高校實驗室向中學生開放的初探

許 瑾，劉佳霖

（上海交通大學生物醫學工程學院，上海 200030）

0 引言

高校實驗室作為重要教育資源，需要對社會教育體系的進步以及培育中學拔尖人才貢獻力量。高校實驗室與中學生創新型學習相結合，通過舉辦夏令營活動以激發中學生科研興趣、培養創新精神，養成實踐能力為宗旨，通過沉浸式體驗，把現代化的科學知識引入學生們的學習生活中，激發學生主動探索精神，從而培養和提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力。在參加活動的同時讓學生感受高校學術氛圍，體驗科學研究中的樂趣，并能夠與專業老師進行面對面的交流，引導學生們用探索的眼光看待生活，用創新的想法面對挑戰，從而不斷認識自己的潛能，明晰自己的志向。本文通過我校生物醫學工程學院公共平臺實驗室連續3 年舉辦中學生夏令營的意義、面臨問題、有效解決途徑進行探討，并通過對活動效果的反思提出改進建議和措施，為更好擴大高校實驗室功能，向社會開放實驗室教學資源提供參考。

1 高校實驗室向中學生開放的意義

（1）助力對高中生評價體系的改革。中學階段是一個人創新意識、創新思維、創新能力發展的關鍵時期。這個階段的學生身心發展趨于成熟，自我意識逐漸強烈，個性逐步形成，是培養創新科學素養的關鍵時期［1］。高考改革試點的背景下，中學生科學創作學習成果及其評價作為“創新精神和實踐能力“板塊的重要評價內容被納入學生綜合素質評價的整體框架中，也是各中學及高校在招生錄取過程中十分重視的綜合素質評價信息［2］。然而各中學在幫助學生申請科創項目時會碰到實驗設計困難、實驗設備落后、師資力量薄弱等瓶頸，在這一困境下，他們往往會向各大科研院校尋求幫助。基于高中研究型課程實施的調查分析發現，社會力量的加入支撐是提高學生研究型學習資源配置水平與過程指導質量的必要補充［3］。

（2）助力高中教育質量提升，拓展高校實驗室資源為社會服務的功能。我校要成為世界一流大學，在繼續加強自身建設的同時，也要推動整個教育體系的發展，肩負起服務社會的責任，真正實現教育強國目標。《上海市中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020 年）》中提出：“探索建立高中和大學的有效合作機制，鼓勵大學向高中開放課程、實驗室等教學資源，為部分學有余力的高中生開辟學習發展的新途徑。建設和發展課外創新教育機構，拓展學生課余學習和研究的新空間”［4］。由此可見，中學與高校協同合作，助力高中教育質量提升已經成為國內教育突破的重點之一［5-7］。生物醫學工程學院擁有學術造詣深厚、科研成果卓著的知名學者，學院實驗室也擁有先進的儀器設備和完善的配套設施，在此優良的資源條件下，學院公共平臺實驗室與非學歷辦公室將“高中生科技夏令營”與“實驗室資源社會開放”相結合，不僅開闊了中學生科研思維與眼界，幫助他們更好地去申請規劃科學創新項目，更是拓寬了生物醫學工程學院實驗室功能，提高實驗室資源的使用率，真正起到高校服務社會的職能。

2 高校實驗室向中學生開放須注意的問題

（1）必須處理好實驗室的正常工作與服務夏令營的關系。高校實驗室的主要日常工作內容是開展各項科研教學活動［8-10］，對于籌辦夏令營等社會公益活動缺乏經驗。如何在不影響正常工作的情況下，充分發掘實驗室資源，有組織有條理地策劃好夏令營活動的各個環節，讓參加活動的同學受益的同時，擴大學校學院影響力，提升實驗室服務質量是整個夏令營活動的核心問題。

（2）必須針對中學生的基本情況，安排夏令營的活動內容。高校實驗室主要使用人員是科研工作人員、實驗室帶教老師、本科生及研究生［11］。實驗室相關課程也是根據學校要求進行設置和考核［12］。對于中學生來講，他們的主要學習內容是各學科基礎知識。如何通過夏令營課程的編排，在中學生現有知識水平的基礎上，用淺顯易懂的講解和實踐動手環節，讓他們在學到生物醫學各領域核心知識的同時，真正體會到學科價值所在，也是我們在籌辦夏令營活動時面臨的重要問題。

（3）必須高度重視中學生夏令營的安全教育與管理。高校本科生及研究生在進實驗室前，都經過系統的理論學習和安全培訓，會嚴格遵守實驗室各項規章制度［13］。而中學生缺乏相應理論知識，不能深刻了解到各種不安全行為后面的真正原因，并且中學生自我約束能力相對較弱，如何在活動中對他們進行有效管理，在遵守實驗室制度的同時，發揮其潛能盡可能在短時間內獲取知識，是我們在籌辦夏令營活動時不斷平衡和解決的問題。

