高校重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探索與實踐

呂 磊， 羅海峰， 謝 偉， 王修善

（湖南農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，長沙410128）

0 引 言

全球正處于知識經(jīng)濟時代，國家的生存與經(jīng)濟、科技的競爭能力密切相關，而競爭中的關鍵是人才［1］。人才培養(yǎng)是高等教育核心內容，人才培養(yǎng)的質量，特別是高階層人才培養(yǎng)，對綜合國力競爭和國際地位的體現(xiàn)尤為重要［2］。高校重點實驗室是通過政府和高校聯(lián)合投資創(chuàng)建的國家、部（省）級重點實驗室，是國家與地方科技發(fā)展的關鍵載體，其主要工作是科學研究、人才培養(yǎng)及服務社會［3］。高校利用資源優(yōu)化配置構建的重點實驗室，擁有專業(yè)性強的師資團隊、良好的實驗條件及完整的測量方式，在人才培養(yǎng)中具備得天獨厚的優(yōu)勢，逐步變成人才培養(yǎng)的中心［4］。在培育科技人才同時，成為地區(qū)綜合科技能力的窗口，為區(qū)域經(jīng)濟結構調整和社會進步作出巨大貢獻。

在世界多極化、文化多元化的環(huán)境基礎下，高校要貼合國際社會與經(jīng)濟發(fā)展趨向，以國際先進水平為標準，構建一批將基礎研究與重點技術創(chuàng)新為引導的高水準實驗室［5］。在創(chuàng)新人才培育過程中，始終堅持德育優(yōu)先和以人為本思想，大力培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與實踐能力，具備高度使命感的各種應用型、創(chuàng)新型及復合型人才［6］。因此怎樣充分運用重點實驗室資源，探尋行之有效的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高培養(yǎng)質量，是現(xiàn)階段擺在人們面前亟待解決的課題。

本文通過分析傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方式不足，研究重點實驗室對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的必要性，運用系統(tǒng)動力學下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式模型，準確刻畫出創(chuàng)新人才需求變化趨向，并擬定對應的人才培養(yǎng)計劃，最后使用仿真實驗證明方法可靠性。

1 傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式分析

高校人才培養(yǎng)包括學生培養(yǎng)與建立師資隊伍兩大內容，學生培養(yǎng)是高校運轉的基礎與中心，涵蓋本?？粕囵B(yǎng)與碩博士研究生培養(yǎng)。師資隊伍建設是高階層人才引進和對師資隊伍教學科研能力、綜合素質的提升，最終目標就是提升學生教育質量，為社會經(jīng)濟發(fā)展和學生的平穩(wěn)就業(yè)打下堅實基礎。

1.1 傳統(tǒng)學生培養(yǎng)模式

針對學生培養(yǎng)模式，每個學科都根據(jù)培養(yǎng)目標規(guī)劃了詳細的培養(yǎng)準則，涵蓋學生入學后必須完成的課程、實習、實踐、畢業(yè)答辯等各種培養(yǎng)步驟。此類培養(yǎng)步驟都根據(jù)對應準則給予學分，并劃分成理論與實踐兩種類型［7］，學生要在有效時間按照學科要求實現(xiàn)培養(yǎng)目標，獲得對應學分，才能畢業(yè)并取得學位。這是我國高校使用的培養(yǎng)方式，實質上也是一種學年制與學分制相互融合的模式。

綜合近幾年我國高校招生的真實狀況與人才培育需要，此模式應當從過去單一的學術精英類轉換成學術型、實用型等多元化的人才培養(yǎng)方式，才能更加激發(fā)學生學習主動性和獨立性，最大化開發(fā)學生潛在機能。但目前對學生因缺乏真實科研教學項目和參加課題研討機會，對學習到的知識與技能沒有直觀感受，對知識怎樣運用也一知半解。絕大多數(shù)學生認為只要循規(guī)蹈矩學習，達到培養(yǎng)規(guī)劃最低水準，得到所需學分就足矣，在學習中會生成很大的盲從性，畢業(yè)后踏入社會也缺乏動手能力與創(chuàng)新性，對自身未來的發(fā)展極其不利。

