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2011年，美国高校大一新生选择主修STEM学科的比例为28.2%
，我国普通本科理工科大一新生人数占全国招生人数的41.4%
。从数量来看，我国每年培养的STEM学生数已经超过美国，但我国理科人才培养的质量面临诸多问题和挑战。2011年度上海交通大学世界大学学术排名情况和2011年理科即数学与自然科学世界百强大学情况显示：2011年度世界大学学术排名前100中共有53所学校来自美国，其中有17所名列前20;2011年理科世界百强大学中共有52所学校来自美国，其中前20名的大学中共有14所来自美国。从中可见，我国高等理科教育与全世界领先地位相比仍存在巨大差距。
北京大学教育学院在2014年进行的“高等理科教育改革调研”专家调研显示：我国高等理科本科人才培养质量还面临严峻挑战，包括学生的专业基础知识薄弱、理想抱负的缺失、学习的物质利益等外在学习动机比较强烈、自主学习的主动性不足、课堂参与不积极等问题。此外，学生缺乏专业兴趣，毕业后从事职业与专业相关性不大。
本章将从学生的视角，了解我国高等理科教育质量，分析人才培养的问题和挑战。
基于北京大学教育学院《首都高校教学质量与学生发展监测》项目测量工具研发成果，课题组设计了《高等理科教育改革学生调查问卷》，问卷涵盖了基本信息、学习生活、教学评价、学生发展四部分，采用了入学动机、学习行为、专业学习非认知因素、课程设置、教学行为、能力发展、职业成就动机7个量表。
第一轮调查抽样根据本科院校、专业科系和年级进行了三阶段不等概率抽样。确定的调查院校为97所，回收有效问卷100941份。然后根据《2011年全国高校毕业生就业白皮书》《中国教育统计年鉴（2011）》的资料，进行二次随机抽样，使院校层次、学科分布和性别比例与全国实际在校生比例基本一致，共得到抽样样本数41566份。本章的分析基于第二次抽样所得的数据。