高校实验室向中学生开放的初探

2021-01-26刘佳霖

实验室研究与探索 2021年2期

许瑾，刘佳霖

（上海交通大学生物医学工程学院，上海 200030）

0 引言

高校实验室作为重要教育资源，需要对社会教育体系的进步以及培育中学拔尖人才贡献力量。高校实验室与中学生创新型学习相结合，通过举办夏令营活动以激发中学生科研兴趣、培养创新精神，养成实践能力为宗旨，通过沉浸式体验，把现代化的科学知识引入学生们的学习生活中，激发学生主动探索精神，从而培养和提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力。在参加活动的同时让学生感受高校学术氛围，体验科学研究中的乐趣，并能够与专业老师进行面对面的交流，引导学生们用探索的眼光看待生活，用创新的想法面对挑战，从而不断认识自己的潜能，明晰自己的志向。本文通过我校生物医学工程学院公共平台实验室连续3 年举办中学生夏令营的意义、面临问题、有效解决途径进行探讨，并通过对活动效果的反思提出改进建议和措施，为更好扩大高校实验室功能，向社会开放实验室教学资源提供参考。

1 高校实验室向中学生开放的意义

（1）助力对高中生评价体系的改革。中学阶段是一个人创新意识、创新思维、创新能力发展的关键时期。这个阶段的学生身心发展趋于成熟，自我意识逐渐强烈，个性逐步形成，是培养创新科学素养的关键时期［1］。高考改革试点的背景下，中学生科学创作学习成果及其评价作为“创新精神和实践能力“板块的重要评价内容被纳入学生综合素质评价的整体框架中，也是各中学及高校在招生录取过程中十分重视的综合素质评价信息［2］。然而各中学在帮助学生申请科创项目时会碰到实验设计困难、实验设备落后、师资力量薄弱等瓶颈，在这一困境下，他们往往会向各大科研院校寻求帮助。基于高中研究型课程实施的调查分析发现，社会力量的加入支撑是提高学生研究型学习资源配置水平与过程指导质量的必要补充［3］。

（2）助力高中教育质量提升，拓展高校实验室资源为社会服务的功能。我校要成为世界一流大学，在继续加强自身建设的同时，也要推动整个教育体系的发展，肩负起服务社会的责任，真正实现教育强国目标。《上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》中提出：“探索建立高中和大学的有效合作机制，鼓励大学向高中开放课程、实验室等教学资源，为部分学有余力的高中生开辟学习发展的新途径。建设和发展课外创新教育机构，拓展学生课余学习和研究的新空间”［4］。由此可见，中学与高校协同合作，助力高中教育质量提升已经成为国内教育突破的重点之一［5-7］。生物医学工程学院拥有学术造诣深厚、科研成果卓著的知名学者，学院实验室也拥有先进的仪器设备和完善的配套设施，在此优良的资源条件下，学院公共平台实验室与非学历办公室将“高中生科技夏令营”与“实验室资源社会开放”相结合，不仅开阔了中学生科研思维与眼界，帮助他们更好地去申请规划科学创新项目，更是拓宽了生物医学工程学院实验室功能，提高实验室资源的使用率，真正起到高校服务社会的职能。

2 高校实验室向中学生开放须注意的问题

（1）必须处理好实验室的正常工作与服务夏令营的关系。高校实验室的主要日常工作内容是开展各项科研教学活动［8-10］，对于筹办夏令营等社会公益活动缺乏经验。如何在不影响正常工作的情况下，充分发掘实验室资源，有组织有条理地策划好夏令营活动的各个环节，让参加活动的同学受益的同时，扩大学校学院影响力，提升实验室服务质量是整个夏令营活动的核心问题。

（2）必须针对中学生的基本情况，安排夏令营的活动内容。高校实验室主要使用人员是科研工作人员、实验室带教老师、本科生及研究生［11］。实验室相关课程也是根据学校要求进行设置和考核［12］。对于中学生来讲，他们的主要学习内容是各学科基础知识。如何通过夏令营课程的编排，在中学生现有知识水平的基础上，用浅显易懂的讲解和实践动手环节，让他们在学到生物医学各领域核心知识的同时，真正体会到学科价值所在，也是我们在筹办夏令营活动时面临的重要问题。

