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高校重点实验室在本科生创新能力培养方面的探索与实践
——以河南省航空材料与应用技术重点实验室为例

2023-02-24高前程刘要红郭晓琴关莉

创新创业理论研究与实践 2023年24期
关键词:本科生重点学术

高前程,刘要红,郭晓琴,关莉

(1.郑州航空工业管理学院 河南省航空材料与应用技术重点实验室,河南郑州 450046;2.郑州航空工业管理学院 材料学院,河南郑州 450046;3.郑州航空工业管理学院 创新创业中心,河南郑州 450046)

新工科是推动传统制造业向更高附加值领域转型、促进产业结构优化升级、实现经济平稳发展的重要驱动力量。2017 年2 月,教育部高等教育司印发《关于开展新工科研究与实践的通知》,对新工科人才的创新能力培养工作提出了更高的要求[1]。为了满足这些新需求,工科教育需要进行改革和创新,如何开展新工科研究与实践已经成为迫切需要解决的问题。河南省航空材料与应用技术重点实验室是河南科技创新体系的重要组成部分,是高等学校培养创新人才的基地。实验室积极向本科生开放实验室,并通过各种措施为本科生早期接触科学研究和进行创造性学习提供支持,为培养创新型人才探索新模式,以期构建适合实验室专业人才培养的科研实践体系[2-3]。此体系可以培养本科生具备扎实的理论基础,同时提高本科生的实践能力和综合素质。实验室在培养本科生创新能力方面取得了一些成果,本文就实验室开放工作和本科生创新能力培养工作展开讨论。

1 亟须开放重点实验室,弥补本科生创新能力培养的不足

1999 年以来,我国本科教育进行了较大幅度的扩招,本科生的培养面临较大的挑战与压力[4],尤其是实验教学以验证型实验和操作型实验为主,学生按部就班地完成实验流程,较少主动思考,不利于其创新能力的培养[5-6]。此外,实践教学课程标准不统一,课程内容更新不及时,加上实践性不足,这些都严重影响了实践教学的质量和成效[7]。传统的本科生培养机制难以满足社会对新工科人才的要求,亟须引入新的机制来提升本科生的综合能力[8]。而与之对应的是,高校科研实验室主要供教师指导研究生完成相关科研实验,较少向本科生开放,科研实验室设备仪器利用率不高,造成资源浪费[9]。同时,刚入职的年轻教师未进行职称评定,无法招录研究生,在开展复杂、大型实验时,面临实验人手不足的问题[10]。

2 重点实验室向本科生开放的硬件条件和前期基础

河南省航空材料与应用技术重点实验室为河南省首个聚焦航空材料特色的重点实验室,实验室为河南省相关企业和机构提供航空材料和相关技术的研究、开发、测试服务,推进了河南省航空产业的整体发展,并两次荣获郑州市大型科学仪器设施共享后补助一等奖。硬件方面,重点实验室包含透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、高低温智能X 射线衍射分析仪、高分辨拉曼光谱仪、矢量网络分析仪、微波双频烧结系统和电场振荡烧结系统等大型设备40 余套,全面满足目前航空材料及应用领域要求,全面支撑学校“材料类”河南省重点学科和材料成型及控制工程认证通过专业的实验平台[11]。

3 重点实验室向本科生开放的先期探索路径

为了更好地发挥重点实验室在育人方面的作用,河南省航空材料与应用技术重点实验室非常重视本科生科研素养的培养工作,并进行了积极探索,取得了一系列成果,具体如下。

3.1 重点实验室开发学术项目案例库并开展“学术巡回宣讲”活动

目前,重点实验室结合科研项目,开发了相对应的线上课程和学术项目案例库,用于本科生课程教学。其中,材料测试分析方法虚拟仿真实验系统被评选为河南省一流本科课程。此外,重点实验室结合自身特色,积极开展了“学术巡回宣讲”活动,引导本科生了解和参与教师的科研项目,了解目前新材料的研究方向。重点实验室还定期邀请业内知名专家举办专题讲座,为学校师生启发科研思路,激发学生对科学研究的热情。接下来,重点实验室还将邀请材料学院优秀教师为学生详细讲述各自所在细分领域的最新学术进展,以期使学生加深对学术前沿问题的理解。

