面向应用型创新性人才培养的实验室开放模式研究——以运城学院理科实验中心为例

孟莉新，赵燕飞，卫博慧，王 红，郝浩永，孙培禄

(1．运城学院 理科实验中心；2．运城学院 机电工程系，山西 运城 044000)

引言

对于应用型本科来讲，培养应用型人才是基本任务，那么还要不要培养其创新性？答案是肯定的，在“大众创新，万众创业”的背景下，创新性人才的培养已成为高等学校人才培养的基本要求，没有创新性，应用型本科院校培养出来的人才就没有竞争力，频频被拿来和高职高专院校培养出来的学生比较。因此，培养应用型创新性人才对于应用型本科院校来讲刻不容缓，从某种意义来讲，显著的创新能力应该是应用型本科与高职高专类院校的人才培养的重要区别。党的十九大报告提出“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑”。培养具有创新精神和创新能力的高素质人才是历史赋予高校的重要使命[1]。应用型人才的创新品质培养在高校人才培养的重要性也越来越高[2-4]。十九大召开后，我国企业对创新性人才的需求越来越大，已将之前对单纯的应用型人才的需求转向对应用型创新性人才的需求。因此，应用型创新性人才是今后各个企业的重要人才需求类型，也是地方性本科院校人才培养的一个重要方向。

本文从应用型创新性人才培养的实践能力培养需求出发，以运城学院理科实验中心为依托，深入探讨应用型创新性人才的内涵特征，研究面向应用型创新性人才培养的实验室开放模式，为运城学院的应用型创新性人才培养搭建课外应用能力、创新能力培养的实践教育平台，同时，也为同类兄弟院校在应用型创新性人才培养及实验室开放方面提供借鉴。

1. 应用型创新性人才的内涵与培养思路

近年来，随着新办高校的大量涌现，应用型人才培养的理念深入人心，大量学者对应用型人才的培养进行了深入的研究。随着中国制造业对创新性人才需求的增加，创新性人才培养研究也是近几年人才培养研究的一个重点。但是，大多数研究都把应用型人才和创新性人才的培养割裂开来，只有少数学者将二者结合起来进行研究[3，4]。应用型创新性人才培养必将是今后高等院校人才培养的重要研究方向之一。

1.1 应用型创新性人才的内涵

(1)应用型人才的内涵

从人才培养角度来讲，本科高校培养的人才可以分为两类：第一种，发现和研究自然界运行客观规律的人才，即科研理论型人才；第二种，应用客观规律为社会谋取直接利益的人才，即应用型人才[5]。应用型本科人才作为理论研究与社会实践之间的重要纽带，必须同时具有扎实的理论知识基础与很强的动手实践能力，才能够将理论研究转换为应用实践[6]。应用型人才培养过程中必须注意理论知识与工程实践之间的平衡关系，既不能弱化理论基础的作用只强调工程实践的动手能力，也不宜过分深入的研究理论知识，减少工程实践的锻炼。因此，应用型本科人才具有两个明显的特点：一是要求广泛而扎实的理论基础；二是具有较强的工程应用与解决实际问题的能力。

运城学院属于应用型本科院校，人才培养的目的就是将科学技术转换为生产力，因此，运城学院是以应用型为办学定位向社会输送应用型人才为主的本科院校，区别于其他以学术研究为办学目的的研究型大学和以培养单纯操作技术人才的高职高专类院校。

(2)创新性人才的内涵

创新性人才培养作为目前工业界、教育界公认的人才培养目标，已经逐步上升到保障国家未来发展的高度，并成为当今我国大学本科教育业发展的基本趋势[7]。创新性人才的显著特征是具有创新能力，创新能力是指在研究、工作过程中能够在已有知识的基础上突破思维定式，提出新思路、新方法来处理实践中工程问题的能力。

