高校重點實驗室在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的探索與實踐
——以河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室為例

高前程，劉要紅，郭曉琴，關(guān)莉

（1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室，河南鄭州 450046；2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 材料學(xué)院，河南鄭州 450046；3.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心，河南鄭州 450046）

新工科是推動傳統(tǒng)制造業(yè)向更高附加值領(lǐng)域轉(zhuǎn)型、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展的重要驅(qū)動力量。2017 年2 月，教育部高等教育司印發(fā)《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，對新工科人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)工作提出了更高的要求[1]。為了滿足這些新需求，工科教育需要進(jìn)行改革和創(chuàng)新，如何開展新工科研究與實踐已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室是河南科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，是高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地。實驗室積極向本科生開放實驗室，并通過各種措施為本科生早期接觸科學(xué)研究和進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)提供支持，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才探索新模式，以期構(gòu)建適合實驗室專業(yè)人才培養(yǎng)的科研實踐體系[2-3]。此體系可以培養(yǎng)本科生具備扎實的理論基礎(chǔ)，同時提高本科生的實踐能力和綜合素質(zhì)。實驗室在培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力方面取得了一些成果，本文就實驗室開放工作和本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)工作展開討論。

1 亟須開放重點實驗室，彌補(bǔ)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的不足

1999 年以來，我國本科教育進(jìn)行了較大幅度的擴(kuò)招，本科生的培養(yǎng)面臨較大的挑戰(zhàn)與壓力[4]，尤其是實驗教學(xué)以驗證型實驗和操作型實驗為主，學(xué)生按部就班地完成實驗流程，較少主動思考，不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5-6]。此外，實踐教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，課程內(nèi)容更新不及時，加上實踐性不足，這些都嚴(yán)重影響了實踐教學(xué)的質(zhì)量和成效[7]。傳統(tǒng)的本科生培養(yǎng)機(jī)制難以滿足社會對新工科人才的要求，亟須引入新的機(jī)制來提升本科生的綜合能力[8]。而與之對應(yīng)的是，高?？蒲袑嶒炇抑饕┙處熤笇?dǎo)研究生完成相關(guān)科研實驗，較少向本科生開放，科研實驗室設(shè)備儀器利用率不高，造成資源浪費[9]。同時，剛?cè)肼毜哪贻p教師未進(jìn)行職稱評定，無法招錄研究生，在開展復(fù)雜、大型實驗時，面臨實驗人手不足的問題[10]。

2 重點實驗室向本科生開放的硬件條件和前期基礎(chǔ)

河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室為河南省首個聚焦航空材料特色的重點實驗室，實驗室為河南省相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)提供航空材料和相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)、測試服務(wù)，推進(jìn)了河南省航空產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，并兩次榮獲鄭州市大型科學(xué)儀器設(shè)施共享后補(bǔ)助一等獎。硬件方面，重點實驗室包含透射電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、高低溫智能X 射線衍射分析儀、高分辨拉曼光譜儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、微波雙頻燒結(jié)系統(tǒng)和電場振蕩燒結(jié)系統(tǒng)等大型設(shè)備40 余套，全面滿足目前航空材料及應(yīng)用領(lǐng)域要求，全面支撐學(xué)校“材料類”河南省重點學(xué)科和材料成型及控制工程認(rèn)證通過專業(yè)的實驗平臺[11]。

3 重點實驗室向本科生開放的先期探索路徑

為了更好地發(fā)揮重點實驗室在育人方面的作用，河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室非常重視本科生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)工作，并進(jìn)行了積極探索，取得了一系列成果，具體如下。

3.1 重點實驗室開發(fā)學(xué)術(shù)項目案例庫并開展“學(xué)術(shù)巡回宣講”活動

目前，重點實驗室結(jié)合科研項目，開發(fā)了相對應(yīng)的線上課程和學(xué)術(shù)項目案例庫，用于本科生課程教學(xué)。其中，材料測試分析方法虛擬仿真實驗系統(tǒng)被評選為河南省一流本科課程。此外，重點實驗室結(jié)合自身特色，積極開展了“學(xué)術(shù)巡回宣講”活動，引導(dǎo)本科生了解和參與教師的科研項目，了解目前新材料的研究方向。重點實驗室還定期邀請業(yè)內(nèi)知名專家舉辦專題講座，為學(xué)校師生啟發(fā)科研思路，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的熱情。接下來，重點實驗室還將邀請材料學(xué)院優(yōu)秀教師為學(xué)生詳細(xì)講述各自所在細(xì)分領(lǐng)域的最新學(xué)術(shù)進(jìn)展，以期使學(xué)生加深對學(xué)術(shù)前沿問題的理解。

3.2 重點實驗室聯(lián)合校外導(dǎo)師開展“四年一貫制”本科生畢業(yè)設(shè)計工作

重點實驗室一直承擔(dān)著鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院材料成型及控制工程本科生的畢業(yè)設(shè)計和競賽實訓(xùn)工作。重點實驗室通過聯(lián)合區(qū)域典型相關(guān)企業(yè)（一汽模具分廠）和兄弟高校（鄭州大學(xué)）等單位開展了聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，顯著提高了畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量和學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量[12]。結(jié)合學(xué)校四年一貫制的全流程培養(yǎng)體系，本科生從大一進(jìn)入實驗室，在實踐中理解課堂學(xué)習(xí)的理論知識，為大四的畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)，這種培養(yǎng)模式也獲得了學(xué)生的廣泛好評。

