重点实验室面向本科生开放的共享机制和体系研究

【摘要】特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省实验室的简介、仪器、设备、人员、科研和教学情况。重点实验室经过多年的建设，现有研究人员109人，其中中科院院士1人（共享），教授、副...

摘要：分析重点实验室优势资源，研究重点实验室面向本科生开设研究型课程和创新实践的体制，并对本科生进入重点实验室进行保障体制研究，从部分开放到全面开放，对于促进本科生理论知识的加强、科研素养的培养和创新能力的提升起到了重要作用。

关键词：重点实验室；本科生；开放

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0257-03

本科教育是我国高等教育的首要任务，培养面向21世纪的高素质人才，是高等教育的重大课题。当前建设创新型国家等一系列国家发展战略的深入实施迫切需要大批具有工程和科研实践的创新型工程人才。《中华人民共和国高等教育法》规定：“高等学校应当以培养人才为中心，开展教学、科学研究和社会服务，保证教育教学质量达到国家规定的标准。”《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》提出要“坚持德育为先，坚持能力为重，坚持全面发展”，将学生的能力培养提高到前所未有的战略高度。因此，对于高等学校来说，教学和科研是高校的两项重要功能，本科生的培养是大学教育的核心内容，本科教学水平的高低直接影响了人才素质的培养。只有高水平的本科教学，才能完成人才培养这个高等院校的主要任务。利用国家财政资金建立的各级重点实验室是科技创新体系的重要平台，也是高等院校教育的重要实践基地，在科学研究、人才培养、科技实力培育、对外合作与交流等方面起着重要作用。近几年来，中央和地方加大了对高校的经费投入的力度，高校的学科建设不断加强，高校自身通过各种渠道争取的科研经费的数量也有了迅猛的发展，重点实验室在人才培养方面的资源优势更加明显。如何充分利用重点实验室的优势资源，参与并服务本科教学，更好的促进新形势下创新型工程人才培养，是高校面临的日益突出并且迫切需要解决的问题。为此，国内很多高校通过毕业设计、学生竞赛、参与科研项目、开设实验等途径对重点实验室向本科学生开放进行了探索和实践，在人才培养和教学质量提高方面取得了一定的成效，但效果仍不明显。西安交通大学自是国内较早开始将重点实验室面向本科生开放，取得了较好的效果，得到了2001年教育部本科评优专家的高度评价。主要通过建立选拔推荐机制，每年选取20～25名大二学生，按照导师―课题组（2～3人）的方式进行教学―实践―科研―考核，提升本科教学的深度与广度，从而达到了明显的成效：①科研创新意识得到培养，科研适应期明显缩短；②综合能力得到提高，就业竞争力得到强化；③报考研究生专业得到合理引导；④重点实验室资源得到挖掘，本科教育模式得到完善。但针对的本科生人群数较少，不能使得所有本科生得到相关教育。深圳大学则主要通过“挑战杯”竞赛的推动作用，将本科实践教育引入重点实验室管理范畴，促进学生创新能力的培养。郑州大学的“材料成型与模具技术”省部共建教育部重点实验室在培养研究生的同时，探索了利用高水平科研平台培养本科生的方法和机制，主要包括研究生导师授课、大学生创新实验计划平台和“以研带本”等方式。广西大学通过重点实验室科研人员专题前沿讲座、开设选修实验项目、本科毕业设计与研究课题结合等方式，从点到面的提升本科生的学科前沿知识和科研实践能力。桂林理工大学在重点实验室中开展认知教育、实践活动、科技活动、毕业设计等，巩固了本科生的理论知识，强化了实验技能，同时拓宽了视野，激发学习积极性和参与科研项目、社会实践的热情，培养了学生的创新、创业意识。温州医学院将浙江省医学遗传学重点实验室纳入本科教学中，以实验教学作为切入点，以科研全面渗入本科教学作为突破口，建立了“名师指导、基金引导、开放式实验教学”模式。以上实施措施对于促进本科生的实践教学和创新能力培养起到了很好的作用。但目前对于重点实验室面向本科生进行开放的系统体制、保障体制等方面还存在一定欠缺，本文以浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室为例，着重对重点实验室共享平台及其运行机制体系进行研究。

