校內與校外雙層次科研育人模式的構建

宋勇，何曦，唐建洲，彭亮，周益輝

（1.長沙學院生物與環境工程學院，湖南長沙 410022；2.航天凱天環保，湖南長沙 410129）

當前一些高等院校科學研究的育人功能不強，主要原因有以下幾個方面：（1）片面強調科研成果的科研效能，忽視科研的育人功能。（2）缺乏科研成果轉化為教學育人資源的有效途徑。（3）科研育人缺乏有效的評估手段[1-4]。

針對現存問題，不同高校、學者提出解決思路。例如武漢學院圍繞科研育人，引導科研團隊將相關的研究成果轉化為教學內容。他們提出以學生加入科研團隊為抓手，建立團隊健康發展的長效機制；以學生為紐帶，建立團隊成員學術與感情溝通的橋梁。通過這些措施，使研究成果及時轉化為本科教學資源，進入課堂[5-6]。此外，南方科技大學在科研優勢轉化為育人優勢方面也進行了積極探索。例如推動科研實驗室向學生開放，大一本科生可以進高水平實驗室，接觸前沿科技成果。在參與式、互動式和研究性的學習過程中，鍛煉學生發現問題、解決問題以及開拓創新等多方面能力[7]。

綜上所述，利用科研成果實現教學育人是眾多高校擴大科研成果轉化的目標之一。在這些高校中，科研成果轉化為育人資源的主要方法是讓學生參與科研項目，利用科研過程達到對學生的培養，而其他轉化手段十分有限。但是，筆者認為這種單純依靠學生參加科研項目來實現育人，實質就是本科生教育的研究生化，如果片面地采用，不但違背了本科教育的目標，也會使育人的效果大打折扣。此外也并不是所有的科研成果都適合向育人資源轉化。為了解決這些問題，本研究提出以培養學生解決“復雜工程問題”能力為目標的校內師生科研互動、校外成果孵化的雙層次科研育人新模式，以期為科研成果向教學育人資源的轉化探索一條新路徑[8-10]。

1 雙層次科研育人模式的構建內容

1.1 建立師生校內科研互動模式

結合專業特點，以科研項目為依托，建立以教師為主、學生為輔的研究團隊。實現教師與學生在研究過程中的良性互動。以科研帶動學生學習興趣，提高學生動手操作水平，提升學生創新思維與創新能力。完成在科研過程對學生知識與技能的培養以及對學生解決“復雜工程問題”能力的培養。

1.2 建立校外創新實踐平臺

利用校外實習、實踐、創新創業基地等，組織建立校外創新實踐平臺，將校內師生科研成果在實踐平臺進行孵化。要求孵化內容與本科教學緊密結合、要求學生參與成果孵化全過程，以實現科研成果與育人教育的有機結合。

2 雙層次科研育人模式實施方案

2.1 師生校內科研互動的實施方案

該過程的實施方案根據項目的來源分為兩類。

2.1.1 教師科研項目

（1）基礎研究類科研項目。

根據專業特點，給出學生參加此類項目的培養目標。例如對于理工科學生，學生參加基礎研究型項目的主要目的是掌握本專業一些常規檢測分析方法與基本實驗操作技能，并培養與鍛煉創新思維。指導教師在學生開展實驗之前應對這些培養目標進行細化分解，并向學生進行詳細說明，使學生知道自己參與此類項目所要達到的目標。通過這些基本技能的培養，使學生具備解決“復雜工程問題”能力的基本技能要素。

（2）應用型科研項目。

應用型科研項目往往與專業知識結合得比較緊密。對此類型的項目，指導教師需讓參與科研互動的學生依據專業知識給出解決思路與方案，然后指導學生進行優化并付諸實施。此研究過程可使學生完成對專業知識的深層次理解與掌握，也完成了對創新思維的培養。通過應用型科研項目的鍛煉，使學生具備綜合運用多種理論知識進行應用實踐的能力，從而完成解決“復雜工程問題”能力的要素培養。

2.1.2 學生科研項目

學生科研項目是指在教師的指導下開展的大學生創新創業類研究項目。對這類項目，要求在申報過程中就必須與學生所學的專業緊密結合，不建議進行基礎性科學研究。以長沙學院環境工程專業為例，學生研究項目可以是某種污染治理工藝的開發，可以是某種工業廢水治理技術的實施等。學生會以所學的理論知識為依托開展科學研究。研究過程是對基礎理論知識的再掌握、再理解，是育人過程，也是解決“復雜工程問題”能力的培養過程。

2.2 校外創新實踐的實施方案

目前科研成果主要以論文的形式體現，將學術論文轉化成可以教學的育人資源，存在形式單一、轉化途徑缺乏的問題。針對此問題，本研究提出利用校外實踐平臺將科研成果進行中試孵化的解決方法，具體的實施方案為：

