設(shè)立本科生開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的探索

晏　銘, 曾光明, 黃丹蓮, 劉云國(guó), 范長(zhǎng)征, 張　薇

(湖南大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 湖南 長(zhǎng)沙　410082)

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設(shè)立本科生開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的探索

晏銘, 曾光明, 黃丹蓮, 劉云國(guó), 范長(zhǎng)征, 張薇

(湖南大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 湖南 長(zhǎng)沙410082)

本科生開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目吸取了科研開放基金項(xiàng)目的管理經(jīng)驗(yàn),是以本科生為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人并在教師指導(dǎo)下,以完成大學(xué)生創(chuàng)新研究項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等工作而申請(qǐng)的大型精密儀器設(shè)備開放基金項(xiàng)目。項(xiàng)目以設(shè)備培訓(xùn)及設(shè)備使用申請(qǐng)為主要模式,不僅支持了原有項(xiàng)目的高水平、高質(zhì)量完成,也為本科生提供了參加設(shè)備培訓(xùn)、融入先進(jìn)的科研實(shí)驗(yàn)室工作的機(jī)會(huì),實(shí)施以來(lái)收到了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

開放基金項(xiàng)目； 本科生教育； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

開放基金在促進(jìn)大型儀器設(shè)備開放共享、提高資源利用率、加強(qiáng)學(xué)科交流方面起到了積極的作用。目前高校中開放基金項(xiàng)目的受益者通常為高校的科研團(tuán)隊(duì),主要受益對(duì)象為團(tuán)隊(duì)中的青年教師和研究生,而針對(duì)本科生的開放基金項(xiàng)目則并不多見。為了配合教學(xué)改革與教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè),湖南大學(xué)自2012年起以專項(xiàng)資金支持面向本科生的開放基金項(xiàng)目。該項(xiàng)基金用于支持有興趣的本科生實(shí)施創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)等常規(guī)本科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,項(xiàng)目主要包括大型精密設(shè)備使用培訓(xùn)以及大型精密儀器上機(jī)操作測(cè)試等。本文就本科生開放基金項(xiàng)目的管理作出總結(jié)。

1　面向本科生開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目背景

我校環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(以下簡(jiǎn)稱“中心”)依托環(huán)境生物與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、“863”計(jì)劃、“211工程”、“985工程”等大型國(guó)家級(jí)項(xiàng)目平臺(tái)而建。中心自20世紀(jì)90年代起,在學(xué)校的統(tǒng)一安排下進(jìn)入湖南大學(xué)大型科學(xué)儀器共享平臺(tái),其中17臺(tái)大型精密儀器作為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科和省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入湖南高校大型儀器設(shè)備共用網(wǎng)。

在多年的科研平臺(tái)開放基金的運(yùn)作過程中,中心實(shí)驗(yàn)室積累了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。為了將這些寶貴經(jīng)驗(yàn)以及優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源應(yīng)用到本科教學(xué)中,實(shí)現(xiàn)中心培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的目標(biāo),中心從2009年獲準(zhǔn)建設(shè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心開始,積極探索行之有效的面向本科生開放的新途徑和新辦法。

早在2004年,學(xué)校啟動(dòng)了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練(students innovation training,SIT)計(jì)劃,這是學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的初步創(chuàng)新研究工作,是在原有的開放實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。該計(jì)劃是我校推進(jìn)“教育教學(xué)創(chuàng)新工程”,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的重要舉措。根據(jù)項(xiàng)目的優(yōu)秀程度不同,SIT項(xiàng)目的資助金額為每個(gè)項(xiàng)目1 000～20 000元不等。除了經(jīng)費(fèi)支持外,學(xué)校還制定了獎(jiǎng)勵(lì)制度,以鼓勵(lì)更多的優(yōu)秀學(xué)生參與此項(xiàng)活動(dòng)。例如學(xué)生參加SIT計(jì)劃,結(jié)題驗(yàn)收后可獲得創(chuàng)新與課外實(shí)踐訓(xùn)練1～4學(xué)分,并記入檔案。學(xué)生參加SIT項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容還可作為相關(guān)課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的創(chuàng)作素材。

