郭萬里， 許 玲， 許麗芬， 盛 清， 梁宗鎖

(浙江理工大學 浙江省植物次生代謝調控重點實驗室;生命科學學院,杭州 310018)

0 引 言

我國大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個歷史性問題。2000年以前，本科生培養(yǎng)主要以精英模式進行，該模式為社會的發(fā)展提供了大量的人才，但其缺陷也逐漸顯露出來，教學模式以“滿堂灌”“死記硬背”為主，學生以獲得高分，進而獲得體面的職業(yè)為“鐵律”，高分低能、眼高手低、缺乏個性、創(chuàng)新能力不足成了當代大學生普遍的現象[1]。然而，由于國情問題(發(fā)展經濟、拉動內需、提高國民素質、緩解就業(yè)壓力等)，這些問題沒有得到徹底解決時，國家于1999年宣布大幅度擴大大學生招生規(guī)模，拉開了高校擴招的序幕[2]，也是本科普及教育模式的展開。新問題層出不窮：師資匱乏、監(jiān)督缺乏、獎勵機制不完善、教師積極性不高，導致學生理論學習與實踐之間的鴻溝擴大化；本科生實踐經費(科研、試驗等)在擴招后顯得嚴重不足，導致實踐環(huán)節(jié)管理缺失，本科生綜合素質下降嚴重，普遍存在自身定位不足，缺乏承挫和分析解決問題的能力[3]。另一方面，令人振奮的是，隨著互聯(lián)網的普及，教學模式的轉變，國家對大專院校的持續(xù)投入，新老問題正在逐步獲得改善和糾正。特別是國家級、省部級和地方重點實驗室的建設，以及產學研相結合教學模式的開展，正在扭轉專業(yè)理論教育與實踐教育脫節(jié)的問題。因此，如何培養(yǎng)高素質、創(chuàng)新型的本科生已成為教學改革的一項重要內容。

大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個世界性問題，發(fā)達國家投入了大量的資源。以美國為例[2]，加州理工學院在上世紀初就開始了本科生科研訓練模式的探索，1979年成立“夏季本科生科研計劃”，旨在為學生提供與本校教師、研究中心以及公司進行科研合作的機會(產學研模式)。1969年，麻省理工學院Margaret LA MacVicar提出了本科生研究機會項目，鼓勵本科生參與到教師的科研項目中。斯坦福等一批名校相繼制定了本科生科研訓練計劃，以實現培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的社會需求。在美國國家自然科學基金會、本科生科研理事會、卡內基教學促進基金會等組織機構的推動下，本科生的科研活動已經實現制度化和規(guī)范化，形成了科研訓練、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的綜合體系。國內，清華大學考察了美國本科生創(chuàng)新訓練計劃后，于1996年開始進行學生科研訓練計劃；1999年，中國科技大學試點大學生研究計劃。此后，國內眾多“985”高校開始了本科生科研訓練的嘗試[2,4]。統(tǒng)計分析發(fā)現62%的學生認為通過參加本科生科研項目，在專業(yè)學習上有了很大提高；60%的認為增加了師生之間的交流；58.7%的認為自己在科研上的能力有所提高[2]。因此，如何彌補理論與實踐教育的鴻溝，是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的根本問題之一。

大專院校各級重點實驗室是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的最佳平臺之一?！督逃恐攸c實驗室建設與運行管理辦法》和《教育部重點實驗室評估規(guī)則(2015年修訂)》提出，實驗室應吸引優(yōu)秀本科生進入實驗室，應注重研究成果向教學內容及時轉化，積極與國內外機構和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新人才。目前，本科生的實驗性教學為驗證性教學，創(chuàng)新思維的引導不足[5-6]。重點實驗室的研究水平較高，具有國內或國際一流水平；承擔重大項目，開展學術交流和合作；優(yōu)秀的創(chuàng)新團體、良好的科研氛圍、高水平的實驗平臺和實驗技術體系[7]。重點實驗室能克服驗證性教學的弊端。然而，重點實驗室主要為科研和高級人才培養(yǎng)等服務，對本科生很少開放，很難兼顧本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。近10年來，國家和地方建設大專院校重點實驗室的同時，也注重實驗室在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系中的重要作用，但相關的制度、管理等還和創(chuàng)新培養(yǎng)體系脫節(jié)[6]。因此，這些重點實驗室的時代任務之一是融入本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的綜合體系，從創(chuàng)新源頭為本科生的培養(yǎng)提供基礎。

