國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支撐本科實(shí)踐教學(xué)的探索與實(shí)踐

梁 健, 尹 衛(wèi), 尚千涵, 高 強(qiáng), 蘇占海, 祁得林

(青海大學(xué) 省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青海 西寧 810016)

國勢(shì)之強(qiáng)由于人,人才之成出于學(xué)。高等學(xué)校的立身之本在于立德樹人。2015年8月18日,中央全面深化改革領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)議審議通過《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》,對(duì)新時(shí)期高等教育重點(diǎn)建設(shè)做出新部署,同年11月由國務(wù)院印發(fā),決定統(tǒng)籌推進(jìn)建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科。2017年1月,經(jīng)國務(wù)院同意,教育部、財(cái)政部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)印發(fā)《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法(暫行)》。2017年9月21日,上述三部委聯(lián)合發(fā)布通知,正式公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單。首批雙一流建設(shè)高校共計(jì)137所,其中世界一流大學(xué)建設(shè)高校42所(A類36所,B類6所),世界一流學(xué)科建設(shè)高校95所,青海大學(xué)入選一流學(xué)科建設(shè)高校。

只有培養(yǎng)出一流人才的高校,才能夠成為世界一流大學(xué)。一流大學(xué)的底色是本科教育,一流學(xué)科的底色應(yīng)該也是本科教育[1]。目前,我國大多數(shù)高校硬件設(shè)備改善很大,要培養(yǎng)高水平的人才,關(guān)鍵是形成高水平的人才培養(yǎng)體系。實(shí)踐教學(xué)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),在高校教學(xué)培養(yǎng)體系中具有極其重要的地位[2-3]。國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是高校開展建設(shè)一流大學(xué)和一流學(xué)科的重要支撐,是國家組織高水平基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀科學(xué)家、開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要基地,同時(shí)也是高校實(shí)踐教學(xué)的主戰(zhàn)場(chǎng)[4-5]。本文以青海大學(xué)省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(簡稱:國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)為例,探討國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支撐高校本科教學(xué)的路徑。

1 本科教學(xué)與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的關(guān)系

當(dāng)前,一流大學(xué)的本科教學(xué)改革與建設(shè),將學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)作為重中之重,培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才是各高校追求的目標(biāo)[6]。

國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是高校人才培養(yǎng)和科學(xué)創(chuàng)新的重要基地,但以往主要用于對(duì)研究生的培養(yǎng)。近些年來,已有一些國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開始重視本科生培養(yǎng)工作。如西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室向本科生開放,配備指導(dǎo)教師,特色突出[7]；四川大學(xué)生物治療國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室推出了國重創(chuàng)新班,吸引優(yōu)秀本科生,培養(yǎng)具有國際競爭力的多學(xué)科交叉復(fù)合型生物醫(yī)藥優(yōu)秀人才。實(shí)踐證明,國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是能夠支撐和促進(jìn)本科教學(xué)的[7-8]。

2 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 人才隊(duì)伍的優(yōu)勢(shì)

青海大學(xué)省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,于2015年12月獲科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室瞄準(zhǔn)青藏高原生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)這一重大科學(xué)問題,設(shè)有高原水文水資源和水生生態(tài)環(huán)境、高原生態(tài)系統(tǒng)功能及演替規(guī)律研究、高原農(nóng)牧業(yè)種質(zhì)資源利用與創(chuàng)新3個(gè)研究方向,每個(gè)研究方向都搭建了學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì),形成了學(xué)術(shù)梯隊(duì)。建設(shè)兩年多來,實(shí)驗(yàn)室已匯聚院士3名,院士團(tuán)隊(duì)1個(gè),“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授2名,“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”青年學(xué)者1名,首席專家7名,學(xué)術(shù)骨干8名,40歲以下青年博士50名。培養(yǎng)國家“百千萬人才工程”入選者等高層次人才9名,青海省“高端創(chuàng)新人才千人計(jì)劃”人才8名,團(tuán)隊(duì)2個(gè)。

