适应“双一流”建设与创新人才培养的高校实验室建设研究

吴敏 洪峰 田哲文

[关键词]双一流;创新人才;实验室建设;跨学科;产学研

国务院国发[2015]64号文件《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》明确指出要“以一流为目标、以学科为基础、以绩效为杠杆、以改革为动力，推动一批高水平大学和学科进入世界一流行列”。建设世界一流大学和一流学科应坚持以改革为动力，确定优先发展学科领域，重构专业教育理念，创新人才培养模式。一流大学、一流学科与一流实验室密切相关。实验是验證理论知识和培养实践能力的有效途径，可以有效激发学生的好奇心，提高主动学习的意识，锻炼发现问题、分析问题、解决问题的能力。在一流大学、一流学科的建设过程中，高校实验室建设至关重要。高校实验室作为高校科技创新的平台，是培养创新人才的重要基地，是开展科学研究、发展科技、服务社会的主要平台，是高校学科发展、推进“双一流”建设的有力支撑。高校实验室的建设与管理对高校培养人才和科研工作的正常进行有着举足轻重的作用。

新工科国家战略对人才培养过程中的创新思维、实践能力以及科学素养提出了更高要求。习近平在中国科学院第十九次院士大会的讲话中指出，“实现建成社会主义现代化强国的伟大目标，实现中华民族伟大复兴的中国梦，我们必须具有强大的科技实力和创新能力”“创新是第一动力，提供高质量科技供给，着力支撑现代化经济体系建设”。高校要以创新型人才培养为中心任务，以培养高素质人才和拔尖创新人才为目标。高校肩负着培养创新型人才的使命，实验室则是实施实践教育、素质教育、创新教育的重要基地。创新包括创新意识、创新思维和创新能力。

“双一流”建设既强调以学科为基础，又要突出人才培养的核心地位，“双一流”建设与创新人才培养互相促进，协同发展。高校实验室建设和“双一流”建设、创新人才培养是目标一致、协同发展、互相促进的共生关系。高校实验室建设应紧扣“双一流”建设和创新人才培养的目标，适应时代发展的需求。实验室建设应重点培养学生的思维模式、培养学生跨学科的实验能力，与前沿科技和市场需求紧密结合。实验室建设还应逐渐实行小班教学、因材施教，同时提高实验室教师和管理人员的综合素质，从而提高实验教学水平，促进“双一流”建设与创新人才培养。

一、培养学生创新思维模式和跨学科实验能力

思想决定行为。创新意识、创新思维是创新能力的基础，学生的创新能力与思维模式紧密相关，应注重培养学生的思辨和探究能力，这就需要我们用先进的教育理念和培养模式，引导学生多方位发展。学习与本专业跨度较大的学科知识，可以扩大学生知识面，培养学科交叉的思考方式，更有利于学生批判性思维的形成。自由、灵活、广博的教育，研究型、研讨式、探究性实践实验，可以增强学生的思考能力、动手能力和解决问题能力。国外大学在这些方面的教育经验值得我们学习。

美国大学的课程体系是多样化的。美国大学针对不同的培养目的开设了创业教育课程、实践类课程、探究性学习课程和特色课程，鼓励有创新能力的学生选修这类课程。这为美国拔尖型创新人才的培养奠定了基础。

例如耶鲁大学以通识教育为基础，引导学生广泛而深入地学习人文科学、艺术科学和社会科学领域课程，旨在提升学生写作、定量推理和外语三种技能，促进学生跨学科思考和学习，以获得所有职业的基础，即批判和独立思考的能力，以及写作、推理和沟通的能力。美国的芝加哥大学、哈佛大学、麻省理工学院和我国的复旦大学都重视通识教育，提倡跨学科教育。

“双一流”建设中，强调跨学科建设的重要性。在实验室建设中，跨学科实验能力同样重要，打破学科界限，将会使不同学科思想碰撞出不一样的智慧火花。学生通过学习宽广与精深的知识，接受相关跨学科训练，逐渐习得运用多学科知识解决问题的能力和素养。基本的实验操作能力和学科素养，让他们从不同的实验操作过程中发现问题、解决问题、总结问题，从而有利于发散性思维、创新性思维的形成。增加跨学科课程，开设跨学科实验，有利于完成“双一流”建设目标，有利于创新人才的培养。

