重點實驗室面向本科生開放的共享機制和體系研究

方珠芳

摘要：分析重點實驗室優勢資源，研究重點實驗室面向本科生開設研究型課程和創新實踐的體制，并對本科生進入重點實驗室進行保障體制研究，從部分開放到全面開放，對于促進本科生理論知識的加強、科研素養的培養和創新能力的提升起到了重要作用。

關鍵詞：重點實驗室；本科生；開放

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0257-03

本科教育是我國高等教育的首要任務，培養面向21世紀的高素質人才，是高等教育的重大課題。當前建設創新型國家等一系列國家發展戰略的深入實施迫切需要大批具有工程和科研實踐的創新型工程人才。《中華人民共和國高等教育法》規定：“高等學校應當以培養人才為中心，開展教學、科學研究和社會服務，保證教育教學質量達到國家規定的標準。”《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》提出要“堅持德育為先，堅持能力為重，堅持全面發展”，將學生的能力培養提高到前所未有的戰略高度。因此，對于高等學校來說，教學和科研是高校的兩項重要功能，本科生的培養是大學教育的核心內容，本科教學水平的高低直接影響了人才素質的培養。只有高水平的本科教學，才能完成人才培養這個高等院校的主要任務。利用國家財政資金建立的各級重點實驗室是科技創新體系的重要平臺，也是高等院校教育的重要實踐基地，在科學研究、人才培養、科技實力培育、對外合作與交流等方面起著重要作用。近幾年來，中央和地方加大了對高校的經費投入的力度，高校的學科建設不斷加強，高校自身通過各種渠道爭取的科研經費的數量也有了迅猛的發展，重點實驗室在人才培養方面的資源優勢更加明顯。如何充分利用重點實驗室的優勢資源，參與并服務本科教學，更好的促進新形勢下創新型工程人才培養，是高校面臨的日益突出并且迫切需要解決的問題。為此，國內很多高校通過畢業設計、學生競賽、參與科研項目、開設實驗等途徑對重點實驗室向本科學生開放進行了探索和實踐，在人才培養和教學質量提高方面取得了一定的成效，但效果仍不明顯。西安交通大學自是國內較早開始將重點實驗室面向本科生開放，取得了較好的效果，得到了2001年教育部本科評優專家的高度評價。主要通過建立選拔推薦機制，每年選取20～25名大二學生，按照導師—課題組（2～3人）的方式進行教學—實踐—科研—考核，提升本科教學的深度與廣度，從而達到了明顯的成效：①科研創新意識得到培養，科研適應期明顯縮短；②綜合能力得到提高，就業競爭力得到強化；③報考研究生專業得到合理引導；④重點實驗室資源得到挖掘，本科教育模式得到完善。但針對的本科生人群數較少，不能使得所有本科生得到相關教育。深圳大學則主要通過“挑戰杯”競賽的推動作用，將本科實踐教育引入重點實驗室管理范疇，促進學生創新能力的培養。鄭州大學的“材料成型與模具技術”省部共建教育部重點實驗室在培養研究生的同時，探索了利用高水平科研平臺培養本科生的方法和機制，主要包括研究生導師授課、大學生創新實驗計劃平臺和“以研帶本”等方式。廣西大學通過重點實驗室科研人員專題前沿講座、開設選修實驗項目、本科畢業設計與研究課題結合等方式，從點到面的提升本科生的學科前沿知識和科研實踐能力。桂林理工大學在重點實驗室中開展認知教育、實踐活動、科技活動、畢業設計等，鞏固了本科生的理論知識，強化了實驗技能，同時拓寬了視野，激發學習積極性和參與科研項目、社會實踐的熱情，培養了學生的創新、創業意識。溫州醫學院將浙江省醫學遺傳學重點實驗室納入本科教學中，以實驗教學作為切入點，以科研全面滲入本科教學作為突破口，建立了“名師指導、基金引導、開放式實驗教學”模式。以上實施措施對于促進本科生的實踐教學和創新能力培養起到了很好的作用。但目前對于重點實驗室面向本科生進行開放的系統體制、保障體制等方面還存在一定欠缺，本文以浙江工業大學特種裝備制造與先進加工技術教育部/浙江省重點實驗室為例，著重對重點實驗室共享平臺及其運行機制體系進行研究。