2.2 專業(yè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

實(shí)驗(yàn)室目前擁有儀器設(shè)備600余臺(tái)件,總價(jià)值超過1億元。擁有掃描電子顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、流式細(xì)胞儀、色譜儀、穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀、生物大分子相互作用系統(tǒng)等60多臺(tái)大型儀器設(shè)備。將學(xué)校分析測(cè)試中心整合為國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共享研究平臺(tái),主要的大中型儀器設(shè)備由共享平臺(tái)統(tǒng)一管理。該共享平臺(tái)目前是青海大學(xué)最好的科研平臺(tái),可以承擔(dān)農(nóng)牧、生態(tài)、生物、水文水資源、環(huán)境科學(xué)等方向的人才培養(yǎng)工作。

2.3 科研水平的優(yōu)勢(shì)

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)兩年多來,共承擔(dān)科研項(xiàng)目144項(xiàng),其中國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目5項(xiàng)(牽頭單位),國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目38項(xiàng),獲批科研經(jīng)費(fèi)2.23億元?！叭磪^(qū)草地生態(tài)恢復(fù)及可持續(xù)管理技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用”獲2016年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),12項(xiàng)成果獲省部級(jí)一、二等獎(jiǎng)。登記科研成果9項(xiàng),獲批國家發(fā)明專利5項(xiàng),發(fā)表各級(jí)各類文章400余篇。出版學(xué)術(shù)專著5部,其中英文學(xué)術(shù)專著2部。

3 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支撐本科教學(xué)的實(shí)踐

國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生存和發(fā)展的核心是結(jié)合國家戰(zhàn)略開展創(chuàng)新研究,尤其是原始創(chuàng)新[7],這也是國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支撐本科教學(xué)的特色和優(yōu)勢(shì)。

3.1 本科課程教學(xué)內(nèi)容

組建具有重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特色的教學(xué)團(tuán)隊(duì),為在校相關(guān)學(xué)科本科生開設(shè)三江源生態(tài)領(lǐng)域創(chuàng)新課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程共18門,如”三江源概論”“三江源植物學(xué)”等。課程堅(jiān)持以該教學(xué)團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),定期開展團(tuán)隊(duì)教學(xué)課程觀摩學(xué)習(xí),形成一套成熟、完善、創(chuàng)新、學(xué)生樂于接受的高質(zhì)量教學(xué)模式，由團(tuán)隊(duì)不同教師進(jìn)行教學(xué)授課。在固定模式基礎(chǔ)上,各授課教師可根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行不同教學(xué)方式的結(jié)合,形成具有自身特色的“固定動(dòng)作+自選動(dòng)作”教學(xué)方式。每年定期對(duì)課程模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程內(nèi)容立足重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)科優(yōu)勢(shì),為學(xué)生展示三江源區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)科前沿工作內(nèi)容。

針對(duì)具有實(shí)踐性質(zhì)的本科課程,如“生物信息學(xué)”“分子生物學(xué)”等,立足實(shí)踐教學(xué),吸引學(xué)有余力的8～10名二、三年級(jí)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組,針對(duì)某一科研小問題(可以自行選題,也可以教師出題)進(jìn)行討論、文獻(xiàn)查閱,自行設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn),同時(shí)與指導(dǎo)教師進(jìn)行討論并修改優(yōu)化,形成較成熟的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案開展科研實(shí)驗(yàn),由指導(dǎo)教師指導(dǎo)解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析,撰寫規(guī)范的工作報(bào)告和科技報(bào)告,使學(xué)生了解科學(xué)研究的完整過程。整個(gè)過程充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的作用,小組成員分工明確,調(diào)動(dòng)小組每一名學(xué)生的積極性。項(xiàng)目完成后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、查找問題,對(duì)學(xué)生后期畢業(yè)設(shè)計(jì)有借鑒作用。同時(shí)教師也能從中汲取經(jīng)驗(yàn),使之成為教學(xué)與科研相輔相成、相互促進(jìn)的重要途徑。

3.2 分層次支撐本科實(shí)踐教學(xué)

