大學生科學研究訓練信息化管理平臺的構(gòu)建與運行

龍 燕，謝志雄

（武漢大學 生命科學學院，湖北 武漢 430072）

1 科學研究訓練的必要性

1.1 內(nèi)涵

大學生科研訓練計劃（student research train program,SRTP）是專門面對在校學生所舉辦的科研鍛煉項目，最早為1969 年美國麻省理工編制的計劃。而國內(nèi)則是清華大學比較領(lǐng)先，它于1996 年開始實施SRTP 計劃，隨后其他高校相繼學習實行SRTP 計劃[1-3]。針對臨床醫(yī)學專業(yè)，哈爾濱醫(yī)科大學針對其七年制專業(yè)實施了此項計劃；浙江大學也公示了本校在醫(yī)學方面實施此計劃所取得的重大成果[4]。相關(guān)研究證實，接受了SRTP 計劃的學生，能夠更好地完成具有創(chuàng)新價值的工作，且實驗取得成功的比例明顯增長[5-8]。所以，SRTP 計劃是目前部分高校認可的教育實踐形式，也是高校為了順應(yīng)時代的發(fā)展，努力培養(yǎng)創(chuàng)新人才而開展的一項頗具創(chuàng)新價值的試驗。

武漢大學生物學實驗教學中心（以下簡稱“教學中心”）是我國第一批次國家級實驗示范教學中心之一。中心始終堅持以學生為本，以培育學生自學能力、提升其實踐創(chuàng)新能力為目的，突出實踐育人的理念，進一步推動教學變革，全面彰顯實驗教學對于學生自主性和創(chuàng)新性培養(yǎng)的重大價值。

1.2 科學研究訓練需要完善的教學體系支撐

科學研究訓練的目的是培育具備創(chuàng)新能力、可以進行創(chuàng)業(yè)的人才。對于學生而言，創(chuàng)新精神是他們完成科研的基本素養(yǎng)。本科生科學研究訓練應(yīng)是一個具有延續(xù)性、漸進性的系統(tǒng)過程，為培養(yǎng)創(chuàng)新型科學人才。武漢大學生命科學學院依托教學中心，根據(jù)學科特色構(gòu)建了實驗技能系統(tǒng)訓練與培養(yǎng)科學研究能力、創(chuàng)新能力相結(jié)合的“基礎(chǔ)型實驗教學—綜合型實驗教學—研究創(chuàng)新型實驗教學”三層次相互銜接、循序漸進的本科實驗教學體系。

我院根據(jù)學生的年級和知識儲備的差異編制實驗課程，其主要包含下面幾種形式：

（1）在課程系統(tǒng)的架構(gòu)之內(nèi)設(shè)置單一開放實驗項目。對于一年級學生而言，動物、植物乃至普通生物學實驗中，按2~4 人/小組自由組合立項，以小組為單位獨立選擇相關(guān)實驗項目，為學生開放實驗室，在本學期內(nèi)完成立項實驗內(nèi)容。

（2）整體綜合開放實驗項目。涉及的課程有微生物學實驗和遺傳學實驗。實驗面向全年級學生，以4人小組為單位，在總體框架內(nèi)自行選擇實驗內(nèi)容，安排實驗內(nèi)容，給出最后的檢測鑒定報告。如在開學階段，就讓學生完成環(huán)境微生物分離鑒定實驗：①學生將細菌從環(huán)境中分離；②依據(jù)各自的課程進展自行完成細菌鑒定；③在學期結(jié)束時遞交鑒定結(jié)果并撰寫報告。

（3）以專業(yè)為引導的開放實驗項目。主要針對那些學習成績優(yōu)異且對有關(guān)研究比較感興趣的學生展開，在生物化學、細胞學等內(nèi)容之外，設(shè)定一些相對全面的綜合型實驗。

（4）科學研究訓練。在課堂講授基礎(chǔ)上，按照1~4人/組自由組合，以小組為單位單獨申請立項，參與實際科研問題的研究工作，為每小組配備一位教師，指導學生進行科學研究訓練。

