面向研究生實驗教學和科研支撐的公共實驗中心建設探索

周宏敏， 熊 文， 陳 偉

(中國科學技術大學 研究生院，合肥 230026)

0 引 言

自1978年恢復高校招生考試以來，我國高等教育得到了穩健快速發展。2015年，全國各類高等教育在學總規模達到3 647萬人，高等教育毛入學率達到40.0%。研究生招生64.51萬人，其中，博士生招生7.44萬人，碩士生招生57.06萬人。在校研究生191.14萬人，其中，博士生32.67萬人，碩士生158.47萬人[1]。我國研究生教育取得了巨大的成績，為國家現代化建設作出了重要貢獻。所以,進一步提高質量、發展內涵是新時期研究生教育的核心任務[2-3]。科研能力和實踐能力是提高研究生培養質量的重點[4-6]。通過對研究生實驗技能和操作能力的訓練，培養研究生的科研動手能力、創新能力也是研究生教育的重要使命[7-8]。

1 為適應發展需求組建公共實驗中心

我校是一所以前沿科學和高新技術為主，具有鮮明理工特色的綜合型大學，為全國首批成立研究生院的高校。目前在校研究生8 100多人，其中博士生1 900多人，碩士生6 200多人。為適應研究生發展規模和培養質量的需求，以及服務于學校建設世界一流研究型大學的發展目標，學校精心布局，以“集中投入、統一管理、開放公用、資源共享”為基本原則，逐步建立面向多學科，跨學科的理化科學實驗中心、生命科學實驗中心、工程與材料科學實驗中心、信息科學實驗中心、超級計算中心以及微納研究與制造中心等6個面向研究生教學和科研的公共實驗中心。至2016年底，6個公共實驗分中心有專職技術人員124人，實驗室面積1.5萬m2，50萬元以上儀器設備200余臺套，價值3.6億元。

2 完善“三位一體”的管理體制及運行方式

公共實驗中心按照《中國科學技術大學公共實驗中心建設運行管理辦法》，以“學校統管、學院協管、主任負責、專家組決策”為管理原則，在學校層面成立了由分管校領導擔任主任，有關職能部門負責人和各分中心主任為委員的公共實驗中心管理委員會，為公共實驗中心的發展方向、政策制定以及運行管理進行戰略指導；協管學院受學校委托對分中心實驗室和人員進行實際管理；各分中心成立由既是學科領域內“科學家”又是儀器設備“技術行家”的研究人員組成的專家組，為分中心的建設和發展進行重大決策。“學校—學院—專家”三位一體的建設和管理模式，充分調動和發揮了學院和領域專家對公共實驗中心建設的積極性，同時也將公共實驗中心的建設和發展方向與研究生的教學和科研需求建立了直接聯系。

3 建設高水平的專職、專業技術隊伍

為保障對探索性和個性需求的高水平的研究生實驗教學和科研的支撐，學校在公共實驗中心設立了技術支撐崗位，制定了一系列有別于教師、管理崗位的引進、考核、職稱晉升、國內外進修深造及薪酬待遇等政策和制度，并通過“技術骨干人員海內外進修”的方式，有計劃地派遣技術人員到海內外高水平的科研機構、研發部門和著名設備企業學習深造，不斷提高他們的技術水平，保障了公共實驗中心高標準運行。至2016年底，公共實驗中心專職人員124人，其中56人擁有博士學歷，正高13人，副高27人。實驗中心逐步建立了一支愛崗敬業、業務扎實的技術隊伍。

4 構建以需求為導向的實驗教學和科研支撐體系

4.1 開展技術報告及培訓

在研究生新生入學后，實驗中心組織大規模的技術報告和實踐操作培訓。①為了使剛入學的新生開拓信息渠道，了解實驗中心，知道實驗中心有什么，能做什么。②加強新生對技術的實踐認識。大部分新生在本科階段未能接觸到大型儀器設備，對實驗技術的了解往往停留在理論層面。通過對大型儀器設備的實際操作培訓，能夠加深對技術的理解，提高對實踐的認識，同時也為在今后科研探索中進一步實際掌握打下基礎。近3年，公共實驗中心累計開設310余次技術講座和培訓，參加學生6 950人次，上機培訓3 570人次，為研究生有效地補充了理論課堂外的實踐認識。

4.2 開設實驗技術課程

本科階段學習主要是以“寬口徑”培養為主，進入研究生階段，深層次的專業理論和技術儲存明顯不足，對實驗類的研究難以上手。而且，不同學校生源的學生水平參差不齊，全而統的實驗教學也不合適。針對此種情況，公共實驗中心利用技術優勢，每年面向研究生開設涉及物質結構與分析、工程與材料、生物技術和信息技術等30余門技術的選修課程，研究生可根據自己的需求進行針對性的選修。此類技術課程的特點是由在一線從事測試的技術人員擔任授課老師。他們長期直接面對有各類測試需求的學生，不但具有豐富鮮活的測試經驗，同時對學生科研中遇到的常見問題也十分了解，更加貼近學生，易于從學生理解和感興趣角度出發講授課程，并在實驗階段培訓學生實際操作大型儀器設備，為研究生進入研究階段打好技術基礎。

