創新高校實驗室建設 支撐新經濟發展

李謙

摘? 要：新經濟的發展，對高等教育提出了新的要求，教育部提出了新工科建設共識。高校實驗室是人才培養的重要基地、理論課堂的重要實踐基地，高校實驗室擔負著人才培養和科學研究的雙重任務，應積極改革創新，發揮優勢學科的作用，學科間交叉融合，引領新經濟的發展。新經濟的發展對科學技術和產業的發展提出了新的要求，需要對技術、科學、工程范式的經驗進行總結，在此基礎上建立新工科范式。在新工科背景下，文章從校企聯合建立實驗室、實驗室開放、實驗教學體系、實驗室資源共享等方面論述了高校實驗室建設的新思路。

關鍵詞：新工科;高校實驗室;改革創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）15-0024-04

Abstract： The development of new economy has put forward new requirements for higher education， and the Ministry of education has put forward a consensus on the construction of new engineering disciplines. The university laboratory is the important base of talent training and the important practice base of the theory class. The university laboratory bears the dual task of talent training and scientific research. It should actively reform and innovate， play the role of the dominant discipline， interdisciplinary integration and lead the development of the new economy. The development of the new economy has put forward new requirements for the development of science and technology and industry， and we need to sum up the experience of technology， science and engineering paradigm， and build a new engineering paradigm on the basis of this. Under the background of new engineering， this paper discusses the new ideas of laboratory construction in colleges and universities from the aspects of the school and enterprise joint establishment of laboratory， laboratory opening， experimental teaching system and the sharing of laboratory resources.

Keywords： new engineering; university laboratory; reform and innovation

引言

我國正在實施“大眾創業，萬眾創新”、“中國制造2025”、“互聯網+”、“網絡強國”、“一帶一路”等重大戰略，重大戰略的實現需要的是人才，是工程技術人才，他們不僅要有寬厚的理論知識，還要有強硬的工程能力和管理能力，這樣的人才才能推動新經濟的發展、引領新經濟的發展，把我國建設成為制造強國，實現創新型國家。

一、新工科建設背景

為推動工程教育改革創新，2017年2月18日，教育部在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，工程人才如何培養是會議的主題，會議討論了新工科應具有什么樣的特征，如何建設，走什么樣的道路，并達成了共識，稱為“新工科”建設復旦共識[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學召開新工科建設研討會，會議商討了新工科建設的行動方案，會議認為我國新經濟的發展和亟需提高的國際競爭力需要的人才是多樣性的，并且具有一定的創新能力，這既是解燃眉之急，也是我國長期發展的需要[2]。

世界上的三次工業革命，世界高等教育均與之互動，發生相應的變化，新經濟的發展對科學技術和產業的發展提出了新的要求，需要對技術、科學、工程范式的經驗進行總結，在此基礎上建立新工科范式。在應對不斷變化的新形勢和構造未來的指引下，通過繼承與創新、交叉與融合、協同與共享的方法，推動新工科的研究，并付諸行動，通過創新，實現從學科導向轉向以產業需求為導向，使相對獨立的專業實現交叉融合，引領新經濟的發展。

新工科的建設和發展，可以通過兩個方面來實現，一方面是建立新的工科專業，另一方面是對傳統工科專業進行升級以適應新經濟、新產業的發展。我國的工程教育，需要樹立創新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業“新結構”，探索實施工程教育人才培養的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，實現我國從工程教育大國走向工程教育強國。

工科優勢高校經過長期的工程教育，與相關行業聯系密切，積累了大量的經驗，在此基礎上進行工程人才培養改革，根據新經濟急需的人才，以現有的學科交叉復合，工科與其他學科之間的交叉融合，重置專業布局，建立新工科，改革創新工科的內涵、建設重點、價值鏈，培養卓越工程技術人才。

綜合性高校具有學科齊全的特點，應發揮優勢學科的作用，學科間交叉融合，引領新經濟的發展，應用理工科向工科延伸，產生新的科技增長點，產生新的科技領域，促進自然科學教育、人文和經管教育、工程實踐教育的有機融合，培養具有創新思維、工程思維和工程領導力的綜合技術人才，引領我國新經濟的發展。