1.2 傳統(tǒng)教學科研人才培養(yǎng)模式

教學科研人才培養(yǎng)，尤其是高階層領軍人才教育，絕大部分高校與科研院所都沒有對應穩(wěn)定且有用的方式，除了引入自身綜合能力很強的人才來提升人才隊伍整體質量外，較為常用的方法是對教師或者研究人員在出版專著、申請知識產(chǎn)權等方面給予獎勵［9］，提高科研人員研究熱情。但這僅為一種表面鼓勵，不能對教學科研人員實施更進一步的指引與培育。

教師及科研人員進入校園后，每個人的研究工作較為獨立，如果不進行融合與引導，極易產(chǎn)生對個人研究方向定位不清晰、研究過程懶散等問題，導致重點實驗室科研工作開展產(chǎn)生不良影響。當前有部分高校的對應管理部門展開了一系列改革科研團隊的新措施，明確團隊研究目標，按期進行考核，這對提高實驗室研究的良好氛圍起到關鍵作用。

2 重點實驗室對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的必要性

創(chuàng)新人才的特征即為創(chuàng)造性，也就是擁有獨創(chuàng)的能力，這樣的能力不是天生的，要在后期教育內慢慢形成。但我國傳統(tǒng)教育與應試教育讓學生的思維逐步固化，被傳統(tǒng)思維束縛，不具備“問題意識”及研究的勇氣，學生缺乏一定的創(chuàng)造精神［10］。在高等教育期間，培養(yǎng)并提高學生的創(chuàng)造性變得極其關鍵。

重點實驗室是高?？茖W研究的核心載體，其具有與時俱進的研究目標、新型的研究手段和先進的研究結果。所以科研活動相比于其他研究更具前瞻性、創(chuàng)新型與挑戰(zhàn)性，學生參與其中，有助于培養(yǎng)其思維縝密性和創(chuàng)造性。與此同時，重點實驗室也是高校的學術交流中心，利用開放、流動、合作、競爭的運轉方式，推動學術、人才的互動和知識的更迭，得到更豐富的新想法。所以重點實驗室培育的人才均具備思想靈活，敢于探索的創(chuàng)新精神。高校重點實驗室是優(yōu)秀實驗基地的表率，具備優(yōu)良的設備儀器及科研環(huán)境，吸引越來越多的人才，展開學科前沿性探究，負責重要科研項目。這樣不光能得到先進的科研結果，還能為高校培育很多極富創(chuàng)造意義的學術領頭人和知識儲備良好的青年學術骨干，讓重點實驗室變成高水準的人才培養(yǎng)基地。

3 高校重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探索與實踐

3.1 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式模型構建

為更好地展現(xiàn)重點實驗室創(chuàng)新人才需求變化趨向，制定行之有效的人才培養(yǎng)計劃，設計一種基于系統(tǒng)動力學的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式模型。實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模型關鍵是按照系統(tǒng)動力學理論，把高校招生、高校社會資源、專業(yè)培訓及就業(yè)等活動與策略規(guī)范融合為人才培養(yǎng)模式網(wǎng)絡，并構建開放式數(shù)據(jù)回饋的系統(tǒng)模型。

模型將學生流、資金流、設施流、知識流、物資流及數(shù)據(jù)流當作基礎流，經(jīng)過更改培養(yǎng)策略規(guī)范形成的網(wǎng)絡架構，探尋導致創(chuàng)新人才知識架構與技能架構變化的根本緣由，明確創(chuàng)新人才培養(yǎng)與就業(yè)需求二者之間結構性差別。模型設計基礎架構如圖1所示。

