新工科背景下教育部重点实验室建设对策探究

徐志玲， 王贵学， 王伯初， 刘万钱， 吕永钢

（重庆大学生物流变科学与技术教育部重点实验室；生物工程学院，重庆400030）

0 引 言

新工科建设是应对新产业变革，引领高等教育改革创新的重大战略部署［1］。“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”中明确了新工科的建设与发展指导路线，其中包括加强研究和实践、创新工程教育方式与手段、加强合作与交流等内容，为推进工程教育改革提出了新要求、新目标。教育部重点实验室是国家开展一流学科建设、高水平科学研究、高层次人才培育、高端实质性学术合作交流的重要载体［2］。作为复合型创新人才培养的重要平台，教育部重点实验室是新工科建设的重要保障，新工科的建设也需要新型的实验室作为支撑，新工科必将对实验室建设产生深远影响。因此，研究新工科背景下教育部重点实验室建设如何应对人才培养创新变革的关键策略，具有重要意义。

1 实验室发展现状

与国内生物工程与技术类教育部重点实验室包括生物医学光子学、分子酶学工程、分子生物物理、生物活性材料、分子微生物学与技术、神经信息、生物医学信息工程、生物信息学、生物医学工程等实验室比较，生物流变科学与技术教育部重点实验室的建设与发展存在一些相对优势与不足。

1.1 实验室优势

（1）生物流变科学与技术教育部重点实验室是国家唯一的一个属工学学科、生物流变学领域的教育部重点实验室，研究特色明显；

（2）实验室汇聚了多学科交叉、富有创新性的中青年研究队伍，经过近40年的学科积淀，现已成为中国生物流变学高层次人才培养最大的基地之一；

（3）实验室突出流变学定量研究特色，以市场需求为导向，已将一批原创性成果应用于植介入医用器械、生化过程控制、纳秒级脉冲肿瘤治疗仪研发等领域。

1.2 实验室不足

（1）实验室缺乏学术领军人才，引进难度较大；

（2）需进一步着力基础研究与产业转化，力争国家重大项目；

（3）需进一步深化国际科研合作，提高国际学术影响力和竞争力。

2 实验室建设与发展对策

新工科建设最重要的核心任务包括3个方面：学科领域内的科学研究、研究队伍建设以及专业领域的人才培养［3］。新工科模式下，科研平台建设的整体布局和规划，应定位于专业人才培养的目标实现［4］。实验室应加强顶层设计，瞄准新工科科学与经济发展的国家重大战略问题，培养创新实践能力强，并具备国际竞争力的高素质复合型卓越工程科技人才。经济学中著名的“木桶理论”，即木桶装水的容量不是取决于木桶中最长的木板，而是最短的木板。因此，实验室的建设与发展应坚持这样的理念：扬长补短，相关学科领域协调融合发展。

