基于高校仪器共享平台的医科人才创新能力培养探索

李 娟,张选红,梁翠莎,蓝秀健,关苑君,李小波,吴珏珩

(中山大学中山医学院医学公共技术平台, 广州 510080; △通讯作者)

高等院校作为人才培养的基地,担负着培养创新人才和创新发展科学技术的使命。对于医科人才培养而言,科研素质提升是创新人才培养的重要部分。基础医学生不仅具备基础及临床医学理论知识和实验操作技能,更要具有依据临床需求提出医学问题并解决问题的能力[1]。而临床医学生的临床专业知识技能和科研能力相辅相成,在临床实践中发现、研究、解决临床问题,才能完成来自临床、回归临床的目标[2,3]。

具体来说,科研能力的培养主要包括:发现科学问题的能力、资料收集和处理的能力、研究课题设计和实施的能力以及科研论文撰写的能力等[4,5],均是在所学知识的基础上经过强化、交叉融合和实践逐渐发展起来的。学生在融会贯通专业知识基础上,关注科研动态,积极开展相关学科的自主学习和研讨,发现科学问题,归纳总结,寻找创新点,培养学术思维与科研敏锐性,保持严谨求实的学术态度、持续的学术热情和积极向上的科研积极性和专注力。在这个过程中,学生的创新思维、创新意识和创新能力得以培养。

而目前高校学生普遍存在创新能力不足的问题,学术思维与科研敏锐性较差,发现问题和创造性解决问题的能力有待提高。首先,在课题开展过程中,学生仅按导师思路展开研究,或套用已有的理论和研究思路做重复性应用或验证,缺乏创新性[6];其次,实验动手能力较差,规避困难,抵触学习新实验技术和实验方法,寄希望快速取得实验结果[7];再次,未较好地利用各类新技术相关的仪器设备资源,科研资源互通意识薄弱,一些实验思路无法付诸实施,加剧了创新能力和实践能力不足的现象[8]。另外,医学生学习任务重,时间紧,不能很好地兼顾临床和科研,无暇接触科研,或不能深入地开展课题研究。科研素质培养欠缺,科研能力相对减弱,创新性的科研成果较少[9]。因此,各高校均在深化改革学生培养与管理模式[10-14],探索如何培养学生的独立思考能力、创新意识,提高创新实践参与度。

近年来,中山大学一直探索和践行加强基础、促进交叉、尊重选择、卓越教学的多层次复合型高水平人才培养理念。在医学拔尖创新人才培养方面,中山医学院充分利用办学资源与条件,积极打造拔尖人才培养基地[15]。仪器共享平台作为科研支撑基础条件,积极参与并充分发挥了其在医科人才科研创新能力培养方面的促进作用。我们在十多年的实践中发现,科研仪器共享平台作为促进学科发展和人才培养的有效载体,既有利于支撑和推动科学研究,更能成为培养学生科研创新能力的切入点。科研平台为创新思路提供了硬件条件。各种仪器的灵活应用对于开拓和提升学生的创新思维也起到了极大的帮助。平台有助于提高学生动手操作能力,同时在新实验技术指引、学习交流等方面有积极的促进作用,有利于学生拓展专业视野,拓宽研究思路,在实验设计和实际操作中获得创新想法,提升创新能力。

1 构建科研共享平台,探索提高学生科研创新能力

中山大学中山医学院科研仪器共享平台成立于2009年,目前纳入共享的仪器设备近200台(套),囊括显微成像/操作仪器、流式细胞仪、基因组学仪器、蛋白质相关仪器、色谱/质谱、生理检测、生化检测、组化仪器、常规检测仪器等,设备资源齐备。

平台建立运行十年以来,结合不同阶段的平台规模和用户体量等实际情况,积极发挥主观能动性,根据平台的特点和优势,积极探索和创新管理机制,充分发挥平台在学生培养中的作用,促进学生探索性思维能力和科研创新能力的提高。

在平台建立初期,仪器种类多,数量大,仪器管理人力有限。用户群体庞大且流动性高,缺乏大型仪器设备使用操作经验,对平台依赖性高。为解决“有得用”的问题,平台实施仪器分类分级管理,平衡学生独立使用、仪器有效监管和使用培训的矛盾,采取仪器操作树形培训模式,提高用户培训覆盖率,为学生独立操作大型科研仪器提供了机会,锻炼学生动手能力的同时促使其更全面地掌握相关实验技术[16]。

