高?？茖W研究支撐實驗教學機制探究

賀占魁， 黃 濤， 楊九民

(華中師范大學 a. 實驗室與設(shè)備管理處; b. 教育信息技術(shù)學院， 武漢 430079)

0 引 言

隨著國家創(chuàng)新體系建設(shè)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才已成為高等教育的核心任務(wù)?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中明確指出要“支持學生參與科學研究，強化實踐教學環(huán)節(jié)”，“促進科研與教學互動、與創(chuàng)新人才培養(yǎng)相結(jié)合”[1]?！督逃筷P(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中強調(diào)要“將最新科研成果及時轉(zhuǎn)化為教育教學內(nèi)容，以高水平科學研究支撐高質(zhì)量本科人才培養(yǎng)”[2]。因此，如何建立科教融合、相互促進的協(xié)同培養(yǎng)機制，推進實驗教學改革與創(chuàng)新，提升學生創(chuàng)新精神、實踐能力和科研能力是高校構(gòu)建高水平人才培養(yǎng)體系，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要內(nèi)容。

1 科學研究支持本科實驗教學現(xiàn)狀

1.1 科學研究支持實驗教學的重要意義

教學與科研作為高校的兩大系統(tǒng)工作，雖然各有其自身的任務(wù)和發(fā)展規(guī)律，但它們并不是互不關(guān)聯(lián)的孤立的系統(tǒng)，在這兩個系統(tǒng)之間有著相互依存、相互滲透和相互促進的作用。德國教育家、思想家洪堡明確了高?？茖W研究的功能，并認為科研是為獲得科學知識，為教學打好基礎(chǔ)并為教學的不斷發(fā)展服務(wù)的[3]。在教學過程中，教師結(jié)合自己的研究體會和獨特見解，為學生提供前沿性知識，并將學術(shù)研究的方法系統(tǒng)性地傳授給學生，從而激發(fā)學生參與科學研究的熱情，培養(yǎng)科學研究的興趣和能力，為學生今后獨立研究奠定良好的基礎(chǔ)[4-5]。對于實驗和實踐教學來說，與學科前沿和生產(chǎn)實際聯(lián)系更加緊密，高校的科研優(yōu)勢能夠有效轉(zhuǎn)化為實驗教學改革與創(chuàng)新的推動力[6]。

高校的科研資源,從硬件的角度來看，主要是用于科研的場所、設(shè)施、儀器設(shè)備以及相關(guān)的運行條件保障。從軟件的角度來看，主要包括科研項目、科研成果以及掌握科研方法的教師智力資源等。這些科研資源集中體現(xiàn)在聚集了大量先進設(shè)備和高水平教師的各類科研實驗室和研究基地。要將高校的科研優(yōu)勢向?qū)嶒灲虒W轉(zhuǎn)化，不僅是對資源的再分配和再利用，更重要的是發(fā)揮其對人才培養(yǎng)的無可取代的作用，尤其是對學生動手能力和創(chuàng)新意識、科研能力和科學精神的培養(yǎng)[7]。

1.2 科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實驗教學質(zhì)量的主要瓶頸

在培養(yǎng)創(chuàng)新人才這一核心要務(wù)指引下，高校積極探索，發(fā)揮科研優(yōu)勢反哺實驗教學，努力推動優(yōu)質(zhì)科研資源向?qū)嶒灲虒W轉(zhuǎn)化。但在轉(zhuǎn)化過程中還存在著一些瓶頸問題，主要表現(xiàn)在科研教師實驗教學觀念、科研資源配置與利用、實驗教學改革創(chuàng)新等方面。

(1) 科研教師投入實驗教學積極性不高。高校中“重科研、輕教學；重理論，輕實踐”的情況普遍存在，一些學術(shù)造詣高、創(chuàng)新能力強、科研經(jīng)驗豐富的教師更愿意將較多的時間和精力放在科研工作上，投入實驗教學積極性不高。從當前多數(shù)高校對于教師的評價考核指標體系來看，科研成果在可量化指標中仍占據(jù)著主要權(quán)重，而教學成效尤其是實驗教學相對弱化，投入實驗教學更多的依賴教師對于人才培養(yǎng)的責任感,缺乏科學完善的教學質(zhì)量監(jiān)控體系和工作量認定方式，缺乏政策激勵和制度保障[8]。