（4）正確處理好工作績效與公益活動的關系。現階段，高校對科研老師的考評指標主要包括發表文章的數量及質量、申請到的科研項目數、本科生研究生授課量等［14-15］，對于夏令營等公益活動的參與全憑自身對本學科的熱愛以及社會科普的自身責任感，如何形成長效機制增加學院老師的積極性，自覺自愿參加活動的同時，還有工作成就感及滿足感，也是我們不斷探索和討論的問題。

3 高校實驗室向中學生開放有效途徑

針對以上問題，學院公共平臺實驗室通過3 年夏令營活動的摸索與總結，形成了一套初見成效的工作方法，不僅保證了夏令營活動的順利開展，同時也搭建了中學與學院實驗室協同培育創新人才的橋梁，讓參與活動的同學和老師都能有所收獲。

（1）制定工作推進表，確保所有工作內容在時間節點內完成。中學生夏令營活動從前期準備、活動執行直到后期總結，工作內容繁多，各事項之間環環相扣。如何能抓住主線，同時兼顧細節，制定詳細可行的推進表可以有效提高活動的組織效率。①夏令營活動早期策劃階段，在推進表中羅列出主要工作目標及時間節點，使整個活動概貌立體凸顯，在千頭萬緒的工作中理出工作重點主線，這樣在籌備工作中不會有影響大局的遺漏或失誤出現；②在活動準備階段，對照推進表根據實際需求添加工作細節，逐步完善活動流程，做到活動執行時有條不紊，在不偏離主題的前提下，盡量滿足學生們個性化的需要求，讓活動更加精彩豐富；③在活動總結階段，根據活動實際效果對推進表內容進行修改補充，為下一年度的活動的改進提供參考，在總結經驗的同時，還能對每一個活動環節有所思考和完善，真正做到每一年的夏令營活動都有創新和亮點。

（2）結合中學生自身特點及學院學科特色，為學生們量身定做一系列的科研講座和實驗觀摩及實踐。生物醫學工程專業是應用現代工程技術方法，探索研究對疾病的“早期診治”和“精確化、個性化、微創化”治療和康復手段的綜合性交叉學科，具有跨越數、理、化、機、電、醫等多學科、廣范圍、高層次交叉融合特征。在此基礎上，結合中學生自身能力和學習特點，與授課老師一同探討如何量身定做系列科普講座及實踐，讓學生們由淺入深逐漸了解各學科領域知識，使他們真正感受到生物醫學工程學科不但可以直接為解決臨床一線問題提供技術和解決方案，更可以前瞻性地引領新產業、新技術和新型診療方法的產生與落實［16］。

（3）與參加夏令營的中學以及授課老師保持及時高效的溝通是貫穿整個活動始終的核心內容。①在活動籌備階段，活動主題、參加人數、時間、地點、課程內容的設置是一個系統而又繁瑣的工作環節，需要在和相關中學及授課老師反復的協商后才能逐漸確認，在這個過程中需要建立高效的溝通機制達到信息快速準確地獲取，并通過信息整合迅速做出相應的決策，高效率的完成活動方案的制定和確認；②在活動執行過程中，隨著對課程內容的深入了解，學生的興趣點有可能會發生改變，甚至對某一知識點希望老師能給予有更加專業前沿的講解。在這種情況下，在執行既定課程表的同時，也會隨時收集學生對授課內容的反饋，并與相關授課老師進行溝通，進一步優化課程內容或實踐環節，真正起到夏令營活動在學生中的引領作用。此外，建立高效的溝通機制可以應對活動過程中的各種突發狀況，在第一時間內把信息準確快速地傳達給學生和老師，避免由于信息不對稱影響活動效果；③夏令營活動結束后，需要和學生保持長期的溝通，收集他們對活動效果的反饋，為來年夏令營活動的準備提供參考。同時有些學生希望能與相關授課老師保持長期的合作交流，通過夏令營的后續效應，極大地擴展了夏令營活動在中學生中的影響力，幫助學生在科創實踐中能得到高質量的專業指導，進一步開放高校實驗室優越的師資力量及大型先進儀器資源，為社會科普工作推進發揮重要的社會職能。