一、重点实验室的优势资源

特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省实验室的简介、仪器、设备、人员、科研和教学情况。重点实验室经过多年的建设，现有研究人员109人，其中中科院院士1人（共享），教授、副教授86人，拥有博士学位的人员76人，已形成一支积极进取并以中青年为主的高水平、高层次、专业结构合理、多学科交叉的研究、技术和管理队伍。实验室拥有一批先进的实验设备和测试仪器，仪器设备原值达3000余万元，现有用房的总建筑面积达7300平方米，建有办公室、会议室、小型学术交流室、成果展厅和各研究方向的实验室等，具备本领域国内一流的研究条件。实验室以机电装备先进设计与控制方法及其关键实现技术研究为核心，以机电装备设计方法学理论研究为基础，形成了“工艺―控制―设计―装备”的完整研究体系。实验室以“瞄准国际前沿、围绕国家目标、结合地方经济、强化自身特色、全面开放合作”为发展战略，努力将实验室建成国内一流、国际上有一定影响、研究特色鲜明的开放式实验室，使之成为浙江省乃至全国机械制造与自动化领域的技术创新、科技成果转化和人才培养的重要基地。

二、建立面向本科生的研究型课程体系

本科生参加科研项目已经由来已久，但主要限于个体的兴趣的“点”，并未形成体制性的“面”。因此充分利用重点实验室在科研人员、仪器设备、科技立项等方面的优势，开展开放性的理论课程和大型综合实验课程、建立本科生导师制，有助于本科生加快进入科研领域，接触相关研究方向的前沿知识。

（一）鼓励重点实验室一线科研人员开设本科生课程

在专业基础课程基础上，针对相关科研领域的前沿，开设研究型和实践型课程。目前机械工程的发展方向之一是大型与重大高端装备的开发，依托重点实验室在特种加工装备制造和专业装备方向的优势，鼓励具有副教授职称以上的科研人员开设前沿课程，从理论知识和参观时间方面提高本科生对于专业方面的认知和共鸣，经学院院务会专题讨论，确认主讲教师或教师团队在课程内容方面具有扎实理论或工程经验、重点实验室具有开展实践类课程条件及是否相关方向前沿，对拟开设课程大纲、教案认定后方可开课。如针对本科生开设《先进制造技术》课程，形成一人主讲，多人参与的体系，在三维打印、激光加工、超精密加工、农业装备、机器人等尖端领域邀请副教授以上职称科研人员进行授课，介绍各自的研究特色、最新进展和发展趋势等，并通过实验室参观实践等方式加深印象，有利于本科生选择自己感兴趣的方向，并进一步在后续课程选择方面有的放矢。

（二）根据专业特点，开设主题设计类课程，进行项目式教学

由主讲教师（一线科研人员）根据本科相应阶段的知识，组织教师团队，涵盖机械设计、机械制造、控制、机械电子等多个专业方向，确定项目内容。本科生自由组队，针对同一主题自主提出方案、发现问题并在教师指导下解决问题。该类型课程采用部分授课+设计实践的模式进行，不局限于课堂教学。项目团队需要定期进行项目进展汇报交流，不断完善方案，最终形成整体方案，进行答辩。同时，所设计项目均申报发明专利或实用新型专利。

（三）完善面向本科生的科研平台

搭建学生科研平台，建立学生科研平台运行机制，支持学生开展科技立项、参与科研项目、参加各类科技竞赛等科技创新活动。

1.建立本科生导师制。在高考招生按照机械工程一级学科进行的背景下，通过选拔考核与双向选择，安排在大一第二学期进行专业分流，确定本科生导师。而进行分流之前，通过多种渠道使本科生对重点实验研究方向深入了解，包括图片宣传、实验室参观、方向负责人介绍及与研究生、高年级本科生进行交流等。本科生导师同时也是毕业设计的指导教师，在大专业培养的背景下，发现本科生兴趣和特长，并协助进行课程选择、发展方向与目标的制定等。

