高校科学研究支撑实验教学机制探究

贺占魁， 黄 涛， 杨九民

(华中师范大学 a. 实验室与设备管理处; b. 教育信息技术学院， 武汉 430079)

0 引 言

随着国家创新体系建设和产业转型升级，培养适应社会发展需要的高素质、创新型人才已成为高等教育的核心任务。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中明确指出要“支持学生参与科学研究，强化实践教学环节”，“促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合”[1]。《教育部关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见》中强调要“将最新科研成果及时转化为教育教学内容，以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养”[2]。因此，如何建立科教融合、相互促进的协同培养机制，推进实验教学改革与创新，提升学生创新精神、实践能力和科研能力是高校构建高水平人才培养体系，全面提高人才培养质量的重要内容。

1 科学研究支持本科实验教学现状

1.1 科学研究支持实验教学的重要意义

教学与科研作为高校的两大系统工作，虽然各有其自身的任务和发展规律，但它们并不是互不关联的孤立的系统，在这两个系统之间有着相互依存、相互渗透和相互促进的作用。德国教育家、思想家洪堡明确了高校科学研究的功能，并认为科研是为获得科学知识，为教学打好基础并为教学的不断发展服务的[3]。在教学过程中，教师结合自己的研究体会和独特见解，为学生提供前沿性知识，并将学术研究的方法系统性地传授给学生，从而激发学生参与科学研究的热情，培养科学研究的兴趣和能力，为学生今后独立研究奠定良好的基础[4-5]。对于实验和实践教学来说，与学科前沿和生产实际联系更加紧密，高校的科研优势能够有效转化为实验教学改革与创新的推动力[6]。

高校的科研资源,从硬件的角度来看，主要是用于科研的场所、设施、仪器设备以及相关的运行条件保障。从软件的角度来看，主要包括科研项目、科研成果以及掌握科研方法的教师智力资源等。这些科研资源集中体现在聚集了大量先进设备和高水平教师的各类科研实验室和研究基地。要将高校的科研优势向实验教学转化，不仅是对资源的再分配和再利用，更重要的是发挥其对人才培养的无可取代的作用，尤其是对学生动手能力和创新意识、科研能力和科学精神的培养[7]。

1.2 科研优势转化为实验教学质量的主要瓶颈

在培养创新人才这一核心要务指引下，高校积极探索，发挥科研优势反哺实验教学，努力推动优质科研资源向实验教学转化。但在转化过程中还存在着一些瓶颈问题，主要表现在科研教师实验教学观念、科研资源配置与利用、实验教学改革创新等方面。

(1) 科研教师投入实验教学积极性不高。高校中“重科研、轻教学；重理论，轻实践”的情况普遍存在，一些学术造诣高、创新能力强、科研经验丰富的教师更愿意将较多的时间和精力放在科研工作上，投入实验教学积极性不高。从当前多数高校对于教师的评价考核指标体系来看，科研成果在可量化指标中仍占据着主要权重，而教学成效尤其是实验教学相对弱化，投入实验教学更多的依赖教师对于人才培养的责任感,缺乏科学完善的教学质量监控体系和工作量认定方式，缺乏政策激励和制度保障[8]。

(2) 科研资源支撑实验教学不足。近年来，国家对于高等教育经费投入有了较大幅度的增加，高校实验室及仪器设备条件明显改善。但从全国高校实验室统计数据的生均实验室面积和生均仪器设备值来看，教学为主的实验室场地和仪器设备资源仍然较为紧张，而且代表着高精尖先进仪器设备的大型仪器设备多为科研仪器设备。许多高校由于实验室管理体制的局限、政策机制的缺失，对于科研实验室和仪器设备更强调支撑学科建设、产出科研成果，并未充分挖掘其在人才培养中的潜力。

(3) 科研成果转化实验教学内容不够。随着社会经济的飞速发展和科学技术的日新月异，知识更新周期大大缩短，许多应用型学科的实验教学内容很容易与产业发展脱节。然而由于科研教师参与实验教学不足，科研实验室资源对教学开放不够等因素的影响，大量前沿科技成果无法及时转化为实验项目而融入实验教学，学生缺少接触本专业最前沿科技成果、新型仪器设备和学术思想的渠道，实验教学改革无法取得突破性创新[9]。

