何在实践中有效地思考和行动”，传递关于如何处理各种情况的有用且可靠的知识。专家并不一定在传统意义上知道答案，而是愿意支持以“未知的未来”为重点的合作学习。这一模式与本研究在参加UR项目的学生中观察到的学习和成长过程有很大相似之处，特别是在他们对科学本质的理解以及应对科学研究固有困难的能力方面。
（三）认识论反思模型（Epistemological Reflection Model）
巴克斯特·马戈尔达通过对青少年发展阶段进行研究，提出了“认识论反思”（ER）模型，用于描述学生从简单到复杂的认知发展过程。她将从简单思维到复杂思维的智力发展分为四类：从“绝对知识”（学生认为知识是确定的，并将其视为外部权威）到“过渡性知识”（学生认为某些知识不是绝对的，并专注于寻找追求真理的方法），再到“独立知识”（学生认为大多数知识都不是绝对的，个人可以自己思考）和“情境知识”（知识是由其所处的情境塑造的，其真实性是根据其情境来判断的）的发展。
在ER模型中，认识论的发展与同一性的发展密切相关。ER模型的认知方式逐渐由外部导向的认知视角转变为内部导向的认知视角。正是这种认识论的转变构建了学生的认知和个人发展——认识和自我意识从外部来源转变为依赖于自己对认识和身份的内部评估。巴克斯特的研究提供了教学实践的例子，教师作为促进者对学生的认知和个人发展至关重要，帮助学生从自己的角度参与知识构建。
三、本科生科研的学徒模式
美国国家科学基金会（NSF）将有效的本科生科研（UR）定义为：由本科生进行的、对学科做出原创性或创造性贡献的一项探究或调查。在UR的最佳实践中，学生利用导师的专业知识和资源，并被鼓励承担项目的主要责任，为项目的方向提供实质性投入。在本研究调查的四所文理学院中，本科生科研就是基于这种学徒式学习模式，学术研究人员需要与教师合作开展真实的原创研究。
在这些大学里，成功通过申请的学生会被分配到有时间的暑期研究顾问。学生们在夏季与教师一起全职工作10周，就会获得一笔津贴。根据资金数额和个人研究的需要，教师研究顾问指导一名或多名学生。在大多数情况下，学生研究人员被分配从事教师研究项目中预先确定的方面的工作，每个项目都是开放式的，但都有明确的定义，这样学生就有能力在短时间内完成项目并取得有价值的成果。学院的研究指导老师指出，选择一个适合学生“水平”的项目非常重要，要考虑到学生的兴趣、知识和能力，力求拓展学生的能力，但又不能超过学生能力的范围。
在项目开始的几周内，指导教师需要集中精力让学生研究人员开始工作，指导学生熟悉实验室和项目，为学生提供相关的背景信息和文献资料，并教授他们有效工作所需的各种技能和仪器。参与指导UR项目的教师讨论了他们作为学生学习促进者的角色，前几周里，他们需要经常与学生进行一对一的交流，逐步解释为什么以及如何以特定的方式完成科学研究。但在可能的情况下，教师也应给予学生足够的自由，鼓励他们自主进行实验探究。许多研究顾问每周召开一次会议，回顾进展，讨论问题，以确保学生的项目在正轨上。当学生在研究中遇到困惑时，教师会给学生们提供一些方法建议，让他们自己去尝试，当问题难以克服时，教师会和他们一起解决，找到一种方法来推进这个项目。与两个或两个以上的学生研究人员一起工作的教师研究顾问经常利用研究同伴小组来促进学生的发展。在夏末，每周的会议通常都是为了让学生练习他们的报告，这样研究顾问和其他学生就可以提供建设性的批评意见。最后，学生研究人员参加一个全校范围的UR会议，在那里他们展示海报，并与同行、教师和机构管理人员分享他们的研究。
这些文理学院的本科生科研项目还提供了一些研讨会和实地考察，探索各种科学职业，讨论选择和申请研究生院的过程，以及关注学生专业发展的其他主题。因此，本文发现，在这四所文理学院里，UR项目的实践体现了学徒制学习模式的原则，即学生在教师研究顾问的指导下，积极主动地参与科学研究。
四、研究设计
（一）研究方法