(2) 科研資源支撐實驗教學不足。近年來，國家對于高等教育經(jīng)費投入有了較大幅度的增加，高校實驗室及儀器設(shè)備條件明顯改善。但從全國高校實驗室統(tǒng)計數(shù)據(jù)的生均實驗室面積和生均儀器設(shè)備值來看，教學為主的實驗室場地和儀器設(shè)備資源仍然較為緊張，而且代表著高精尖先進儀器設(shè)備的大型儀器設(shè)備多為科研儀器設(shè)備。許多高校由于實驗室管理體制的局限、政策機制的缺失，對于科研實驗室和儀器設(shè)備更強調(diào)支撐學科建設(shè)、產(chǎn)出科研成果，并未充分挖掘其在人才培養(yǎng)中的潛力。

(3) 科研成果轉(zhuǎn)化實驗教學內(nèi)容不夠。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術(shù)的日新月異，知識更新周期大大縮短，許多應(yīng)用型學科的實驗教學內(nèi)容很容易與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)。然而由于科研教師參與實驗教學不足，科研實驗室資源對教學開放不夠等因素的影響，大量前沿科技成果無法及時轉(zhuǎn)化為實驗項目而融入實驗教學，學生缺少接觸本專業(yè)最前沿科技成果、新型儀器設(shè)備和學術(shù)思想的渠道，實驗教學改革無法取得突破性創(chuàng)新[9]。

2 科教協(xié)同提升實驗教學水平的具體路徑及成效

“雙一流”背景下，發(fā)揮高?？蒲袃?yōu)勢，強化本科實驗教學的關(guān)鍵在于加強政策的引導和支持，深化實驗教學改革與創(chuàng)新，使科研資源充分面向本科生開放，使教師積極參與實驗教學，樂于將科學研究的理念、思路和成果轉(zhuǎn)化為實驗教學的方法、手段和內(nèi)容[10]。我校結(jié)合自身實際，有效利用科研資源，進一步優(yōu)化實驗教學條件，豐富實驗教學環(huán)節(jié)，提升實驗教學效果，使學校的學科優(yōu)勢和科研優(yōu)勢成為實驗教學改革創(chuàng)新的突破口。

2.1 激勵高水平教師投身實驗教學

為引導高水平教師投身實驗教學，學校出臺政策，從考核評價和工作量認定等方面入手，規(guī)定教授必須上講臺、深入教學實驗室，直接面對本科生開展教學活動。學校在實驗技術(shù)系列職稱中設(shè)置了正高職高級實驗師，在評聘條件中強調(diào)須具備較強的科研能力和將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學的能力。同時，打通了教師系列向?qū)嶒灱夹g(shù)系列流動的渠道，鼓勵熱愛和擅長實驗教學的人員轉(zhuǎn)換身份，投身于實驗教學和實驗室建設(shè)。

學校將實驗教學中心作為落實科教融合，開展實驗教學改革與創(chuàng)新的主陣地，要求中心主任必須由學術(shù)水平高、實驗教學經(jīng)驗豐富、科研能力突出的學術(shù)帶頭人或高水平教授擔任，并著力建設(shè)一支教學與科研并重、理論與實驗互通的高水平實驗隊伍。所有省級和國家級實驗教學示范中心都組建了教學指導委員會，聘請校內(nèi)外、行業(yè)、企業(yè)的知名專家擔任委員，借助專家智慧把產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研創(chuàng)新融入實驗教學。學校還設(shè)立實驗教學中心運行專項經(jīng)費，支持各中心自主開展實驗教學改革研究，鼓勵和支持教師將高級別、高水平科研項目和優(yōu)質(zhì)科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學項目。

2.2 推動科研基地為本科實驗教學服務(wù)

