大型儀器平臺(tái)服務(wù)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑研究

于海燕，趙曉敏*，郭玉玉，王 森，顧乃靜，魏鳳華

(1.微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237；2.山東大學(xué) 微生物技術(shù)研究院，山東 青島 266237；3.山東大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，山東 青島 266237；4.山東大學(xué) (青島) 資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處，山東 青島 266237)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，高校大型儀器設(shè)備數(shù)量和質(zhì)量快速提升，高校、科研院所紛紛建立大型儀器平臺(tái)。國(guó)務(wù)院《關(guān)于國(guó)家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開(kāi)放的意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)[2014]70號(hào))指出：“國(guó)家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器是用于探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革的復(fù)雜科學(xué)研究系統(tǒng)，它是突破科學(xué)前沿、解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全重大科技問(wèn)題的技術(shù)基礎(chǔ)和重要手段”。大型儀器具有價(jià)值大、精度高、性能強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是高校開(kāi)展科學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)的重要條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。高校大型儀器平臺(tái)作為大型精密儀器的匯集地，是衡量高校建設(shè)水平和科研實(shí)力的重要標(biāo)志。長(zhǎng)期以來(lái)，其主要功能定位是為高?？茖W(xué)研究提供技術(shù)支撐與服務(wù)，在人才培養(yǎng)，尤其是本科人才培養(yǎng)方面并沒(méi)有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，造成資源的浪費(fèi)。

2018年6月21日，教育部部長(zhǎng)在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上指出：“高教大計(jì)、本科為本，本科不牢、地動(dòng)山搖。要把本科教育放在人才培養(yǎng)的核心地位，創(chuàng)新人才培養(yǎng)，推進(jìn)科教融合，讓學(xué)生盡早參與和融入科研，早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)，加大各級(jí)科研基地向本科生開(kāi)放力度，提高學(xué)生科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力?！?/p>

本科教育是大學(xué)的根和本。在我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的關(guān)鍵歷史時(shí)期，高等學(xué)校作為知識(shí)傳播和知識(shí)創(chuàng)新的重要場(chǎng)所，肩負(fù)著創(chuàng)新人才培養(yǎng)的神圣使命。長(zhǎng)期以來(lái)，由于受到價(jià)格昂貴、資源有限、操作復(fù)雜、場(chǎng)地限制、維護(hù)維修成本高等多方面因素的制約，高校大型儀器平臺(tái)主要定位于服務(wù)科學(xué)研究，面向本科生的開(kāi)放程度普遍不高。如何打通本科教育和大型儀器平臺(tái)之間的壁壘，進(jìn)一步充分發(fā)揮大型儀器平臺(tái)在本科人才培養(yǎng)中的作用，使之成為提高研究型大學(xué)本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要力量，是本文主要研究和探討的問(wèn)題。

1 人才培養(yǎng)的作用

在中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)開(kāi)幕會(huì)的講話中，習(xí)總書(shū)記明確提出：“我國(guó)要在科技創(chuàng)新方面走在世界前列，必須在創(chuàng)新實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)人才、在創(chuàng)新活動(dòng)中培育人才、在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才，必須大力培養(yǎng)造就規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的創(chuàng)新型科技人才?！迸囵B(yǎng)國(guó)家和社會(huì)所亟需的高素質(zhì)創(chuàng)新型科技人才，方式之一就是結(jié)合大型儀器平臺(tái)深入探索創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新模式、新路徑。

現(xiàn)在本科生接受的教育大多數(shù)以理論知識(shí)教學(xué)為主，實(shí)踐應(yīng)用的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，不利于科研興趣的培養(yǎng)。而大型儀器設(shè)備集多學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)于一體，本身就是一個(gè)綜合、創(chuàng)新的體系，無(wú)論是從原理、設(shè)計(jì)，還是從操作、數(shù)據(jù)分析等諸多方面都體現(xiàn)出創(chuàng)新元素，蘊(yùn)含了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與方法。因此，將大型儀器平臺(tái)應(yīng)用于本科教育，可以推動(dòng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)科研與教學(xué)相融合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，開(kāi)拓學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。大型儀器平臺(tái)面向本科生開(kāi)放，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型本科人才的需要，也是高等教育改革和發(fā)展的必然趨勢(shì)，其對(duì)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的作用不可忽視。