對(duì)一年級(jí)新生,我們借助新生入學(xué)教育,以介紹學(xué)科前沿為主,使其知曉本實(shí)驗(yàn)室的研究方向，了解實(shí)驗(yàn)室近幾年的標(biāo)志性研究成果，知道實(shí)驗(yàn)室配備何種大型儀器設(shè)備,以及可以進(jìn)行何種樣品及哪些指標(biāo)的檢測(cè)，可以獲得怎樣的檢測(cè)結(jié)果等,以此加深學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí),開闊視野。我們已經(jīng)開展了水利工程、生物技術(shù)、環(huán)境生態(tài)工程、草業(yè)科學(xué)、農(nóng)學(xué)等10余個(gè)相關(guān)專業(yè)的新生入學(xué)教育。

對(duì)于二、三年級(jí)學(xué)生,要求逐步參與教師的科研項(xiàng)目,開展大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目等。我們自2010年起,結(jié)合學(xué)校實(shí)施的“本科生導(dǎo)師制”改革,開始了本科生參與教師科研項(xiàng)目的探索,到目前為止是較為成功的[9]。這些本科生在后續(xù)的學(xué)習(xí)過程中,不僅在綜合性大實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了主力軍作用,還明顯縮短了對(duì)后續(xù)研究生學(xué)習(xí)的適應(yīng)期。目前有80余名本科生參與到重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年博士的科研工作中。我們要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中,動(dòng)腦與動(dòng)手充分結(jié)合,既要學(xué)習(xí)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法,還要真刀真槍地動(dòng)手做,并且不僅僅要會(huì)做,還要做出有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過參與科研項(xiàng)目,解決學(xué)生由于不參與實(shí)驗(yàn)課前期準(zhǔn)備工作,上課時(shí)完全處于被動(dòng)接受狀態(tài)的問題。以往學(xué)生還未動(dòng)腦就進(jìn)行機(jī)械的動(dòng)手過程,完成實(shí)驗(yàn)后甚至還有人不完全清楚實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)理論；或在幾人一組的情況下,個(gè)別學(xué)生動(dòng)手操作,而其他學(xué)生既未動(dòng)腦也未動(dòng)手。對(duì)于大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目,一方面教師加以指導(dǎo),另一方面我們?cè)诖笮蛢x器設(shè)備使用上予以收費(fèi)減免,鼓勵(lì)創(chuàng)新、支持創(chuàng)新,為營造創(chuàng)新的氛圍做好服務(wù)。

對(duì)于四年級(jí)學(xué)生,要求他們利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)十分重要,是對(duì)他們四年求學(xué)路上的一次知識(shí)和技能的大檢驗(yàn)。因此,我們鼓勵(lì)有科研項(xiàng)目的教師指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì),剛參加工作暫時(shí)還沒有科研項(xiàng)目的青年博士教師作為協(xié)助指導(dǎo)教師,協(xié)助主導(dǎo)師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、論文修改上給予指導(dǎo)。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教師每年承擔(dān)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作時(shí),要求體現(xiàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特色,打破學(xué)科限制,學(xué)生可以選擇本學(xué)科感興趣的研究方向,也可選擇本學(xué)科相近領(lǐng)域的研究方向,作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題。指導(dǎo)教師以相近或相同學(xué)科背景組成導(dǎo)師組,進(jìn)行本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo),這樣學(xué)生可以通過與不同導(dǎo)師的交流,學(xué)習(xí)不同的科研思想和專業(yè)知識(shí),豐富自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)基本由導(dǎo)師組提供。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從2017年年底開始安排指導(dǎo)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì),已畢業(yè)學(xué)生30人,95%以上的學(xué)生認(rèn)為,在這個(gè)平臺(tái)上不僅收獲了知識(shí),更開闊了視野,通過切身實(shí)踐,了解掌握了許多儀器設(shè)備的功能及使用。

3.3 利用大型儀器設(shè)備培訓(xùn)本科生

依托國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大型儀器設(shè)備共享平臺(tái),設(shè)置重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助研、助教崗位,篩選優(yōu)秀的二、三年級(jí)本科生,協(xié)助教師進(jìn)行大型儀器的操作、管理及維護(hù)。在實(shí)踐的過程中,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)大型儀器設(shè)備工作原理、操作流程及后續(xù)數(shù)據(jù)處理方法,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備的使用有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí),為學(xué)生能夠快速進(jìn)入實(shí)際操作奠定基礎(chǔ)。目前本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有大型儀器設(shè)備方面的助研、助教本科生10人。