本研究在四所具有悠久UR项目历史的文理学院进行，这四所学院都开设了物理、化学和生物这三个核心科学领域的UR课程，同时还开设了其他的STEM领域课程，包括计算机科学、工程学、生物化学、数学和心理学等。
本研究采用定性研究的民族志方法，通过比较分析教师和学生的访谈数据，揭示UR经历对学生各方面发展的影响。
（二）研究对象
本研究采访了一群即将升学的高年级学生，他们（N=76）在2000年暑期参加了UR项目，在2001年春季毕业前不久接受了第二次访谈（N=69），在2003-2004年毕业后接受了第三次访谈（N=55）。2000年暑期，与这批学生一起工作的指导教师（55名）以及9名在各自学校拥有长期UR项目经验的管理人员也接受了访谈。
此外，选取了未参与UR项目的学生（N=62）和教师（N=16）作为对照组。学生在2001年春季作为即将毕业的高年级学生接受了访谈，并在2003-2004年作为毕业生再次接受了访谈（N=25）。
四、研究发现与分析
学生们对他们的UR经历的评价是绝对积极的：91%的陈述提到了他们从暑期研究经历中获得的收获，包括七种类型：个人专业能力的提高、像科学家一样思考和工作、获得各种技能、澄清/确认职业规划、加强就业/研究生院准备、研究态度转变、其他好处。教师们根据自己长期指导UR的经验提出了自己的看法。他们不仅报告了当前研究小组的收获，还报告了他们长期以来观察到的学生研究人员的集体收获，包括个别优秀学生的例子。
图：美国williams college
教师们的观察反映了他们作为教育者和专业科学家的视角，他们注意到了学生继续从事科学研究并最终成为专业科学家所必需的态度和行为的发展，由此确定一个新的收获类别——“成为科学家”。因此，由教师确定的UR项目给学生带来的收获包括：“像科学家一样思考和工作”（23%）、“成为一名科学家”（20%）、个人-专业收获（19%）、澄清/确认职业规划（包括研究生院）（16%）、加强职业/研究生院准备（10%）、提高各种技能（8%）和其他收获（4%）。
五、结论及未来展望
通过对指导教师访谈和第一轮学生研究员访谈数据的对比分析，本文对本科生UR项目经历的深度和性质达成了高度共识。首先，学生和教师普遍，自主学习的经历是非常有益的：90%的教师和92%的学生在评估中具体指出了参与自主学习的益处。其次，教师对学生从UR项目中获得的收获的观察也与学生的自述高度一致。此外，本文在学生的报告中发现了一些教师未曾注意到的主要收益类型。这一发现使本文确信，在文理学院暑期UR项目中确定的学生收益的范围和类型在质量上是有效的。
本文还发现，教师和学生的收获类别在广度和细节上都高度一致。本文所标记的“像科学家一样思考”、“成为科学家”和“个人-专业收获”这三个类别显然是相互依存且互惠的。总体而言，这三个类别占教师所报告的所有好处的62%，占学生报告的61%。因此，教师和学生报告的近三分之二的收获涉及在理解科学的突出领域和如何将知识应用于科学的专业实践方面的成长，同时培养学生的研究信心和研究能力，以及学生研究人员在态度、行为和气质方面的个人成长，并开始认同并将科学作为一项事业。
教师对学生收获的描述甚至比学生的报告更清楚地强调了UR项目经历在帮助学生发现自己是年轻科学家方面所起的关键作用。教师和学生的观察都肯定了UR项目是一个智力体验的过程：它为学生提供了一个动手学习的机会，让他们了解什么是科学，并在某种程度上发展更高层次的认知技能。在许多方面，所有的学生收益类别都涉及到“成为一名科学家”这一更广泛主题的各个方面。本文对教师和学生从学徒式学习中获益的看法进行了比较分析，结果证明了学生学习的社会建构主义理论和模型，并强调了在实践共同体中产生这些益处的过程，包括学生的认知和个人成长。以及职业认同的发展。
因此，这些研究结果支持2002年发布《Boyer委员会报告》以及促进大学科学教育的资助机构和组织（美国国家科学基金会、国家研究委员会）提出的目标和建议，即UR项目是学习科学的理想方式，为个人成长和自我理解提供了机会。