二、高校實驗室建設

“新工科”建設復旦共識把培養工程人才提高到前所未有的高度，而高校實驗室是培養工程技術人才的重要場所，對于高校實驗室的建設和發展來說，既是機遇又是挑戰。

高校實驗室是理論課堂的重要實踐基地，二者相輔相成，高校實驗室擔負著人才培養和科學研究的雙重任務，既要開展實驗教學，培養學生的實踐、創新能力，理論聯系實際的能力以及實際應用能力，對學生各項能力的培養起著不可或缺的支撐作用，又要根據社會對不同類型人才的需求，培養復合型人才。高校的科研工作基本上也是在實驗室進行的，高校實驗室是教學科研的重要場所，在培養科技創新和產業創新人才方面的作用日益突出。因此，在新工科建設背景下，必將加強高校實驗室建設，改革實驗室體系，創新實驗室發展。

（一）校企聯合建立實驗室

工科專業自身與相關產業聯系緊密，與相關企業聯合建立實驗室，既彌補了實驗室經費不足的問題，又能培養出符合產業需求的優秀人才。學校以共建實驗室為契機，主動優化學科布局，促進工科之間的交叉復合，工科與其他學科的交叉融合，產生新工科，大力培養新工科所需要的人才。

聯合實驗室為學生的實踐活動提供了穩定的校內實習基地，保證了學生的實習時間，解決了實習經費、住宿等難題，強化了實踐教學，實現與就業崗位的無縫對接，加強人才培養服務地方的職能，全面提升學生的工程實踐能力，提高了實踐教學環節的質量。創新人才培養機制，構建校企合作共建、共享、共管、共評的協同育人平臺，為應用型、復合型、創新型人才培養創造有利條件。校企雙方合作科研開發，對企業來說，加強了企業的科研實力，科研成果迅速轉化為生產力，促進了企業的發展，而且還能選拔優秀學生留在企業，為企業儲備人才資源[3]。對學生來說，促進了大學生全面發展并適應社會需要，保證校企聯動協同育人，實現人才培養水平的整體提升[4]。

校企聯合實驗室是溝通高校與社會的橋梁，是連接高校與社會、企業的紐帶，是服務行業和地方經濟發展的重要場所，通過校企聯合實驗室，推動實踐教學體系的改革，推動實踐教學內涵式發展[5]。

校企聯合實驗室的管理方式不同于學校獨立實驗室，應由學校和企業共同管理，領導小組由學校和企業人員共同組成[6]。根據校企聯合實驗室的研究性質不同，分為科學研究和生產研究。主要從事科學研究的校企聯合實驗室，應以學校為主導;主要從事生產研究的校企聯合實驗室，應以企業為主導[7]。

（二）實驗室開放

實驗室開放，打破了傳統學科之間的壁壘，實現實驗室資源共享，方便學生跨專業跨學校學習，鼓勵學生自主選擇實驗室，通過與實驗室的接洽，加入到課題組中，參與科學研究，培養學生的創新思維，挖掘學生的科研潛力，培養學生致力于科學研究的精神，有利于把學生培養成科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的卓越工程技術人才。

加大實驗室開放力度，使具有創新思維和工程意識的學生有用武之地，既培養了他們的動手能力，又提高了儀器設備的利用率，實驗室為學生提供綜合性和設計性實驗場所，有利于學校對創新型人才的培養。

學生參與到交叉學科的研究，在實現從專業分割到跨界交叉融合的過程中，需要用到不同的實驗室資源，實驗室的開放為他們提供了實踐場所，學生的智慧之花與不同學科的碰撞，將會產生創新成果。

