開放實驗室資源 促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)

梁燁煒，劉 彪，杜玉豐

（湖南大學(xué) 實驗室建設(shè)與設(shè)備管理處，湖南 長沙 410082）

高校實驗室是實驗教學(xué)、科學(xué)研究、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要基地，承擔(dān)著支撐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要職能。隨著《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》[1]的頒布及創(chuàng)新人才培養(yǎng)、強(qiáng)化實踐育人環(huán)節(jié)等要求的細(xì)化，如何利用實驗室資源來支撐與促進(jìn)創(chuàng)新人才與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更成了各高校關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 創(chuàng)新能力的內(nèi)涵與形成

創(chuàng)新能力，簡而言之就是運(yùn)用知識和理論，不斷提供（創(chuàng)造）具有價值的新的思想、理論、方法和發(fā)明的能力，其核心是創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維。創(chuàng)新精神是體現(xiàn)聚在心理層面的意識（欲望）和情感意志力，包括創(chuàng)新意識、批判精神、開拓精神、求實精神、團(tuán)隊協(xié)作精神等心理品質(zhì)[2]；創(chuàng)新思維是指以新穎獨(dú)創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，是一種復(fù)雜的思維方式，具有批判性、發(fā)散性、跳躍性等特點(diǎn)，體現(xiàn)在以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的、有社會意義的思維成果。

創(chuàng)新能力的形成必須經(jīng)歷認(rèn)知的積累、思維的引導(dǎo)與啟發(fā)、自主探究、創(chuàng)新或創(chuàng)造等階段，是一個潛移默化和大量實踐的長期過程，需要提供不斷實踐、不斷思考、不斷改進(jìn)的條件。

高校學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要相應(yīng)的教育理念、管理機(jī)制、教育教學(xué)方法、能力評價方法等的全方位支撐。首先是要樹立以學(xué)生為主體的教育教學(xué)理念，改變傳統(tǒng)的灌輸、傳授方式，以啟發(fā)式、討論式、參與式、探究式的教學(xué)方式來引導(dǎo)與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與思維。其次是要建立課程體系的建設(shè)與更新機(jī)制，通過教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)項目、教學(xué)內(nèi)容、課程方案等的設(shè)計、拓寬與不斷更新，及時引入新的概念、新的思想和科研成果，強(qiáng)化課程體系在科學(xué)技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維培養(yǎng)等方面的適應(yīng)能力。同時，要建立利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗實踐體系，支持與鼓勵學(xué)生在教師引導(dǎo)下自主開展探究、創(chuàng)新、創(chuàng)造等類型的實驗實踐，鍛煉與培養(yǎng)具有創(chuàng)新特點(diǎn)的分析與解決問題的綜合能力。另外，要培養(yǎng)具有較高創(chuàng)新素質(zhì)的教師隊伍來承擔(dān)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主導(dǎo)職責(zé)，要建立科學(xué)和高效的教與學(xué)評價機(jī)制來促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實踐，更要建立起適應(yīng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的師資管理、實驗室與儀器設(shè)備管理、經(jīng)費(fèi)資助、培養(yǎng)過程管理與評價等一攬子管理與運(yùn)行制度，來保障創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有序有效運(yùn)行。

2 實驗室資源在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用

創(chuàng)新能力培養(yǎng)，特別是理工類學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，是離不開實驗室及其相關(guān)資源的。與實驗室相關(guān)的儀器設(shè)備、實驗技術(shù)人員、實驗指導(dǎo)教師、實驗室管理與運(yùn)行機(jī)制等實驗室資源，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)與支撐條件。根據(jù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)不同階段所具有的特點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)，來科學(xué)配置與整合實驗室相關(guān)資源，可以有效支撐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3－6]。

按照創(chuàng)新能力培養(yǎng)的階段特點(diǎn)，可將實驗室資源分為基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的認(rèn)知類、進(jìn)行體驗實踐的體驗類、實現(xiàn)挑戰(zhàn)或批判實踐的自主探究類、實現(xiàn)思維跳躍與突破的創(chuàng)造探究類、還有貫穿能力培養(yǎng)過程實現(xiàn)引導(dǎo)與啟發(fā)功能的引導(dǎo)類。不同類型資源所產(chǎn)生的作用是不同的，從實現(xiàn)積累和鍛煉到輔助跳躍與突破，相互之間也體現(xiàn)了承接與支撐[7－8]。通過實驗室資源的配置與組合，對應(yīng)形成各種類型實驗實踐活動，這類實驗實踐活動就成為了實驗室資源經(jīng)組合后的外在體現(xiàn)。

認(rèn)知類實驗，主要作用是通過驗證、測試來揭示相關(guān)理論的實質(zhì)，鞏固所學(xué)知識，通過綜合運(yùn)用所學(xué)理論與實踐的知識來設(shè)計與解決實際問題，在鍛煉與夯實基本能力的基礎(chǔ)上，鍛煉利用資源開展綜合運(yùn)用的能力。傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗與綜合型實驗可以歸為此類。

