科研開放型實驗教學與創新型人才培養的關系研究

黎春紅

海南大學海洋學院 海南海口 570228

實驗教學是高等教育的重要環節，是培養學生實踐、創新能力不可缺少的部分。通過實驗課程的開展，理論聯系實踐，既能提高學生的動手能力，又能促進理論知識的學習。傳統的實驗教學多以學時內的驗證性實驗為主，教師根據教學計劃，制訂實驗方案，學生按照實驗操作規程完成，學生處于被動學習狀態，不能體現學生學習的主動性，更無法激勵學生的創新性。隨著我國高等教育事業的發展，以及國家對創新型人才日益擴大的需求，打破原有實驗教學模式、開展開放性實驗教學更顯重要。在教育部的大力支持下，全國各高校積極地開展了開放性實驗教學，經過多年的發展，高校開放性實驗教學取得了很大成績，對提高學生學習的主動性、創新性以及對所學專業的興趣起到了很大的促進作用。

1 開放性實驗教學的內涵及主要模式

開放性實驗教學是指學生在完成學時內實驗課的基礎上，充分利用師資、儀器設備等開展實驗活動，學生成為學習的主體，教師起指導作用。開放性實驗教學模式最初只是延長實驗時間和開放儀器、場地等資源，主要體現在實驗教學資源的開放，現在發展到教師科研資源的開放。很多高校學者對開放性實驗教學的模式進行了研究。朱蕾[1]提出教學資源型的開放模式，認為開放性實驗教學包括教學內容、實驗資源、教學組織、教學評價的開放。吳遵秋等[2]提出要實行實驗室完全開放，包括教學目的、教學內容、教學方式、教學管理體制、時間和空間的開放。劉喜平等[3]提出參與教師科研型、學生自選實驗課題立項型、教學實驗項目開放型、學生自我管理型等開放模式。蘭徐[4]提出科研型實驗項目的開放、創新型實驗項目的開放模式。劉興等[5]提出以教師的科研項目為導向、以大學生科研項目和學科競賽相結合、以大型儀器設備為資源等三種開放模式。

2 開放性實驗教學與創新型人才培養的關系分析

創新型人才是指專業基礎扎實、綜合素質優秀、具有創新創業意識和能力的高層次人才。

2.1 開放性實驗教學模式分析

本人所在的國家級海洋生物實驗教學中心(以下簡稱“中心”)，主要從事水產養殖、海洋科學和海洋資源與環境三個專業的實驗教學。雖然這三個專業偏向于應用型，為促進學科的發展，適應社會對人才的需求，培養創新型人才也顯得越來越重要。“中心”師資力量雄厚，截至2020年12月，共有58名專業教師，其中具有正高級職稱教師16名、副高級職稱教師21名；具有博士學位教師47名、碩士學位8名。共有實驗技術人員9名，其中具有副高級職稱技術人員6名；具有博士學位技術人員1名、碩士學位技術人員6名。教師科研水平較高，科研成果顯著。每年有大量科研項目獲得國家、海南省及海南大學的資助。2016—2020年，共獲得國家級資助項目39項，省部級資助項目77項，校廳級資助22項，橫向資助項目26項，總計資助經費9314.96萬元。

“中心”自2009年被教育部批復為國家級實驗教學示范中心以來，經過不斷探索，在開放性實驗教學方面取得了很大成績，對創新型人才培養發揮了很大作用。尤其是近年來，教師科研方面取得的優越成績使得“中心”能夠將教師的科研資源向學生開放，實現開放性實驗教學與教師科研相結合，鼓勵學生積極進入教師實驗室參與教師科研，學習本專業里最前沿的知識。在完成實驗過程中，充分發揮學生的主觀能動性和創造性，培養學生的創新能力，實現開放性實驗教學模式從實驗教學資源型向科研資源型轉換。“中心”充分利用教師的科研資源優勢，建立了以下三種模式：(1)依托教師研究室提升實踐能力；(2)本科生自主創新實驗；(3)參加實驗競賽活動，使開放性實驗教學得到更大的發展。