2.建立本科生科研创新实践基地。本科生正处于创新的旺盛期，随着专业知识的不断学习，以及网络时代的知识学习途径的多元化，使得他们在交叉学科、工程实践等方面具有了前所未有的优势。但作为机械工程方面的创新，不可避免地需要实际的动手操作和必要的指导。因此重点实验室根据各研究方向实验室的申报与全面开放的原则下，选择前沿研究方向作为科研创新实践基地，与实践基地负责人签署协议，规定每年面向本科生（不仅限于本专业，更是面向全校本科生）的仪器设备开放机时和实验技术人员的指导时间，并对实践基地予以考核和补贴。

3.完善本科生科研团队制。在本科生导师制的基础上，进一步鼓励学有余力的优秀本科生建立科研团队体制，由具有不同方面特长的本科生组成针对某个目标的科研团队，针对目前社会和生产所需进行自主创新。学院根据科研团队需要，安排团队科研指导教师。该类科研团队的主要目标是进行各类机械设计、校“运河杯”、国家“挑战杯”等创新创业大赛，以竞赛促进本科生的知识自主学习和动手能力的培养，也是进行卓越工程教育的重要环节。

4.完善重点实验室本科生科研专项基金。依托重点实验室设立学生科研专项基金，安排专人负责经费管理，资助学生科技立项。学生的科技立项也需要以团队建制进行，通过项目申请、项目答辩和专家评审后确定资助名单，每个项目资助0.5～1万元，主要用于外协加工、材料购买等。项目完成后组织专家对项目的开展情况、项目经费使用情况进行评审。此外，对科研团队指导教师和获得省部级以上奖项的参赛小组或竞赛队伍给予相应的补贴和奖励。

（四）制定实验室平台管理办法，激励和保障共享机制的顺利运行

1.从制度上确定重点实验室的开放性。重点实验室除少数特殊部门外，全面开放。在进入实验室之前，需由重点实验室技术人员对本科生进行安全教育与考核，通过授课或网络自学等方式，掌握必要的安全操作、防止人身伤害的技能等。对于小型设备经过培训后达到独立操作，对于重大重点设备（设备单价4万元以上）指定若干专人（实验技术人员或经过培训的研究生）负责为本科生使用该设备提供技术服务（或指导）。由于各实验室均承担着繁重的科研任务，因此难以满足本科生随到随用的要求，因此需要实行实验室预约制。一般情况下，要求本科生提前一周进行实验室预约，填写实验内容，拟定实验方案，预期实验结果等，由实验室管理人员根据实验室使用情况安排时间和专人负责，更重要的是对实验内容、方案等提出修改意见，期望在有限的时间内取得更好的实验结果。

2.对本科生科研实行双重管理。双重管理不是加重本科生的负担，而是为了更加有效的促进本科生的科研素质培养。一重是本科生导师或科研团队指导教师的管理，主要是从科研方向的确定、总体方案制定和实验结果分析等出发，在科研能力的纵向培养方面进行管理。第二重是对本科生在实验室的具体动手实践进行横向管理，一个项目的开展，难以在单一的实验室全方位的完成，不可避免地涉及到其他实验室的协作，因此需要各实验室技术人员进行实验进程安排、仪器操作、安全管理等方面的管理。

3.解决仪器设备运转费用的来源。重点实验室拥有的重大重点仪器设备较多，运转消耗的水、电、气等成本较高，维护成本也高。而本科生科研立项等资助力度较小，难以负担相应的费用。因此重点实验室针对面向本科生科研创新实验的资金，同时将重点实验室的仪器设备纳入到全省大型仪器协作平台，争取财政的部分支持，从而使得本科生不再为实验无经费而耽误进程。

（五）取得的成效

在重点实验室开放的基础上，通过对本科生进行科研创新与实践能力的培养，提高了他们的团队意识和专业能力，从单纯的课堂授课和大型实验转向研究型学习和实践。2013年和2014年，依托重点实验室的技术资源和科研平台，本科生参加了省级、校级等创新设计大赛，取得了较好的成绩。获得全国机械创新设计竞赛一等奖5项、二等奖2项，科研类全国航空航天模型锦标赛二等奖2项，浙江省“挑战杯”特等奖1项、一等奖和二等奖各1项，浙江省大学生机械设计竞赛一等奖3项、二等奖4项、三等奖3项，浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）立项15项，另外申请各类专利217项，其中发明专利47项。

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