研究生創新教育論文

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研究生創新教育論文

一、建立創新中心

2012年8月,美國經濟發展局獎給布法羅大學349,565美元(約2,171,672元),用于在紐約西部10個縣扶植培養創新精神,創造工作崗位和鼓勵私人投資。聯邦基金將用于創造一個創新中心,這是一個為期兩年的項目,推動從紐約大學各個分校產生的發明和創新。目的是加速創新和發明商業化的渠道,把企業家和大學及社區的資源緊密聯系起來。這一創新中心將會為企業家、商業和經濟開發商提供一個合作和信息交流的平臺,為企業提供新的商業信息,提供開發技術公司在早期階段的領導能力訓練,提供新產品開發的工藝流程,幫助解決中小企業的技術難題。

二、建立大量的多學科研究中心

UB建立有大量的研究中心和研究所,共有158個。這些研究中心主要側重于協作、多學科的工作,覆蓋了從建筑和新生媒介到國家安全和婦女的健康等廣泛的研究領域。例如布法羅大學的多學科地震工程研究中心(MCEER)是由來自整個美國許多學科和研究機構的多名研究人員和工業界的合作伙伴組成的科研團隊。MCEER最初由美國自然科學基金委于1986年建立,作為第一個國家地震工程研究中心。1998年,更名為多學科地震工程研究中心。MCEER的使命已經從最初側重于研究地震工程到研究各種各樣的自然或人為的災害對于關鍵的基礎設施、結構和社會的技術和社會經濟等方面的影響。MCEER通過一個多學科的、多種自然災害研究,同教育和外界緊密聯系的系統來完成研究工作。

三、制訂長遠和前瞻性的學校發展計劃,強化優勢學科

為了確保布法羅大學持續的繁榮和發展,保持長期的創新活力和世界一流研究型大學的地位,學校董事會制訂了UB2020計劃。UB2020計劃旨在提供學生最好的大學教育,提供社會(社區)最前沿的科研和醫療。其中計劃的主要內容之一是培養戰略優勢學科。其戰略優勢主要分布在如下的八個方面:(1)藝術和表演藝術;(2)公民參與公共政策;(3)文化和文本;(4)極端事件的減緩和應對;(5)整個生命周期的健康問題;(6)信息與計算技術;(7)集成納米結構系統(INS);(8)生物系統和生物分子識別。每一個方面都設定達到世界一流的目標。如在集成納米結構系統方面,倡導納米科學和納米技術的合作研究,做出能改變世界的發明和創新成果。集成納米結構系統的研究人員們主要集中在下面六個主要的研究區域:(1)自旋電子學。用電子的自旋來儲存、處理和傳播信息,從而開發出一些以前不可能實現的電子儀器設備,使未來計算機的體積更小效率更高。(2)納米電子技術。納米電子技術側重在創造納米尺度的儀器和電路元件,克服現在微電子電路的不足,并實現這些儀器的包裝。UB的研究人員正在設計和制造納米尺度的電路、芯片和包裝技術,未來的電器元件能夠承受很高的電流密度和溫度梯度,從而能夠提供更快、更小、功能更加強大的計算機。(3)納米醫學。納米醫學的進展在UB包括新的微創診斷方法,藥物和基因的目標(靶向)遞送系統,促進光動力癌癥治療的方法,新的醫學成像模式和實時藥物療效監測方法。這些研究向著臨床實踐的方向發展,最終能夠提高病人的生命周期和生活質量。(4)傳感器和納米技術在生物醫學中的應用。UB在傳感器領域的工作包括神經元網絡、模式分析、低功率光探測器和光源、新的分析物的識別技術。確定復雜化學模式作為各種疾病的標志,例如糖尿病和各種不同類型的癌癥,最終能夠實現這些疾病的早期診斷和治療。(5)太陽能。UB研究人員正在開發一種新的科技用于制造和組裝無機納米材料,用于創造造價低、更加經濟有效的太能電池。研究活動包括在一個導電聚合物母體上基于無機納米晶體組裝納米材料用于制造和測試完全混合無機/有機太陽能電池的工藝過程中所發生的光誘導表面電子轉移反應的基本表征。(6)能量儲存和轉換。改進的能量儲存對于許多新興的技術從電動和混合動力汽車到植入式醫療設備是非常關鍵的。UB的研究人員正在開發(研發)納米材料并將它們應用到電池中,與現在的技術相比,新材料的應用能產生更高的功率體積比、更高的電流密度和更長的工作時間。這些微型電源對于許多傳感器技術來說是必不可少的。

