创新高校实验室建设支撑新经济发展

2019-09-10李谦

高教学刊 2019年15期

李谦

摘要：新经济的发展，对高等教育提出了新的要求，教育部提出了新工科建设共识。高校实验室是人才培养的重要基地、理论课堂的重要实践基地，高校实验室担负着人才培养和科学研究的双重任务，应积极改革创新，发挥优势学科的作用，学科间交叉融合，引领新经济的发展。新经济的发展对科学技术和产业的发展提出了新的要求，需要对技术、科学、工程范式的经验进行总结，在此基础上建立新工科范式。在新工科背景下，文章从校企联合建立实验室、实验室开放、实验教学体系、实验室资源共享等方面论述了高校实验室建设的新思路。

关键词：新工科;高校实验室;改革创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）15-0024-04

Abstract： The development of new economy has put forward new requirements for higher education， and the Ministry of education has put forward a consensus on the construction of new engineering disciplines. The university laboratory is the important base of talent training and the important practice base of the theory class. The university laboratory bears the dual task of talent training and scientific research. It should actively reform and innovate， play the role of the dominant discipline， interdisciplinary integration and lead the development of the new economy. The development of the new economy has put forward new requirements for the development of science and technology and industry， and we need to sum up the experience of technology， science and engineering paradigm， and build a new engineering paradigm on the basis of this. Under the background of new engineering， this paper discusses the new ideas of laboratory construction in colleges and universities from the aspects of the school and enterprise joint establishment of laboratory， laboratory opening， experimental teaching system and the sharing of laboratory resources.

Keywords： new engineering; university laboratory; reform and innovation

引言

我國正在实施“大众创业，万众创新”、“中国制造2025”、“互联网+”、“网络强国”、“一带一路”等重大战略，重大战略的实现需要的是人才，是工程技术人才，他们不仅要有宽厚的理论知识，还要有强硬的工程能力和管理能力，这样的人才才能推动新经济的发展、引领新经济的发展，把我国建设成为制造强国，实现创新型国家。

一、新工科建设背景

为推动工程教育改革创新，2017年2月18日，教育部在复旦大学召开了高等工程教育发展战略研讨会，工程人才如何培养是会议的主题，会议讨论了新工科应具有什么样的特征，如何建设，走什么样的道路，并达成了共识，称为“新工科”建设复旦共识[1]。2017年4月8日，教育部在天津大学召开新工科建设研讨会，会议商讨了新工科建设的行动方案，会议认为我国新经济的发展和亟需提高的国际竞争力需要的人才是多样性的，并且具有一定的创新能力，这既是解燃眉之急，也是我国长期发展的需要[2]。

世界上的三次工业革命，世界高等教育均与之互动，发生相应的变化，新经济的发展对科学技术和产业的发展提出了新的要求，需要对技术、科学、工程范式的经验进行总结，在此基础上建立新工科范式。在应对不断变化的新形势和构造未来的指引下，通过继承与创新、交叉与融合、协同与共享的方法，推动新工科的研究，并付诸行动，通过创新，实现从学科导向转向以产业需求为导向，使相对独立的专业实现交叉融合，引领新经济的发展。

新工科的建设和发展，可以通过两个方面来实现，一方面是建立新的工科专业，另一方面是对传统工科专业进行升级以适应新经济、新产业的发展。我国的工程教育，需要树立创新型、综合化、全周期工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”，实现我国从工程教育大国走向工程教育强国。

工科优势高校经过长期的工程教育，与相关行业联系密切，积累了大量的经验，在此基础上进行工程人才培养改革，根据新经济急需的人才，以现有的学科交叉复合，工科与其他学科之间的交叉融合，重置专业布局，建立新工科，改革创新工科的内涵、建设重点、价值链，培养卓越工程技术人才。

综合性高校具有学科齐全的特点，应发挥优势学科的作用，学科间交叉融合，引领新经济的发展，应用理工科向工科延伸，产生新的科技增长点，产生新的科技领域，促进自然科学教育、人文和经管教育、工程实践教育的有机融合，培养具有创新思维、工程思维和工程领导力的综合技术人才，引领我国新经济的发展。

