摘 "要 "基于國家對重大科研儀器的戰(zhàn)略需求以及社會對新時代大學生跨學科和雙創(chuàng)實踐能力的要求，提出一種以技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心為核心的新模式，推動科學儀器項目研制，實現(xiàn)創(chuàng)新人才孵化。通過學科交叉融合，包括知識、智力、優(yōu)勢和資源的融合，結(jié)合技術(shù)眾籌和成果導向的方式，培養(yǎng)具備自主性、務(wù)實性、創(chuàng)新性的學生，完成兼具技術(shù)創(chuàng)新、實踐應(yīng)用和工程管理的復合型人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 "學科交叉融合；技術(shù)眾籌；科學儀器；創(chuàng)新人才

中圖分類號：G642 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）24-00-04

0 "引言

科學儀器在科研教學領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，例如：光譜儀在天文學中可用于分析星體的化學成分和運動方式，在化學領(lǐng)域則被廣泛用于分析物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機制；金相儀能夠以高分辨率觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)，幫助科學家研究材料的性質(zhì)和行為，為新材料的設(shè)計和應(yīng)用提供幫助；基因測序儀用于對基因組的測序，使科學家能夠深入了解生物體的遺傳信息，揭示基因與生物學功能之間的關(guān)系。光譜儀、金相儀和基因測序儀等科學儀器的開發(fā)研制都促進了相關(guān)學科領(lǐng)域的飛躍式發(fā)展。離開高精尖的科學儀器，科學研究和科學發(fā)現(xiàn)難以獲得高質(zhì)量的實驗數(shù)據(jù)，更難以產(chǎn)出高質(zhì)量、高可靠度的科研成果[1-5]。現(xiàn)階段我國對科學儀器設(shè)備的需求越來越大，科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查統(tǒng)計顯示，近年來我國科學儀器設(shè)備需求以年均16%的速度增長，對科學儀器設(shè)備研發(fā)、維護技術(shù)人員的需求越來越

大[6-9]。但當下鮮有高校針對科學儀器設(shè)備研發(fā)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式開展研究，高校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與科學儀器研發(fā)人才短缺的矛盾日益突出。

科學儀器研發(fā)涉及學科門類多、技術(shù)門檻高，需要大量跨學科高層次復合人才協(xié)同完成。學科交叉融合是科學儀器研發(fā)的必經(jīng)之路，比如研發(fā)一臺掃描電鏡或透射電鏡就需要物理、光學、材料學、機械工程等相關(guān)學科領(lǐng)域的團隊協(xié)同作戰(zhàn)[10-14]。用好學科交叉融合這個催化劑，打破單一學科之間的壁壘，催化科學儀器創(chuàng)新人才的孵化，對高等教育高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。本文通過對科學儀器需求和科學儀器創(chuàng)新人才孵化的痛點分析，提出一種“技術(shù)眾籌式”的科學儀器項目研制引領(lǐng)創(chuàng)新人才孵化模式，意在突破傳統(tǒng)高校大學生跟隨導師做課題、學生科研不務(wù)實、成果不突出的教學方法，打破傳統(tǒng)的單一學科的知識、思維、方法論的育人模式，實現(xiàn)學生研究自主、科研務(wù)實、成果突出、學科交叉的復合能力的培養(yǎng)。

1 "科學儀器需求和科學儀器創(chuàng)新人才孵化

的痛點分析

1.1 "單一學科下科學儀器需求與研發(fā)瓶頸

科學的進步需要借助科學儀器來實現(xiàn)，據(jù)不完全統(tǒng)計，歷屆諾貝爾科學獎中，72%的物理學獎、81%的化學獎、95%的生理學獎都依托高端科學儀器完成，科學儀器對于科學發(fā)現(xiàn)和科學研究至關(guān)重要[15]。然而科學儀器的研發(fā)往往需要物理、化學、機械、計算機等多個學科交叉融合，社會層面科學儀器研發(fā)技術(shù)人才儲備嚴重不足。而研發(fā)團隊知識背景單一化、傳統(tǒng)的學科化研究慣性，導致單一學科無法開展科學儀器的自主開發(fā)，例如，材料學科想要研發(fā)用于科學研究用的模具，由于其對于機械設(shè)計、加工工藝等知識的缺乏只能望而卻步。因此，伴隨著科學研究和人才培養(yǎng)對科學儀器設(shè)備的需求越來越大，單一學科下科學儀器需求與研發(fā)瓶頸問題日益突出。

