设立本科生开放基金实验项目的探索

晏　铭, 曾光明, 黄丹莲, 刘云国, 范长征, 张　薇

(湖南大学 环境科学与工程国家级实验教学示范中心, 湖南 长沙　410082)



设立本科生开放基金实验项目的探索

晏铭, 曾光明, 黄丹莲, 刘云国, 范长征, 张薇

(湖南大学 环境科学与工程国家级实验教学示范中心, 湖南 长沙410082)

本科生开放基金实验项目吸取了科研开放基金项目的管理经验,是以本科生为项目负责人并在教师指导下,以完成大学生创新研究项目、毕业设计等工作而申请的大型精密仪器设备开放基金项目。项目以设备培训及设备使用申请为主要模式,不仅支持了原有项目的高水平、高质量完成,也为本科生提供了参加设备培训、融入先进的科研实验室工作的机会,实施以来收到了良好的实验教学效果。

开放基金项目； 本科生教育； 实验教学体系； 实验教学管理

开放基金在促进大型仪器设备开放共享、提高资源利用率、加强学科交流方面起到了积极的作用。目前高校中开放基金项目的受益者通常为高校的科研团队,主要受益对象为团队中的青年教师和研究生,而针对本科生的开放基金项目则并不多见。为了配合教学改革与教学质量工程建设,湖南大学自2012年起以专项资金支持面向本科生的开放基金项目。该项基金用于支持有兴趣的本科生实施创新性实验项目和毕业设计等常规本科实验项目,项目主要包括大型精密设备使用培训以及大型精密仪器上机操作测试等。本文就本科生开放基金项目的管理作出总结。

1　面向本科生开放基金实验项目背景

我校环境科学与工程国家级实验教学示范中心(以下简称“中心”)依托环境生物与控制教育部重点实验室、环境工程国家重点学科、“863”计划、“211工程”、“985工程”等大型国家级项目平台而建。中心自20世纪90年代起,在学校的统一安排下进入湖南大学大型科学仪器共享平台,其中17台大型精密仪器作为国家重点学科和省部级重点实验室进入湖南高校大型仪器设备共用网。

在多年的科研平台开放基金的运作过程中,中心实验室积累了大量的宝贵经验。为了将这些宝贵经验以及优质实验资源应用到本科教学中,实现中心培养学生实践能力与创新能力的目标,中心从2009年获准建设国家级实验教学示范中心开始,积极探索行之有效的面向本科生开放的新途径和新办法。

早在2004年,学校启动了大学生创新训练(students innovation training,SIT)计划,这是学生在导师指导下进行的初步创新研究工作,是在原有的开放实验基础上发展而来的。该计划是我校推进“教育教学创新工程”,培养学生的创新能力和工程实践能力的重要举措。根据项目的优秀程度不同,SIT项目的资助金额为每个项目1 000～20 000元不等。除了经费支持外,学校还制定了奖励制度,以鼓励更多的优秀学生参与此项活动。例如学生参加SIT计划,结题验收后可获得创新与课外实践训练1～4学分,并记入档案。学生参加SIT项目的研究内容还可作为相关课程设计或毕业设计(论文)的创作素材。

为保证指导教师能投入时间、精力对学生进行实质性的指导,学校还针对指导教师制定了相关规定和激励政策,包括对指导教师的工作量给出明确计算方法、指导成果可申报优秀教学成果奖；对在培养学生创新能力方面成效突出的项目,学校还将给予参加者和指导教师特别奖励。这些措施极大地激发了教师和学生对创新探索和参与SIT项目的热情。

但是在SIT项目实施过程中也存在一些问题。首先,SIT项目主要面向课外选题,由学生自主把握,但是由于申请该项目的学生大多为低年级本科生,他们的知识面有限、科研能力不强,对开展SIT项目所依托的平台不熟悉；其次,学生申请SIT项目的动力来源于获得学分、保研和取得就业的优势,因此在项目申请阶段积极性较高,而在项目实施阶段则动力不足,造成了很多SIT项目无法结题或者草草结题；再次,SIT项目时间跨度较长,通常为一年半左右,因此指导教师难以有效地管理SIT项目的进度,容易出现虎头蛇尾的现象。