近年来,随着科研平台建设的推动普及和发展,各科研院所均建立各自的科研共享平台,前沿高新技术类设备资源齐全,用户也已具备一定的常规设备使用经验,对平台的要求,已从“有得用”逐步转换为“用得好”。为更好地发挥共享平台在新研究技术与手段的引导作用,支撑和促进用户深入了解和用好这些仪器设备,并与其课题的实验设计相结合,锻炼和提升学生的创新思维和实践能力,平台不断优化服务,探索升级转型,在实践过程中摸索出一系列管理措施和办法,积极发挥在学生创新能力培养中的作用。

1.1 全方位仪器培训服务,鼓励学生尽早开展科研

从本科生、八年制本科到研究生,针对不同基础的学生以及实验不同阶段的需求,平台建立了多样化一条龙培训模式,内容覆盖实验方案设计建议、实验样品前处理建议、上机操作培训和数据分析方法等方方面面,包括新生入学培训、各类实验技术讲座、专题小班培训,一对一上机培训服务(根据设备难易程度,上机系统培训2-4次不等,以及使用过程中遇到问题,不限次的随叫随到模式;高端贵重设备因操作复杂,技术要求高,专职技术人员全程陪同指导使用),以及定期开展用户应用讨论会,搭建经验交流和意见反馈的渠道,为学生创造便捷、高效、资源丰富、信息开放的科研支撑平台。此外,针对医学生时间紧任务重的特点,平台大部分贵重仪器,非工作时间可对通过考核可熟练操作仪器的用户开放,其他常规设备则24 h开放预约使用。同时平台编印了多本用户手册,介绍平台设备资源,指引用户预约和使用流程;制作整理设备选用指引、设备操作SOP和视频微课等,供用户在线下载和浏览;也建立了各类仪器的用户线上交流群,技术人员可随时线上答疑。通过以上种种措施,平台解决开展实验的后顾之忧,鼓励和协助学生尽早进入课题,开展课题研究与探索。

1.2 各类前沿实验技术和方法引导

近五年,平台先后引进多光子显微镜、超分辨率显微镜、光谱流式、成像流式等多台前沿高端设备;通过各种专题实验技术讲座、技术典型应用案例介绍、成功实验经验分享以及仪器技能培训等多种形式,以仪器设备为导向,将前沿实验技术予以展开和落到实处;开拓学生的科研视野和思路,有效增加学生的学习兴趣和学习主动性;引导学生自发地使用这些技术方法和大型仪器设备,掌握专业领域完备的实验方法和先进的实验技术手段;结合小组探讨式学习形式,促使学生对课题设计有了初步的认识,掌握仪器使用和实验操作的同时了解如何应用实验技能实现实验设计,开启学生自我探索和解决问题的意识。

1.3 协同创新,助力实验技术攻关

学生在全面了解各类实验方法与技术后,通过系统的上机操作实践,可提升对实验数据的准确性、实验技术和流程的完整性等方面的理解,协助提高科研思维和敏感度,在课题开展和实验设计时发散思维,发现新的科研问题,创新研究思路。平台则可针对学生具体的实验目的和需求,以解决具体实验问题为导向,结合相关设备和实验技术,讨论实验的可行性、疑难点和解决方案等,协助研究思路的落地和实施开展。

另一方面,技术人员通过接触新实验,做好包括实验类型、实验难点、实验完成情况等实验记录,并建立后续反馈追踪系统,积累设备新功能开发实战经验,不断提升技术成熟度,进而提升培训服务水平和对科研的支撑能力,协同创新,助力技术攻关,促进学生创新课题的顺利开展。

1.4 鼓励学生参与管理创新,变管理为服务

平台始终坚持以学生需求为中心,保持与学生的良好沟通,重视学生的各种意见和建议;每年进行用户调研座谈和发放用户调查问卷,讨论解决集中凸显的问题,合理改善和调整各项管理方式,升级管理思路,优化使用体验;同时规范使用习惯,加强学生自我管理意识,提高平台运行效率,形成平台与用户共同成长的良性循环。