圖1 模型基礎架構

在培養(yǎng)模式探究過程中，存在以下問題：因為創(chuàng)新人才多數(shù)源自高校培養(yǎng)，但社會上還有其他途徑培養(yǎng)的實驗室人才，導致模型在權衡社會需求與高校培養(yǎng)數(shù)量時會產(chǎn)生差值，影響了人才培養(yǎng)模式結果可靠性［11］。所以在研究中引入培養(yǎng)數(shù)量調節(jié)流程，也就是招生累積數(shù)量按照社會培養(yǎng)量的評估進行調整。以某農(nóng)業(yè)大學機電工程學院重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的招生人數(shù)為依據(jù)，采用上述模型進行變量調節(jié)，比較結果如圖2所示。

圖2 創(chuàng)新人才培養(yǎng)變量調節(jié)結果比較

可利用的模型初始信息有限，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)個數(shù)無法滿足現(xiàn)階段社會發(fā)展需求。模型訓練樣本個數(shù)的局限性與高校畢業(yè)生就業(yè)渠道多樣化會讓模型積量迅速上升，大幅降低模型靈敏度，在下列模型構建過程中會一一解決上述難題。

系統(tǒng)動力學下的重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是把高校的專業(yè)招生、人才培養(yǎng)及就業(yè)等當作子系統(tǒng)組建的人才培養(yǎng)系統(tǒng)模型，并把高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)活動策略與教育內部機制融合的系統(tǒng)方式。模型把高校勞動力市場、教育密切關聯(lián)行為及策略規(guī)范虛擬成網(wǎng)絡，利用更改系統(tǒng)輸入信息流了解高校招生、創(chuàng)新人才培養(yǎng)和學生就業(yè)繁雜的內在聯(lián)系，明確現(xiàn)階段高校重點實驗室教學特征與弱點，指導高校重點實驗室管理深入改革，融合社會發(fā)展培養(yǎng)優(yōu)秀的科研人員。

模型的重要之處在于創(chuàng)建恰當模型體系［12］，綜合6個基礎流，模型結構示意圖如圖3所示。

圖3 高校重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模型結構

構建模型的最終目標是把高校實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略和活動決策過程使用計算機得到仿真結果，獲取坐標圖像與二維圖標［13］。依照模型運轉流程，設計模型的基礎DYNAMO方程，模型水平方程表達式為［14］：

式中：L為水平變量；R為速度變量；DK、JK均是輔助變量。

模型速度方程解析式為：

式中：水平變量L與速度變量R代表積量變量；K、A是輔助變量。

模型輔助變量解析式是：

系統(tǒng)動力學下的仿真模型操作過程如下：

（1）進行程序，輸入初始數(shù)據(jù)（某農(nóng)業(yè)大學機電工程學院重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的招生人數(shù)）；

（2）根據(jù)初始參數(shù)設定值輸出未來2年學生畢業(yè)人數(shù)；

（3）調節(jié)入學系數(shù)與高等學校社會資源系數(shù)，推測未來2年參與重點實驗室的畢業(yè)生人數(shù)改變情況；

（4）調節(jié)該高校知識儲備總量系數(shù)與專業(yè)技能訓練系數(shù)，推測未來2年學生畢業(yè)人數(shù)改變情況；

（5）明確未來2年學生該高校畢業(yè)數(shù)量目標值，調節(jié)每個積量系數(shù)，查看結果變化；

（6）反復循環(huán)第（3）步與第（5）步，直到模型得到最優(yōu)值，并規(guī)劃恰當?shù)母咝Ｖ攸c實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐計劃。

3.2 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實踐探究

通過以上模型的構建與求解，制定如下高校重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實踐方法。

3.2.1 有效發(fā)揮高校重點實驗室優(yōu)勢

將我國建設成創(chuàng)新型國家，就要為完成科技強國的目標不懈努力。想要變成世界范圍內的科技強國，并轉化為世界重點科學核心與創(chuàng)新基地，要具備世界最優(yōu)秀的科研機構、研究類院校和創(chuàng)新型企業(yè)，得到一大批重要的原創(chuàng)科技成果。從上述內容可以看到，增強高校重點實驗室的穩(wěn)定建設，對科技創(chuàng)新及人才培育具有極大現(xiàn)實意義。