一、重點實驗室的優勢資源

特種裝備制造與先進加工技術教育部/浙江省實驗室的簡介、儀器、設備、人員、科研和教學情況。重點實驗室經過多年的建設，現有研究人員109人，其中中科院院士1人（共享），教授、副教授86人，擁有博士學位的人員76人，已形成一支積極進取并以中青年為主的高水平、高層次、專業結構合理、多學科交叉的研究、技術和管理隊伍。實驗室擁有一批先進的實驗設備和測試儀器，儀器設備原值達3000余萬元，現有用房的總建筑面積達7300平方米，建有辦公室、會議室、小型學術交流室、成果展廳和各研究方向的實驗室等，具備本領域國內一流的研究條件。實驗室以機電裝備先進設計與控制方法及其關鍵實現技術研究為核心，以機電裝備設計方法學理論研究為基礎，形成了“工藝—控制—設計—裝備”的完整研究體系。實驗室以“瞄準國際前沿、圍繞國家目標、結合地方經濟、強化自身特色、全面開放合作”為發展戰略，努力將實驗室建成國內一流、國際上有一定影響、研究特色鮮明的開放式實驗室，使之成為浙江省乃至全國機械制造與自動化領域的技術創新、科技成果轉化和人才培養的重要基地。

二、建立面向本科生的研究型課程體系

本科生參加科研項目已經由來已久，但主要限于個體的興趣的“點”，并未形成體制性的“面”。因此充分利用重點實驗室在科研人員、儀器設備、科技立項等方面的優勢，開展開放性的理論課程和大型綜合實驗課程、建立本科生導師制，有助于本科生加快進入科研領域，接觸相關研究方向的前沿知識。

（一）鼓勵重點實驗室一線科研人員開設本科生課程

在專業基礎課程基礎上，針對相關科研領域的前沿，開設研究型和實踐型課程。目前機械工程的發展方向之一是大型與重大高端裝備的開發，依托重點實驗室在特種加工裝備制造和專業裝備方向的優勢，鼓勵具有副教授職稱以上的科研人員開設前沿課程，從理論知識和參觀時間方面提高本科生對于專業方面的認知和共鳴，經學院院務會專題討論，確認主講教師或教師團隊在課程內容方面具有扎實理論或工程經驗、重點實驗室具有開展實踐類課程條件及是否相關方向前沿，對擬開設課程大綱、教案認定后方可開課。如針對本科生開設《先進制造技術》課程，形成一人主講，多人參與的體系，在三維打印、激光加工、超精密加工、農業裝備、機器人等尖端領域邀請副教授以上職稱科研人員進行授課，介紹各自的研究特色、最新進展和發展趨勢等，并通過實驗室參觀實踐等方式加深印象，有利于本科生選擇自己感興趣的方向，并進一步在后續課程選擇方面有的放矢。

（二）根據專業特點，開設主題設計類課程，進行項目式教學

由主講教師（一線科研人員）根據本科相應階段的知識，組織教師團隊，涵蓋機械設計、機械制造、控制、機械電子等多個專業方向，確定項目內容。本科生自由組隊，針對同一主題自主提出方案、發現問題并在教師指導下解決問題。該類型課程采用部分授課+設計實踐的模式進行，不局限于課堂教學。項目團隊需要定期進行項目進展匯報交流，不斷完善方案，最終形成整體方案，進行答辯。同時，所設計項目均申報發明專利或實用新型專利。

（三）完善面向本科生的科研平臺

搭建學生科研平臺，建立學生科研平臺運行機制，支持學生開展科技立項、參與科研項目、參加各類科技競賽等科技創新活動。

1.建立本科生導師制。在高考招生按照機械工程一級學科進行的背景下，通過選拔考核與雙向選擇，安排在大一第二學期進行專業分流，確定本科生導師。而進行分流之前，通過多種渠道使本科生對重點實驗研究方向深入了解，包括圖片宣傳、實驗室參觀、方向負責人介紹及與研究生、高年級本科生進行交流等。本科生導師同時也是畢業設計的指導教師，在大專業培養的背景下，發現本科生興趣和特長，并協助進行課程選擇、發展方向與目標的制定等。