（3）必须高度重视中学生夏令营的安全教育与管理。高校本科生及研究生在进实验室前，都经过系统的理论学习和安全培训，会严格遵守实验室各项规章制度［13］。而中学生缺乏相应理论知识，不能深刻了解到各种不安全行为后面的真正原因，并且中学生自我约束能力相对较弱，如何在活动中对他们进行有效管理，在遵守实验室制度的同时，发挥其潜能尽可能在短时间内获取知识，是我们在筹办夏令营活动时不断平衡和解决的问题。

（4）正确处理好工作绩效与公益活动的关系。现阶段，高校对科研老师的考评指标主要包括发表文章的数量及质量、申请到的科研项目数、本科生研究生授课量等［14-15］，对于夏令营等公益活动的参与全凭自身对本学科的热爱以及社会科普的自身责任感，如何形成长效机制增加学院老师的积极性，自觉自愿参加活动的同时，还有工作成就感及满足感，也是我们不断探索和讨论的问题。

3 高校实验室向中学生开放有效途径

针对以上问题，学院公共平台实验室通过3 年夏令营活动的摸索与总结，形成了一套初见成效的工作方法，不仅保证了夏令营活动的顺利开展，同时也搭建了中学与学院实验室协同培育创新人才的桥梁，让参与活动的同学和老师都能有所收获。

（1）制定工作推进表，确保所有工作内容在时间节点内完成。中学生夏令营活动从前期准备、活动执行直到后期总结，工作内容繁多，各事项之间环环相扣。如何能抓住主线，同时兼顾细节，制定详细可行的推进表可以有效提高活动的组织效率。①夏令营活动早期策划阶段，在推进表中罗列出主要工作目标及时间节点，使整个活动概貌立体凸显，在千头万绪的工作中理出工作重点主线，这样在筹备工作中不会有影响大局的遗漏或失误出现；②在活动准备阶段，对照推进表根据实际需求添加工作细节，逐步完善活动流程，做到活动执行时有条不紊，在不偏离主题的前提下，尽量满足学生们个性化的需要求，让活动更加精彩丰富；③在活动总结阶段，根据活动实际效果对推进表内容进行修改补充，为下一年度的活动的改进提供参考，在总结经验的同时，还能对每一个活动环节有所思考和完善，真正做到每一年的夏令营活动都有创新和亮点。

（2）结合中学生自身特点及学院学科特色，为学生们量身定做一系列的科研讲座和实验观摩及实践。生物医学工程专业是应用现代工程技术方法，探索研究对疾病的“早期诊治”和“精确化、个性化、微创化”治疗和康复手段的综合性交叉学科，具有跨越数、理、化、机、电、医等多学科、广范围、高层次交叉融合特征。在此基础上，结合中学生自身能力和学习特点，与授课老师一同探讨如何量身定做系列科普讲座及实践，让学生们由浅入深逐渐了解各学科领域知识，使他们真正感受到生物医学工程学科不但可以直接为解决临床一线问题提供技术和解决方案，更可以前瞻性地引领新产业、新技术和新型诊疗方法的产生与落实［16］。