開放實驗室為學生提供了更多的實驗時間，實驗方案由學生自己制定，實驗內容的設計、儀器設備的選取、元器件參數的確定等，都給學生提供了更多的自由發揮的空間，讓學生在實驗過程中自己發現問題，從而培養學生主動發現問題、獨立解決問題的能力[8]。學生一旦有了新的想法可以立刻在實驗室付諸實施，這將極大地調動學生的學習積極性，實驗教學效果立竿見影[9]。實驗室開放的對象不僅包括學生，也包括教師，學生遇到的問題，指導教師可以在現場與學生一起討論，制定解決方案。教師可以將自己的課題在不同的開放實驗室中與學生一起完成，提高教師專業水平的同時，學生的實踐能力也得到提高。教師的科研成果和學生的實踐成果應用于實踐教學，豐富了實踐資源，為以后的學生實踐鍛煉提供了更廣闊的舞臺，在更高的臺階上開展自己的實踐活動，取得更優秀的成果。

實驗室開放后為學生和教師提供了便利，但同時要加強開放實驗室的管理。開放實驗室的首要問題是安全問題，必須對將要進入實驗室的人員進行實驗室準入和安全方面的培訓，培訓的主要內容須包括實驗室的基本情況、儀器設備的使用介紹、實驗室相關規章制度等[10]。學生是開放實驗室的主體，學生在使用實驗室的同時要參與實驗室的管理，學生在經過專業培訓后可直接參與實驗室的日常管理、儀器設備的維護等，有利于提高儀器設備的利用率和實驗室資源的有效使用時間。學生參與實驗室管理，培養了學生的管理能力和實踐能力[11]。

（三）實驗教學體系改革

改革實驗教學體系，增加綜合性實驗和設計性實驗，讓學生深入參與到實驗教學活動中，充分發揮學生的主動性，不斷深化教育綜合改革，將頂層設計和實踐探索有機結合，充分調動學生的積極性、主動性和創造性，創新體制機制和人才培養模式。以行業需求為導向，將經濟、科技的前沿知識引入到教學中，更新實驗體系和實驗內容，鼓勵教師將科研成果轉化為實驗內容，積極開發綜合性實驗、問題導向實驗、交叉學科研討實驗，提高學生對實驗的興趣，加大完成實驗的挑戰度。

從思想上重視實驗教學，讓實驗教學成為課本知識的激活劑，使課本上的知識變成活的實踐，學生在實踐中拓展知識面，從根本上激發學生的求知本能，在實踐中學生自覺的培養自身的創新能力。實驗教師充分認識到自己是實驗教學的重要實施者，實驗教師對實驗的認識深度和對學生的引導能力，在一定程度上影響著學生的積極性、主動性和對基本實驗技能的掌握程度，進而影響著學生創新意識的激發[12]。隨著科學技術的不斷發展，實驗教師也要不斷完善自己，不斷提高自身的理論素養和實踐能力，不斷將新出現的科學技術引入到實驗教學中來，將實時技術熱點、理論概念應用到實驗教學中，讓學生了解學科的最新發展趨勢、科研成果，讓學生站在學科最前沿。學生只有站在本專業的制高點上，才能運用本專業的最新科學知識與其他學科的前沿知識交叉融合，運用創新思維，創造發明，在新的科技領域馳騁。

建立完整的、開放的、可持續發展的實驗教學體系。實驗內容的更新，不僅要充分吸納教師的最新科研成果，還要將學生的競賽作品、創新活動產品充分充實到實驗內容中來，為以后的學生提供更高的實驗平臺。實驗內容的內涵式發展，不僅要體現實驗內容的更新上，還要體現工科與其它學科的交叉融合。實驗教學作為工程實踐教育的核心內容，應充分與自然科學教育、人文和經管教育有機融合。運用現代科學技術，改進實驗教學方法和手段，提高實驗效果。對于學生必須掌握的基礎理論、基本知識、基本技能，找出其關鍵點和難點，創新體現新工科背景的教學方法，運用現代科學技術，用學生易于接受的方式展現出來，化難為易，化繁為簡，提高教學效率。綜合運用文字、圖像、聲音、視頻、虛擬現實技術、網絡等，形成全方位立體化的實驗教學手段[13]。