2.建立本科生科研創新實踐基地。本科生正處于創新的旺盛期，隨著專業知識的不斷學習，以及網絡時代的知識學習途徑的多元化，使得他們在交叉學科、工程實踐等方面具有了前所未有的優勢。但作為機械工程方面的創新，不可避免地需要實際的動手操作和必要的指導。因此重點實驗室根據各研究方向實驗室的申報與全面開放的原則下，選擇前沿研究方向作為科研創新實踐基地，與實踐基地負責人簽署協議，規定每年面向本科生（不僅限于本專業，更是面向全校本科生）的儀器設備開放機時和實驗技術人員的指導時間，并對實踐基地予以考核和補貼。

3.完善本科生科研團隊制。在本科生導師制的基礎上，進一步鼓勵學有余力的優秀本科生建立科研團隊體制，由具有不同方面特長的本科生組成針對某個目標的科研團隊，針對目前社會和生產所需進行自主創新。學院根據科研團隊需要，安排團隊科研指導教師。該類科研團隊的主要目標是進行各類機械設計、校“運河杯”、國家“挑戰杯”等創新創業大賽，以競賽促進本科生的知識自主學習和動手能力的培養，也是進行卓越工程教育的重要環節。

4.完善重點實驗室本科生科研專項基金。依托重點實驗室設立學生科研專項基金，安排專人負責經費管理，資助學生科技立項。學生的科技立項也需要以團隊建制進行，通過項目申請、項目答辯和專家評審后確定資助名單，每個項目資助0.5～1萬元，主要用于外協加工、材料購買等。項目完成后組織專家對項目的開展情況、項目經費使用情況進行評審。此外，對科研團隊指導教師和獲得省部級以上獎項的參賽小組或競賽隊伍給予相應的補貼和獎勵。

（四）制定實驗室平臺管理辦法，激勵和保障共享機制的順利運行

1.從制度上確定重點實驗室的開放性。重點實驗室除少數特殊部門外，全面開放。在進入實驗室之前，需由重點實驗室技術人員對本科生進行安全教育與考核，通過授課或網絡自學等方式，掌握必要的安全操作、防止人身傷害的技能等。對于小型設備經過培訓后達到獨立操作，對于重大重點設備（設備單價4萬元以上）指定若干專人（實驗技術人員或經過培訓的研究生）負責為本科生使用該設備提供技術服務（或指導）。由于各實驗室均承擔著繁重的科研任務，因此難以滿足本科生隨到隨用的要求，因此需要實行實驗室預約制。一般情況下，要求本科生提前一周進行實驗室預約，填寫實驗內容，擬定實驗方案，預期實驗結果等，由實驗室管理人員根據實驗室使用情況安排時間和專人負責，更重要的是對實驗內容、方案等提出修改意見，期望在有限的時間內取得更好的實驗結果。

2.對本科生科研實行雙重管理。雙重管理不是加重本科生的負擔，而是為了更加有效的促進本科生的科研素質培養。一重是本科生導師或科研團隊指導教師的管理，主要是從科研方向的確定、總體方案制定和實驗結果分析等出發，在科研能力的縱向培養方面進行管理。第二重是對本科生在實驗室的具體動手實踐進行橫向管理，一個項目的開展，難以在單一的實驗室全方位的完成，不可避免地涉及到其他實驗室的協作，因此需要各實驗室技術人員進行實驗進程安排、儀器操作、安全管理等方面的管理。

3.解決儀器設備運轉費用的來源。重點實驗室擁有的重大重點儀器設備較多，運轉消耗的水、電、氣等成本較高，維護成本也高。而本科生科研立項等資助力度較小，難以負擔相應的費用。因此重點實驗室針對面向本科生科研創新實驗的資金，同時將重點實驗室的儀器設備納入到全省大型儀器協作平臺，爭取財政的部分支持，從而使得本科生不再為實驗無經費而耽誤進程。

（五）取得的成效

在重點實驗室開放的基礎上，通過對本科生進行科研創新與實踐能力的培養，提高了他們的團隊意識和專業能力，從單純的課堂授課和大型實驗轉向研究型學習和實踐。2013年和2014年，依托重點實驗室的技術資源和科研平臺，本科生參加了省級、校級等創新設計大賽，取得了較好的成績。獲得全國機械創新設計競賽一等獎5項、二等獎2項，科研類全國航空航天模型錦標賽二等獎2項，浙江省“挑戰杯”特等獎1項、一等獎和二等獎各1項，浙江省大學生機械設計競賽一等獎3項、二等獎4項、三等獎3項，浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）立項15項，另外申請各類專利217項，其中發明專利47項。

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