2 面臨的問(wèn)題

大型儀器平臺(tái)目前的主要功能定位是服務(wù)科學(xué)研究。由于對(duì)大型儀器平臺(tái)功能定位的傳統(tǒng)固化認(rèn)知，高校普遍存在對(duì)于大型儀器平臺(tái)服務(wù)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要作用認(rèn)識(shí)不足、重視不夠等問(wèn)題，大型儀器平臺(tái)在助推本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面面臨著諸多困難。

大型儀器平臺(tái)的儀器設(shè)備多為高精尖儀器設(shè)備，這類設(shè)備通常構(gòu)造精密、價(jià)格高昂，運(yùn)行、維護(hù)和維修成本高，對(duì)操作者要求較高，通常由專門(mén)的老師負(fù)責(zé)儀器的管理運(yùn)行、樣品測(cè)試和數(shù)據(jù)分析。大型儀器設(shè)備的使用者主要以研究生為主，研究生往往需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安全使用教育、儀器原理和上機(jī)操作培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方可獲得上機(jī)資格。且大型儀器平臺(tái)目前的主要職能還是服務(wù)于科學(xué)研究，科學(xué)研究占用了儀器的大部分黃金機(jī)時(shí)，因此可用于本科生培養(yǎng)的機(jī)時(shí)有限。大型儀器設(shè)備價(jià)值較高，同區(qū)域內(nèi)同型號(hào)儀器設(shè)備通常數(shù)量有限，且存放大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室空間有限，難以滿足大量本科生同時(shí)參觀實(shí)習(xí)或上機(jī)實(shí)踐的需求。以上諸多現(xiàn)實(shí)因素，限制了大型儀器在本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的應(yīng)用。

3 人才培養(yǎng)路徑探索與思考

3.1 山東大學(xué)生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)簡(jiǎn)介

山東大學(xué)生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)始建于2018年9月，其前身為山東大學(xué)濟(jì)南中心校區(qū)生命科學(xué)學(xué)院的院級(jí)儀器平臺(tái)，后于2018年8月整建式搬遷至山東大學(xué)青島校區(qū)。時(shí)值青島校區(qū)新建，各項(xiàng)工作方興未艾，青島校區(qū)作為山東大學(xué)發(fā)展的新引擎，亟需設(shè)立一個(gè)能夠支撐校區(qū)乃至周邊科研機(jī)構(gòu)科學(xué)研究的校級(jí)大型儀器平臺(tái)，在這樣的校區(qū)發(fā)展需求背景下，生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。該平臺(tái)依托學(xué)校資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理部以及微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，采用校院兩級(jí)統(tǒng)管共建的模式管理運(yùn)行，目前是山東大學(xué)青島校區(qū)唯一的校級(jí)大型綜合儀器平臺(tái)。經(jīng)過(guò)為期4年多的建設(shè)與發(fā)展，目前該平臺(tái)有物化分離分析、蛋白質(zhì)科學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定、生物工程、顯微成像分析、種質(zhì)資源等6個(gè)技術(shù)方向，擁有一批大型精密科研儀器設(shè)備，儀器設(shè)備總值約1.7億元，其中50萬(wàn)元以上大型儀器設(shè)備70余臺(tái)。擁有千萬(wàn)級(jí)納升三合一高分辨質(zhì)譜儀，以及線性軌道阱電子轉(zhuǎn)移解離裂解源高分辨質(zhì)譜儀、四級(jí)桿高分辨質(zhì)譜儀、核磁共振波譜儀、冷凍透射電子顯微鏡、聚焦離子束掃描電子顯微鏡、環(huán)境掃描電子顯微鏡、結(jié)構(gòu)光照明超高分辨率顯微鏡、超高分辨激光共聚焦顯微鏡等多臺(tái)大型精密科研儀器設(shè)備，為大型儀器平臺(tái)服務(wù)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的硬件資源與條件。