為保證指導(dǎo)教師能投入時(shí)間、精力對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo),學(xué)校還針對(duì)指導(dǎo)教師制定了相關(guān)規(guī)定和激勵(lì)政策,包括對(duì)指導(dǎo)教師的工作量給出明確計(jì)算方法、指導(dǎo)成果可申報(bào)優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)；對(duì)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面成效突出的項(xiàng)目,學(xué)校還將給予參加者和指導(dǎo)教師特別獎(jiǎng)勵(lì)。這些措施極大地激發(fā)了教師和學(xué)生對(duì)創(chuàng)新探索和參與SIT項(xiàng)目的熱情。

但是在SIT項(xiàng)目實(shí)施過程中也存在一些問題。首先,SIT項(xiàng)目主要面向課外選題,由學(xué)生自主把握,但是由于申請(qǐng)?jiān)擁?xiàng)目的學(xué)生大多為低年級(jí)本科生,他們的知識(shí)面有限、科研能力不強(qiáng),對(duì)開展SIT項(xiàng)目所依托的平臺(tái)不熟悉；其次,學(xué)生申請(qǐng)SIT項(xiàng)目的動(dòng)力來(lái)源于獲得學(xué)分、保研和取得就業(yè)的優(yōu)勢(shì),因此在項(xiàng)目申請(qǐng)階段積極性較高,而在項(xiàng)目實(shí)施階段則動(dòng)力不足,造成了很多SIT項(xiàng)目無(wú)法結(jié)題或者草草結(jié)題；再次,SIT項(xiàng)目時(shí)間跨度較長(zhǎng),通常為一年半左右,因此指導(dǎo)教師難以有效地管理SIT項(xiàng)目的進(jìn)度,容易出現(xiàn)虎頭蛇尾的現(xiàn)象。

為解決大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的一些弊端,同時(shí)增加本科生參與科研實(shí)驗(yàn)室工作，尤其是使用高精尖現(xiàn)代化設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),學(xué)校推出了一種新的大型精密儀器開放基金項(xiàng)目。該項(xiàng)目面向SIT項(xiàng)目、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)以及提交實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)書的本科學(xué)生,由學(xué)生作為負(fù)責(zé)人,指導(dǎo)教師輔以指導(dǎo),自主填報(bào)開放基金項(xiàng)目申請(qǐng)書,項(xiàng)目時(shí)間跨度為一個(gè)學(xué)期。

2　面向本科生開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理模式

2.1大型精密貴重儀器的應(yīng)用知識(shí)培訓(xùn)

環(huán)境學(xué)科作為一種應(yīng)用型的交叉學(xué)科,與化學(xué)、生物、材料、土木等學(xué)科有著密切的聯(lián)系,其核心課程大氣污染控制工程、水污染控制工程、固體廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都需要用到生物、化學(xué)、材料等學(xué)科的大型精密貴重儀器。因此,中心每年以聯(lián)合培養(yǎng)的模式鼓勵(lì)本科學(xué)生前往上述幾個(gè)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交流合作,并接受相關(guān)學(xué)科的學(xué)生進(jìn)入中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)合作交流。項(xiàng)目采用學(xué)生選教師、教師選學(xué)生的雙向選擇方式,讓學(xué)生以參與教師課題研究的方式進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室參與科學(xué)研究。中心根據(jù)學(xué)校安排,選擇部分通用性強(qiáng)的大型精密儀器,對(duì)本科生進(jìn)行通識(shí)教育與應(yīng)用操作培訓(xùn)。由學(xué)院提出大型精密儀器操作培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)對(duì)象、時(shí)間安排及所需資助經(jīng)費(fèi)等。

2.2資助利用大型精密儀器開展實(shí)驗(yàn)研究的項(xiàng)目

項(xiàng)目既可以由指導(dǎo)教師和學(xué)生聯(lián)合申報(bào),也可由學(xué)生自主申報(bào)、自主選擇指導(dǎo)教師。學(xué)院也會(huì)指定教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目申報(bào)。在教師的指導(dǎo)下,本科生按照每小組3人左右,根據(jù)學(xué)校列出的大型精密儀器開放目錄,選擇實(shí)驗(yàn)研究所需的大型精密儀器并填寫項(xiàng)目申請(qǐng)表。項(xiàng)目經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見后，學(xué)院審核篩選，然后報(bào)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與管理處審批，最后學(xué)校專家評(píng)議組評(píng)議。