2.1 提升实验室的研究水平与贡献

科学研究是新工科建设的基础，实验室应坚持服务国家的理念，发展特色学术研究，构建相应的学科知识体系、学科专业课程体系等［3］。

（1）生物流变学与其他学科交叉融合。生物流变科学与技术教育部重点实验室是我国最早开展生物流变学研究的实验室。曾经由于在胆道流变学方面的原创性基础研究成果获得国家自然科学三等奖，发明的液体震荡波胆结石治疗仪获得国家发明三等奖等，研制和开发的系列临床血液流变学检测仪在全国上千家医院得到广泛使用，并引领出我国临床血液流变学检测仪器新兴产业。目前，国际生命科学界、物理科学界和工程科学界已开展日益紧密合作，广泛、深入地研究生命物质在力学、流变学因素的作用下的运动与变形规律及其在生命活动中的作用，所获得的发现有可能会革命性地改变人类对于生命活动的现有认识，并由此导致在重大疾病的诊断和防治以及生物材料工程、生物医药工程和农林生物技术等方面产生重大突破，助推社会经济发展。因此，生物流变学研究呈现出向多尺度、多领域交叉发展的趋势，特别是在微米、纳米尺度的微流变学研究不断有重大成果出现。实验室一系列合作论文在《NATURE》［6］《SCIENCE》［7］《NATURE MATERIALS》［8］《NATURE NEUROSCIENCE》［9］《NATURE COMMUNICATIONS》［10］《ADVANCED SCIENCE》［11］等高水平杂志上发表。新工科更注重学科间的交融性、综合性和实用性［12］。实验室在运用生物流变学的方法和技术解决生物医学和其他生命科学领域的实际需求中，多学科交叉融合，形成了一定的学科优势和研究特色。无论在基础研究还是应用技术开发方面都取得了显著的成绩，积累了大量经验，形成了可持续发展的基础，生物流变学是实验室发展的根基与特色（见图1）。

图1 生物流变学与其他学科交叉融合模式［5］

（2）服务国家重大战略需求。现阶段新工科建设要求实验室应紧密围绕国家人口健康重大需求，响应“一带一路”“中国制造2025”“互联网＋”等重大战略举措，主动布局相关专业领域的科学研究，尤其聚焦“力-生物学耦合调控机制/组织修复材料、医疗器械设计/药物研究”中的关键科学问题，坚持“前沿基础—关键技术—技术转化—示范应用”的研发主线，深入调研实验室在国内外生物流变科学与技术领域及相关学科中的学术影响力和地位，以及在国家战略需求、地方经济发展、行业产业科技创新中的贡献，以及产生的社会影响和效益，努力形成国际水平的基础理论和应用技术原创成果，实现学术重大突破，产业重大支撑。

（3）梳理实验室的重要/特色研究成果与贡献。实验室应厘清思路，凝练特色，统筹实验室研究内容，体现新工科发展和社会需求的引领与不可替代性。另外，应整合力量，突出亮点，统筹相关领域的资源和力量，推动学科交叉和医工结合。实验室要长期围绕国家战略、地方及产业需求，结合实验室方向和特色，制定落实实验室发展纲要，尤其是做好现阶段的“十四五”规划，谋求实验室长远发展。

（4）组织申报国家级重大项目和重大奖项。重大项目及重大奖项申报，是实验室一直努力的方向。应积极筹划申请或参与申请国家级重点重大项目，申报省（市）级一等奖或教育部级一等奖及以上的奖项。

2.2 提升研究团队建设

团队建设是新工科建设的根本，是科研创新与人才培育的前提与保障［3］。实验室一直注重人才队伍及梯队建设，协同依托单位重庆大学的“四层次七类别”人才计划，大力倡导“开放、流动、联合、竞争”的人才管理与运行机制，培养与引进并重，着力营造“人尽其能、才尽其用”的科研氛围。新工科背景下，实验室应继续遵循精干、高效的原则，采取相应对策，砥砺、造就、汇聚生物流变学领域学术拔尖人才和高水平创新团队。①组建科研团队，进一步拓展已有研究团队、打造学科交叉研究团队、布局前沿领域研究团队。以方向引导团队建设，以特色吸引优秀人才。强化实验室人才队伍梯次，统筹交叉学科人才力量，铸造核心研究团队，重在建设科技部创新团队、基金委创新团队等。②组织申报人才项目，优化科技人才结构，重在建设国家级青年人才团队。积极推动实验室青年人才培养，探索实验室相关制度的改革，重点培育和引进青年长江学者、“优秀青年科学基金”获得者、“万人计划青年拔尖人才”等。

2.3 改革教育教学模式

新工科建设的核心任务是人才培养，与科学研究相得益彰［3］。科研成果反哺教育教学，而教育教学又推动学术研究。根据《教育部重点实验室建设与运行管理办法》，教育部重点实验室的主要任务之一，以高水平科学研究支撑高质量的高等教育［5］。