创新能力和后天培养训练的智力因素有较大的关系，涉及到知识积累、记忆力、观察能力、想象力、操作能力等基本能力的训练，同时，创新能力还与人才的精神、性格等非智力因素相关。因此，创新型人才培养除培养基本的创新能力外，还应培养其创新意识、求知欲望、洞察力、忍耐力和不怕困难积极进取的性格等基本精神状态方面的能力[7]，这就决定了创新性人才培养过程中各项要求的全面性。

(3)应用型创新性人才的内涵

应用型创新性人才的概念在2009年左右就开始出现[8]，随后的几年也出现了大量的相关研究[9-13]，但是均是把应用型和创新性割裂开来，没有形成一个稳定的含义。2018年起，很多高校明确了应用型创新性人才培养的目标，并在培养要求中明确了应用型和创新性的具体要求，并对应用型创新性人才的内涵进行了初步的分析[5,14-16]。

应用型创新性人才属于应用型人才，与“学术创新型”人才相比，更强调解决实践工程问题时的创新性，而不是单纯深究学术问题的创新性；应用型创新性人才有一定的创新性，但与高职高专院校的“技能型”人才的创新能力培养相比，培养过程应更系统，具有更加扎实的专业知识基础，可以解决更高级别的创新问题，以及具有更强的自主学习能力和岗位适应能力。

由以上分析可以预见，应用型本科人才培养已从过去单纯的“应用型人才”培养逐步转变为“应用型创新性人才”的培养，我们应当抓住时代的机遇，立足当下，拥抱未来，在应用型创新性人才的培养方面先行一步，实现人才培养的快速发展。

1.2 应用型创新性人才的培养思路

从人才培养角度来讲，应用型本科需要同时培养学生的基础理论能力和实践应用能力。但在传统的人才培养模式下，理论学时和实践实验学时都是有限的，在当前人才培养方案总学时不断压缩的趋势下，既要保证理论知识的学习，又要兼顾实践能力的培养，难度可想而知[17]。因此，要想培养学生的应用能力和创新能力应该重点从学生课外的实践能力培养入手，调动学生主动学习的积极性[18，19]，才有可能切实提高学生的应用能力和创新能力。本文仅针对运城学院生物、化学类等理科专业的应用型创新性人才的实践能力培养方面，从学生课外主动性学习的角度进行实验教学中心实验室开放运行模式的研究，着重强调开放性实验对人才培养过程中的创新性和应用性能力培养，并不深入讨论各个专业具体人才培养方案以及实践教学方案。

应用型创新性人才实践能力培养包含两个关键点：应用能力培养与创新能力培养，这两个能力培养的共同点就是都具有一定的动手解决问题的能力。但应用能力培养重在学生动手能力的角度，即解决的是“会不会”的问题；创新能力培养重在学生解决问题的角度，即解决的是“好不好”的问题。应用能力的培养着重技能的训练，创新能力的培养着重思维能力的训练，两者相辅相成。技能的训练需要大量的练习，思维能力的训练需要学生大量主动的思考，因此，应用型创新性人才的培养既要关注实验、实践项目的数量和质量，还有考虑如何激发学生学习的兴趣，充分调动学生学习的主动性。

2. 面向应用型创新性人才培养的实验室开放模式

2.1 运城学院实验教学中心管理模式

一般高等院校的实验室管理模式分三大类[20]：集中管理模式、分散管理模式、集中和分散并存管理模式。三类实验室管理模式各有优劣，集中管理模式能够促进校内资源共享，提高实验资源的利用率；分散管理模式由院系部等二级单位进行直接管理，增加了部分使用者的便利性，但不利于资源共享；集中和分散并存管理模式集成了前两种类型各自的优点，对于通用性较强的基础实验设备、大型贵重仪器设备进行集中管理，而对于面向对象较窄的或专用性较强的仪器设备就交由院系部、研究所等二级单位直接管理。运城学院的实验室属于第三类管理模式，设有工科实验中心和理科实验中心两个大型的实验教学中心，各系部学院等二级单位又拥有部分直接管辖的实验资源，既顾及到实验资源的高度共享，又考虑到实验中心的管理压力以及二级单位的使用效率。