創(chuàng)建高水平重點實驗室，為創(chuàng)新人才建構一個有效發(fā)揮自身優(yōu)勢的平臺，提供先進儀器設施，讓實驗室轉變成高校創(chuàng)新人才培育及構建科研隊伍的根據(jù)地。高校重點實驗室要推出一系列極富針對性的高水準科學研究，同時獲得更多優(yōu)質的研究項目，得力于一些具備影響力的學術領頭人和良好的科學研究隊伍。因此高校在重點實驗室的建設和管理過程中，要切實考慮創(chuàng)新類人才的自身價值，讓其展現(xiàn)最好的創(chuàng)新意識與綜合素質。

3.2.2 利用多種模式，建立創(chuàng)新型人才團隊

高校要主動展開多類型的科技合作與交流，重點實驗室經(jīng)過規(guī)劃保障機制，鼓舞創(chuàng)新人才踴躍參與國際學術會議，在近距離和高水準專家進行互動，及時有效地明確國際上最前沿的科學研究思想與方式，刺激潛在靈感，推動實質性合作。

高校可利用內部交流會教學模式，將得到科技合作項目的經(jīng)驗傳授給其他學生，增強創(chuàng)新人才科研水平，讓每個學生都能實現(xiàn)共同發(fā)展。高校重點實驗室也可利用創(chuàng)建開放項目與基金，引導越來越多的人才加入重點實驗室日?？蒲泄ぷ鳎?5］。大力宣傳科研最終成果，有效發(fā)掘全新的合作項目，讓創(chuàng)新型人才真正學有所成。

3.2.3 創(chuàng)新管理團隊工作

科技競爭力的核心力量是人才競爭力，要提升團隊工作建設，培育優(yōu)質的中青年創(chuàng)新型人才。重點實驗室可為人才供應深造費用，支持科研骨干人員企業(yè)掛職、出國深造，從根本上提升業(yè)務水平。

影響團隊凝聚力的根本元素是隊伍運轉的規(guī)范性和隊伍對人才的吸引力。在團隊日常管理中，按照以人為本原則，制定科學有效的管理制度和對應的獎勵評估制度，提升團隊人員的積極性與創(chuàng)造性。

利用學?？萍继庮C發(fā)任命工程中心主任及副主任，開設學術委員會，邀請相關專職人員進行管理。采取扁平化管理方法，讓團隊人員都參加工程中心的日常管理與決策制定，提升人員對相同科研目標的共識，幫助高校重點實驗室各類制度的實施。

高校重點實驗室通常承擔國家級重要項目，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才時，創(chuàng)建師生在重要項目中的協(xié)作管理制度，提升人才自身能力。重點實驗室融合以往承擔重要研究項目的經(jīng)驗，構建并改進學生參加科研任務的挑選、評估、鼓勵和退出等制度，師生在重要項目中的共同合作，在實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，將學生打造成高素質人才，同時得到滿意的研究結果。

3.2.4 簽訂綜合培養(yǎng)協(xié)定書

有關專業(yè)的研究生及本科生在教師引導下，綜合本身專業(yè)和愛好特征，挑選研究方向和科研隊伍，同時向實驗室遞交納入培養(yǎng)。實驗室對遞交請求的學生實施全方面考察［16］，在尊重學生意向的前提下，明確各個學生研究方向。由學生、教師、實驗室及隊伍負責人一同簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)定書，教師把學生交給實驗室科研隊伍進行培養(yǎng)。

3.2.5 完善的資源分配與培訓

學生在實驗室進行學習時，科研隊伍立即對學生進行培養(yǎng)。每個團隊按照每個學生知識水準及實踐水平優(yōu)劣，融合每個團隊擔任的科研任務，根據(jù)不同階段對學生進行學習任務指導，依照現(xiàn)實狀況逐步加深難度。每個團隊都為學生指定一個指導老師，有針對性地分析并改善學生的不足，逐漸提升其創(chuàng)新能力與學術水準。