（四）實驗室儀器設備共享

實驗教學和科學研究都會用到儀器設備，實驗室科研能力的提高離不開大型儀器設備，大型儀器為科研提供了有力的支撐，大型的儀器設備由于價格太貴，或占地面積太大等原因，一個實驗室只能買一臺或少數幾臺，為不同實驗室的儀器設備建立共享機制，全校師生都會受益，對于一個新入職的人員來說，一開始就相當于有了一個超級實驗室，有利于年輕教師迅速發展起來，不僅可以提高儀器設備的利用率，還能促進工科與其他學科的交叉融合，產生新產業工科[14]。儀器設備的共享，目前基本局限于校內或幾個院校之間的共享，在新工科建設的背景下，儀器設備的共享范圍需要更加廣闊，校內的設備可以向社會開放，以高校實驗室為依托，引領新經濟的發展。

建設儀器設備共享平臺，實現儀器設備共享，該平臺的建設不僅要記錄儀器設備的靜態信息，如名稱、型號、規格、使用說明等，還要記錄儀器設備的動態信息，如該儀器當前用戶的使用時間起止節點，如果該儀器正在維修，還應記錄該儀器的預計投入使用的時間節點等。共享平臺的應用終端應不局限于桌面應用環境，移動終端的使用將更加方便，實現隨時隨地平臺接入。

以實驗室為單位構建儀器設備接入中心，共享平臺采用分布式接入，實現物物相連、實驗室與實驗室相通以及實驗室與儀器的網上在線預約，打破學科之間的壁壘，通過不同學科之間的交叉融合，實現新經濟下創新型人才的創新實踐能力的培養。

實驗室儀器設備的共享從學科導向轉向以產業需求為導向，在總結實驗室儀器設備共享范式的基礎上，推動思想創新、機制創新、模式創新，探索建立新工科背景下儀器設備共享新范式。

（五）實驗室信息資源共享

目前我國高校實驗室通過開放實驗室和資源共享，大部分實現了儀器設備的資源共享，并且建立了儀器設備的資源共享管理系統，為學校的發展節約了大量資金，也節約了大量空間。建立信息數據庫，記錄利用該設備所做實驗的數據以及利用該設備取得的成果，實驗室信息數據基本局限于本實驗室共享，信息數據可以有償共享，服務教學、科研的同時服務社會，為社會提供信息資源，這樣就可以節約大量的時間成本，加快科研進程，更加有利于不同專業、不同學科之間的交叉融合，對于新的工科領域的產生是一個有力的支撐，可以加快新興產業的出現，加速新經濟的發展，盡快解決人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。在“互聯網+”、大數據時代，實驗室信息數據的開放共享比以往任何時候都顯得迫切，產生的經濟效益也是巨大的[15]。

構建統一的數據處理中心，將實驗數據匯集在一起，通過數據挖掘與分析技術對數據進行分析，避免不必要的重復實驗的同時，實現不同學科之間實驗數據的互通，通過不同學科之間實驗數據的有機融合，實現學科之間的交叉融合，產生創新型實驗成果，為新經濟的發展提供更加科學的指導，進而構建更加精準的專家決策和支撐系統[16]。

（六）實驗室人力資源共享

高校實驗教學任務由實驗室人才隊伍來完成，實驗室人力資源管理應以人的管理為核心，充分發揮人的主觀能動性。高校實驗室人才隊伍建設是高校培養具有創新思維、工程思維和工程領導力的綜合技術人才的有力保障。實驗室人員具備一定的實驗技能，但均局限于固定的實驗室內，禁錮了實驗室人力資源的流動，造成了實驗室人力資源的極大浪費，應建立實驗室人力資源庫，實現人力資源共享，這樣可以節約大量的人力資源成本。在新工科背景下，人力資源共享為工科專業之間的交叉融合提供了有力支撐。

三、結束語

在新工科建設背景下，高校實驗室為新興產業的發展培養具有設計思維、工程思維的卓越工程技術人才，同時，實驗室本身也得到了長期可持續發展。

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