为解决大学生创新训练项目的一些弊端,同时增加本科生参与科研实验室工作，尤其是使用高精尖现代化设备进行实验的机会,学校推出了一种新的大型精密仪器开放基金项目。该项目面向SIT项目、本科毕业设计以及提交实验项目申报书的本科学生,由学生作为负责人,指导教师辅以指导,自主填报开放基金项目申请书,项目时间跨度为一个学期。

2　面向本科生开放基金实验项目的管理模式

2.1大型精密贵重仪器的应用知识培训

环境学科作为一种应用型的交叉学科,与化学、生物、材料、土木等学科有着密切的联系,其核心课程大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物资源化、环境监测和生态学的实验项目都需要用到生物、化学、材料等学科的大型精密贵重仪器。因此,中心每年以联合培养的模式鼓励本科学生前往上述几个学院的实验室进行交流合作,并接受相关学科的学生进入中心进行实验合作交流。项目采用学生选教师、教师选学生的双向选择方式,让学生以参与教师课题研究的方式进入科研实验室参与科学研究。中心根据学校安排,选择部分通用性强的大型精密仪器,对本科生进行通识教育与应用操作培训。由学院提出大型精密仪器操作培训内容、培训对象、时间安排及所需资助经费等。

2.2资助利用大型精密仪器开展实验研究的项目

项目既可以由指导教师和学生联合申报,也可由学生自主申报、自主选择指导教师。学院也会指定教师指导学生进行项目申报。在教师的指导下,本科生按照每小组3人左右,根据学校列出的大型精密仪器开放目录,选择实验研究所需的大型精密仪器并填写项目申请表。项目经指导教师签署意见后，学院审核筛选，然后报实验室设备与管理处审批，最后学校专家评议组评议。

根据项目申报书的内容、创新性和复杂程度,专家评议组将申请项目分为A、B、C类,资助金额分别为1 000元、2 000元和4 000元。经费主要用于实验耗材的购置和校内开放大型精密仪器的机时费,资助周期为一个学期。

项目负责人要根据资助类别进行详细的机时使用与材料购置预算；实验室设备与管理处审核预算后发放项目资助(经费)卡；项目负责人预约使用开放设备后,凭资助卡结算费用。学校为支持面向本科生的开放基金项目工作,从已有的大型精密仪器开放平台中筛选出部分设备,按最低成本制定收费标准。

按照开放方式的不同,本科生开放基金项目分为4类:A类——学生经培训后可上机操作； B类——学生可部分参与设备操作；C类——学生不操作、机组提供分析测试或加工结果；D类——其他(须注明)。

为避免大学生创新训练项目虎头蛇尾的现象,面向本科生的开放基金项目强化了项目结题管理。项目的日常检查由项目指导教师负责,中期检查由项目负责人提交书面报告、学校组织进度检查。学期结束时,项目负责人要提交结题申请报告、提供支撑材料,由所在学院审核后报实验室设备与管理处,由实验室设备与管理处组织结题验收。A类、B类项目由学校组织项目答辩,C类、D类项目由各学院组织项目答辩。

3　面向本科生开放基金实验实践项目的效果

3.1大型精密仪器的应用知识培训效果

面向本科生的大型精密仪器培训项目每学期组织10项左右(见表1),每个项目参与人数约20人,通过10个学时的系统学习,要求学生在规定时间内掌握设备的工作原理、样品预处理制备、上机操作及在实践中的应用。相比仪器分析等演示类实验课程,项目培训需要学生自行上机操作,并根据实验结果提交实验报告。项目自实施以来,中心每年接待外院2批共40名学生参加培训。

表1　2014年学校下学期面向本科生应用知识培训项目

3.2面向本科生开放基金实验的实施状况

面向本科生开放基金实验实践项目实施以来,中心累计申请各类项目16项,项目涵盖纳米材料、生物吸附、功能性催化剂等方面的环境热点问题,本科生申请开放基金项目的积极性逐年提高。从项目第一期的13项申请7项获批(见表2),到第二期的18项申请,9项获批(见表3)。随着学校各院系对面向本科生开放的仪器设备增多,从第一期的76台增加到第二期的118台,其中不乏价值百万元以上的仪器设备,其中很多是以前本科生很少能接触到的高端科研设备。