1.3 科學研究訓練教學效果顯著

通過科學研究訓練課程教學活動，將不同層次的學生和不同屬性的科研項目緊密聯(lián)系，組織學生申報各級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，參加湖北省高等學校大學生生物實驗技能競賽、全國大學生生命科學創(chuàng)新實驗大賽和國際遺傳工程機器競賽等學科競賽，將各類大學生科研項目納入科學研究訓練課程統(tǒng)一管理，提高了大學生科研課題的創(chuàng)新性、科學性、研究性。

有效、規(guī)范的本科生科研訓練一體化培養(yǎng)模式將各類大學生的科研活動、學科競賽及學位論文等有機聯(lián)系起來，對大學生科研項目的申請和完成質(zhì)量、學科競賽成績以及畢業(yè)學位論文質(zhì)量都有一定的提升作用。學生科研能力體現(xiàn)在其發(fā)表的學術(shù)論文、畢業(yè)論文的質(zhì)量及其綜合科研素質(zhì)。

2 科學研究訓練管理面臨的問題

（1）紙版檔案管理落伍。以往科學研究訓練教學中各類項目的管理模式是以紙版檔案管理為主，歷年的項目申請、項目考核、項目結(jié)題論文均以大量紙版材料存檔，不僅占用物理空間，而且也不便于查詢。

（2）管理過程缺乏互動。科學研究訓練是學生利用業(yè)余時間進行，沒有固定時間，不同于理論課和實驗課的面對面教學，學生與老師缺乏互動，問題解決滯后，不利于充分調(diào)動學生的學習積極性，影響教學效果的提升。

（3）偏重目標，過程管理欠缺。以往的科學研究訓練教學管理模式，偏重目標，忽略過程管理。如對學生的實驗成果集中體現(xiàn)在論文上，沒有進行實時的實驗過程管理，成績評定需進一步細化步驟和建立科學依據(jù)。

3 構(gòu)建大學生科學研究訓練信息化管理平臺

為了實現(xiàn)科學研究訓練教學管理數(shù)字信息化，建立師生互動信息平臺，實現(xiàn)過程管理和目標管理的協(xié)調(diào)，細化考核評價體系，2017 年，我們構(gòu)建了大學生科學研究訓練信息化管理平臺。

3.1 平臺的技術(shù)模式

平臺基于MS SQLSRVER 數(shù)據(jù)庫，整個體系結(jié)構(gòu)分為：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層三個不同的處理層次。以該結(jié)構(gòu)對外部提供Web 服務(wù)，從而滿足不同用戶的分布式訪問，極大地保證了系統(tǒng)的安全性、可擴展性。

平臺運用B/S 結(jié)構(gòu)，全部的系統(tǒng)管理及升級均要通過服務(wù)器完成，不用在客戶端進行單獨設(shè)置，因此升級過程不會干擾客戶對原始資料的調(diào)用。平臺支持IE、Google Chrome、Fire Fox、Opera、Apple Safari等主流瀏覽器，方便用戶使用。

3.2 平臺實現(xiàn)了精細化、信息化的教學檔案管理

平臺實現(xiàn)了基礎(chǔ)型、綜合型實驗教學開放實驗和科學研究訓練課程一體化的信息管理模式，將大學生申請的各類科研項目、學科競賽等活動的信息管理納入科學研究訓練課程的統(tǒng)一信息管理，實現(xiàn)對本科生專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及業(yè)余科研等各類型科學研究訓練過程精細的信息化管理。信息管理內(nèi)容包括：課題項目信息（課題建立、課題成員、指導老師、開題報告等）、過程跟蹤（學生定期上傳實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，教師進行過程交流和指導）、課題成果（科研訓練結(jié)束時，學生上傳課題論文）、課題成績查詢、課題互動、課題匯總（可按不同需求查詢相應(yīng)的課題）等功能。

通過平臺的數(shù)據(jù)庫，可以進行數(shù)據(jù)計算、圖形生成、數(shù)據(jù)收集和整理等，存儲和處理科學研究訓練中相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)。管理人員可以通過平臺管理端很方便地完成相關(guān)分類統(tǒng)計工作，實現(xiàn)了教學檔案的數(shù)字信息化管理。

3.3 平臺實現(xiàn)了管理過程的互動和細致的考核評價

平臺實現(xiàn)了管理過程中師生的互動，并將科學研究訓練的考核評價貫穿于整個的師生互動過程中，建立了細致的考核評價體系。平臺設(shè)置角色主要分為：學生、教師、管理者。