（3）与参加夏令营的中学以及授课老师保持及时高效的沟通是贯穿整个活动始终的核心内容。①在活动筹备阶段，活动主题、参加人数、时间、地点、课程内容的设置是一个系统而又繁琐的工作环节，需要在和相关中学及授课老师反复的协商后才能逐渐确认，在这个过程中需要建立高效的沟通机制达到信息快速准确地获取，并通过信息整合迅速做出相应的决策，高效率的完成活动方案的制定和确认；②在活动执行过程中，随着对课程内容的深入了解，学生的兴趣点有可能会发生改变，甚至对某一知识点希望老师能给予有更加专业前沿的讲解。在这种情况下，在执行既定课程表的同时，也会随时收集学生对授课内容的反馈，并与相关授课老师进行沟通，进一步优化课程内容或实践环节，真正起到夏令营活动在学生中的引领作用。此外，建立高效的沟通机制可以应对活动过程中的各种突发状况，在第一时间内把信息准确快速地传达给学生和老师，避免由于信息不对称影响活动效果；③夏令营活动结束后，需要和学生保持长期的沟通，收集他们对活动效果的反馈，为来年夏令营活动的准备提供参考。同时有些学生希望能与相关授课老师保持长期的合作交流，通过夏令营的后续效应，极大地扩展了夏令营活动在中学生中的影响力，帮助学生在科创实践中能得到高质量的专业指导，进一步开放高校实验室优越的师资力量及大型先进仪器资源，为社会科普工作推进发挥重要的社会职能。

（4）根据中学生自身特点，设置与之相适应的管理体系和方法。在保证夏令营活动安全进行的前提下，让学生在有限的时间内充分发掘潜能，汲取更多的知识储备，有利于培育他们的科学素养和创新人格，为今后校内外科技创新项目进行夯实基础。中学生和大学生、研究生相比，他们没有经过系统的专业培训，对实验室安全认识不深刻，但是对新鲜的环境、设备、试剂等充满好奇，为了保证夏令营活动安全有序进行，在活动安排及课程设置上要充分考虑到中学生这一特点制定有效的管理体系，譬如在活动报名时就要以签订安全承诺书的形式让参与学校及学生意识到安全重要性，开营第一课内容重点用各种生动的案例给学生敲响安全警钟，在动手操作环节中尽可能避免让学生接触锐器、有毒有害试剂等有安全隐患的物品。总之，通过不同环节设置，让“安全”及“规则”时刻烙印在学生脑海，为今后养成良好的科研思维及习惯打下基础。

（5）通过各种途径调动授课老师的积极性。除了向学院申请各种奖励机制外，要及时表达学生对活动效果的正面反馈，积极推动学生与授课老师后续的深入合作交流，让参与的老师有工作成就感并能体会到夏令营活动带来的附加效应，譬如在与学生的沟通交流过程中，他们也会不断拓宽专业知识及社会认知领域，甚至在学生各种奇思妙想的碰撞下，迸发出新的学术火花。此外，夏令营活动也会让高校老师对新时代的中学生有全新的认识，如何与他们进行沟通、倾听他们的见解、快速准确抓住他们的兴趣点并加以引导，也会帮助他们在日常本科生研究生管理提供新的思路和方法。

4 高校实验室向中学生开放的效果及改进

4.1 活动效果

在连续3 年的中学生夏令营活动中，来自8 所重点高中的学生和老师通过丰富多彩的课程全方位多角度与生物医学工程相关学科进行了亲密接触，参加了XCT显微镜原理讲座课程，并采集身边细小生物利用超高分辨的实验CT 设备观察其内部精微的三维结构；聆听了小动物实验相关伦理知识讲座，观摩并动手实践了实验小白鼠的灌胃、尾静脉注射、脑血管病动物模型的制备等实验操作；亲手制备与临床检验相关的荧光磁性微球；学习超声成像设备的检测和治疗疾病的工作原理，并亲自用超声设备寻找自己的血管并检测血流速度；接触到组织工程与生物材料相关前沿学科，制备水凝胶颗粒，并且领略了生物3D 打印机是如何参与构建人体组织的先进技术；通过学习医学嵌入式技术，了解到心电图，血氧指数等医学常见指标是如何形成及其含义，并亲手操作了血氧仪、心电图设备等。

最后闭营总结时，学生们热情洋溢的汇报了他们的学习经历，通过PPT 向评委专家们详细阐述了学习中收获的知识和感想，更是有学生针对当前的医疗诊疗技术大胆提出了自己见解和改进措施，赢得了专家的赞许。同时通过此次夏令营，使学生们有机会感受到高校教育的学习氛围和科研工作者的严谨工作态度，这对他们今后良好学习习惯的养成以及挖掘自身潜能树立奋斗目标提供了帮助。