二、高校实验室建设

“新工科”建设复旦共识把培养工程人才提高到前所未有的高度，而高校实验室是培养工程技术人才的重要场所，对于高校实验室的建设和发展来说，既是机遇又是挑战。

高校实验室是理论课堂的重要实践基地，二者相辅相成，高校实验室担负着人才培养和科学研究的双重任务，既要开展实验教学，培养学生的实践、创新能力，理论联系实际的能力以及实际应用能力，对学生各项能力的培养起着不可或缺的支撑作用，又要根据社会对不同类型人才的需求，培养复合型人才。高校的科研工作基本上也是在实验室进行的，高校实验室是教学科研的重要场所，在培养科技创新和产业创新人才方面的作用日益突出。因此，在新工科建设背景下，必将加强高校实验室建设，改革实验室体系，创新实验室发展。

（一）校企联合建立实验室

工科专业自身与相关产业联系紧密，与相关企业联合建立实验室，既弥补了实验室经费不足的问题，又能培养出符合产业需求的优秀人才。学校以共建实验室为契机，主动优化学科布局，促进工科之间的交叉复合，工科与其他学科的交叉融合，产生新工科，大力培养新工科所需要的人才。

联合实验室为学生的实践活动提供了稳定的校内实习基地，保证了学生的实习时间，解决了实习经费、住宿等难题，强化了实践教学，实现与就业岗位的无缝对接，加强人才培养服务地方的职能，全面提升学生的工程实践能力，提高了实践教学环节的质量。创新人才培养机制，构建校企合作共建、共享、共管、共评的协同育人平台，为应用型、复合型、创新型人才培养创造有利条件。校企双方合作科研开发，对企业来说，加强了企业的科研实力，科研成果迅速转化为生产力，促进了企业的发展，而且还能选拔优秀学生留在企业，为企业储备人才资源[3]。对学生来说，促进了大学生全面发展并适应社会需要，保证校企联动协同育人，实现人才培养水平的整体提升[4]。

校企联合实验室是沟通高校与社会的桥梁，是连接高校与社会、企业的纽带，是服务行业和地方经济发展的重要场所，通过校企联合实验室，推动实践教学体系的改革，推动实践教学内涵式发展[5]。

校企联合实验室的管理方式不同于学校独立实验室，应由学校和企业共同管理，领导小组由学校和企业人员共同组成[6]。根据校企联合实验室的研究性质不同，分为科学研究和生产研究。主要从事科学研究的校企联合实验室，应以学校为主导;主要从事生产研究的校企联合实验室，应以企业为主导[7]。

（二）实验室开放

实验室开放，打破了传统学科之间的壁垒，实现实验室资源共享，方便学生跨专业跨学校学习，鼓励学生自主选择实验室，通过与实验室的接洽，加入到课题组中，参与科学研究，培养学生的创新思维，挖掘学生的科研潜力，培养学生致力于科学研究的精神，有利于把学生培养成科学基础厚、工程能力强、综合素质高的卓越工程技术人才。

加大实验室开放力度，使具有创新思维和工程意识的学生有用武之地，既培养了他们的动手能力，又提高了仪器设备的利用率，实验室为学生提供综合性和设计性实验场所，有利于学校对创新型人才的培养。

学生参与到交叉学科的研究，在实现从专业分割到跨界交叉融合的过程中，需要用到不同的实验室资源，实验室的开放为他们提供了实践场所，学生的智慧之花与不同学科的碰撞，将会产生创新成果。

开放实验室为学生提供了更多的实验时间，实验方案由学生自己制定，实验内容的设计、仪器设备的选取、元器件参数的确定等，都给学生提供了更多的自由发挥的空间，让学生在实验过程中自己发现问题，从而培养学生主动发现问题、独立解决问题的能力[8]。学生一旦有了新的想法可以立刻在实验室付诸实施，这将极大地调动学生的学习积极性，实验教学效果立竿见影[9]。实验室开放的对象不仅包括学生，也包括教师，学生遇到的问题，指导教师可以在现场与学生一起讨论，制定解决方案。教师可以将自己的课题在不同的开放实验室中与学生一起完成，提高教师专业水平的同时，学生的实践能力也得到提高。教师的科研成果和学生的实践成果应用于实践教学，丰富了实践资源，为以后的学生实践锻炼提供了更广阔的舞台，在更高的台阶上开展自己的实践活动，取得更优秀的成果。