除硬件條件外，該平臺(tái)依托以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理信息系統(tǒng)，將儀器設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)、預(yù)約系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、收費(fèi)記錄系統(tǒng)、人員信息系統(tǒng)等進(jìn)行整合，形成了多點(diǎn)互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建成不僅提高了儀器管理工作效率，提升了平臺(tái)的智能化、信息化管理水平，還為實(shí)驗(yàn)室對(duì)外開(kāi)放、對(duì)本科生等群體開(kāi)放墊定了基礎(chǔ)。

3.2 平臺(tái)服務(wù)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)踐與探索

生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)自建設(shè)以來(lái)，深入研究和探索將大型科研儀器用于本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式和新思路，建立平臺(tái)面向本科生開(kāi)放共享的體制機(jī)制，探索儀器平臺(tái)面向本科生的多渠道、多層次、多元化開(kāi)放共享方式和人才培養(yǎng)模式，旨在培養(yǎng)出更加具有創(chuàng)新性、知識(shí)結(jié)構(gòu)更加全面、分析和解決問(wèn)題的能力更加突出的創(chuàng)新型本科人才。

3.2.1開(kāi)展通識(shí)核心課，拓寬學(xué)生知識(shí)面

基于平臺(tái)現(xiàn)有的儀器資源和技術(shù)資源，充分挖掘平臺(tái)的資源優(yōu)勢(shì)，打破學(xué)科界限，對(duì)全校不同學(xué)科、不同專業(yè)的本科生開(kāi)放通識(shí)核心課，使各學(xué)科本科生都有機(jī)會(huì)走進(jìn)平臺(tái)，從而了解大型儀器平臺(tái)、儀器技術(shù)的發(fā)展歷程、大型儀器在科研工作中發(fā)揮的重要作用等，在啟發(fā)式教育過(guò)程中，啟蒙本科生的創(chuàng)新意識(shí)，拓寬學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生全方位、多角度解決問(wèn)題的能力，從而實(shí)現(xiàn)本科生的通識(shí)教育、通才教育。

3.2.2合作開(kāi)設(shè)選修課，筑牢完整知識(shí)結(jié)構(gòu)體系

扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是創(chuàng)新實(shí)踐能力的前提，而實(shí)踐又可以印證和強(qiáng)化理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力。通過(guò)構(gòu)建平臺(tái)技術(shù)型教師與科研型教師合作開(kāi)設(shè)選修課程的模式，前者精于儀器技術(shù)與應(yīng)用，后者精于基礎(chǔ)理論與前沿研究熱點(diǎn)，兩者聯(lián)合設(shè)立選修課，由科研型教師提供理論基礎(chǔ)、研究熱點(diǎn)等方面內(nèi)容的講授，之后再由平臺(tái)教師提供儀器原理與技術(shù)方面的講解，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以將理論與實(shí)踐充分地結(jié)合，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解，構(gòu)建更加完整和牢固的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。

3.2.3建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程庫(kù)，打造線上培育陣地

建立大型儀器設(shè)備原理與操作網(wǎng)絡(luò)課程庫(kù)。大型儀器平臺(tái)由于受到儀器室空間限制、儀器管理老師時(shí)間限制等，導(dǎo)致大型儀器技術(shù)培訓(xùn)或儀器原理講座的受益群體和受益人數(shù)嚴(yán)重受限，本科生很難有學(xué)習(xí)大型儀器原理和操作技術(shù)的機(jī)會(huì)。由于生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)地處青島校區(qū)，與山東大學(xué)濟(jì)南校本部各個(gè)校區(qū)之間存在地域交流上的不便，不能滿足儀器資源共享共用的需求。為了能夠突破以上諸多限制，在微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下，生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)著力構(gòu)建公共儀器技術(shù)培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)課程庫(kù)，將大型儀器設(shè)備的基本原理、操作方法、使用注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)分析方法等制作成線上課程，并面向包括本科生在內(nèi)的全體在校師生開(kāi)放，可允許全校任何校區(qū)、任何年級(jí)、任何層次的學(xué)生隨時(shí)隨地、無(wú)限次、免費(fèi)地選擇性學(xué)習(xí)。