INS的研究人員來自整個的UB校園,并且和許多系(共約18個系)和研究中心(4個研究中心)一起工作,INS是納米科學的焦點。并且INS擁有一套集中調配的儀器支持(支撐)納米科學和相關的物理、工程和材料的研究工作,所有的儀器對于UB的工作人員和外部的用戶是開放的,收取適度的成本回收費用。其中的設備有高分辨率投射電子顯微鏡裝置、聚焦離子束掃描電鏡設施、潔凈室設施、電子束普光設備和原子力顯微鏡設備等。這些高精的尖端科研設備有力地推動了研究工作的進展。通過合作基金、研討會和學術會議,INS形成了一個良好的研究環境,已經獲得了很多突破性的研究成果。比如化學系教授SarbajitBanerjee被麻省理工技術評論(MITTechnologyRe-view)評為世界上35歲以下最優秀的發明家之一。他最有名的發明之一即是“智能玻璃”。這種玻璃具有夏天隔熱,冬天透熱的溫度調節功能。

四、研究生課程設置

以美國布法羅大學的土木工程博士學位為例,分析一下課程設置和有關的要求。有如下三個方面的要求:(1)完成研究生課程學習;(2)通過博士資格考試(書面考試和口試);(3)畢業論文答辯和評審。具體來講,博士學位必須包括除了本科學位之外的72個學分,包括12到24個學分來自論文,至少18個學分來自課程學習。論文是最為重要的工作,必須能夠對所學習的領域做出有意義的貢獻。課程通常是由導師和研究生共同選定,但是必須包括在數學方面的兩門課程和力學(流體力學或固體力學)方面的兩門課程。在專業課程的設置方面,既重視基礎知識學習,同時注意學科交叉和最新知識進展的介紹。如開設有結構健康監測和無損測試、橋梁工程中的新興技術、材料的力學行為,土木工程中的統計方法等課程。課程的設置為研究生的學習打下了良好的基礎,并使研究生對最近的學科知識和技術有所了解,為他們進行創新性的研究工作打下了良好的基礎。

五、從事具有突破性的創新發明工作

2012年,布法羅大學評出了7項最令人震驚的發明。(1)自生長血管。研究者們開發了一種可以特別為病人產生部分血管的方法。當移植入病人體內的時候這些分段的血管能夠產生幾乎正常的血管。發明小組是由醫學、化學和生物工程以及生物物理學等科研人員組成的團隊。(2)超級細菌毀滅者。醫學人員發明了能夠給予平均抗生素超級強度的方法。采用一種在乳汁中的脂質蛋白質復合物,在單獨使用時具有很小的抗菌能力。當與存在的抗生素結合的時候,即可具有很強的藥物敏感性。(3)生物膜去除劑。布法羅大學的工程師和醫學研究人員合作開發了一種能夠除去醫用金屬植入物上的感染生物膜的電化學方法。(4)蛋白質療法的納米保護殼。蛋白質基的藥物能夠治療多種疾病,但是人體的免疫系統經常把蛋白質作為侵入異物而進行攻擊。UB的藥物科學家們利用lipid-based納米顆粒(分子)訓練整個免疫系統來接收這些蛋白質治療分子。(5)腫瘤抑制基因。許多癌細胞在它們的表面有碳水化合物結構(也叫CD176抗原),在腫瘤的傳播中起著重要的作用。UB科學家們發現一種小鼠抗體對這種抗原非常有效。KateRit-tenhouse-Oslon(發明人)教授已經開始注冊了一個公司(For-Robin)來開發這種抗體應用于人體內。(6)發明了用作控制癌癥的microRNA。UB科學家發現了可以恢復的microRNA水平能夠對抑制某種類型的癌癥腫瘤的生長。(7)新的顯像劑。UB的科學家們已經開發了一系列的用于核磁共振的造影劑。這些智能的造影劑將來可能用于監視癌癥治療的整個過程,并且能夠進一步決定具體的實施療程(治療措施)。這些新的發明成果對整個社會都產生了很大的影響。

六、總結

總之,布法羅大學注重創造力教育,開設關于創造力的課程;建立創新中心;建立大量的多學科研究中心,注重交叉研究;制訂長遠和前瞻性的學校發展計劃,強化優勢學科;課程設置上也注重學科交叉和新知識的進展;并且帶領學生從事具有突破性的創新性的工作。從多個方面保證了學校成為創新教育的源頭,并能保持持續創新的活力,成為一流研究型大學的領導者。相比較而言,我國的研究生創新教育還比較落后,例如不重視學生創造力的開發和創新思維的培養,學生在整個研究生期間就是幫導師做一些重復性和機械性的工作。大學的管理者也沒有對學校如何提供一個創新教育的源頭進行策略性的規劃,這些都阻礙了我國研究生創新教育的發展,導致我國的大學培養不出拔尖型的創新人才。布法羅大學在研究生創新性教育方面的建設經驗可以對我國的大學起到很好的啟發和示范性的作用,促進我國研究生創新教育和大學建設的改革和發展,為我國的大學早日成為世界一流的研究型大學提供了諸多方面的借鑒。

作者:趙紅華 季順迎 段慶林 單位:大連理工大學工程力學系

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