普林斯顿大学跨学科研究中心下属13个研究中心/实验室/所中，有8个担负本科生教学培养任务。斯坦福大学跨学科项目共有18个研究中心/所/实验室，其中6个担负本科生教学培养任务。不同的研究中心/所/实验室清晰地列出了所需支撑学科及学校可以提供的学科资源。

目前我们存在的问题是，理论选修课可选课程较多，但是实验课的可选科目开设有限，可选度有限，并未真正实现自由选择。我们应积极增加课程设置的广度和数量，切实提高学生自主选择的主动性。同时，应引导学生在选课前多与老师与高年级学生交流，以让他们选择自己真正喜欢、感兴趣的课程。

二、与前沿科技和市场需求紧密结合

高校实验室建设只有与专业前沿紧密结合，才可以适应高速发展的技术，才可以使实验室具有前瞻性和引领性，才可能更好地指导学生开展创新性科技活动。我们可以以学科竞赛、科技项目为载体，促进学生创新思维的培养，加强创新创业教育。大学生创新创业训练项目、“互联网+”大赛、实培项目等经典赛事和各类科研项目，都可以让学生积极参与，给学生更多实践和动手的机会，以更好地促进学生创新创业能力的提高。通过不同前沿项目的牵引，可以更好地提高学生的创新能力与工程能力。

实验室建设应与市场相结合，适应社会经济发展，服务国家和区域发展战略，“产一学一研”一体的培养模式可以更好地促进高校实验室建设。开放、共享可充分利用实验室资源，并可通过多方位的交流，促进学科的建设与发展。党的十九大明确提出要建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。产学研深度融合，在推动经济增长的同时，可以充分锻炼学生的实践能力、创新能力。高校实验室应充分借助市场实现技术转化，在实现实验室服务国家科技战略目标的同时，实现自身资源的市场化聚集，从而促进“双一流”建设与创新人才培养。

产学研人才培养模式综合了企业、学校和研究机构在人才培养方面的各自特色和优势，有利于工程硕士研究生创新素质的提高，推动企业技术革新，实现多方共赢。

产学研合作是充分利用高校、企业、科研单位等多种不同的教学环境和教学资源进行整合，把以课堂专业知识为主的教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式，是符合当代素质教育要求的一种现代化教学模式，是培养创新型人才的重要保障。

产学研合作加强了企业与学生的交流与沟通，对学生创新能力的培养起到了积极的引导作用，有利于创新型人才的培养。可将学生外派到企業工作，了解前沿动向，感受工作氛围，了解企业的真实情况和迫切需求，以使其更深地体会到学习的必要性和紧迫性。

德国教学与科研相统一的传统理念、校企合作的双元制教育培养模式享誉世界，促进了产学研一体化进程，值得我国学习借鉴。德国高等教育强调自由、教研一体，紧密联系社会和经济发展并直接为其服务。德国高校和生产实际结合得非常紧密，注重实践能力和创新能力的培养。

耶鲁大学支持与企业建立合作伙伴关系，有与业界合作推动研究和加速新技术上市的传统。2011年，耶鲁大学和吉列德科学公司决定合作开展一项癌症研究计划，此公司为耶鲁大学提供资金，用于研究和平台设施建设，以寻找多种癌症的遗传基础和潜在分子机制。这是耶鲁大学有史以来的最大合作项目，项目持续到2021年，资助总额达到1亿美元。

