创新人才培养的开放实验室管理实践与探索

陶辉锦, 尹 健, 周 珊, 叶旭斌

(1. 中南大学 材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410083;2. 中南大学 有色金属材料材料科学与工程教育部重点实验室, 湖南 长沙 410083;3. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083)

创新人才培养的开放实验室管理实践与探索

陶辉锦1,2, 尹 健3, 周 珊1, 叶旭斌1

(1. 中南大学 材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410083;2. 中南大学 有色金属材料材料科学与工程教育部重点实验室, 湖南 长沙 410083;3. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083)

实验室的开放管理在创新人才培养过程中有着极其重要的作用。以“学生为主体,教师做引导,全方位培养,多层次交流”的管理理念、“导师负责制”为主体的管理模式和以创新能力培养为中心的管理制度,在开放型实验室建设中取得了很好的实践效果,对学生综合素质提升具有重要的推动作用。

创新人才培养； 开放实验室管理； 实践与探索

随着互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表的第四次工业革命的到来,创新已经成为经济和社会发展的主要驱动力量[1]。世界经济论坛发布的《2016—2017年度全球竞争力报告》显示,中国合格科学家和工程师可获得数量在138个参评国家中位列第30位,创新能力位列第45位[2],培养适应当前经济和社会发展的大批创新型人才仍然是迫在眉睫的重要任务和严峻挑战。

创新是综合知识的运用,是收敛思维与发散思维的有机结合,一般包括2种类型:一是发现,即在已有知识的基础上通过实践探索发现新的知识；二是发明,即将已有知识进行有机结合或组合,解决实际问题,进而形成新概念、新理论、新技术或新产品。这2种类型的创新都以知识作为基础,具备宽厚的基础知识是实现创新的前提条件,而高校是对学生进行基础知识传授、综合素质提升和创新能力培养的主要基地,实验室则是学生直接参与实验操作,运用所学知识进行创新活动的重要场所。传统实验室一般用于验证和加深理解课堂理论知识,不利于培养富于创造性的人才,而开放实验室建设则可以在时间、空间、教学和科研内容上完全对学生开放,着力培养学生的创新意识,锻炼学生的创新思维,提高学生的创新能力[3-5]。开放实验室的科研实践与学术交流为学生的素质拓展奠定了良好基础,使人才培养从单一型向复合型和创新型转变,教育教学从单一的知识传授向全面的创新能力培养转变。

开放实验室建设目前面临的主要问题是如何从管理理念、管理方式和制度建设上切实提高学生的创新创造能力,如何培养出大批具有团队合作与科技交流意识等优秀综合素质的“创新型、应用型、社会需求型”创新人才,如何可持续地创造出更多的优秀科研成果等。其中管理理念、管理方式和管理制度的建设是开放实验室管理的最根本问题,我们根据课题组和实验室的开放建设实际进行了有益的实践与探索。

1 以“学生为主体,教师做引导,全方位培养,多层次交流” 的开放实验室管理理念

高校开放实验室建设在创新人才培养过程中承担着重要角色,具有不可替代的重要地位和作用[6]。开放实验室建设应当以“学生为主体,教师做引导,全方位培养,多层次交流”为理念,为学生营造良好的成长成才环境。

“以学生为主体”进行开放实验建设,对学生的自主学习能力、资源整合能力、科技创新等综合素质培养有较大的益处；“教师做引导”进行的开放实验室建设就是凭借教师丰富的实践经验和对前沿科学问题的准确把握根据学生的实际切实有效地增强其创新思维、掌握必要的创新方法和提升相应的创新能力；“全方位培养”进行开放实验室建设,就是围绕德智体等方面提升学生的综合素质,如学术诚信、专业兴趣和实际操作能力等；“多层次交流”进行开放实验室建设就是指同一实验室的本科生、研究生和指导教师等成员共同参与学术科研交流或者分层次指导与相互探讨,这样的广泛交流容易拓展学生的思维,跳出固定的思维模式,激发创新思维,对发现问题、解决问题有很好的帮助。在这样的理念指导下进行实验室建设可以充分利用实验室仪器设备、时间和空间、实验项目(内容)的全方位开放和针对某一具体科学问题进行集中探讨与攻坚,激发出实验参与人员的创新灵感,培养高素质的创新型人才。