（1）將校內的科研成果在校外平臺進行中試孵化，孵化過程與學生的畢業實習、畢業論文（設計）、課程設計等實踐教學內容結合，學生需全流程參與并具體實施。首先篩選合適的、與專業施教內容能夠密切結合的科研成果；然后將科研成果進行細化，分別與學生的實習、課程設計、畢業論文（設計）進行匹配。再編制實施方案，確定實施細則，最后進行具體實施。通過此過程，一方面可以使科研成果落地，另一方面也利用科研成果完成了實踐教學的育人任務。通過此過程的實施，達到對學生綜合運用理論知識通過調研分析后獨立進行工藝設計與創新等能力的培養與鍛煉，完成了具備解決“復雜工程問題”能力的要素培養。

（2）孵化科研成果的課堂化應用。科研成果能不能作為施教內容成為課堂教學資源，中試孵化是篩選與檢驗的過程。中試孵化是將論文內容實用化的過程，是理論與實踐、科研與教學的揉和過程。通過中試孵化的成果能夠與專業緊密結合，適合作為課堂施教內容。以長沙學院環境工程專業為例，教師的科研成果可能是開發一種新的污水處理工藝，可能是一種新的廢物處理設備，可能是一種環境污染治理材料等。這些成果并不都適用于課堂教學，只有經過中試孵化的篩選與驗證，真實有效、能與課堂教學密切聯系的成果才能夠被應用于課堂教學。將孵化后的成果依據課堂教學的要求，編制成某門課程的一個章節或一個單元、或一個實驗項目、或一個綜合實訓項目、或一個課程設計單元等，實現科研成果向育人資源的有效轉化[11-12]。

3 雙層次科研育人模式的案例分析

以長沙學院為依托單位立項的湖南省科技計劃項目“污泥溶胞減量化的活性污泥系統中微生物特性與污泥減量的相關性研究”為例，研究成果為授權專利1項，發表論文3篇，其中SCI收錄1篇，CSCD收錄2篇。該研究發現活性污泥系統中污泥的隱形增長是活性污泥系統本源污泥減量的主要原因。

3.1 科研成果在實習過程中的應用

長沙學院與凱天環保科技股份有限公司共建湖南省普通高校校企合作環境污染控制類專業創新創業教育基地。依據凱天環保的推薦，選定兩個剩余污泥產生量較多的屠宰廠的廢水處理站作為實習場所。安排學生對污水處理站的工藝流程與運行管理進行詳細的現場調查，然后要求學生依據科研項目的研究成果，對污水處理站的運行給出新的方案，以實現剩余污泥減量。學生接到實習任務后，會主動下沉到污水處理站的每個處理單元了解工作原理與運行流程，并與廢水處理站的工程師積極討論改進運行的實施方案，實現了被動實習向主動實習的轉變。為了實現活性污泥系統中污泥的隱性增長，實習生通過細致的調研提出了各種各樣的調控方法。指導教師與污水處理站工程技術人員會召集學生對提出的方案從理論與現場實際兩個方面進行分析，最終給出具體的調控方案。學生依據調控方案，與污水處理站的工作人員一起對污水處理站進行調控，以期達到污泥減量的目標。通過這種實習方式，有效地實現了科研成果與實踐教學的結合，也讓學生了解到知識的用途，顯著地提高了學習興趣[13-14]。

3.2 科研成果轉化成課堂教學資源

通過3年左右的實施，逐步形成了活性污泥系統中污泥本源減量的原理與實施方法的素材。在這些素材中，提出污泥回流系統集泥井中污泥的氧化還原電位、曝氣系統中的曝氣方式、厭氧系統水力停留時間等因素對活性污泥系統污泥產生量的影響以及為了控制污泥產量所需要采取的調控方法等。長沙學院環境工程專業的水污染控制課程教師團隊對這些素材進行了整理與歸納，逐步形成了教材與PPT等課堂教學資源，并多次邀請校內外專家對此內容進行論證。經過試講、修改等過程，不斷完善，最終確定在水污染控制工程課程的活性污泥系統章節中添加剩余污泥產量調控的部分，從而完成了科研成果由實驗室進課堂。

4 結語

科研成果向育人資源轉化是一個系統工程，本研究提出的校內師生科研互動與校外成果孵化的雙層次科研育人模式是科研成果向育人資源轉化的有益嘗試。通過該內容的實施，可使學生具備綜合運用多種理論知識，從基本原理出發，以創新的角度采取新工藝與新方法解決工程問題的能力，從而實現教學育人目的。