近幾年，科研教學團隊以浙江省植物次生代謝調控重點實驗室為依托，初步建立了本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的綜合體系，達到培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的目的。

1 浙江省植物次生代謝調控重點實驗室簡介

浙江省植物次生代謝調控重點實驗室經過多年的建設，現有研究人員49人，正高11人，副高20人，有博士學位教師40人，博士學位比例達到81.6%，45周歲以下年輕教師36人(73.5%)。已形成一支以中青年為主的高水平、高層次、專業(yè)結構合理、多學科交叉、專業(yè)多樣，能力互補的研究隊伍。實驗室以植物次生代謝調控研究團隊為核心，結合生物技術、生物制藥和海洋生物技術研究等的發(fā)展趨勢和浙江省生物醫(yī)藥產業(yè)現狀，形成了圍繞植物次生代謝調控研究方向為核心的系統(tǒng)研究體系，包括植物次生代謝調控分子機理、種質資源及微量復雜成分分析、藥用植物規(guī)范化種植、種苗繁育和生物反應器、植物與微生物互作中次生代謝調控等的研究方向。實驗室以“瞄準國際前沿、圍繞國家需求、結合地方經濟發(fā)展、強化專業(yè)特色、全面合作開放”為發(fā)展戰(zhàn)略，努力將實驗室建成國內一流、國際上有影響、專業(yè)特色鮮明的開放式實驗室，使之成為浙江省乃至全國植物次生代謝調控研究的技術創(chuàng)新、科技成果轉化和人才培養(yǎng)的重要基地。

2 對本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必要性和意義

重點實驗室對本科生開放是培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新、團結協(xié)作、理論聯(lián)系實際等的能力；發(fā)現、分析和解決問題的能力；養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)，形成嚴謹的科學作風；完善大專院校培養(yǎng)高素質人才的綜合培養(yǎng)體系。教育部《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》(2007年)要求：“推動高等學校加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加快實驗教學改革和實驗室建設，促進優(yōu)質資源整合和共享，提升辦學水平和教育質量。建立有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的實驗教學體系”。即彌補本科教學過程中傳統(tǒng)實驗教學和純理論教學的不足，前者是培養(yǎng)本科生的實驗技能，掌握實驗的基本原理和方法，但欠缺創(chuàng)新性，后者導致“眼高手低”。通過重點實驗室的開放，學生豐富了基礎理論知識，拓展了思路，奠定理論、實踐、求是、創(chuàng)新相結合的綜合知識體系而受益終生。同時，高素質創(chuàng)新本科生的培養(yǎng)也為實驗室的長期發(fā)展奠定人才資源基礎[8]。

3 構建本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)新體系

重點實驗室的主要任務是承擔科研項目，如何在本科生創(chuàng)新能力綜合培養(yǎng)體系中起作用，需要多種措施來保障。實驗室堅持以“培養(yǎng)創(chuàng)新型大學生”和“因材施教”為原則，采用多種措施構建本科生創(chuàng)新培養(yǎng)綜合體系。

3.1 加強制度建設

良好的制度是實驗室運轉的保障，該制度既能方便學生(課余時間)，又方便教師的管理體制。學院在重點實驗室管理制度的基礎上，根據本科生的情況制訂了本科生開放制度。本科生進入實驗室的時間在大二下學期，多數學生沒有接受系統(tǒng)的培訓，如何在短時間內讓學生熟悉實驗室的運轉體系，盡早加入團隊，成為了本科生進入實驗室的第一道障礙。因此，學院在研究生管理機制的基礎上制定了本科生管理的制度體系，包括“本科生進入實驗室的資質和要求”“本科生預約制度”“本科生退出制度”“本科生導師制度”“研究生助理導師制度”“本科生實驗室安全制度”“本科生儀器使用注意事項”“本科生儀器操作培訓制度”“實驗室本科生培養(yǎng)獎懲制度”(同時含對研究生和教師的獎懲條款)“實驗室本科生科研項目管理制度”等。這些制度在本科生進入實驗室的不同階段起到引導、教育和規(guī)范的作用。

3.2 本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的管理舉措

制度建設是保證本科生訓練的基石，如何實施是綜合培養(yǎng)體系建設的關鍵問題之一。由于本科生處于快速適應學習階段，針對不同的學生展開管理。對于低年級學生(大一、大二)，主要采用寬松的引導管理模式，以講座形式向學生介紹專業(yè)前沿知識；組織學生參觀，了解實驗室的主要研究方向和內容, 培養(yǎng)科研情趣；引導學生了解實驗室的運作模式；教師定期參加本科生論壇, 向本科生展示實驗室的最新研究進展。