根據(jù)項(xiàng)目申報(bào)書的內(nèi)容、創(chuàng)新性和復(fù)雜程度,專家評(píng)議組將申請(qǐng)項(xiàng)目分為A、B、C類,資助金額分別為1 000元、2 000元和4 000元。經(jīng)費(fèi)主要用于實(shí)驗(yàn)耗材的購(gòu)置和校內(nèi)開放大型精密儀器的機(jī)時(shí)費(fèi),資助周期為一個(gè)學(xué)期。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要根據(jù)資助類別進(jìn)行詳細(xì)的機(jī)時(shí)使用與材料購(gòu)置預(yù)算；實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與管理處審核預(yù)算后發(fā)放項(xiàng)目資助(經(jīng)費(fèi))卡；項(xiàng)目負(fù)責(zé)人預(yù)約使用開放設(shè)備后,憑資助卡結(jié)算費(fèi)用。學(xué)校為支持面向本科生的開放基金項(xiàng)目工作,從已有的大型精密儀器開放平臺(tái)中篩選出部分設(shè)備,按最低成本制定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

按照開放方式的不同,本科生開放基金項(xiàng)目分為4類:A類——學(xué)生經(jīng)培訓(xùn)后可上機(jī)操作； B類——學(xué)生可部分參與設(shè)備操作；C類——學(xué)生不操作、機(jī)組提供分析測(cè)試或加工結(jié)果；D類——其他(須注明)。

為避免大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目虎頭蛇尾的現(xiàn)象,面向本科生的開放基金項(xiàng)目強(qiáng)化了項(xiàng)目結(jié)題管理。項(xiàng)目的日常檢查由項(xiàng)目指導(dǎo)教師負(fù)責(zé),中期檢查由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提交書面報(bào)告、學(xué)校組織進(jìn)度檢查。學(xué)期結(jié)束時(shí),項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要提交結(jié)題申請(qǐng)報(bào)告、提供支撐材料,由所在學(xué)院審核后報(bào)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與管理處,由實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與管理處組織結(jié)題驗(yàn)收。A類、B類項(xiàng)目由學(xué)校組織項(xiàng)目答辯,C類、D類項(xiàng)目由各學(xué)院組織項(xiàng)目答辯。

3　面向本科生開放基金實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目的效果

3.1大型精密儀器的應(yīng)用知識(shí)培訓(xùn)效果

面向本科生的大型精密儀器培訓(xùn)項(xiàng)目每學(xué)期組織10項(xiàng)左右(見表1),每個(gè)項(xiàng)目參與人數(shù)約20人,通過10個(gè)學(xué)時(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí),要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)掌握設(shè)備的工作原理、樣品預(yù)處理制備、上機(jī)操作及在實(shí)踐中的應(yīng)用。相比儀器分析等演示類實(shí)驗(yàn)課程,項(xiàng)目培訓(xùn)需要學(xué)生自行上機(jī)操作,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。項(xiàng)目自實(shí)施以來(lái),中心每年接待外院2批共40名學(xué)生參加培訓(xùn)。

表1　2014年學(xué)校下學(xué)期面向本科生應(yīng)用知識(shí)培訓(xùn)項(xiàng)目

3.2面向本科生開放基金實(shí)驗(yàn)的實(shí)施狀況

面向本科生開放基金實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)施以來(lái),中心累計(jì)申請(qǐng)各類項(xiàng)目16項(xiàng),項(xiàng)目涵蓋納米材料、生物吸附、功能性催化劑等方面的環(huán)境熱點(diǎn)問題,本科生申請(qǐng)開放基金項(xiàng)目的積極性逐年提高。從項(xiàng)目第一期的13項(xiàng)申請(qǐng)7項(xiàng)獲批(見表2),到第二期的18項(xiàng)申請(qǐng),9項(xiàng)獲批(見表3)。隨著學(xué)校各院系對(duì)面向本科生開放的儀器設(shè)備增多,從第一期的76臺(tái)增加到第二期的118臺(tái),其中不乏價(jià)值百萬(wàn)元以上的儀器設(shè)備,其中很多是以前本科生很少能接觸到的高端科研設(shè)備。

表2　2014年上學(xué)期中心獲批開放基金項(xiàng)目

表2(續(xù))