2 以导师负责制为主体的开放实验室管理模式

创新人才培养是高等教育的重要任务[7],是高等学校教学改革的核心内容[8]。开放实验室建设的核心内容在于培养学生探索和揭示新知识及各种知识的内在联系。学生可以在教师的指导下通过自主完成学校和学院的科研和教学改革等创新性项目或课题进行知识与技能的积累,不断提高综合素质和创新能力[9]。因此,基于创新性项目的“导师负责制”是一种较好的开放实验室管理模式。

创新性项目的来源可以来自指导教师的科研课题、学生感兴趣的课题或申报学校的创新性课题以及与企业合作研发的课题等[10]。根据课题或项目的研究目标展开科研实践工作,根据课题或项目的实际需要进行一系列的科研探索与实践,如文献阅读、资料查询、实验方案制定和实验制备、样品检测、性能测试、方案调整、样品再制备、再检测和性能再测试等。这一科研活动过程是学生综合素质与创新能力提高的过程,重点培养了学生的文献阅读、类比分析、创新创造、自主探索、自我改进和表达交流等6方面的能力。在这一过程中,指导教师起到关键作用,特别是对科研过程中出现的困难和问题进行分析、处理与改进,直至问题的解决有着重要的指导作用。在这一系列学生创新能力培养过程中,开放实验室仪器设备、测试方法、管理制度都将面临新的挑战,从而带动了开放实验室的建设向更科学,更高效的方向发展。

3 以创新能力培养为中心的开放实验室管理制度

在正确理念指导和优良管理模式下,以创新能力培养为中心的开放实验室建设最重要的是制度保障,主要包括安全管理制度、设备管理制度、信息管理制度、团队管理制度和奖励激励制度等5个方面。

3.1 安全管理制度

安全是开放实验室管理的重中之重,是开放实验室能正常使用和开发的前提[11]。对学生进行实验室安全教育与培训是科研训练与创新能力培养的第一课。我院在“创新人才培养实验室章程”中明确规定:进入实验室的任何人要树立安全第一的思想,实验小组负责人全面负责实验的安全,任何实验都要有防火、防水和防事故的安全措施；如有运行中的仪器设备,实验人员不得离开现场等。在此基础上,每个实验室根据自身的实际情况在导师指导下建立了更为具体的安全制度,如有的实验室进一步明确规定:在准备实验之前需要全面了解实验原理、明确实验风险,并制定稳妥的风险应对措施,在实验过程中有任何隐患都需暂停实验,在与团队成员和指导教师进行讨论确定后,在有安全防护措施的前提下才可以继续开展实验,为学生的创新能力培养和实验开展建立充分的安全保障。

3.2 设备管理制度

实验仪器设备是学生进行科研实验的有力助手。学生的创新能力培养首先体现在对实验室仪器设备的科学有效利用上[12]。因此,针对材料科学与工程专业学生在材料制备与表征方面将用到的常规仪器设备,如电子天平、鼓风干燥箱、离心机、磁力搅拌机、数控超声波清洗器、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等,在实验开展前将利用课余时间进行培训讲解,对设备原理与使用方法及注意事项进行介绍。对于课题组的实验设备采用预约登记制度,由课题组的组长负责管理和协调设备使用。对于公共平台的实验设备在网上预约登记,在平台管理员的安排下统一使用。

3.3 信息管理制度

进入开放实验室的学生首先进行身份登记,并建立相关的信息联络渠道,如qq群、微信群等。在信息联络渠道中,可以随时随地进行科研进展讨论与探索,解答相关疑难问题[13]。此外,每周在固定的时间在实验室召开学术讨论会,就每周的实验进展进行ppt介绍并展开讨论,这样可以集中实验室每一位成员的智慧来攻坚克难。在每一次实验室讨论会中对每一位成员的意见和建议都进行详细记录,作为创新人才培养方法改进的重要依据。同时,根据每个创新项目课题组实验进展情况进行定期评估与答辩,并公布评估与答辩结果,及时进行改进,不断提高项目执行质量,从而提高学生的综合素质与创新能力。

3.4 团队管理制度

已批准的学院或学校的创新性项目进入实验室的项目小组一般由3～5名学生(包括研究生)组成,组长负责团队的管理与协调工作,并及时与指导教师联系沟通。团队内部考核工作由组长负责组织,考核内容主要包括实验室出勤率、项目任务完成情况、小组组会讨论参与情况、科研创新贡献情况(新发现、新概念、新方法、新理论或新材料等主要贡献者)等。指导教师根据每一个团队的项目执行情况,团队成员的合作情况,团队整体素质和创新能力提升情况对每一个成员进行考核评分,认真培养每一个学生成长成才。