实验室开放后为学生和教师提供了便利，但同时要加强开放实验室的管理。开放实验室的首要问题是安全问题，必须对将要进入实验室的人员进行实验室准入和安全方面的培訓，培训的主要内容须包括实验室的基本情况、仪器设备的使用介绍、实验室相关规章制度等[10]。学生是开放实验室的主体，学生在使用实验室的同时要参与实验室的管理，学生在经过专业培训后可直接参与实验室的日常管理、仪器设备的维护等，有利于提高仪器设备的利用率和实验室资源的有效使用时间。学生参与实验室管理，培养了学生的管理能力和实践能力[11]。

（三）实验教学体系改革

改革实验教学体系，增加综合性实验和设计性实验，让学生深入参与到实验教学活动中，充分发挥学生的主动性，不断深化教育综合改革，将顶层设计和实践探索有机结合，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，创新体制机制和人才培养模式。以行业需求为导向，将经济、科技的前沿知识引入到教学中，更新实验体系和实验内容，鼓励教师将科研成果转化为实验内容，积极开发综合性实验、问题导向实验、交叉学科研讨实验，提高学生对实验的兴趣，加大完成实验的挑战度。

从思想上重视实验教学，让实验教学成为课本知识的激活剂，使课本上的知识变成活的实践，学生在实践中拓展知识面，从根本上激发学生的求知本能，在实践中学生自觉的培养自身的创新能力。实验教师充分认识到自己是实验教学的重要实施者，实验教师对实验的认识深度和对学生的引导能力，在一定程度上影响着学生的积极性、主动性和对基本实验技能的掌握程度，进而影响着学生创新意识的激发[12]。随着科学技术的不断发展，实验教师也要不断完善自己，不断提高自身的理论素养和实践能力，不断将新出现的科学技术引入到实验教学中来，将实时技术热点、理论概念应用到实验教学中，让学生了解学科的最新发展趋势、科研成果，让学生站在学科最前沿。学生只有站在本专业的制高点上，才能运用本专业的最新科学知识与其他学科的前沿知识交叉融合，运用创新思维，创造发明，在新的科技领域驰骋。

建立完整的、开放的、可持续发展的实验教学体系。实验内容的更新，不仅要充分吸纳教师的最新科研成果，还要将学生的竞赛作品、创新活动产品充分充实到实验内容中来，为以后的学生提供更高的实验平台。实验内容的内涵式发展，不仅要体现实验内容的更新上，还要体现工科与其它学科的交叉融合。实验教学作为工程实践教育的核心内容，应充分与自然科学教育、人文和经管教育有机融合。运用现代科学技术，改进实验教学方法和手段，提高实验效果。对于学生必须掌握的基础理论、基本知识、基本技能，找出其關键点和难点，创新体现新工科背景的教学方法，运用现代科学技术，用学生易于接受的方式展现出来，化难为易，化繁为简，提高教学效率。综合运用文字、图像、声音、视频、虚拟现实技术、网络等，形成全方位立体化的实验教学手段[13]。

（四）实验室仪器设备共享

实验教学和科学研究都会用到仪器设备，实验室科研能力的提高离不开大型仪器设备，大型仪器为科研提供了有力的支撑，大型的仪器设备由于价格太贵，或占地面积太大等原因，一个实验室只能买一台或少数几台，为不同实验室的仪器设备建立共享机制，全校师生都会受益，对于一个新入职的人员来说，一开始就相当于有了一个超级实验室，有利于年轻教师迅速发展起来，不仅可以提高仪器设备的利用率，还能促进工科与其他学科的交叉融合，产生新产业工科[14]。仪器设备的共享，目前基本局限于校内或几个院校之间的共享，在新工科建设的背景下，仪器设备的共享范围需要更加广阔，校内的设备可以向社会开放，以高校实验室为依托，引领新经济的发展。