2 科教协同提升实验教学水平的具体路径及成效

“双一流”背景下，发挥高校科研优势，强化本科实验教学的关键在于加强政策的引导和支持，深化实验教学改革与创新，使科研资源充分面向本科生开放，使教师积极参与实验教学，乐于将科学研究的理念、思路和成果转化为实验教学的方法、手段和内容[10]。我校结合自身实际，有效利用科研资源，进一步优化实验教学条件，丰富实验教学环节，提升实验教学效果，使学校的学科优势和科研优势成为实验教学改革创新的突破口。

2.1 激励高水平教师投身实验教学

为引导高水平教师投身实验教学，学校出台政策，从考核评价和工作量认定等方面入手，规定教授必须上讲台、深入教学实验室，直接面对本科生开展教学活动。学校在实验技术系列职称中设置了正高职高级实验师，在评聘条件中强调须具备较强的科研能力和将科研成果转化为实验教学的能力。同时，打通了教师系列向实验技术系列流动的渠道，鼓励热爱和擅长实验教学的人员转换身份，投身于实验教学和实验室建设。

学校将实验教学中心作为落实科教融合，开展实验教学改革与创新的主阵地，要求中心主任必须由学术水平高、实验教学经验丰富、科研能力突出的学术带头人或高水平教授担任，并着力建设一支教学与科研并重、理论与实验互通的高水平实验队伍。所有省级和国家级实验教学示范中心都组建了教学指导委员会，聘请校内外、行业、企业的知名专家担任委员，借助专家智慧把产业发展和科研创新融入实验教学。学校还设立实验教学中心运行专项经费，支持各中心自主开展实验教学改革研究，鼓励和支持教师将高级别、高水平科研项目和优质科研成果转化为实验教学项目。

2.2 推动科研基地为本科实验教学服务

为推动重点科研基地向本科生开放，让学生“早进课题、早进实验室、早进团队”。学校制订了“华中师范大学实验室开放管理办法”，引导科研实验室在本身科研活动之外，支持以创新性实验、自主科研和各类大学生竞赛准备等内容为主的实验活动的开展。办法对指导教师的开放实验工作量予以认定，并在年度工作量津贴中给予补贴，在实验室运行经费中专门列支用于开放实验所需的耗材及维护维修费用。学校还通过本科生开放实验项目和大学生创新性实验计划项目，配套专项经费支持和学分奖励制度，吸引学生主动进入科研基地，从事科学研究、寻找创新乐趣、提升综合能力。

学校积极建立和推广“分段式-全程开放式”的课题组导师制培养体系，导师将科学研究的成果转化为本科实验教学内容，采用分段式灵活的教学方法，开设开放性实验和相关选修课程，或者直接吸纳学有余力的本科生进入课题组参与科研项目，对学生进行引导和帮助，使学生能有效掌握科研方法，甚至是独立开展研究与探索。如生命科学学院依托省重点实验室，将教师科研项目中适合本科教学的部分转化为创新研究性实验，让实验课程内容和体系与时俱进，开展了“从碎片化向综合设计性转变的微生物学实验教学改革”“项目导向型的分子生物学实验教学改革”“科教融合的生物技术大实验教学改革”“关注社会热点问题的生物化学实验教学改革”等多项实验教学改革[11]。让学生了解科学研究前沿热点和动态，掌握学习和研究方法，增强了学生开展科研的兴趣，学生自主学习、实验和研究能力得到有效提升。

2.3 大型仪器设备向本科实验教学充分开放

为提升学生对高精尖仪器设备操作技能和研究创新能力，学校在大型仪器设备购置论证、绩效评估等管理环节明确要求将大型仪器设备充分应用于本科实验教学。在大型仪器设备购置可行性论证工作中除对购置大型仪器设备的必要性、先进性、适用性、合理性等进行综合评价外，还特别强调共享性，申购单位必须提供明确的开放共享方案，其中包含科教融合，对本科生开放共享的可行性。学校每年常规性地开展大型仪器设备使用效益考核，将大型仪器设备培训学生情况、新开和改进实验教学项目情况、实验教学机时数情况和实验教学成果情况等作为考核评价的重要指标[12]。