體驗類實踐，是指利用儀器設(shè)備資源通過綜合運(yùn)用知識進(jìn)行自主設(shè)計的實驗實踐，其作用是體驗實踐過程和鍛煉綜合能力，并在一定程度上感受或萌發(fā)創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維，如開放型實驗與設(shè)計型實驗等。

自主探究類實驗實踐，體現(xiàn)為利用可供使用的實驗室資源，通過指導(dǎo)教師的引導(dǎo)和啟發(fā)，對存在的實際或理論問題，以質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、探索、發(fā)現(xiàn)等為目標(biāo)，用獨(dú)立或合作的方式來開展具有創(chuàng)新意義的實驗實踐，重在創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維的鍛煉與養(yǎng)成。

創(chuàng)造類實驗實踐，是在探究類實驗實踐鍛煉的基礎(chǔ)上，對已初步具備創(chuàng)新能力的個體進(jìn)行進(jìn)一步能力培養(yǎng)與鍛煉的類型。體現(xiàn)在學(xué)生個體依據(jù)自身較強(qiáng)的剖析與解決能力，通過調(diào)動實驗室資源來開展非常規(guī)、突破、創(chuàng)造性的實驗。

引導(dǎo)類實驗實踐，貫穿整個能力培養(yǎng)的全過程，體現(xiàn)在各種類型的實驗實踐中，由指導(dǎo)教師或?qū)嶒灱夹g(shù)人員通過思維啟發(fā)、討論組織等方式來引導(dǎo)與支持學(xué)生的嘗試與創(chuàng)新，應(yīng)允許合理的失敗。

如何科學(xué)進(jìn)行資源的配置與組合，是實驗室資源支撐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及師資選配、實驗室管理、經(jīng)費(fèi)支持等諸多方面，是需要相對成熟的實驗室資源管理與運(yùn)行機(jī)制來支持的。

3 實驗室資源開放管理機(jī)制的構(gòu)想

在高?，F(xiàn)行的管理體制下，實驗室資源開放所涉及的環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，如何建立起能有效運(yùn)轉(zhuǎn)的管理機(jī)制，以項目制的形式來建立與管理實驗室資源開放，以建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助、運(yùn)行經(jīng)費(fèi)配套的形式來搭建創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)項目，以學(xué)生申報、專家評審、經(jīng)費(fèi)資助的方式來設(shè)立實驗室資源利用的實驗實踐項目，是一種比較可行的方式。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)項目，應(yīng)充分利用已有實驗室資源，特別是校級、院級公共平臺資源，進(jìn)行實驗室資源利用與組合設(shè)計[8－12]。項目的設(shè)立采用申報、建設(shè)、過程監(jiān)管、效益評估的方式，由學(xué)院（學(xué)科）綜合現(xiàn)有實驗室資源提出梯次建設(shè)與開放方案，在學(xué)校層面的專家論證與評審的基礎(chǔ)上，分重點(diǎn)、分階段建設(shè)實驗實踐基礎(chǔ)項目，并給予項目運(yùn)行經(jīng)費(fèi)等的配套支撐。

利用實驗室資源的實驗實踐項目，在鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，也能鍛煉支撐創(chuàng)新能力發(fā)揮的如計劃組織、協(xié)調(diào)合作等綜合能力。實驗實踐項目設(shè)立后，實驗室資源的開放（包括實驗室開放、設(shè)備開放共享、實驗教師支持、培養(yǎng)過程管理等）是需要相應(yīng)的管理與運(yùn)行機(jī)制來支持的。建立校級、院級2個層面的配套與支持體系，學(xué)校層面的落腳點(diǎn)放在建立管理與支持制度、搭建管理與運(yùn)行平臺、培養(yǎng)過程的監(jiān)控與評價等，院級層面承擔(dān)從實驗實踐師資配備、實驗室與儀器設(shè)備開放管理、各類實驗實踐的設(shè)計與組織、培養(yǎng)過程的支持與服務(wù)等創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要內(nèi)容。

學(xué)校層面的相關(guān)管理機(jī)制支持：首先，需從實驗室資源最關(guān)鍵的師資配置入手，通過提高實驗實踐指導(dǎo)工作量的權(quán)重、優(yōu)化指導(dǎo)學(xué)生取得成果的報獎方案，以及指導(dǎo)教師評優(yōu)獎勵制度、實驗教師培訓(xùn)與資助計劃等，來吸引與鼓勵優(yōu)秀師資投入創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)。其次，需建立支持創(chuàng)新能力培養(yǎng)的經(jīng)費(fèi)資助體系，對納入創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的各階段培養(yǎng)任務(wù)給予充分的經(jīng)費(fèi)支持，特別是對于探究類、創(chuàng)造類實驗，在風(fēng)險評估的基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)寬松。再次，需建立全校范圍的實驗室與儀器設(shè)備開放共享管理平臺，搭建利用實驗室與儀器設(shè)備的申請、預(yù)約、使用的便捷通道。最后，是要建立注重鍛煉與培養(yǎng)效果的項目評價機(jī)制，在項目進(jìn)程管理與驗收等環(huán)節(jié)，將評價要素放在創(chuàng)新能力鍛煉與實踐的效果上。