建设仪器设备共享平台，实现仪器设备共享，该平台的建设不仅要记录仪器设备的静态信息，如名称、型号、规格、使用说明等，还要记录仪器设备的动态信息，如该仪器当前用户的使用时间起止节点，如果该仪器正在维修，还应记录该仪器的预计投入使用的时间节点等。共享平台的应用终端应不局限于桌面应用环境，移动终端的使用将更加方便，实现随时随地平台接入。

以实验室为单位构建仪器设备接入中心，共享平台采用分布式接入，实现物物相连、实验室与实验室相通以及实验室与仪器的网上在线预约，打破学科之间的壁垒，通过不同学科之间的交叉融合，实现新经济下创新型人才的创新实践能力的培养。

实验室仪器设备的共享从学科导向转向以产业需求为导向，在总结实验室仪器设备共享范式的基础上，推动思想创新、机制创新、模式创新，探索建立新工科背景下仪器设备共享新范式。

（五）实验室信息资源共享

目前我国高校实验室通过开放实验室和资源共享，大部分实现了仪器设备的资源共享，并且建立了仪器设备的资源共享管理系统，为学校的发展节约了大量资金，也节约了大量空间。建立信息数据库，记录利用该设备所做实验的数据以及利用该设备取得的成果，实验室信息数据基本局限于本实验室共享，信息数据可以有偿共享，服务教学、科研的同时服务社会，为社会提供信息资源，这样就可以节约大量的时间成本，加快科研进程，更加有利于不同专业、不同学科之间的交叉融合，对于新的工科领域的产生是一个有力的支撑，可以加快新兴产业的出现，加速新经济的发展，尽快解决人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。在“互联网+”、大数据时代，实验室信息数据的开放共享比以往任何时候都显得迫切，产生的经济效益也是巨大的[15]。

构建统一的数据处理中心，将实验数据汇集在一起，通过数据挖掘与分析技术对数据进行分析，避免不必要的重复实验的同时，实现不同学科之间实验数据的互通，通过不同学科之间实验数据的有机融合，实现学科之间的交叉融合，产生创新型实验成果，为新经济的发展提供更加科学的指导，进而构建更加精准的专家决策和支撑系统[16]。

（六）实验室人力资源共享

高校实验教学任务由实验室人才队伍来完成，实验室人力资源管理应以人的管理为核心，充分发挥人的主观能动性。高校实验室人才队伍建设是高校培养具有创新思维、工程思维和工程领导力的综合技术人才的有力保障。实验室人员具备一定的实验技能，但均局限于固定的实验室内，禁锢了实验室人力资源的流动，造成了实验室人力资源的极大浪费，应建立实验室人力资源库，实现人力资源共享，这样可以节约大量的人力资源成本。在新工科背景下，人力资源共享为工科专业之间的交叉融合提供了有力支撑。

三、结束语

在新工科建设背景下，高校实验室为新兴产业的发展培养具有设计思维、工程思维的卓越工程技术人才，同时，实验室本身也得到了长期可持续发展。

参考文献：

[1]“新工科”建设复旦共识[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：27-28.

[2]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]张涛，顾锋，丁鹏.面向需求的实验室校企共建模式探索[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：228-230.

[4]吕海霞，虞文亚，尚龙安，等.联合实验室助推校企合作共建实验教学示范中心[J].实验技术与管理，2016，33（9）：211-214.

[5]魏小锐，李阳苹，赵维佺，等.面向应用型人才培养的校企联合实验室建设与实践[J].实验室研究与探索，2015，34（2）：231-234.

[6]郑双阳，李杰辉，方杰.风险转移视角下的校企共建实验室创新模式[J].实验技术与管理，2017，34（4）：251-256.

[7]王辉，胡京枝，云菲，等.校企共建实验室安全管理的研究[J].实验室科学，2016，19（12）：236-239.

[8]何洋，宋瑱，李东梅.“开放实验室”实验教学模式的实践与探索[J].教育教学论坛，2017（11）：267-268.

[9]郜维超，黄刚，尹婵娟.开放导向模式在高校实验室管理中的应用[J].实验技术与管理，2017，34（7）：235-238.