本文旨在通過對以上三種開放性實驗教學模式開展的效果，研究開放性實驗教學對創新型人才培養的關系。

2.1.1 依托教師研究室提升實踐能力

“中心”的專業教師科研工作采取團隊制，每個團隊有不同的專業及方向，各團隊實驗室科研設備較為齊全。海南省熱帶水生生物技術重點實驗室也在“中心”建立了公共實驗室，配備各種先進的大型儀器設備，作為各團隊實驗室儀器設備的補充。此外，我校建立的南海海洋資源利用國家重點實驗室也為教師科研提供實驗場地和儀器設備，為學生進入教師實驗室提供了有利條件。從2010年開始，“中心”實施依托教師研究室提升實踐能力項目，學生根據自己的興趣及將來發展方向，結合教師的研究方向、科研項目的要求，選擇要進入的教師實驗室。學生進入教師實驗室后，在教師的指導下，制定實驗項目名稱、計劃和方法，獨立完成實驗，并參與完成論文的撰寫。學生在實驗過程中，會涉及最前沿的專業知識，使用到實驗課程中不曾用到的儀器設備，遇到難題時，在教師的指導下解決難題，對提高學生實驗技能、創造性思維有很大的幫助。根據“中心”規定，本科生從大二開始方可參加依托教師研究室提升實踐能力項目。從2020年開始，根據學校要求，采取導師制進行本科學生培養，每位大一新生入學都需選擇導師，開始與導師交流，進入導師科研實驗室開展創新實驗，使本科生從大一就能開展開放性實驗教學。2015—2020年，共開展項目197項，學生參與人次數為358人次。具體情況見表1。

表1 依托教師研究室提升實踐能力項目統計表

2.1.2 本科生自主創新實驗

除了鼓勵學生參與依托教師研究室提升實踐能力項目外，“中心”利用海南省水產養殖重點學科的經費，實施了本科生自主創新實驗項目，讓沒有科研經費的教師也能開展開放性實驗教學，也增加了學生參與開放性實驗教學的機會。學生自主選擇教師，在教師指導下，學生自己制定實驗項目、實驗方法并獨立完成項目。實驗結束后，學生撰寫論文，經“中心”組織教師評審，優秀論文將推薦在國內外期刊發表或在本學院主辦的《熱帶海洋科學》上發表。為鼓勵學生和教師積極參與這項活動，學院實行了相應的激勵措施，對教師給予一定的課時獎勵和實驗經費，對學生給予一定的學分獎勵。自該項目實施以來，學生和教師踴躍參加，2016年至2020年，一共有82項，參與學生255人次。具體見表2。

表2 本科生自主創新實驗項目統計表

2.1.3 參加實驗競賽活動

為激發學生的創新思維能力和動手能力，檢驗各高校學生實驗技能，各高校開展了各類大學生實驗競賽活動，包括國家級和校級。“中心”提供經費，鼓勵學生在教師指導下積極參加校內外各項實驗競賽活動，2016—2020年，參加了全國大學生生命科學創新實驗大賽、“創青春”中航工業全國大學生創新大賽、“中國互聯網+”大學生創新創業大賽、“創青春”海南省創業大賽、“挑戰杯”海南省大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生水族箱造景技能大賽、全國大學生水產技能大賽、海南自貿港職業生涯規劃大賽。2018年，“中心”還舉辦了“海洋杯”大學生創新實驗技能大賽，共有102名學生報名參賽。通過參加實驗競賽活動，激發學生的創新、創造能力，學生的綜合素質得到提高。

2.2 成果分析及主要結論

2.2.1 成果分析

2.2.1.1 就業率和升學率明顯提高

開放性實驗教學取得了豐富的成果，學生的專業水平和綜合素質大大提高，“中心”的本科畢業生深受各用人單位的歡迎，除2020年外，2016—2019年的畢業生就業率均在90%以上。開放性實驗教學的開展，增強了學生對本專業的興趣，尤其是部分對本專業興趣不大的學生也開始熱愛自己的專業，努力考研，向本專業更高層次深造，2016—2020年，平均升學率從23.29%逐年遞升到36.97%。

2.2.1.2 科研成果豐富

2016—2020年，通過開放性實驗教學的開展，在教師的指導下，學生在國內外刊物上參與發表論文和申請專利。具體成果如下：2016年，參與發表SCI期刊論文1篇、核心期刊論文4篇、申請專利并獲得授權1項；2017年，參與發表SCI期刊論文10篇、核心期刊論文4篇、在“中心”內部刊物《熱帶海洋科學》發表論文14篇；2018年，參與發表SCI期刊論文5篇、核心期刊論文6篇；2019年，參與發表SCI期刊論文2篇、一般期刊論文2篇、申請專利并獲得授權2項；2020年，學生參與發表SCI期刊論文6篇，CSCD期刊論文2篇，一般期刊論文3篇。