對于興趣強烈，渴望進入實驗室從事科研的優(yōu)秀本科生(大二、大三)，以重點實驗室所編制的制度為標準，以在研項目為依托進行管理。通過3年的實踐，實驗室的具體管理措施如下：

(1) 資質申請。每學期前2周是學生資質申請的集中時期。導師初步了解學生的成績、科研素養(yǎng)、科研愛好和感興趣的課題，然后指導該生撰寫項目書。該過程不僅增加師生間的交流和相互了解，還培養(yǎng)學生撰寫科研文本的能力。最后學生填寫申請表，與項目書一起提交到實驗室管理處。申請通過實驗室團隊評審并提出合理建議后，由導師簽訂指導責任書，資質申請結束。另外，如有優(yōu)秀的學生不在申請期限內申請，可根據具體情況靈活處理，但規(guī)定的程序不能省略。

(2) 安全教育措施。學生進入實驗室的首要任務是安全學習，時刻保持安全意識[9]：制定嚴密的規(guī)章制度，提高管理者的責任心；由教師集中授課培訓，主要包括自我保護常識、儀器使用安全、實驗室管理安全等，1周內必須通過考核，主要形式是筆試和現場觀摩；建設和完善各類安全設施；舉辦各種實驗安全知識講座, 增強學生的安全防范意識；組織學生進行有針對性的演練，應對突發(fā)狀況。教師和有經驗的學生遇見問題及時糾正。

(3) 文獻閱讀和科研立項訓練。學生在資質申請階段撰寫了立項書，由于時間較短，系統(tǒng)性和科學性不足。這里要求導師篩選5～10篇與課題高度相關的文獻，讓學生認真研讀，并通過文獻閱讀完善立項書，同時撰寫學習心得，做PPT并匯報，為專業(yè)報告能力的培養(yǎng)奠定基礎。該過程鍛煉學生的自學、文字表達和知識歸納的能力。

(4) 研究生助理導師制。一些優(yōu)秀研究生能指導本科生的具體實驗技術，同時減輕指導教師的壓力，從而產生了研究生助理導師[10]。研究生助理導師的職責是負責本科生平時的實驗管理，包括實驗室常識規(guī)范、儀器安全使用。該法以不同形式在其他實驗室也取得很好的效果[10]，通過“傳、幫、帶”的模式，減輕教師負擔，鍛煉研究生的組織能力，也為研究生的課題提供幫助，形成雙贏的局面。但指導教師必須全權負責本科生的指導工作。

(5) 預約管理措施。由于實驗室承擔著繁重的科研任務，難以滿足本科生隨到隨用的需求，預約是解決該問題的有效方案，實驗室根據學生人數、實驗條件，有序地向學生提供服務[11]。一般情況下，要求本科生提前1周進行預約，在研究生助理導師的幫助下填寫預約單(所用儀器、實驗內容，實驗方案，預期實驗結果等)，由實驗室管理人員根據具體情況來安排。導師要對實驗內容、方案等負責，在有限的時間內取得更好的實驗結果。學生按預約時間進行實驗，如有變更，及時與管理人員或研究生助理導師溝通，提高實驗室空間和儀器的使用效率。

(6) 實驗記錄。在科研訓練中，實時實驗記錄是體現學生專業(yè)素養(yǎng)最重要的方面之一[12]。記錄包括實驗的內容、目的、具體操作程序、現象、原始數據、分析結果、所用試劑和儀器等詳細信息。導師或助理導師不定期檢查實驗記錄，及時給予指導，做到數據有據可查，為成果的總結或發(fā)表提供原始資料。學生在科研訓練結束后，必須向實驗室提交實驗記錄、報告等材料，并鼓勵學生公開發(fā)表學術論文或參與專利申請。

(7) 學術訓練。本科生主要利用業(yè)余時間參加學術訓練，①參加實驗室主持的各類專家學術報告會、論壇或講座，鼓勵學生多提問題；②參加定期召開的實驗室例會。學生通過訓練，從高年級學生、博碩、教師處吸收營養(yǎng)，同時還要根據實驗進展或文獻研讀做報告，鍛煉專業(yè)思維、學術交流的能力，提高專業(yè)素養(yǎng)。另外，例會上要求學生提出問題或困難，團隊人員對所有問題和困難進行逐一討論和分析，最后給出解決的方案和措施；③參加其他實驗室或校際間的交流，促進學術思想的交叉和拓展，發(fā)現和解決實驗室內部無法解決的問題和困難；④鼓勵學生參加公開學術研討會，開闊視野、借鑒好的思維策略，了解前沿熱點問題。