（1）新工科建设时期，应提前布局新工业时代的学科专业和人才培育［13］。实验室积极构建与新工科背景相适应的专业结构体系，并开设了“智能医学与工程”这一新工科专业，使医工—理工—学研三融合跨界培养成为实验室人才培养的新常态。

（2）学研融合是生物流变科学与技术教育部重点实验室人才培养的重要特色。新工科背景下，教育教学应充分利用实验室研究平台，开展国家大学生创新性实验计划、大学生科研训练计划（SRTP）、课外科研实践及创新创业实践等项目，深化科教融合，推动教学发展，将实验成果转化为教学资源。

（3）新工科要求以产业需求和未来发展为导向，提升人才培养质量［3］。因此，实验室应进一步创新跨学科、跨院系，以及与国内、国际科研机构或企业的人才交流和培养机制。深入调研深圳普门科技股份有限公司、深圳森骏（重庆）公司、重庆西山科技有限公司、重庆山外山科技有限公司、重庆金山科技有限公司等单位的产业需求，洽谈科研合作，争取在医疗器械、生物制药等方面整合成基础—应用—转化，从而形成实验室的特色。

（4）新工科建设以互联网和人工智能为核心，新工科背景下探索信息技术与教育教学的深度融合，促进课堂教学从以教为主向以学为主转变，有效运用现代信息技术，改革教学模式势在必行［14］。结合视频教学资源，利用“雨课堂”“重庆大学SPOC平台”和现代信息技术软件，实验室教师队伍应积极改进研究性学习课前、课中、课后的教学设计。采用线上线下混合式教学模式，将线下课堂时间利用最大化［15］。采用以学生为中心、引导学生主动学习的教学策略，有效培养学生的创新能力，促进教育教学向“以学生为中心”转变，构建“以学生为中心”的研究性教学。

2.4 加强国际合作与交流

新工科建设的重要途径及任务之一是国际化［16］。国际化对于实验室发展具有重要意义，努力通过国际合作，使研究团队国际化、科技合作国际化、人才培育国际化、合作办学国际化，培养具备全球视野的高素质综合型人才。

（1）生物流变科学与技术教育部重点实验室应继续加强同美国加州大学洛杉矶分校/圣地亚哥分校、美国匹兹堡大学、英国剑桥大学、英国格拉斯哥大学等教授专家的国际合作，联合申报重大研究项目，联合培养研究生，努力提升科研及教育教学国际化水平。

（2）实验室应继续聘请国外专家来访讲学，聚集优秀的国际专家，开展国际间的学术交流，探讨国际前沿研究进展，努力发挥国外专家的学术、经济和社会价值，加快实验室建设的国际化进程。

（3）实验室积极响应“一带一路”建设，拓展国际合作办学及留学生培养的空间，与印度尼西亚万隆工业大学（Institut Teknologi Bandung，ITB）联合培养专业硕士，并招收伊拉克、越南、肯尼亚、印度、印度尼西亚、巴基斯坦等国家的留学生进行研究生教育。

（4）积极筹办如“中美生物医学工程暨海内外生物力学学术研讨会”系列会议，展示交流国内外生物流变学领域最新的研究成果，推进海内外学术研究与人才培养的实质性合作。

3 结 语

教育部重点实验室按学科进行布局建设，应结合学科自身特点，以市场和产业需求为导向，围绕新工科建设的三大核心任务（队伍建设、科学研究、人才培养）［3］，以创新人才培养质量为目标，主动应对国家重大战略部署—“大健康产业”计划，引进或培育学术领军人才，建设国际化领军团队，开展学科领域的特色研究，发挥生物流变学基础应用研究领域的引领作用，把实验室建设成为生物流变学领域内高层次人才聚集和培养的基地、高水平科技创新平台、高水准国际化合作基地，从而为具有新工科高素质复合型的卓越人才培养提供坚实的支撑和保障。