2.2.1.3 實驗競賽取得優異成績

2016年，共13名學生獲獎，分別是：首屆全國大學生生命科學創新實驗大賽，獲得二等獎和三等獎各1項；“創青春”中航工業全國大學生創新大賽，獲銅獎1項；第二屆“中國互聯網+”大學生創新創業大賽，獲海南區競賽初創組銀獎1項；“創青春”海南省創業大賽特等獎和二等獎各1項。2017年，共有22名學生獲獎，分別是：第二屆全國大學生生命科學創新實驗大賽，獲二等獎和三等獎各1項；第三屆“中國互聯網+”大學生創新創業大賽，獲海南區競賽初創組金獎1項、初創組優秀獎1項；第八屆“挑戰杯”海南省大學生課外學術科技作品競賽科技發明制作類一等獎1項。2018年，共35名學生獲獎，分別是：第三屆全國大學生生命科學創新實驗大賽，獲一等獎和三等獎各1項；第四屆“中國互聯網+”大學生創新創業大賽，獲海南區競賽創意三組金獎1項、初創組金獎1項、創意一組銅獎1項；“創青春”海南省大學生創業大賽公益創業賽金獎和銀獎各1項。2019年，共有8名學生獲得獎項，分別是：第六屆全國大學生水族箱造景技能大賽，獲大缸組二等獎1項、微型缸組二等獎1項、小型缸組優秀獎1項；第一屆全國大學生水產技能大賽，獲一等獎2項和二等獎3項。2020年，共有2名學生獲獎，分別是：第五屆全國大學生生命科學創新創業大賽優秀成果獎一等獎(創新類)1項；獲海南自貿港職業生涯規劃大賽優秀獎1項。

2.2.2 主要結論

開放性實驗教學，尤其是科研資源型開放性實驗教學，注重“以生為本”，學生為主、教師為輔，充分發揮學生的主觀能動性和創新思維能力，激發學生學習的興趣，使學生在分析處理問題、邏輯思維、論文等寫作方面都得到很大的提升。學生專業理論水平、就業率和升學率明顯提高，極大地促進了創新型人才的培養。

3 措施與建議

3.1 制定完善的管理措施

為保證開放性實驗教學的正常開展，應制定一套從學校到教師的完整管理體系，形成“校—學院—系—科研團隊—教師”層層負責的管理模式。學校制定大的方針政策，做好宏觀調控，鼓勵各學院積極開展開放性實驗教學。學院制定具體的管理政策，包括科研項目的管理、公共實驗資源的管理以及專業管理人員的設置等問題。各系負責本學科各科研團隊實驗資源及人員的調配和管理，科研團隊為保證科研活動的正常開展，負責本團隊儀器設備、實驗耗材、人員安排等方面的管理。教師是開放性實驗教學具體實施者，負責學生完成實驗項目實施及論文撰寫的全過程。

3.2 優化實驗資源配置

科研管理進入團隊管理模式后，需要相互積極溝通，否則容易造成重復購買的現象，引起不必要的浪費。學院對于使用率高的大型及價格昂貴的儀器設備的購買實行統籌考慮，建立公共實驗室，加強公共實驗資源的投入及管理，不僅能優化各團隊實驗資源的配置，也為科研經費不足的教師提供實驗開展的條件。

3.3 完善激勵措施

進一步完善激勵措施，提高教師和學生參加開放性實驗教學的積極性。開放性實驗教學是在教學計劃之外進行的，是教師額外增加的工作。學校和學院應加大資金投入，解決開放性實驗教學的資金問題，并在職稱評定以及年終績效方面給予政策鼓勵。對積極參加開放性實驗教學的學生，給予一定的學分獎勵，對取得重大成績的學生進行宣傳表揚。

3.4 重視實驗室安全管理

生物、化學實驗具有一定的危險性，實驗室的安全管理非常重要。要建立健全實驗室安全管理制度，學生進入實驗室前要學習安全管理制度，掌握好儀器設備的使用方法和藥品使用的注意事項。各實驗室指定專業的安全責任人，保證開放性實驗教學的正常開展。