為推動重點科研基地向本科生開放，讓學生“早進課題、早進實驗室、早進團隊”。學校制訂了“華中師范大學實驗室開放管理辦法”，引導科研實驗室在本身科研活動之外，支持以創(chuàng)新性實驗、自主科研和各類大學生競賽準備等內(nèi)容為主的實驗活動的開展。辦法對指導教師的開放實驗工作量予以認定，并在年度工作量津貼中給予補貼，在實驗室運行經(jīng)費中專門列支用于開放實驗所需的耗材及維護維修費用。學校還通過本科生開放實驗項目和大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目，配套專項經(jīng)費支持和學分獎勵制度，吸引學生主動進入科研基地，從事科學研究、尋找創(chuàng)新樂趣、提升綜合能力。

學校積極建立和推廣“分段式-全程開放式”的課題組導師制培養(yǎng)體系，導師將科學研究的成果轉(zhuǎn)化為本科實驗教學內(nèi)容，采用分段式靈活的教學方法，開設(shè)開放性實驗和相關(guān)選修課程，或者直接吸納學有余力的本科生進入課題組參與科研項目，對學生進行引導和幫助，使學生能有效掌握科研方法，甚至是獨立開展研究與探索。如生命科學學院依托省重點實驗室，將教師科研項目中適合本科教學的部分轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新研究性實驗，讓實驗課程內(nèi)容和體系與時俱進，開展了“從碎片化向綜合設(shè)計性轉(zhuǎn)變的微生物學實驗教學改革”“項目導向型的分子生物學實驗教學改革”“科教融合的生物技術(shù)大實驗教學改革”“關(guān)注社會熱點問題的生物化學實驗教學改革”等多項實驗教學改革[11]。讓學生了解科學研究前沿熱點和動態(tài)，掌握學習和研究方法，增強了學生開展科研的興趣，學生自主學習、實驗和研究能力得到有效提升。

2.3 大型儀器設(shè)備向本科實驗教學充分開放

為提升學生對高精尖儀器設(shè)備操作技能和研究創(chuàng)新能力，學校在大型儀器設(shè)備購置論證、績效評估等管理環(huán)節(jié)明確要求將大型儀器設(shè)備充分應(yīng)用于本科實驗教學。在大型儀器設(shè)備購置可行性論證工作中除對購置大型儀器設(shè)備的必要性、先進性、適用性、合理性等進行綜合評價外，還特別強調(diào)共享性，申購單位必須提供明確的開放共享方案，其中包含科教融合，對本科生開放共享的可行性。學校每年常規(guī)性地開展大型儀器設(shè)備使用效益考核，將大型儀器設(shè)備培訓學生情況、新開和改進實驗教學項目情況、實驗教學機時數(shù)情況和實驗教學成果情況等作為考核評價的重要指標[12]。

學校建設(shè)并系統(tǒng)整合了“大型儀器設(shè)備開放共享管理信息系統(tǒng)”“實驗室開放管理信息系統(tǒng)”，將所有實驗室和大型儀器設(shè)備入網(wǎng)統(tǒng)一管理，使科研實驗室和大型儀器設(shè)備在滿足科研需求的同時，能夠充分面向本科實驗教學開放。為解決大型儀器設(shè)備成本高、臺套數(shù)有限、部分存在安全風險，難以大規(guī)模面向本科生開設(shè)實驗的問題，學校組織建設(shè)了一批虛擬仿真實驗教學項目，構(gòu)建虛擬仿真的大型儀器設(shè)備實驗教學環(huán)境，學生通過人機交互完成實驗的各個環(huán)節(jié)，包括樣品前處理、儀器參數(shù)的設(shè)置、測試過程的操作、數(shù)據(jù)處理等，從而對大型儀器設(shè)備的工作原理、操作規(guī)范有了基本了解，再進行實體設(shè)備上機操作[13]。本科生通過大型科研儀器設(shè)備使用訓練，有效提高了動手實踐和創(chuàng)新研究能力。