3.2.4開(kāi)放培訓(xùn)和講座，提升創(chuàng)新能力

面向本科生開(kāi)放參與技術(shù)培訓(xùn)和講座的通道。生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)不定期舉辦各種層次的技術(shù)培訓(xùn)和講座，包括儀器管理人員的上機(jī)操作技術(shù)培訓(xùn)、廠家工程師的儀器原理講座和技術(shù)培訓(xùn)、以及平臺(tái)專家的儀器應(yīng)用技術(shù)講座等。對(duì)于其中受眾廣、適合面向本科生開(kāi)放的講座和培訓(xùn)，開(kāi)放本科生參與的通道，便于相關(guān)專業(yè)本科生深入了解大型儀器設(shè)備，進(jìn)一步提升創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。

3.2.5開(kāi)展科普教育，激發(fā)科研興趣

通過(guò)科普教育等形式啟發(fā)本科生創(chuàng)新思維。依托微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，協(xié)辦“科技活動(dòng)周”活動(dòng)，在此期間，本科生可以有機(jī)會(huì)到生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)參與內(nèi)容豐富有趣的科普活動(dòng)，活動(dòng)主題豐富又有吸引力，例如“酸奶中的微生物”“藥物療效看得見(jiàn)”“小鼠聽(tīng)力看得見(jiàn)”等，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知興趣。以此為契機(jī)，向?qū)W生宣講平臺(tái)發(fā)展歷程、平臺(tái)概況、儀器配套、前沿應(yīng)用等，創(chuàng)造本科學(xué)生近距離接觸大型儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，啟蒙學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3.2.6開(kāi)展實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，提升動(dòng)手實(shí)踐能力

通過(guò)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)開(kāi)拓本科生視野，搭建起理論與實(shí)踐之間的橋梁。大型儀器設(shè)備是科研重器，而大型儀器平臺(tái)作為大型儀器的匯集地，無(wú)疑是本科生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的優(yōu)良陣地。生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)目前接納少量本科生到平臺(tái)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)，學(xué)生普遍反饋良好，為下一步打造本科實(shí)習(xí)實(shí)踐基地奠定了基礎(chǔ)。

3.2.7推進(jìn)設(shè)立趣味選修課，強(qiáng)化理論結(jié)合實(shí)踐能力

著力推進(jìn)基于儀器技術(shù)的本科生趣味選修課的設(shè)立。生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)顯微成像平臺(tái)配有掃描電子顯微鏡、結(jié)構(gòu)光照明超高分辨率顯微鏡、超高分辨激光共聚焦顯微鏡、小動(dòng)物活體成像儀等設(shè)備，這些設(shè)備具有數(shù)據(jù)可視化強(qiáng)、原理易于理解、技術(shù)便于掌握、學(xué)生互動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適合開(kāi)展基于顯微成像技術(shù)的趣味課程。這種類型課程的開(kāi)展將有利于學(xué)生在生動(dòng)有趣的課程內(nèi)容中了解儀器技術(shù)、探究科學(xué)奧秘。

3.2.8借鑒優(yōu)秀培養(yǎng)方式，提升大學(xué)生綜合創(chuàng)新能力

除此之外，還有諸多平臺(tái)服務(wù)本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方式值得我們借鑒與思考。例如，開(kāi)設(shè)本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓本科生借助實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目帶著問(wèn)題走進(jìn)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)所需的儀器進(jìn)行測(cè)試和分析，此外，還有舉辦依托大型儀器的大學(xué)生創(chuàng)新大賽等，在實(shí)踐過(guò)程中培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提升動(dòng)手能力和科研能力。

4 結(jié)語(yǔ)

高校大型儀器平臺(tái)作為大型精密科研儀器設(shè)備的聚集地，是開(kāi)展科學(xué)研究和支撐學(xué)科建設(shè)的重要條件，在服務(wù)本科人才培養(yǎng)方面的作用也不容忽視。探索大型儀器平臺(tái)服務(wù)本科人才培養(yǎng)的新模式、新方法，不僅有利于提高平臺(tái)儀器資源的利用率和共享率，更有利于提升本科生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力，有利于培養(yǎng)知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、綜合素質(zhì)優(yōu)良的創(chuàng)新型本科人才。我校生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)雖然在本科人才培養(yǎng)方面采取了很多措施，做了很多嘗試和探索，并取得了一定成效，但是有些方面仍然需要繼續(xù)加強(qiáng)和深入。