表3　2014年下學(xué)期中心獲批開放基金項(xiàng)目

面向本科生的開放基金實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目取得了良好的成效。2012屆本科生蔣瀟的論文Experimentalstudyonaroomtemperatureurea-SCRofNOoveractivatedcarbonfibersupportedCeO2-CuO被國(guó)際SCI源刊EnvironmentalTechnology(SCI IF 2011=1.406)接受；2011屆本科生曾政的論文ReactionofNOatlowtemperaturebyACFloadingureaandrare-earthelementoxides(La2O3, CeO2)；Selectivecatalyticreduction(SCR)ofNObyurealoadedonactivatedcarbonfibre(ACF)andCeO2/ACFat30℃:TheSCRmechanism、RemovalofNObycarbonaceousmaterialsatroomtemperature:areview分別在國(guó)際刊物JournalofCoordinationChemistry(SCI IF 2011=1.547)、EnvironmentalTechnology(SCI IF 2011=1.406)、CatalysisScience&Technology(SCI)發(fā)表。參與項(xiàng)目的部分優(yōu)秀本科生被保送本院、北京大學(xué)、清華大學(xué)等高?；蛘咧锌圃豪^續(xù)深造。

4　結(jié)果與討論

面向本科生的開放基金實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目和各種實(shí)習(xí)的良好補(bǔ)充手段,在演示型實(shí)驗(yàn)為主的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到了良好的作用。

首先,應(yīng)用培訓(xùn)項(xiàng)目由學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)需求在網(wǎng)上自主申請(qǐng),通過培訓(xùn)能夠獲得基本的上機(jī)操作和樣品前處理能力,拓展了學(xué)生的眼界和動(dòng)手能力；其次,大型精密儀器開放基金項(xiàng)目采用教師和學(xué)生共同申報(bào),學(xué)生作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的管理辦法,有效地解決了項(xiàng)目脫離學(xué)生實(shí)際或由于學(xué)生知識(shí)面不足致使項(xiàng)目可行性差的問題；再次,項(xiàng)目在較短的時(shí)間內(nèi)規(guī)定了完善的中期檢查和結(jié)題要求,通過學(xué)生參加答辯的形式,督促學(xué)生親身完成項(xiàng)目中的工作,并通過現(xiàn)場(chǎng)提問的方式考查學(xué)生的項(xiàng)目完成情況。通過完整的項(xiàng)目周期,學(xué)生的各方面能力得到較大的提高。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中也存在一些尚需改進(jìn)的地方。首先,通常項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間只有一個(gè)學(xué)期,而部分實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng),希望通過項(xiàng)目自身情況靈活調(diào)整項(xiàng)目周期；其次,雖然規(guī)定開放設(shè)備分為學(xué)生可經(jīng)過培訓(xùn)上機(jī)操作、學(xué)生可經(jīng)過培訓(xùn)在指導(dǎo)教師的幫助下上機(jī)操作和完全上機(jī)操作幾種類型,但是實(shí)際的情況是,由于本科生的基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱,大部分實(shí)驗(yàn)只能在教師的指導(dǎo)下完成,有必要提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力；再次,項(xiàng)目支持面有望進(jìn)一步擴(kuò)大,不僅有SIT項(xiàng)目,也有畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)等方面的需求項(xiàng)目,因此學(xué)校提高支持力度勢(shì)在必行。

環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心將繼續(xù)完善有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,以高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍、良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件為保障,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才,建立高效運(yùn)行的管理機(jī)制,全面提高實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

References)

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Exploration on implementation of open fund experimental project for undergraduates

Yan Ming, Zeng Guangming, Huang Danlian, Liu Yunguo, Fan Changzheng, Zhang Wei

(Environmental Science and Engineering Experimental Teaching Demonstration Center, Hunan University, Changsha 410082, China)

The undergraduate open fund experimental project is base on the of previous opening research projects and sets the undergraduates as the project director with the guidance of teachers, aiming at supporting the application for large-scale precise instruments & equipment during completing the college students’ innovative research project and graduation design of the undergraduates by offering necessary expense. Equipment training and use are the major mode for the project, which can not only ensure a perfect accomplishment of the project, but also provide an opportunity for the undergraduates to integrate themselves into the advanced scientific laboratory. The project has received perfect results and plays a complementary role in improving the undergraduates’ experimental teaching system.

open fund project； undergraduates education; experimental teaching system; experimental teaching management

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.06.043

2015-09-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51521006)資助

晏銘(1981—),男,安徽當(dāng)涂,碩士,工程師,國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心副主任,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境工程.

E-mail：ym8188@hnu.edu.cn

G642.4

A

1002-4956(2016)6-0168-04