2 科研共享平台提高学生科研创新能力的实践成效

2.1 学生动手能力提升与平台成长相辅相成

区别于将样品交给仪器管理员代由上机操作,后直接领取结果的做法,在全方位的系统训练后,平台鼓励研究生动手操作大型贵重仪器设备。通过独立上机操作,研究生可更好地将仪器的功能特性和自己的实验需求相结合,显著提高动手操作能力的同时,提高了在实践过程中发现问题和解决问题的综合能力。特色的服务模式,良好的用户体验,使平台逐渐形成广泛的服务辐射面和良好的服务口碑。新注册用户每年约按15%增长,目前总用户超1.5万人,用户来源覆盖中山大学19个院系和10个附属医院以及70多个校外科研院所。服务和运行成效也获得用户和学校认可。平台自2009年建立以来,作为校内示范性共享平台,经学校多期经费投入和实验室场地支持,已建成满足中山医学院、各附属医院、药学院、公共卫生等单位科研支撑设备需求的校级大医科平台,进一步提升中山大学大医科科研的支撑和服务能力。平台日益成熟和完善,设备体量也逐步增大,目前设备总值2.2亿,各类高精尖设备齐备。随着设备和用户的逐年增多,设备使用机时逐年攀升。近五年,年均总使用机时超11万 h。而设备高使用率下,设备故障率始终保持在较低水平,尤其热门设备,如全自动玻片扫描系统、激光共聚焦显微镜类等成像类设备,年总使用次数约1 500次,年总使用机时大于3 000 h,其中年总非工作时间开放使用机时约占总机时的50%,而故障发生次数低于10次。这些数据很好地说明,研究生的动手操作能力均得到一定程度的提升。

2.2 助力高质量创新性成果的产出速度

共享平台作为科研创新、人才培养、学科建设的重要支撑条件,自建立起,设备购置始终以科研需求、学科建设为导向,管理和服务始终以学生为中心,全面支撑和助力大医科科研创新发展。据统计,近年来,院内高质量SCI成果产出逐年增加,多个课题组在相关科学领域中科院一区TOP、JCR一区TOP杂志发表多篇高分文章,其中超过90%以上的文章数据使用平台的各类设备。平台的设备和技术支持对于文章发表和课题开展均做了不同程度的支撑和贡献。除论文发表,本科生开放性课题的申请和立项数量逐年提高,在各类创新性比赛中表现优异,如历年参与全国大学生基础医学创新研究论坛暨实验设计大赛均斩获佳绩,在中山大学创新创业大赛总决赛中荣获“学术创新赛道”特等奖。在学院一年一度的学术节中,多名研究生获得“实验技术奖”和“青年学术奖”等。我院学生科研动力和科研创新能力逐年上升。

2.3 学生对平台的信赖和认可度提升

为更好地改善和提升平台的服务能力和水平,平台每年面向学生开展不记名电子问卷调研。根据最新的调研数据显示(随机派发问卷557份),93%的学生使用过共享平台的设备,在使用过的用户中,10.9%的学生一周使用10次以上,54%的学生一周使用5次以上,60.5%的学生一周使用1-4次。90%以上学生认为平台目前的培训全面和系统,讲解详细、应用和操作指导到位,77.6%的学生非常认同一对一上机操作培训的效果。70%以上学生认为实验前后沟通对实验有帮助。在使用的过程中遇到疑问时,68.9%的学生认为技术人员能很好地解决问题,72.6%的学生认为平台排除设备故障的速度快。在使用过平台的用户中,90%以上学生表示对平台整体服务水平满意,其中非常满意的超过50%以上。99.7%的学生愿意在学术成果中提及本平台的设备支持和工作价值。

在多年运行过程中,中山医学院科研仪器共享平台紧跟学科发展方向和学生培养目标,坚持以学生需求为中心的服务理念,在实践中多方位探索服务和管理模式升级,努力提升科研服务支撑能力,协助研究生科研创新能力培养,并取得一定成效。

事实表明,医学研究离不开仪器设备。医学生大量接触各种类型的科研仪器,有助于提高科研动手能力,了解前沿的实验技术手段,为研究课题的设计和开展打下良好的基础。开放性的仪器共享平台促进科技资源共享和信息资源共享,鼓励医学生了解科研基本方法,提高动手操作能力,在实践过程中发现和思考问题,培养创造性实践能力和解决科学问题的综合能力,促使其在科研工作中学会有效学习,相互影响和促进,形成创新生态环境。大型仪器共享平台可在医学生科研技能、科研创新思维培养、自我统筹管理能力提升以及科研成果取得等方面发挥积极促进作用。