(8) 科研訓練評估。本科生科研訓練的評估是多方面的[13]，這里主要包括2方面：①成果評估，包括研究報告、學術論文和平時評價；②科研過程評估，包括答辯、科研態(tài)度、創(chuàng)新意識、學習能力、團隊協(xié)作能力、效率等。評估的方式根據制度進行，主要包括導師、助理導師、團隊成員和學生自評互評相結合。評估等級分為優(yōu)秀、優(yōu)、良好、中等和差。

3.3 落實本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的保障措施

本科生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個循序漸進、諄諄善誘的過程，除了有效的制度和強力的實施措施，還需要一些保障性措施來支撐。

(1) 宣傳。重點實驗室具有較全的、完善的、先進的設備體系，物質與人力資源優(yōu)勢，如何吸引優(yōu)秀的本科生需要適當的宣傳，也是重點實驗室的重要工作之一。①選擇好宣傳的時間和對象，主要針對大一下學期至大二上學期較合適。我校采用“大類培養(yǎng)”的模式，二年級才選專業(yè)，這個階段尚未開設專業(yè)課，學生對專業(yè)方向、課程和科研了解的不多。因此，宣傳有利于引導學生進行專業(yè)方向的選擇，培養(yǎng)其在某方向的興趣愛好。主要措施是：有計劃地組織參觀，以介紹實驗室的研究方向、科研成果為主，特別是與國家發(fā)展戰(zhàn)略與專業(yè)的關系，這涉及到本科生就業(yè)的社會大環(huán)境和專業(yè)發(fā)展趨勢，以及展示具有吸引力的產品等。②組織實驗室學術帶頭人、知名專家、教授等講授他們的奮斗歷程及事跡等，或從“科研創(chuàng)新思維”角度讓專家們結合自身的經歷，生動形象地吸引學生的興趣。

(2) 經費保障。重點實驗室各類項目對本科生培養(yǎng)的資助力度較大，這里主要是導師的科研項目經費；浙江省、學校和學院對本科生創(chuàng)新體系的建設都非常重視，例如省級、校級和院級“新苗人才計劃”“大學生科研創(chuàng)新訓練計劃”,各級“大學生挑戰(zhàn)杯”等不僅為大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了經費，也是學生科研創(chuàng)新訓練的榮譽。實驗室為“浙江省大學生生命科學競賽”等項目單獨劃撥經費支持，優(yōu)秀本科生都能從中受益。另外，實驗室的儀器設備納入到全省大型儀器協(xié)作平臺，獲得財政的支持。這些措施保障學生不用擔心科研創(chuàng)新培訓經費問題。

(3) 激勵措施。激勵對象主要是：學生和教師。對學生的激勵措施是，學生參加競賽等所獲得的名譽外，學校給予免修學分或增加學分的政策，實驗室也有一定的獎勵；經專家認定的優(yōu)秀學生，提高實驗總成績或相關實驗課免修，在研究生免試推薦方面適當傾斜。對教師(包括研究生助理導師)的激勵措施是，給予指導本科生的教師經費支持、核算工作量；設立了實驗室年度優(yōu)秀指導教師獎，獎勵成效顯著的教師，同時在職稱晉升評審時，優(yōu)先考慮這方面的因素。

(4) 設置勤工助學崗位。由于實驗室管理崗位較少，學生參與管理能緩解實驗室運行的難題，本科生勤工助學崗位主要通過導師和助理導師的指導，每位進入實驗室的高年級優(yōu)秀本科生要協(xié)助實驗室的日常管理，精通一臺儀器(10萬元以下)的操作。該模式能讓實驗室全天都有教師或學生值班，提高儀器使用的效率。同時，這種崗位還有“傳幫帶”的作用，即激勵高年級學生將自己的知識和經驗教給“新生”，鼓勵“新生”向高年級學生、研究生和教師請教問題。其溢出效應是學生熟悉儀器的用途，感受科研的氛圍，啟發(fā)學生主動提問、探索的精神，為后續(xù)的科研進展奠定良好的基礎。