3.5 奖励激励制度

开放实验室是一个创新平台,参与科研实验的学生在创新性项目带动下充分发挥其丰富的想象力和创造力,发挥各自特长,团队合作,在教师指导下从文献查阅开始,认真制定实验方案,进行实验样品制备、结构表征分析、性能测试分析,直到报告撰写甚至论文发表等，使每个学生得到较全面的科研训练,特别是使发现问题和解决问题的能力能得到提高,综合素质得到提升,创新能力进一步增强。根据这一培养过程学生在实验室中的表现与实际成果或进展给予相应的奖励,如可以设立科研创意奖、创新奖和论文奖等,充分肯定学生的科研创新精神,创新想法和创新成效,鼓励将课堂所学用于实际,积极探索和发现材料科学与工程中的新现象、新问题,并敢于提出新观念，用新方法去解释新现象、解决新问题。

4 结语

创新是一个民族进步的灵魂,国家发展的动力。人才是经济和社会发展的第一资源。只有紧紧抓住创新型人才培养这个核心任务,学校开放型实验室建设才能从管理理念、管理模式和管理制度上进行改革创新,为学生的自主探索和创新创造能力提升和综合素质培养提供良好的实践平台,为我国创新型国家建设和经济社会加速发展培养出更多的创新型人才。

References)

[1] 盖江南, 赵自强, 姜广峰. “大化工”工程创新人才培养新模式的探索与实践[J]. 高等工程教育研究, 2016(2):95-98.

[2] Schwab K. The Global Competitiveness Report 2016-2017 [EB/OL].(2016-09-28). https://www.weforum.org/reports/the-global-competitiveness-report-2016-2017-1.

[3] 冯伟, 王华. 利用开放性实验室培养创新人才的探索与实践[J]. 实验室科学,2009，12(3):179-181.

[4] 王斌. 实验室开放式教学改革与创新人才培养[J]. 实验技术与管理,2011,28(8):286-287.

[5] 高云鹏, 滕召胜, 黎福海,等. 开放实验室与学科竞赛平台相结合的创新人才培养模式[J]. 实验技术与管理, 2012, 29(4):360-362.

[6] 王杰,任佳. 大力推进高水平实验室建设 着力培养创新人才[J]. 实验室研究与探索,2015, 34(11):233-237.

[7] 戴克林.高校实验室建设与创新人才培养研究[J]. 实验技术与管理. 2014, 31 (7):32-35.

[8] 孙军英,齐树一. 开放实验室：高校创新型人才培养的有效途径[J].时代教育, 2015(4):80-81.

[9] 高红秀,潘春清,李晶. 开放实验室的形式与管理[J].科技创新导报,2014(8):160.

[10] 张曼, 宋桂珍. 高校开放性实验室的研究与探索[J]. 实验科学与技术, 2015,13(1):143-145.

[11] 孙玲玲.高相交实验室安全与环境管理导论[M].杭州:浙江大学出版社,2013.

[12] 宋照风.大型仪器设备开放共享平台建设的探索[J].高教学刊,2015(13):88-88.

[13] 孔鹏,胡体玲.实验室科学与创新管理 促进学科发展和人才培养[J].高校实验室工作研究,2011(1):69-71.

Practice and exploration of management of open laboratory for innovative talent training

Tao Huijin1,2, Yin Jian3, Zhou Shan1, Ye Xubin1

(1. School of Material Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Nonferrous Materials Science and Engineering of Ministry of Education,Central South University, Changsha 410083, China; 3. State Key Laboratory for Powder Metallurgy,Central South University, Changsha 410083, China)

Innovative talent training is an important task of higher education and the core content of teaching reform in colleges and universities. The open laboratory management in colleges and universities plays a very important role in the process of innovative talent training. The management idea of “Students as the main body, teacher as the guider, all-round training, multi-level communication,” the management mode of “Tutor responsibility system” and the management system for innovative ability training have achieved very good practical effect in the construction of open laboratory and have played significant role in promoting the students’ comprehensive quality.

innovative talent training； management of open laboratory； practice and exploration

10.16791/j.cnki.sjg.2017.03.007

2016-10-21

国家自然科学基金项目(21373273；51302322)；中南大学教育教学改革研究项目(2016jy03)；中南大学材料科学与工程学院2016年教育教学研究改革项目(2016CLYJG02)

陶辉锦(1976—),男,湖南浏阳,博士,副教授,研究方向为纳米与新能源材料,计算材料.

E-mail:thj@csu.edu.cn

G642.0； G482

A

1002-4956(2017)3-0025-03