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)擔(dān)負(fù)了全校本科生儀器分析課程,通過該課程教學(xué),使全校相關(guān)專業(yè)學(xué)生了解儀器的基本原理、操作演示和運(yùn)行管理,熟悉設(shè)備操作注意事項(xiàng)及使用流程。實(shí)驗(yàn)室通過儀器設(shè)備操作訓(xùn)練,提高本科生實(shí)踐操作能力,增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)競爭力。

3.4 營造良好的學(xué)術(shù)氛圍

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室每年舉辦2～3次大型學(xué)術(shù)會(huì)議,邀請(qǐng)國內(nèi)外知名專家來進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。每周定期組織重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首席專家、學(xué)術(shù)骨干、青年博士開設(shè)專題講座,講座內(nèi)容從具體科學(xué)軟件使用到科研問題探討,從具體科研思路討論到科研成功經(jīng)驗(yàn)分享,從實(shí)踐過程中科研工作總結(jié)到學(xué)科問題探討,不限形式和內(nèi)容,校內(nèi)師生均可參加。此外,實(shí)驗(yàn)室各課題組不定期召開課題組會(huì)議,溝通實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況、出現(xiàn)的問題及相關(guān)研究領(lǐng)域的最新研究成果,并積極鼓勵(lì)本科生參加。

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍具有明顯的學(xué)歷層次高(重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、科研人員均具有博士學(xué)位)、青年博士比例高、熟悉學(xué)科前沿最新進(jìn)展的基本特點(diǎn),有助于學(xué)生在與教師交流的過程中學(xué)習(xí)最新科學(xué)知識(shí),了解最新研究動(dòng)態(tài)。在實(shí)施科研項(xiàng)目的過程中,使學(xué)生自然而然地接觸到學(xué)科最前沿的科研知識(shí),鍛煉學(xué)生科學(xué)思維能力。這一過程不僅僅是單項(xiàng)知識(shí)的學(xué)習(xí),也是對(duì)其解決問題能力的提升。同時(shí),我們積極引導(dǎo)學(xué)生選擇重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士作為本科生導(dǎo)師制導(dǎo)師,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐。

3.5 建議設(shè)置綜合性實(shí)踐能力提升課程

我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)提升動(dòng)手能力的渴望強(qiáng)于對(duì)課程理論知識(shí)的渴望。通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn),尤其是三年級(jí)學(xué)生,88.5%的學(xué)生更渴望進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作,而不愿意僅僅坐在教室聽授理論知識(shí)。鑒于我校目前正在開展的完全學(xué)分制改革,我們已向有關(guān)部門提交了關(guān)于在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本科生開設(shè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練課程的建議。其主要計(jì)劃為,在本科三年級(jí),學(xué)生選擇重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的青年博士為導(dǎo)師,進(jìn)行為期一年的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練(6～8學(xué)分),可以免修相同學(xué)分的理論課程,每位導(dǎo)師招收不超過2名學(xué)生。對(duì)于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練,要做好過程管理和結(jié)果考核,成立專門的委員會(huì)負(fù)責(zé)考核,導(dǎo)師打分占40%,實(shí)驗(yàn)記錄和報(bào)告占20%,答辯占40%。使學(xué)生在課堂教學(xué)以外,獲得實(shí)踐能力和動(dòng)手能力的提升。這樣到四年級(jí)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候,學(xué)生就會(huì)有一定的自主思想,而不是完全依賴導(dǎo)師安排項(xiàng)目去完成,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)作用重大。

4 結(jié)語

高校國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人才聚集、特色鮮明、實(shí)力雄厚。其對(duì)本科生的開放,不僅是對(duì)理論教育課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充,更是培養(yǎng)學(xué)生科技能力和創(chuàng)新素質(zhì)的重要途徑[10-12]。堅(jiān)持“本科為本”,提高人才培養(yǎng)能力和水平,是我國一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)的必然選擇[13-14]。通過合理利用高校國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室這一重要平臺(tái),探索國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與本科教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式,將國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)融入本科教學(xué),提高本科生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,從而為顯著提升本科教育教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型、高素質(zhì)的人才發(fā)揮支撐作用。