麻省理工学院对学生采用的是“双元制”培养模式，即学生的培养培训由学校和企业共同完成。

福州大学能源与环境光催化实验室在“双一流”建设的背景下，积极服务地方经济以推动行业发展，优化整合人才队伍，营造创新文化以激发创新活力。

由产学研模式发展出的一种新的创新人才培养模式——双导师运行机制，是指校内与企事业导师合作完成学生的培养。目前，产学研模式在培养学生方面，还存在不成熟的地方，运行机制往往因为校企之间职责分工不明确、内部激励不兼容、资源冲突或缺失等问题而限制了良好的运营，学生未能深入企业学习各类实践知识，未能切实促进产学研协同发展。为了进一步完善产学研合作，促进学生创新能力培养，双导师运行机制必须有效实施，明确培养目标，完善约束机制，分清各自职责，实行激励制度，加大资源投入。

三、因材施教，分类指导，严格把关

学生的基础不同，需求不同，采取的教学方式和内容也应有差异。对于不同基础，不同兴趣、不同就业需求的学生，可以采取不同的培养方案。对基础较薄弱的学生，在实验教学过程中，知识点就应讲解得更为翔实，讲解的方式也应浅显易懂;对基础扎实、喜欢探究的学生，就可以多采用讨论式教学模式，教授更多知识，拓宽他们的知识面，从而有利于他们创新性思维与能力的培养。对就业以企业为主的学生，可以强化他们的动手实践能力，引导他们多参与企业项目;对就业以科学研究为主的学生，可以让他们多学习前沿科技，以及探究的方法、手段，为日后的科研工作打下坚实的基础。

改变实验主体，激活学生探索动力，增强学生的自信心。实验室侧重学生动手实践能力的培养，故需要进行小班教学，因材施教，保证教学质量，保证可以指导大部分学生的实践操作，才能更好地提高学生的创新能力，才可以提供更多自由探究的机会，以激发学生的好奇心。小班制便于开展研讨式教学、创新讨论，也便于引导学生进行自主学习，启发学生独立思考，以促进头脑风暴，推进以学生为中心的教学模式。

现有的跨学科实验课程，应普遍提高考核标准，采用“严进严出”的管理模式，以提高学生对学习的重视度。在考核形式上，实验课需要进行“实验操作”的过程性评价和“实验报告”结果性评价，并侧重实验操作考核。可增加诸如小组讨论、PPT答辩、实验规范与效果考核、小组互评等考核方式，以更加全面地考查学生的综合素养和能力。小组讨论可以考查学生的合作探究和创新能力，PPT答辩可以考查学生的概括总结和语言表达能力，实验规范与效果考核可以促进学生规范化实验习惯的养成，小组互评可以促进学生互相学习，取长补短。

对于不满足培养目标的课程应剔除，以优化课程体系。澳大利亚阿德莱德大学在开课过程中，严格执行人才培养效果的评价标准，对于培养效果达成度过低的课程实施淘汰机制。

四、提高实验室教师的综合素质

高校实验室建设中，设备等硬件设施固然重要，但是教师的道德和专业素养更加重要。只有不断增强实验室教师的专业能力，才能让实验室建设具有前瞻性和引领性，才能培养出创新人才，才能培育出一流学科、一流大学。

为了让实验室教学更有实效，应让实验室教师拥有国际化学习经历，以便更好地学习、运用先进的教学模式，开阔学生的视野，促进知识的交流。与此同时，也可以让教授来讲授实验课，以提高实验室教师的整体水平，推动不同类型教师之间的交流，以取长补短，共同进步。

与此同时，高素质的实验室教师队伍对于促进学科科研水平的提高也是很有帮助的。科研很重要的一部分就是实验，科研工作者在实验中发现问题、分析问题、解决问题。高素质的实验室教师队伍是科研队伍中的骨干力量之一。故应力争建设一支积极进取、结构合理、人员稳定、理论扎实、技术精湛，且有利于实验室发展、科学研究和学科水平提升的高素质实验室人才队伍。

实验室是高等学校从事科技创新和实验教学的重要场所，是人才培养、科学研究和社会服务的重要基地，需要不断更新、完善、改革、创新，需要将教学和科研紧密结合，与前沿科技、市场需求紧密相连，采用不同的模式，促进师生，各方面协同发展，互相促进，不断提高高校实验室的建设水准，为“双一流”建设和创新人才培养提供有力支撑。