每周由團隊負責人舉行一次例行會議，學生須把自身學習與工作狀況進行匯報，指出不懂之處，讓團隊所有人員對該問題實施研討，并確立相應處理舉措。此外，實驗室要隨機展開交流會議，幫助學生拓展創(chuàng)新思維。

3.2.6 支持創(chuàng)新人才全面發(fā)展

在合適的時機下，高校要對已經(jīng)獲得一定學術榮譽的創(chuàng)新型人才給予一定權力，全方面幫助其進一步發(fā)展。讓此類學生在高校重點實驗室內承擔學術領頭人的職務，有效發(fā)揮其學術及引導動力，將其當作高?？茖W研究管理的主力軍，為高等教育的傳統(tǒng)模式向創(chuàng)新模式的躍進發(fā)揮關鍵作用。

現(xiàn)階段，許多高校為了創(chuàng)建高水準、創(chuàng)新型的人才團隊，引進很多高階層創(chuàng)新人才。怎樣讓這些人才快速投身于高?？蒲谢顒又惺瞧惹行枰鉀Q的問題。相關領導要充分信任其能力，并明確其生活需求，對他們進行有關法律法規(guī)及政策的培訓，充分尊重其科研成果價值。

4 仿真實驗

為驗證本文重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式可靠性，以創(chuàng)新能力和科研知識儲備為基礎，選擇湖南農(nóng)業(yè)大學機電工程學院2013～2019年學生的就業(yè)數(shù)據(jù)，使用VENSIM軟件完成仿真實驗。

若學生科研知識儲備是0，則模型的創(chuàng)新能力、知識基礎發(fā)展走向較為平穩(wěn)，和常規(guī)取值狀況下創(chuàng)新能力和知識基礎發(fā)展走向沒有明顯差別。創(chuàng)新能力演變對外部共享知識源多元化水準的改變較為敏感，提升外部知識源多元化水準，能有效增強創(chuàng)新能力提升率。

如圖4、圖5所示，在外部知識源接近0時，創(chuàng)新能力提升速度明顯減緩，但依舊維持對知識歷時性積累的指數(shù)遞增關聯(lián)。相較于創(chuàng)新能力，外部共享知識源多樣化對知識歷時積累的影響顯著特征低于對創(chuàng)新能力的影響，精準地展現(xiàn)學生知識積累和創(chuàng)新能力間的內在動態(tài)關聯(lián)。

圖4 外部知識源和正常值下的知識積累對比

圖5 外部知識源和正常值下的創(chuàng)新能力演變對比

5 結 語

為了更好地加強高校重點實驗室創(chuàng)新人才培養(yǎng)力度，完善人才培養(yǎng)方法，在分析傳統(tǒng)人才培養(yǎng)缺陷前提下，文章設計了一種基于系統(tǒng)動力學的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式模型。以學生流、資金流和設施流為基礎流，建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式方案，充分發(fā)揮重點實驗室優(yōu)勢，以建立高水平師資隊伍和系統(tǒng)培養(yǎng)計劃確保創(chuàng)新人才的全面發(fā)展，在重點實驗室推進創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面起到積極作用。

從圖6中可知，學生創(chuàng)新能力的演變表現(xiàn)出典型的指數(shù)增長特性。創(chuàng)新能力會伴隨知識積累水準的提升而增多，且擁有臨界規(guī)模效應。創(chuàng)新能力與知識積累水準增長率相比，提升的速率更快，也就是知識歷時積累對創(chuàng)新能力的反應呈現(xiàn)出遞增的邊際貢獻。在重點實驗室的學習及知識基礎、創(chuàng)新能力持續(xù)增強前提下，學生利用知識內、外部共享模式挖掘知識，得到更多新知識，凸顯出本文方法對創(chuàng)新人才培養(yǎng)起到的實質作用。大體而言，本文培養(yǎng)模式理論能夠很好地模擬培育機制運轉模式，并迅速獲得較為精準的培養(yǎng)成果，具有極強的現(xiàn)實意義。

圖6 人才創(chuàng)新能力演變趨向示意圖