3.3 重點實驗室組織本科生科研團(tuán)隊開展學(xué)科競賽訓(xùn)練活動

重點實驗室結(jié)合教育部和學(xué)校每年開展的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃和實驗室開放項目，開展本科生科研團(tuán)隊遴選和本科生相關(guān)項目校內(nèi)推薦工作。學(xué)校遴選優(yōu)異的項目并將其推薦至省賽，進(jìn)而選拔進(jìn)入國賽，重點實驗室培育的相關(guān)項目優(yōu)勢明顯，成果斐然。其中，2022 年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，重點實驗室推薦入選國家級重點支持領(lǐng)域項目1 項、國家級立項4項。重點實驗室參加中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽省賽并獲得榮譽20 余項。

4 重點實驗室在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的成效及保障措施

重點實驗室以培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)、團(tuán)隊精神和實踐能力為目的，通過不斷的實踐探索，取得了一定成效。結(jié)合以上先期探索，進(jìn)行總結(jié)分析和反思。

4.1 “學(xué)術(shù)巡回宣講”和“四年一貫制”本科畢業(yè)設(shè)計，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)的培養(yǎng)

重點實驗室通過“學(xué)術(shù)巡回宣講”活動，拉近了學(xué)生與科研實驗室的距離。同時，學(xué)生通過“學(xué)術(shù)巡回宣講”了解科研實驗室的硬件儀器和相關(guān)宣講教師的科研項目，發(fā)現(xiàn)自己的愛好和興趣點。宣講教師通過“學(xué)術(shù)巡回宣講”進(jìn)行本科生團(tuán)隊的招募和組建，解決了科研項目實驗人手嚴(yán)重不足的問題?！八哪暌回炛啤北究飘厴I(yè)設(shè)計要求學(xué)生從大一開始就選擇學(xué)業(yè)導(dǎo)師，逐步了解實驗室和學(xué)術(shù)發(fā)展新方向。配合“學(xué)術(shù)巡回宣講”，學(xué)生結(jié)合愛好和興趣點積極進(jìn)行科研探索，為畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)論文撰寫奠定堅實的基礎(chǔ)。學(xué)生通過對學(xué)術(shù)前沿課題的探究和學(xué)習(xí)培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。

4.2 本科生組隊參加大學(xué)生課外科技活動，推動學(xué)生團(tuán)隊精神和實踐能力的提升

教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研探索的同時，將部分具有可行性與市場價值的項目進(jìn)行競賽轉(zhuǎn)化，培育為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃和實驗室開放項目，推薦學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和全國大學(xué)生金相技能大賽等。在這些比賽活動中，學(xué)生需要自己組隊完成項目，團(tuán)隊需做好分工，共同完成科研實驗、文檔制作和視頻演練等一系列工作，有助于學(xué)生團(tuán)隊精神和實踐能力的整體提升[13]。

4.3 重點實驗室向本科生開放的保障措施

4.3.1 重點實驗室向本科生開放的具體保障措施

為了保障學(xué)生擁有安全高效的實驗環(huán)境，重點實驗室制定《河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室儀器設(shè)備學(xué)生開放管理辦法》，明確指出學(xué)生開展實驗必須有指導(dǎo)教師相對應(yīng)的操作培訓(xùn)和實驗技術(shù)人員的現(xiàn)場考核，方可獨立開展實驗?！皩W(xué)術(shù)巡回宣講”和“傳幫帶”制度能夠使低年級學(xué)生快速了解并參與指導(dǎo)教師的科研項目[14]。此外，重點實驗室聯(lián)合材料學(xué)院完成了學(xué)術(shù)導(dǎo)師遴選工作，重點關(guān)注學(xué)術(shù)導(dǎo)師的教學(xué)科研業(yè)務(wù)能力、學(xué)術(shù)熱情和責(zé)任心。

4.3.2 重點實驗室積極爭取經(jīng)費保障

工科科學(xué)研究項目往往需要經(jīng)費的支持，比如實驗使用的耗材、試樣分析與表征等。青年學(xué)術(shù)導(dǎo)師的經(jīng)費比較有限，這會限制部分青年學(xué)術(shù)導(dǎo)師開展科學(xué)研究、指導(dǎo)學(xué)生的熱情。為了解決以上問題，重點實驗室向?qū)W校分別申請了面向教師和學(xué)生的實驗室開放項目，并給予一定的經(jīng)費支持。經(jīng)費主要用于實驗耗材的采購和小型設(shè)備的購置。此外，對于獲得開放項目支持的研究小組，重點實驗室全部設(shè)備免費向其開放，并免除實驗室內(nèi)所有大型儀器的使用費用。同時，《河南省航空材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室儀器設(shè)備學(xué)生開放管理辦法》明確指出，對于儀器發(fā)生的自然故障（非人為操作因素引起的故障），維修由實驗室統(tǒng)一負(fù)責(zé)。這種經(jīng)費保障制度充分保證了師生的權(quán)益，極大地激發(fā)了學(xué)生科研探索的熱情。

5 結(jié)語

重點實驗室在積極推進(jìn)本科生進(jìn)入實驗室過程中取得了一些經(jīng)驗。在合作院系材料學(xué)院中，畢業(yè)生的考研率和就業(yè)專業(yè)對口率逐年攀升。2022 年，畢業(yè)生考研率為53%，大部分學(xué)生都有繼續(xù)求學(xué)深造的意愿。不難發(fā)現(xiàn)，通過這些措施，本科生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到了顯著提高，亟須使更多的類似重點實驗室的科研平臺向本科生開放，以更好地促進(jìn)本科生科研能力的培養(yǎng)。