1.2 "科學儀器創(chuàng)新人才孵化起點滯后，過程缺乏系統(tǒng)性

科學儀器領(lǐng)域由于起步晚、基礎(chǔ)弱，其創(chuàng)新發(fā)展的科技積累明顯不夠。儀器維護人員、實驗工程師等復合人才雖然承擔了復雜性、系統(tǒng)性高的工作，但往往只被認為是科研輔助人員，其社會認可度不高，加之缺乏科學儀器創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體制，社會上科學儀器開發(fā)且掌握儀器維護應(yīng)用的復合人才空前緊缺。各高校對于科學儀器創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，無論是在教學、科研體系方面，還是在師資與人才培養(yǎng)方面，都缺乏相應(yīng)的培養(yǎng)體系和制度。以貴州師范大學機械與電氣工程學院為例，教師的知識背景幾乎都是機械學科，雖然有少數(shù)材料學科、計算機學科的教師，但也是獨自作戰(zhàn)。學院碩士研究生的培養(yǎng)方案還停留在以傳統(tǒng)教學為主，實踐相輔的層面，且實踐也多是機械學科的加工制造類、職業(yè)教育類，缺少交叉學科方面的培養(yǎng)環(huán)節(jié)。因此，創(chuàng)新科學儀器復合人才的培養(yǎng)，健全交叉學科人才培養(yǎng)機制，建立良好的先進科學儀器研發(fā)氛圍迫在眉睫。

2 "學科交叉融合與技術(shù)眾籌的內(nèi)容及核心

思想

2.1 "學科交叉融合催化科學儀器創(chuàng)新人才孵化

本文所說學科交叉融合指通過不同學科之間學術(shù)思想的碰撞與思維方式的摩擦，對綜合性復雜問題和關(guān)鍵技術(shù)難題協(xié)同攻關(guān)，以滿足行業(yè)、社會對學科交叉、知識融合、技能集成的人才需求[16]。學科交叉融合在研制開發(fā)科學儀器的過程中，主要包括：1）知識融合，融合研制科學儀器過程中涉及的物理、化學、材料、光學等各學科技術(shù)知識；

2）智力融合，融合研制過程中各學科領(lǐng)域?qū)＜壹夹g(shù)人才和各企業(yè)高精尖工程師的認識問題、解決問題的能力；3）優(yōu)勢融合，融合企業(yè)先進的生產(chǎn)技術(shù)和運營管理的行業(yè)優(yōu)勢，融合各學科領(lǐng)域?qū)I(yè)優(yōu)勢；4）資源融合，將學校創(chuàng)新實驗平臺、企業(yè)研發(fā)中心、政府財稅等支持政策有機融合。形成知識融合、智力融合、優(yōu)勢融合、資源融合“四融合”的創(chuàng)新人才孵化機制，如圖1所示。

2.2 "技術(shù)眾籌的核心內(nèi)容和體現(xiàn)形式

技術(shù)眾籌是助力科學儀器創(chuàng)新人才孵化的重要途徑。首先，項目來源眾籌。以科學需求為引領(lǐng)，以各企業(yè)、各行業(yè)、各院所的迫切需求為源頭，選擇具有創(chuàng)新性、前瞻性的科學儀器進行立項研制。其次，研發(fā)團隊眾籌，包含導師隊伍眾籌和學生團隊眾籌。以眾籌的方式將相關(guān)院系擁有共同研究興趣的教師以及企業(yè)工程師組成雙師雙能型導師隊伍，將相關(guān)院系對自主探索、自我創(chuàng)新感興趣的學生眾籌組成學科交叉的學生團隊。最后，研發(fā)資源眾籌，對研發(fā)過程所需的技術(shù)平臺和資金來源等實行學校、企業(yè)、地方政府資源眾籌，為技術(shù)眾籌教育順利推進提供保障。

通過科學儀器項目研制的技術(shù)眾籌，一方面體現(xiàn)學生自主性的培養(yǎng)，學生可以選擇自己感興趣的課題進行研究，打破傳統(tǒng)的跟隨導師研究的局限

性；另一方面體現(xiàn)學生務(wù)實性的培養(yǎng)。首先，學生研究的課題來源于企業(yè)、行業(yè)切實的需求，通過課題的研制，能夠幫助企業(yè)、行業(yè)解決當下需求，意義重大；其次，有助于學生創(chuàng)新性的培養(yǎng)，科學儀器研制中多學科的交叉，使得學生能汲取到更多本專業(yè)之外的知識，且項目研制過程本著學生自我探索、自我創(chuàng)新的原則，更能促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；最后，體現(xiàn)成果導向的培養(yǎng)，以研制科學儀器設(shè)備為成果導向，能夠激發(fā)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情，提高學生自主學習的積極性。最終通過技術(shù)眾籌教育促進科學儀器創(chuàng)新人才的孵化，如圖2所示。

3 "學科交叉融合“催化”科學儀器創(chuàng)新人

才孵化的模式探索

3.1 "技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心建設(shè)

建立虛實結(jié)合的科學儀器創(chuàng)新人才孵化技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心。所謂“虛”是指合理利用信息技術(shù)的超時空性、實時反饋性，建立經(jīng)濟、高效的科學儀器研制需要的信息系統(tǒng)。科學儀器創(chuàng)新人才孵化技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心實行每年研制科學儀器的預審制度，有效收集各學院、各行業(yè)對科學儀器的需求并及時發(fā)布任務(wù)。所謂“實”是指在有效利用學院現(xiàn)有創(chuàng)新實驗平臺和教學實驗室的基礎(chǔ)上，積極對接學校相關(guān)交叉學科學院的實驗室以及企業(yè)實驗室資源，創(chuàng)建更加穩(wěn)定、健全的學科交叉創(chuàng)新實體平臺。為保證教學面向智能裝備領(lǐng)域的“技術(shù)眾籌”創(chuàng)新基地（以下簡稱基地）的有效運行，構(gòu)建基地建設(shè)管理辦法、管理組織結(jié)構(gòu)、科學儀器研制基金管理辦法、項目評審辦法、項目跟蹤制度以及成果轉(zhuǎn)化制度等規(guī)章制度。