項目申請階段，學生通過平臺，以小組為單位，填寫項目信息的具體內(nèi)容，包括成員姓名、班級、聯(lián)系方式、項目起止時間、指導老師姓名、項目類別，并以開題報告形式提交項目主要研究內(nèi)容、研究方案。教師通過平臺進行審閱和批改，提交同意指導的確認。

項目進行階段，通過平臺，學生可以隨時提出問題、定期上傳實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果，教師通過平臺及時回答問題，提出實驗指導意見，記錄平時實驗分數(shù)，從而細化了實驗過程管理，使實驗考核有了更細致的依據(jù)。

項目考核階段，學生通過平臺提交課題論文，老師結(jié)合平時實驗過程，進行考核評分，含實驗素質(zhì)分和論文分數(shù)。此外項目考核還有現(xiàn)場答辯環(huán)節(jié)評分，由管理人員通過管理端輸入評分，系統(tǒng)將會依據(jù)考核方法中各部分評分的比重，自動計算出最終分數(shù)。學生可通過平臺查詢成績。

同時大學生科學研究訓練信息化管理平臺還建有通知發(fā)布欄，管理人員通過平臺可以上傳科學研究訓練課程安排、學術(shù)講座信息、學生業(yè)余科研項目申請和各類專業(yè)競賽等相關(guān)信息，這些信息有助于學生更好地了解如何確定合適的科學研究訓練項目。

4 大學生科學研究訓練信息化管理平臺的運行成效

我院已經(jīng)在生物學國家級實驗教學中心示范網(wǎng)站上建成了“科學研究訓練信息化管理平臺”，學生的科學研究訓練過程都及時記錄在平臺上。

通過使用該科學研究訓練信息化管理平臺，學生的科學研究訓練能力得到了顯著的提升，增強了學生的自信心，激發(fā)了學生的科學研究訓練的興趣和潛能。在使用科學研究訓練信息化管理平臺后，老師對學生科學研究訓練的指導更全面，更細致，學生實驗效率也顯著提高。此外，該科學研究訓練信息化管理平臺的使用也明顯提高了學生科學研究訓練論文的質(zhì)量和學生實驗成績考核的優(yōu)秀率。同時通過科學研究訓練信息化管理平臺的通知欄中發(fā)布的各類競賽信息和往年參賽項目信息，可以讓學生根據(jù)自身興趣更加針對性制定參賽項目和選擇指導老師，對提高學生競賽成績起到很好的促進作用。例如，我院本科生自2009年成立iGEM（International Genetically Engineered Machine Competition）團隊，2011 年首次參加國際基因工程機器大賽。該賽事是享譽全球的合成生物學競賽。歷年來我院參賽隊伍組成成員常有來自其他院系的學生，指導老師也由外院的老師和本院老師共同擔任。科訓課管理平臺為指導老師和參賽學生搭建了在線的指導、討論交流平臺。我院參賽隊伍在2017 年獲銀獎，2018 年、2019 年、2020 年（線上競賽）連續(xù)3次獲得金獎。

在科學研究訓練信息化管理平臺使用過程中，我們注重收集學生對平臺的客觀評價及建議，學生對平臺使用體驗反映良好，我們將結(jié)合改進計劃進一步加強平臺管理，維護和更新，完善平臺建設(shè)，“科學研究訓練課程”是生物學國家級示范中心教學體系中研究創(chuàng)新型層次的一門課程，科學研究訓練信息化管理平臺的建設(shè)滿足了“科學研究訓練課程”的師生互動、細化考核的教學和信息化的管理要求。

5 結(jié)語

大學生科學研究訓練信息化管理平臺的建設(shè)是我院實驗教學信息化成果的一部分，實現(xiàn)了對本科生專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及業(yè)余科研等各類型科研訓練過程統(tǒng)一規(guī)劃的信息管理，顯著提高了學生實踐研究能力、創(chuàng)新精神與能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)效率。我們將在今后工作中繼續(xù)完善和推進實驗教學信息化建設(shè)，以形成適應(yīng)信息社會要求的新的教學和管理模式。