在學(xué)院層面，搭建配套的實驗室儀器利用、師資配備與支持、項目競爭與評估、創(chuàng)新環(huán)境氛圍營造等運(yùn)行與管理制度，重點(diǎn)在各培養(yǎng)階段的任務(wù)設(shè)計與落實。首先是認(rèn)知類實驗的重組與改進(jìn)，改變傳統(tǒng)的繼承、守成類模式，在理論驗證、綜合設(shè)計等實驗環(huán)節(jié)，更多引入啟發(fā)模式讓學(xué)生主動思考、分析、設(shè)計與實踐。然后是引導(dǎo)類實驗的設(shè)計與組織，選配優(yōu)秀教師承擔(dān)此項工作，在實驗實踐里融入創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維觸發(fā)與鍛煉的內(nèi)容，除此之外，還須形成創(chuàng)新團(tuán)隊與梯隊的建設(shè)與選拔機(jī)制，打造創(chuàng)新實踐氛圍。同時在探究類、創(chuàng)造類等創(chuàng)新項目申報與運(yùn)行過程中，引入強(qiáng)有力的競爭與淘汰機(jī)制，提升學(xué)生個體與團(tuán)隊的協(xié)同能力，形成創(chuàng)新思維的交鋒與沖突，保證創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效果。

4 實驗室資源開放的局部實踐

基于以上實驗室資源開放管理機(jī)制的構(gòu)想，我們以支持本科生利用大型儀器設(shè)備開展實驗實踐研究項目為實踐點(diǎn)，進(jìn)行了探索式的實踐。

學(xué)校建立大型儀器設(shè)備面向本科生開放工作管理辦法，設(shè)立項目資助資金，開展大型儀器設(shè)備的應(yīng)用知識培訓(xùn)、支持學(xué)生利用設(shè)備開展實驗實踐研究工作。以大型儀器設(shè)備的培訓(xùn)為基礎(chǔ)，通過申報、評審來分類立項與資助實驗實踐研究項目，兼顧認(rèn)知類、體驗類和自主探究類等創(chuàng)新能力培養(yǎng)階段。

實踐中，通過學(xué)生（高年級為主）自主選擇或?qū)W院指定指導(dǎo)教師的方式，進(jìn)行實驗實踐研究項目的設(shè)計與申報；通過專家論證與評審的方式，在申報項目中選擇和組合形成具有資助意義的體驗類、自主探究類實驗實踐研究項目。指導(dǎo)教師與專家評審所起的作用更多體現(xiàn)在引導(dǎo)與考察實驗實踐研究項目的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維，評估項目組在實踐研究能力、支撐條件、研究方案等方面的可行性，以及項目對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力鍛煉的有效性等。在實驗室儀器設(shè)備利用上，通過建設(shè)大型儀器設(shè)備共享管理新平臺，實現(xiàn)儀器設(shè)備的在線預(yù)約、設(shè)備授權(quán)使用、使用機(jī)時記錄、成功案例展示等功能，為實驗實踐項目的申報、實踐提供了有效便捷的預(yù)約使用與管理的途徑。項目執(zhí)行過程中，我們強(qiáng)調(diào)的是指導(dǎo)教師的引導(dǎo)作用，重點(diǎn)放在進(jìn)度與研究困難的把握與啟發(fā)上；另外一個重點(diǎn)是創(chuàng)新思維的鍛煉，以中期檢查與進(jìn)度報告的形式來督促項目負(fù)責(zé)人在實踐中不斷思考與改進(jìn)。在結(jié)題驗收環(huán)節(jié)，重點(diǎn)考察研究過程對創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維的鍛煉效果，而不是實驗實踐研究的結(jié)論與結(jié)果。從資助的100多項實踐項目來看，出現(xiàn)了一些跨專業(yè)、學(xué)科的交叉項目，部分項目主持人經(jīng)鍛煉后進(jìn)入了科研團(tuán)隊、科研課題，也涌現(xiàn)出了部分學(xué)生發(fā)表研究論文、團(tuán)隊參加省級競賽取得好的名次的好現(xiàn)象。

我們在實驗室資源的儀器設(shè)備、指導(dǎo)教師、創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程管理等方面進(jìn)行了項目管理式的實踐，從結(jié)果來看，實驗室資源的開放能給創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供很好的支撐。但是，完整意義上的實驗室資源開放，其管理與運(yùn)行機(jī)制的建立涉及的內(nèi)容相當(dāng)復(fù)雜，也牽涉到學(xué)校多個管理部門的協(xié)調(diào)與統(tǒng)籌，這需要在不斷地改革實踐中探索與推進(jìn)。

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