2.2 理科实验中心实验室开放的模式与思路

应用型创新性人才实践能力培养的关键要素就是学生的应用能力和创新能力的培养，因此实验室开放就要有针对性，从应用型创新性人才的实践能力培养出发，针对性地设计创新性应用性的实验项目以及管理方法，将学生的主动性充分调动起来，运城学院理科实验教学中心实验室开放的模式如图1所示。

图1 理科实验教学中心实验室开放模式

运城学院理科实验中心实验室开放模式由四个层面组成，分别是需求层、资源层、运行层和平台层。实验室开放运行从应用型创新性人才培养实践能力需求分析出发(需求层)，整合实验室资源(资源层)，规划实验项目，完善师资队伍建设，进行“主动学习型”的实验室开放运行(运行层)，最后在理科实验中心信息化管理平台上实现实验室开放的运行管理(平台层)，最终实现面向应用型创新性人才实践能力培养的目标。

由于学生创新能力的培养与学生的兴趣、学习的主观能动性密切相关，因此，要想实质性提升学生的创新能力，激发学生主动学习的欲望是至关重要的。“主动学习型”实验室开放模式的核心思想是让学生主动参与到应用型创新性人才实践能力培养体系中来，其中包含三层含义。第一层含义是指通过教师的科研项目、实践项目、大创项目等多种项目吸引学生主动参与进来；第二层含义是指通过主动性的学习达到学生应用能力、创新能力的培养；第三层含义是指学生可以主动设计自己感兴趣的实验项目，并成立学生自治小组，协助实验室开放过程管理，人人争当主人翁，全面提升学生的综合素质。

2.3 实验室开放的关键问题与解决措施

为了达到应用型创新性人才实践能力的培养，必须在其专业基础实践能力培养方案的基础上，开放实验教学中心的实验室。但是，为了确保实验室开放能够正常运行，仍有诸多关键问题需要解决，例如如何有效利用现有资源、如何设置实验项目、如何进行开放运行管理、实验教师队伍的问题如何解决，现有的管理平台能否支撑等等。

(1)实验资源整合分类

开放实验室首先需要考虑可供开放的实验资源，并对其分类整合。实验资源包括：实验室以及设备资源、实验项目资源、实验师资队伍资源、开放实验时间资源等。

运城学院理科实验教学中心拥有大量的实验教学与科研设备资源，但是仍需要将能够用于实验室开放的有效资源进行整合归类，然后才能进行高效统一的管理。理科实验教学中心拥有生物、化学各类基础实验室40多个，高端大型仪器实验室8个，博士学科实验室20多个，拥有1000元以上设备2000台套；经统计，可供开放的实验项目各类约有150余项；目前理科实验教学中心的实验员共计19名，在中心进行实验教学的教师近100名；由于各个专业在各个学期的课程不统一，实验室开放时间较难统计，需要通过信息化平台来统一管控实验室开放时间。

(2)实验项目规划

实验平台的开放运行离不开实验项目的规划，实验项目的规划不能凭空想象，需要真实的实践项目的支撑。运城学院理科实验中心项目的来源主要分为五个部分：生命科学、化学化工相关学科的国家基金项目，省级基金项目，校级科研项目，大学生创新创业实践项目，产学研科研项目。在这些科研、实践项目的支撑下，由项目课题组、实验室管理团队共同提取不同层次的实验项目，既完成了各科研、实践项目的项目任务，又为学生提供了丰富的实验项目资源，一举两得。同时，丰富的、多层次的、有真实项目背景的实验项目可以大大引起学生学习、实践的积极主动性，为应用型创新性人才的培养起到良好的推动作用，也为实验室开放的持久性奠定基础。