2.4 引導科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容

為推動科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學，學校采取項目牽引制，持續(xù)在中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金中設(shè)立科研成果轉(zhuǎn)化實驗教學內(nèi)容類項目，引導學院和教師對接“雙一流”建設(shè)要求，以本科人才培養(yǎng)為根本，推進實驗教學體系的重構(gòu)，徹底打破教學和科研兩張皮、理論和實驗兩張皮的狀況，取得顯著成效，初步形成了品牌。項目將重點科研基地與實驗教學中心對接，項目擬轉(zhuǎn)化的科研成果必須是國家級、省部級重點實驗室(工程中心)主要研究方向產(chǎn)生的科研成果。

項目從轉(zhuǎn)化模式來看可分為3種類型，① 對接前沿，依托學校優(yōu)勢學科，將最前沿科技成果、新型儀器設(shè)備和學術(shù)思想融入實驗教學，拓寬學生視野，增強創(chuàng)新意識和科研素養(yǎng)；② 項目驅(qū)動，采取學生參與應(yīng)用項目的形式，將傳統(tǒng)分布于不同實驗階段和不同實驗課程的內(nèi)容加以有機整合，以項目制形式重構(gòu)綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗；③ 技術(shù)創(chuàng)新，使用最新的技術(shù)手段改造和更新實驗項目，產(chǎn)生傳統(tǒng)實驗項目難以達到的教學效果。項目的實施將教師的科研成果有效轉(zhuǎn)化為了創(chuàng)新、可用的實驗教學項目和實驗教學資源，充實和更新了相關(guān)學科專業(yè)實驗教學體系。如化學學院依托農(nóng)藥與化學生物學教育部重點實驗室豐富的科研成果，從學院實驗課程體系改革創(chuàng)新的角度進行整體布局，將關(guān)于金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)的科研成果轉(zhuǎn)化為本科生基礎(chǔ)有機化學實驗，促進學生對金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)，綠色有機合成方法的理解和應(yīng)用，幫助學生掌握在水相中進行有機化學反應(yīng)的方法和技術(shù)，提升了學生對于綠色有機合成化學對醫(yī)藥、農(nóng)藥以及材料科學的重要性的認知。

2.5 校企聯(lián)合培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

科學研究與產(chǎn)業(yè)深度融合在推動社會生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式迅速革新的同時，也對教育改革和發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響。學校以能力培養(yǎng)為主線，對接行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈，與企業(yè)在環(huán)境、資源、技術(shù)、需求和人員等方面全面協(xié)同，在實驗教學體系建設(shè)上，依托橫向科研項目和校企聯(lián)合培養(yǎng)項目，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展和企業(yè)生產(chǎn)實踐中篩選、轉(zhuǎn)化研究創(chuàng)新型實驗項目，開展實驗教學、項目實訓、科技創(chuàng)新，打造分層次、多模塊的核心實驗課程群，豐富了實驗類型和內(nèi)容，提升了實驗實戰(zhàn)性和挑戰(zhàn)性[14]。

如文科綜合實驗教學中心依托國家數(shù)字化學習工程研究中心和文化部國家文化產(chǎn)業(yè)研究中心等學科支撐，與鳳凰衛(wèi)視集團、長江日報集團、武漢云工場電商孵化器有限公司、神州數(shù)碼智慧城市華中事業(yè)部等20余家企業(yè)簽訂創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，做真項目、出真產(chǎn)品、練真能力，使實驗室成為創(chuàng)新型、復合型、應(yīng)用型人才的培訓中心和企業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)的展示基地。

3 結(jié) 語

以人才培養(yǎng)為本，促進科研和實驗教學良性互動，協(xié)同推進教育教學改革，在高校建設(shè)高水平本科教育進程中占有重要地位，也是實驗教學中心建立創(chuàng)新人才成長環(huán)境，支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作，拓展未來發(fā)展空間的必然趨勢[15]。我校深化科教融合，推進機制創(chuàng)新，豐富和提升了實驗教學內(nèi)容與層次，建立了獨立探索、解決問題為核心的研究型實驗教學模式，取得了階段性成效。學校將以深化綜合改革和“雙一流”大學建設(shè)為契機，進一步開展探索與實踐，建立科研支撐實驗教學長效機制，提升實驗教學水平。