(5) 做好學校后勤保障。特別是暑期，有2個月，如果學生能專心地接受培訓，能在短時間內提升本科生的綜合素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力，這也是國內外重點大學重視“暑期學?！钡脑蛑?。國外的“暑期學?！北容^成熟[2]，國內北大、清華、中科院等高?？蒲性核摹笆钇趯W?！币仓饾u展開。但如何把實驗室與“暑期學?！苯Y合的實踐較少，特別是地方高校。實驗室通過與學校相關部門協(xié)調，為本科生暑期留校期間的食堂、寢室、實驗室等協(xié)同，解決了學生的后顧之憂。

(6) 開設專業(yè)前沿技術課程。實驗室的研究一般都銜接前沿和先進的儀器，如能給學生開設相關的課程，必定能促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。一些學校已經有了這方面的經驗[14]，結合實驗室的優(yōu)勢，開設了“現代生物技術前沿”“分子生藥學”[15-16]“現代儀器分析與操作”等課程，其他課程也在規(guī)劃中。

3.4 實驗室拓展外部空間培養(yǎng)本科生

重點實驗室與國內外研究機構交流頻繁，與國內多家企業(yè)有合作，在學生培養(yǎng)方面，一方面促進學生廣泛參與國內外學術交流活動，一方面“產學研”結合，讓學生到生產一線實踐、參觀、實習等方式培養(yǎng)學生的實踐和理論聯(lián)系實際的能力。

學生廣泛參與國內外交流和學術活動。依托實驗室與國內外一些著名大專院校和科研院所建立的科研和教學合作關系，例如清華大學、浙江大學、哈佛大學、密西西比大學、約翰英納斯研究中心、田納西大學、東卡羅來納州立大學等，并聘請知名學者為客座教授。主要形式有：邀請客座教授和專家為學生開講座，與學生面對面地交流，講授專業(yè)領域內的軼事、前沿進展、實驗設計、科學素養(yǎng)等，培養(yǎng)學生的興趣、了解專業(yè)發(fā)展趨勢、掌握學習方法和科研的策略；結合校際和實驗室間的交流，鼓勵學生走出去參觀或短期交流，培養(yǎng)學生的交流和實踐能力，拓展多維度思維能力。

實驗室與企業(yè)間的交流和合作比較廣泛，“產學研”相互促進[17]。通過實驗室的協(xié)調，學生能親身體驗自己所學知識的用途，同時，也成為這些公司的人力資源儲備庫，提升自己的實踐能力。

4 存在的問題和解決的可能方案

經過3年的實踐，實驗室在構建本科生創(chuàng)新能力綜合培養(yǎng)體系上初見成效，學生進實驗室是培養(yǎng)其創(chuàng)新能力的有效途徑之一。由于重點實驗室建設時間較短，還存在不完善的地方，需要繼續(xù)實踐和探索：①建立的各種制度、措施還不完善，需要根據具體情況和借鑒其他實驗室的優(yōu)秀管理經驗進行修訂；②實驗室開放程度有待擴大，大、中型儀器設備利用效率不高，影響和限制了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進一步探索管理模式的變革，促進資源的合理利用；③實驗室儀器設備實驗技術人員缺乏，操作和管理水平有待提高，需要強化實驗技術人員的培訓和研究生助理導師制度的完善。

5 結 語

浙江省植物次生代謝調控重點實驗室建設以來，在本科生創(chuàng)新培養(yǎng)體系上進行了較多嘗試，實踐表明：通過重點實驗室培養(yǎng)，學生增加了專業(yè)興趣、開闊了專業(yè)視野，增強了創(chuàng)新意識、獨立性和綜合能力，就業(yè)競爭力得到了提升。同時，實驗室資源得到合理利用，綜合教育模式得到完善，據不完全統(tǒng)計，近2年來，學生獲得全國挑戰(zhàn)杯一等獎1項，二等獎1項，3等獎2項，浙江省大學生生命科學競賽一等獎2項，二等獎8項，三等獎9項，發(fā)表SCI論文7篇，其他論文16篇。

綜上所述，傳統(tǒng)的高校教學主要集中在理論和驗證性實驗教學，這已經不能滿足社會對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，因此，在推動本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，重點實驗室開放是解決該問題的一種有效途徑[18]。進一步完善本科生綜合培養(yǎng)體系，讓學生積極參與實驗室科研項目，多與著名專家接觸，聆聽他們的科研傳奇，感受實驗室的科研氛圍，養(yǎng)成良好的科研素養(yǎng)和樹立團隊協(xié)助精神，提高學生的綜合素養(yǎng)。