(3)教师队伍建设

实验室的全面开放离不开强有力的实践教学队伍。一般高校的实践教学队伍都比较缺乏，只配备能够开展正常教学科研的实验室管理队伍，运城学院理科实验中心也不例外。目前仅仅依靠理科实验中心的师资和实验管理队伍难以支撑广泛开展的实验室开放需求。但是，由于本文提出的实验室开放模式中具体的实验开放项目包括生命科学、食品工程、化学、化工学科相关教师的科研与实践项目，这些项目的课题组负责人与成员为了推进项目的进行也愿意参与到开放实验项目的组织与运行当中。因此，该模式下的实验、实践教师师资队伍就会在原有实验中心相关的实验、实践师资队伍上增加大量的具有项目实践经验的专兼职教师，使得开放实验项目的师资队伍得到有效的充实。同时，随着实验室开放项目的不断推进，实验中心自身也不断引进相关师资队伍，并对现有队伍进行专业培训，不断提升实验室开放师资的数量与质量。

(4)实验室开放运行制度

实验室开放能否有效运行还需依靠完整的实验室开放运行系列制度。开放实验室首要保证的是学生安全和实验室安全，因此首先需要建立《开放实验室安全管理》、《开放实验室安全管理紧急预案》等安全管理制度；其次，就是人员管理制度，如《开放实验学生管理制度》、《开放实验教师、实验员职责》、《开放实验室管理人员制度》等；然后就是实验室资源的相关制度，如《开放实验室大型仪器管理制度》《开放实验室耗材管理制度》、《开放实验项目管理制度》、《开放实验经费管理制度》等；最后就是确保开放实验顺利运行的流程性制度，如《开放实验预约、审核流程规范》、《开放实验过程管理规定》、《开放实验实验结果管理制度》等。有了系统的系列制度，才能确保开放实验有序长效运行，切实确保应用型创新性人才培养的连续性。

2.4 信息化管理平台建设

在当今信息化技术飞速发展的时代，实验室的开放除了需要一系列必备的硬件设施及管理制度外，还需要一套高效的开放实验信息化管理平台。开放实验信息化管理平台至少应有系统管理员、学生、实验室管理人员、实验项目负责老师、实验员等五类主要的角色，每一类角色具有不同的功能模块，每一名实验项目开放的参与者至少具有其中的一个角色，每个角色的具体功能如图2所示。

图2 开放实验室信息化管理平台分角色功能分析

开放实验室的信息化管理平台除了具备以上功能外，还应该使得各个角色的不同功能模块在整个实验开放运行过程中相互关联，在整个运行过程中形成一个完整的流程闭环，确保能够监控开放实验项目运行的全过程，具体的软件运行流程本文不做详述。目前，运城学院理科实验中心开放实验信息化平台初步上线，正在调试与试运行当中，如图3所示为运城学院理科实验中心开放实验信息化管理平台的平台首页。

图3 理科实验中心开放实验信息化管理平台首页

3. 总结与展望

在地方性应用型本科院校的应用型创新性人才培养过程中，学生的理论能力培养是基础，实践能力培养是重点。实践能力培养包含应用能力和创新能力两个方面，其中应用能力偏重于基本技能的训练，创新能力侧重于解决问题能力的培养，但这两种能力的培养都离不开学生的主动性，没有学生学习的主动性，学生的应用能力、创新能力培养就不会有实质性的提升。

实验室开放一直是高校永远的难题，师资问题、实验员问题、耗材问题、实验项目问题等等，都是非常难以协调的问题，因此要想全面开放实验室，首先从整合实验室资源出发，调动校内有相关科研项目、产学研项目、大学生创新实验项目的教师入手，探索将项目课题组的实验项目和师资引入到开放实验项目当中，既解决了课题组做实验的问题，又解决了学生实验项目的问题，还部分解决了师资的问题，一举多得，使得实验室开放具备了可行性基础，值得尝试。

目前，运城学院理科实验中心开放实验室信息化管理平台已经上线，但仅限于校内访问，暂时仅面向校内对部分实验室和实验内容开放，并且在诸如经费管理、流程管理、学生自治管理等方面还需要进一步政策制度完善，以确保实验室开放能够长久高效运行。期望不久的将来，运城学院理科实验中心能够全面开放，吸引更多的项目、更多的资源，在运城学院应用型创新性人才的培养过程中起到应有的作用。