3.2 "學科交叉融合的雙師雙能型導師團隊和學生團隊建設(shè)

建立以研制科學儀器為導向的雙師雙能型導師團隊。首先，導師團隊成員要有跨學科的知識背景、學科交叉理念，并有較強的創(chuàng)新精神和合作溝通能力。其次，加強導師團隊能力的培訓，在尊重指導老師不同學科的特點、鼓勵個性化發(fā)展的同時，借助現(xiàn)有信息技術(shù)融會貫通的能力，積極推進跨行業(yè)、跨院校、跨院系合作計劃，提升導師團隊學科交叉能力。最后，各企業(yè)各高校鼓勵相關(guān)技術(shù)人才走出去、帶進來，打破單一學科的固有思維，掀起學科交叉研究熱潮。

組建一支多學科交叉的創(chuàng)新型學生團隊。首先，學生隊伍的選拔從機械、電氣、材料、大數(shù)據(jù)、人工智能等多個學科領(lǐng)域中選拔。其次，建設(shè)以碩士研究生為主，本科生為輔的可持續(xù)發(fā)展學生團隊。最后，在團隊內(nèi)部秉承以老帶新、傳幫帶的梯隊培養(yǎng)機制。團隊成員打破傳統(tǒng)的學科專業(yè)壁壘，各學科的學生在參與研制科學儀器的過程中朝著一個目標共同努力，充分融合，互幫互助，合作共贏，力爭成為學科交叉型的復合型人才。

3.3 "輔修科學儀器研發(fā)證書創(chuàng)新人才孵化形式

科學儀器創(chuàng)新人才培養(yǎng)一般需要經(jīng)過 1～2年的時間，通過科學儀器研發(fā)過程第二課堂的學習及研制科學儀器的實踐活動，獲得10學分及以上，其中必須有實踐活動4學分及以上。在完成學分的基礎(chǔ)上，在雙導師指導下，完成科學儀器研制過程的相關(guān)報告或論文撰寫，并通過雙導師共同答辯的大學生將被頒發(fā)輔修證書，輔修證書根據(jù)其在研發(fā)科學儀器中的職責分配分為設(shè)計類、工藝類、技能類、綜合類四類。

4 "案例與成果分析

以技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心為載體，以科學儀器研制項目為抓手，以技術(shù)眾籌為手段推動學科交叉創(chuàng)新人才的孵化，具體技術(shù)路線如圖3所示。

截至目前，已實現(xiàn)諸如“樹苗栽種灌溉一體機”“面向無人駕駛的激光雷達和機器視覺相融合的障礙物檢測研究”“基于機器視覺的獼猴桃智能采摘機器人”“面向智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備的射頻能源自供電技術(shù)研究”等多個國家級/省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的立項和開展，資助金額從4 000～10 000元不等?；赝ㄟ^對多個科學儀器研發(fā)立項、實施過程監(jiān)督以及項目完成結(jié)果驗收，取得了一定的建設(shè)成果。例如，獲“互聯(lián)網(wǎng)+”、貴州省數(shù)字建模設(shè)計大賽、貴州省青少年3D創(chuàng)意設(shè)計大賽等大賽省級獎勵40余項，學生在核心期刊發(fā)表論文10篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄1篇，申請專利近15項。

面向科學儀器研發(fā)領(lǐng)域的“技術(shù)眾籌”創(chuàng)新中心作為貴州大學與貴州師范大學共創(chuàng)基地，依托貴州大學機械工程學院、貴州師范大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院、機械與電氣工程及與其相近相關(guān)學科，利用其長期服務(wù)制造、汽車、航空航天、石油化工、農(nóng)機等行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的學科優(yōu)勢，充分發(fā)揮合作單位先進的生產(chǎn)技術(shù)和運營管理的行業(yè)優(yōu)勢，以培養(yǎng)學科交叉科學儀器創(chuàng)新人才為目標，努力增強大學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和實踐能力。

5 "結(jié)束語

通過技術(shù)眾籌創(chuàng)新中心組織科學儀器研制項目實施過程中的多學科知識、資金政策、專家人才、學生隊伍等的“技術(shù)眾籌”，一方面實現(xiàn)了科學儀器研制成果的轉(zhuǎn)化，攻克了長期以來“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)，滿足了國家對重大科學儀器的戰(zhàn)略需求；另一方面從學科交叉融合思想、發(fā)展思維打破了傳統(tǒng)單一學科的壁壘，有助于培養(yǎng)兼具技術(shù)創(chuàng)新、實踐應(yīng)用和工程管理能力的復合型人才。

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