（4）根據中學生自身特點，設置與之相適應的管理體系和方法。在保證夏令營活動安全進行的前提下，讓學生在有限的時間內充分發掘潛能，汲取更多的知識儲備，有利于培育他們的科學素養和創新人格，為今后校內外科技創新項目進行夯實基礎。中學生和大學生、研究生相比，他們沒有經過系統的專業培訓，對實驗室安全認識不深刻，但是對新鮮的環境、設備、試劑等充滿好奇，為了保證夏令營活動安全有序進行，在活動安排及課程設置上要充分考慮到中學生這一特點制定有效的管理體系，譬如在活動報名時就要以簽訂安全承諾書的形式讓參與學校及學生意識到安全重要性，開營第一課內容重點用各種生動的案例給學生敲響安全警鐘，在動手操作環節中盡可能避免讓學生接觸銳器、有毒有害試劑等有安全隱患的物品。總之，通過不同環節設置，讓“安全”及“規則”時刻烙印在學生腦海，為今后養成良好的科研思維及習慣打下基礎。

（5）通過各種途徑調動授課老師的積極性。除了向學院申請各種獎勵機制外，要及時表達學生對活動效果的正面反饋，積極推動學生與授課老師后續的深入合作交流，讓參與的老師有工作成就感并能體會到夏令營活動帶來的附加效應，譬如在與學生的溝通交流過程中，他們也會不斷拓寬專業知識及社會認知領域，甚至在學生各種奇思妙想的碰撞下，迸發出新的學術火花。此外，夏令營活動也會讓高校老師對新時代的中學生有全新的認識，如何與他們進行溝通、傾聽他們的見解、快速準確抓住他們的興趣點并加以引導，也會幫助他們在日常本科生研究生管理提供新的思路和方法。

4 高校實驗室向中學生開放的效果及改進

4.1 活動效果

在連續3 年的中學生夏令營活動中，來自8 所重點高中的學生和老師通過豐富多彩的課程全方位多角度與生物醫學工程相關學科進行了親密接觸，參加了XCT顯微鏡原理講座課程，并采集身邊細小生物利用超高分辨的實驗CT 設備觀察其內部精微的三維結構；聆聽了小動物實驗相關倫理知識講座，觀摩并動手實踐了實驗小白鼠的灌胃、尾靜脈注射、腦血管病動物模型的制備等實驗操作；親手制備與臨床檢驗相關的熒光磁性微球；學習超聲成像設備的檢測和治療疾病的工作原理，并親自用超聲設備尋找自己的血管并檢測血流速度；接觸到組織工程與生物材料相關前沿學科，制備水凝膠顆粒，并且領略了生物3D 打印機是如何參與構建人體組織的先進技術；通過學習醫學嵌入式技術，了解到心電圖，血氧指數等醫學常見指標是如何形成及其含義，并親手操作了血氧儀、心電圖設備等。

最后閉營總結時，學生們熱情洋溢的匯報了他們的學習經歷，通過PPT 向評委專家們詳細闡述了學習中收獲的知識和感想，更是有學生針對當前的醫療診療技術大膽提出了自己見解和改進措施，贏得了專家的贊許。同時通過此次夏令營，使學生們有機會感受到高校教育的學習氛圍和科研工作者的嚴謹工作態度，這對他們今后良好學習習慣的養成以及挖掘自身潛能樹立奮斗目標提供了幫助。

4.2 活動改進

通過近3 年中學生夏令營的開展，激發了中學生對生物醫學工程領域的興趣，拓寬了他們對生物醫學工程領域的認知，推動了神經生物、納米材料、醫療儀器等學科的普及，為今后的升學志愿報考以及職業規劃提供指導參考和幫助。同時，在夏令營活動后期總結中發現還有以下3 點需要改進和完善：

（1）在活動早期籌辦中，要加大夏令營活動的宣傳力度，通過不同形式讓學生對生物醫學工程學科有初步概念，避免因為盲目隨眾報名降低活動效果，真正讓對生物醫學工程領域有興趣的學生參與到活動中。

（2）高校實驗室因為設備種類繁多且體積較大，操作空間比較狹小，所以在開展夏令營活動前，對實驗室擺設要有所規劃，在不影響日常教學科研的前提下，把利用率低且易搬動的儀器設備暫時收納起來，騰出空間可容納更多學生觀摩和動手操作。

（3）有些學生在參加夏令營活動時，同時還安排有其他諸如補習班、競賽、旅游等活動，這就會影響夏令營活動的整體效果。為此，早期報名時就要做好提醒，要求參與者妥善做好安排，不要無故缺席活動。

5 結語

高校實驗室除了在承擔教學與科研任務同時，還要依托自身優質的師資及技術資源，更加積極主動參與到社會科普服務中去，通過不同形式的講座或夏令營活動，讓科學知識走進小學、中學，激發他們從小學科學、懂科學、用科學、愛科學的精神，為提高我國國民科學素養助力，真正起到高校反哺社會的職能。