表2　2014年上学期中心获批开放基金项目

表2(续)

表3　2014年下学期中心获批开放基金项目

面向本科生的开放基金实验实践项目取得了良好的成效。2012届本科生蒋潇的论文Experimentalstudyonaroomtemperatureurea-SCRofNOoveractivatedcarbonfibersupportedCeO2-CuO被国际SCI源刊EnvironmentalTechnology(SCI IF 2011=1.406)接受；2011届本科生曾政的论文ReactionofNOatlowtemperaturebyACFloadingureaandrare-earthelementoxides(La2O3, CeO2)；Selectivecatalyticreduction(SCR)ofNObyurealoadedonactivatedcarbonfibre(ACF)andCeO2/ACFat30℃:TheSCRmechanism、RemovalofNObycarbonaceousmaterialsatroomtemperature:areview分别在国际刊物JournalofCoordinationChemistry(SCI IF 2011=1.547)、EnvironmentalTechnology(SCI IF 2011=1.406)、CatalysisScience&Technology(SCI)发表。参与项目的部分优秀本科生被保送本院、北京大学、清华大学等高校或者中科院继续深造。

4　结果与讨论

面向本科生的开放基金实验项目作为大学生创新训练项目和各种实习的良好补充手段,在演示型实验为主的本科实验教学中起到了良好的作用。

首先,应用培训项目由学生根据自己的专业知识和实验需求在网上自主申请,通过培训能够获得基本的上机操作和样品前处理能力,拓展了学生的眼界和动手能力；其次,大型精密仪器开放基金项目采用教师和学生共同申报,学生作为项目负责人的管理办法,有效地解决了项目脱离学生实际或由于学生知识面不足致使项目可行性差的问题；再次,项目在较短的时间内规定了完善的中期检查和结题要求,通过学生参加答辩的形式,督促学生亲身完成项目中的工作,并通过现场提问的方式考查学生的项目完成情况。通过完整的项目周期,学生的各方面能力得到较大的提高。

在项目实施过程中也存在一些尚需改进的地方。首先,通常项目实施时间只有一个学期,而部分实验周期较长,希望通过项目自身情况灵活调整项目周期；其次,虽然规定开放设备分为学生可经过培训上机操作、学生可经过培训在指导教师的帮助下上机操作和完全上机操作几种类型,但是实际的情况是,由于本科生的基础知识较为薄弱,大部分实验只能在教师的指导下完成,有必要提高学生实际动手操作能力；再次,项目支持面有望进一步扩大,不仅有SIT项目,也有毕业设计、课程设计等方面的需求项目,因此学校提高支持力度势在必行。

环境科学与工程国家级实验教学示范中心将继续完善有利于培养学生实践能力和科技创新能力的实验教学体系,以高素质实验教学队伍、良好的实验教学环境和完备的实验教学条件为保障,培养具有创新意识、创新精神和创新能力的高素质人才,建立高效运行的管理机制,全面提高实验室管理和实验教学水平。

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Exploration on implementation of open fund experimental project for undergraduates

Yan Ming, Zeng Guangming, Huang Danlian, Liu Yunguo, Fan Changzheng, Zhang Wei

(Environmental Science and Engineering Experimental Teaching Demonstration Center, Hunan University, Changsha 410082, China)

The undergraduate open fund experimental project is base on the of previous opening research projects and sets the undergraduates as the project director with the guidance of teachers, aiming at supporting the application for large-scale precise instruments & equipment during completing the college students’ innovative research project and graduation design of the undergraduates by offering necessary expense. Equipment training and use are the major mode for the project, which can not only ensure a perfect accomplishment of the project, but also provide an opportunity for the undergraduates to integrate themselves into the advanced scientific laboratory. The project has received perfect results and plays a complementary role in improving the undergraduates’ experimental teaching system.

open fund project； undergraduates education; experimental teaching system; experimental teaching management

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.06.043

2015-09-08

国家自然科学基金项目(51521006)资助

晏铭(1981—),男,安徽当涂,硕士,工程师,国家级实验教学示范中心副主任,主要研究方向为环境工程.

E-mail：ym8188@hnu.edu.cn

G642.4

A

1002-4956(2016)6-0168-04