4.3 組建研究生實驗訓練中心

通過開設技術課程和操作培訓，滿足了大部分研究生對于常規測試的研究需求。然而，有的課題組長期從事的研究方向與某類儀器設備關聯度高，長期高頻率使用特定類型的儀器設備，并且進行超出常規測試的探索性研究。如我校多個課題組從事各類材料合成及性能研究，研究生長期利用電子顯微鏡進行分析測試。常規的送樣、測試、分析結果已經難以滿足對高水平科研的需求，研究生迫切希望能夠從試驗設計、樣品制備、儀器操作、圖譜分析等全過程參與并深入掌握，以便針對性地發現和解決科研中的難題。針對此種需求，公共實驗中心于2010年成立了“電鏡研究生實驗訓練中心”(以下簡稱電鏡實訓中心)[9]。電鏡實訓中心根據電鏡技術的特點，開設理論和實驗相結合的電鏡課程。其中實驗課程為保證教學質量，采用“1對2”的個性化實驗教學模式，即每次實驗課1個老師僅對2個學生進行電鏡操作培訓。老師根據每個學生理解水平和掌握程度的不同，針對性地開展操作培訓，顯著增強了學生對電鏡的理解和實際操作能力。通過電鏡實訓中心考核的學生，掌握了電鏡相關理論、操作技能以及圖譜分析能力，有力地促進了科研的順利進行。同時，受訓學生也掌握了一項大型儀器設備的操作技能，為畢業后的就業增加了競爭能力，也受到了用人單位的好評。在電鏡實訓中心探索取得成效后，根據學生科研的需求，公共實驗中心繼續拓展實驗訓練中心的技術領域，先后成立了力學性能、網絡與硬件設計、核磁共振以及超級計算等4個新的實驗訓練中心，受到研究生一致歡迎。

4.4 強化技術服務

公共實驗中心在積極做好面向研究生教學培訓的同時，更主要和常規的工作是為研究生的科研提供技術支撐。通過測試服務，在樣品制備、試驗測試以及數據分析等測試的全過程中對學生進行指導，根據測試情況對試驗研究中的技術方法和技術路線提供參考建議。近3年，公共實驗中心對校內測試機時為55.3萬小時，測試樣品數56.6萬余個，提供了1.221億小時超算CPU服務。優秀的技術人員長期專注于其技術領域，有著豐富的實踐經驗，對技術的應用和發展有著較深的理解。同時，長期在一線從事測試和咨詢服務，與各有關課題研究組保持交流，服務對象范圍廣，在其技術領域形成既“深”又“廣”的知識特性，往往能為科研中某個技術方法提出重要的指導意見，利用自身的技術優勢支撐高水平的探索研究。如在理化科學實驗中心球差電鏡、核磁共振、X射線衍射儀、原子力顯微鏡、拉曼光譜等多個機組支撐下，博士生高山以第一作者于2016年1月在《自然》在線發表“雜化二維超薄結構的合成及應用領域取得的重要進展”[10]。

4.5 加強信息化建設

為保障面向研究生的教學和科研服務能力,將“優質服務融于無形管理”，公共實驗中心將信息化建設放在重要位置，不斷提升信息化、智能化服務水平。生命科學實驗中心自2008年在國內高校較早自主研發了大型儀器設備管理系統。該系統實現了儀器功能信息展示、網上預約、自助刷卡開機測試、費用結算等等功能，實現了7×24 h的服務能力。對于經考核取得使用資格的學生可直接自助開機測試，不受機組人員上下班時間以及節假日影響，較合理地解決了研究生對科研儀器使用的管理和服務需求。

5 建設成效

公共實驗中心的建設，不僅徹底打破了條塊分割的格局，推動了學科交叉，更激發了研究生科研創新的興趣和熱情[11]，學校研究生培養質量令人矚目。2014年～2016年，學校作為第一署名單位，研究生共發表SCI或SSCI論文5 200余篇，其中一區和二區論文數2 550余篇，在《科學》《自然》《細胞》及其子刊上發表60余篇論文；30%以上的博士畢業生、35%以上的碩士畢業生繼續國內外深造；直接就業的博士畢業生60%以上進入科研院所和高校工作。至2016年，共有159篇畢業論文獲“中科院優秀博士學位論文獎”；研究生與導師合作完成的重大成果數次入選“世界十大科技進展”“國內十大科技進展”“中國科學十大進展”“中國高校十大科技進展”等。

6 結 語

研究生的培養是研究生主動探究的學習過程，更注重在實際科研探索中培養獲取知識、理解方法、提高技能、獨立思考、發現和解決問題的實踐能力和創新能力[12-14]。大而統的實驗教學模式不能滿足不同專業和不同背景研究生教育的需求，被動式的實驗教學也難以取得好的教學效果[15-17]。因此，為適應研究生教育的內涵式發展需求，我校將研究生的實驗教學立足于主動的科研需求，通過在研究生實際的科研探索中進行需求教學，在發展中穩步推進教學和科研一體的公共實驗中心建設，有力提升了研究生科研動手能力和實踐創新能力，為促進研究生培養質量的提高進行了有效的探索。

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