学校建设并系统整合了“大型仪器设备开放共享管理信息系统”“实验室开放管理信息系统”，将所有实验室和大型仪器设备入网统一管理，使科研实验室和大型仪器设备在满足科研需求的同时，能够充分面向本科实验教学开放。为解决大型仪器设备成本高、台套数有限、部分存在安全风险，难以大规模面向本科生开设实验的问题，学校组织建设了一批虚拟仿真实验教学项目，构建虚拟仿真的大型仪器设备实验教学环境，学生通过人机交互完成实验的各个环节，包括样品前处理、仪器参数的设置、测试过程的操作、数据处理等，从而对大型仪器设备的工作原理、操作规范有了基本了解，再进行实体设备上机操作[13]。本科生通过大型科研仪器设备使用训练，有效提高了动手实践和创新研究能力。

2.4 引导科研成果转化为实验教学内容

为推动科研成果转化为实验教学，学校采取项目牵引制，持续在中央高校基本科研业务费专项资金中设立科研成果转化实验教学内容类项目，引导学院和教师对接“双一流”建设要求，以本科人才培养为根本，推进实验教学体系的重构，彻底打破教学和科研两张皮、理论和实验两张皮的状况，取得显著成效，初步形成了品牌。项目将重点科研基地与实验教学中心对接，项目拟转化的科研成果必须是国家级、省部级重点实验室(工程中心)主要研究方向产生的科研成果。

项目从转化模式来看可分为3种类型，① 对接前沿，依托学校优势学科，将最前沿科技成果、新型仪器设备和学术思想融入实验教学，拓宽学生视野，增强创新意识和科研素养；② 项目驱动，采取学生参与应用项目的形式，将传统分布于不同实验阶段和不同实验课程的内容加以有机整合，以项目制形式重构综合设计型和研究创新型实验；③ 技术创新，使用最新的技术手段改造和更新实验项目，产生传统实验项目难以达到的教学效果。项目的实施将教师的科研成果有效转化为了创新、可用的实验教学项目和实验教学资源，充实和更新了相关学科专业实验教学体系。如化学学院依托农药与化学生物学教育部重点实验室丰富的科研成果，从学院实验课程体系改革创新的角度进行整体布局，将关于金属催化偶联反应的科研成果转化为本科生基础有机化学实验，促进学生对金属催化的偶联反应，绿色有机合成方法的理解和应用，帮助学生掌握在水相中进行有机化学反应的方法和技术，提升了学生对于绿色有机合成化学对医药、农药以及材料科学的重要性的认知。

2.5 校企联合培养学生创新创业能力

科学研究与产业深度融合在推动社会生产力和生产方式迅速革新的同时，也对教育改革和发展产生了深刻影响。学校以能力培养为主线，对接行业、产业链，与企业在环境、资源、技术、需求和人员等方面全面协同，在实验教学体系建设上，依托横向科研项目和校企联合培养项目，从产业发展和企业生产实践中筛选、转化研究创新型实验项目，开展实验教学、项目实训、科技创新，打造分层次、多模块的核心实验课程群，丰富了实验类型和内容，提升了实验实战性和挑战性[14]。

如文科综合实验教学中心依托国家数字化学习工程研究中心和文化部国家文化产业研究中心等学科支撑，与凤凰卫视集团、长江日报集团、武汉云工场电商孵化器有限公司、神州数码智慧城市华中事业部等20余家企业签订创新创业联合培养协议，做真项目、出真产品、练真能力，使实验室成为创新型、复合型、应用型人才的培训中心和企业新产品、新技术的展示基地。

3 结 语

以人才培养为本，促进科研和实验教学良性互动，协同推进教育教学改革，在高校建设高水平本科教育进程中占有重要地位，也是实验教学中心建立创新人才成长环境，支撑拔尖创新人才培养工作，拓展未来发展空间的必然趋势[15]。我校深化科教融合，推进机制创新，丰富和提升了实验教学内容与层次，建立了独立探索、解决问题为核心的研究型实验教学模式，取得了阶段性成效。学校将以深化综合改革和“双一流”大学建设为契机，进一步开展探索与实践，建立科研支撑实验教学长效机制，提升实验教学水平。