3.2 重点实验室联合校外导师开展“四年一贯制”本科生毕业设计工作

重点实验室一直承担着郑州航空工业管理学院材料成型及控制工程本科生的毕业设计和竞赛实训工作。重点实验室通过联合区域典型相关企业(一汽模具分厂)和兄弟高校(郑州大学)等单位开展了联合指导毕业设计,显著提高了毕业设计的质量和学生的就业质量[12]。结合学校四年一贯制的全流程培养体系,本科生从大一进入实验室,在实践中理解课堂学习的理论知识,为大四的毕业设计奠定良好的基础,这种培养模式也获得了学生的广泛好评。

3.3 重点实验室组织本科生科研团队开展学科竞赛训练活动

重点实验室结合教育部和学校每年开展的大学生创新创业训练计划和实验室开放项目,开展本科生科研团队遴选和本科生相关项目校内推荐工作。学校遴选优异的项目并将其推荐至省赛,进而选拔进入国赛,重点实验室培育的相关项目优势明显,成果斐然。其中,2022 年大学生创新创业训练计划,重点实验室推荐入选国家级重点支持领域项目1 项、国家级立项4项。重点实验室参加中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛省赛并获得荣誉20 余项。

4 重点实验室在本科生创新能力培养方面的成效及保障措施

重点实验室以培养本科生创新能力、科研素养、团队精神和实践能力为目的,通过不断的实践探索,取得了一定成效。结合以上先期探索,进行总结分析和反思。

4.1 “学术巡回宣讲”和“四年一贯制”本科毕业设计,有助于学生创新能力和科研素养的培养

重点实验室通过“学术巡回宣讲”活动,拉近了学生与科研实验室的距离。同时,学生通过“学术巡回宣讲”了解科研实验室的硬件仪器和相关宣讲教师的科研项目,发现自己的爱好和兴趣点。宣讲教师通过“学术巡回宣讲”进行本科生团队的招募和组建,解决了科研项目实验人手严重不足的问题。“四年一贯制”本科毕业设计要求学生从大一开始就选择学业导师,逐步了解实验室和学术发展新方向。配合“学术巡回宣讲”,学生结合爱好和兴趣点积极进行科研探索,为毕业实习和毕业论文撰写奠定坚实的基础。学生通过对学术前沿课题的探究和学习培养了创新能力和科研素养。

4.2 本科生组队参加大学生课外科技活动,推动学生团队精神和实践能力的提升

教师在指导学生进行科研探索的同时,将部分具有可行性与市场价值的项目进行竞赛转化,培育为大学生创新创业训练计划和实验室开放项目,推荐学生参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛和全国大学生金相技能大赛等。在这些比赛活动中,学生需要自己组队完成项目,团队需做好分工,共同完成科研实验、文档制作和视频演练等一系列工作,有助于学生团队精神和实践能力的整体提升[13]。

4.3 重点实验室向本科生开放的保障措施

4.3.1 重点实验室向本科生开放的具体保障措施

为了保障学生拥有安全高效的实验环境,重点实验室制定《河南省航空材料与应用技术重点实验室仪器设备学生开放管理办法》,明确指出学生开展实验必须有指导教师相对应的操作培训和实验技术人员的现场考核,方可独立开展实验。“学术巡回宣讲”和“传帮带”制度能够使低年级学生快速了解并参与指导教师的科研项目[14]。此外,重点实验室联合材料学院完成了学术导师遴选工作,重点关注学术导师的教学科研业务能力、学术热情和责任心。

4.3.2 重点实验室积极争取经费保障

工科科学研究项目往往需要经费的支持,比如实验使用的耗材、试样分析与表征等。青年学术导师的经费比较有限,这会限制部分青年学术导师开展科学研究、指导学生的热情。为了解决以上问题,重点实验室向学校分别申请了面向教师和学生的实验室开放项目,并给予一定的经费支持。经费主要用于实验耗材的采购和小型设备的购置。此外,对于获得开放项目支持的研究小组,重点实验室全部设备免费向其开放,并免除实验室内所有大型仪器的使用费用。同时,《河南省航空材料与应用技术重点实验室仪器设备学生开放管理办法》明确指出,对于仪器发生的自然故障(非人为操作因素引起的故障),维修由实验室统一负责。这种经费保障制度充分保证了师生的权益,极大地激发了学生科研探索的热情。

5 结语

重点实验室在积极推进本科生进入实验室过程中取得了一些经验。在合作院系材料学院中,毕业生的考研率和就业专业对口率逐年攀升。2022 年,毕业生考研率为53%,大部分学生都有继续求学深造的意愿。不难发现,通过这些措施,本科生的科研素养和创新能力得到了显著提高,亟须使更多的类似重点实验室的科研平台向本科生开放,以更好地促进本科生科研能力的培养。

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