新工科背景下校企共享实验室建设打造人才培养新模式

2022-02-18周孟夏

科教导刊 2022年35期

闾浩，颜伟，周孟夏

（1.南京航空航天大学江苏南京 210000；2.南京师范大学江苏南京 210000；3.浦口高新区管委会江苏南京 210000）

共享实验室的双向交流和资源共享方式主要分为三类，第一类是重点实验室之间的合作共享，其中包括互聘兼职教授（研究员）、互派客座研究人员、联合培养人才等方式；第二类是重点实验室的资源和设施向企业开放，包括产业学院、横向合作、科技服务、人才培训等方式；第三类是企业研究资源和设施向高校开放，包括共建实验室、设备共享、聘任企业导师等方式。

本文将以国网电力科学研究院有限公司（以下简称 “国网电科院” ）与南京师范大学自动化设备电磁兼容共享实验室为例，研究共享实验室的建设途径、管理实施路径和人才培养模式，提出新工科背景下建设校企共享实验室，打造人才培养新模式。

1 共享实验室的现状分析

当前，校企双方在建设共享实验室的过程中暴露出的一系列问题，往往会使得合作陷入困境。主要有：

企业参与兴趣不高。合作共建实验室是基于双方的共同意愿，但现实中往往出现高校或者企业单一响应的情况，企业的参与度不高。究其原因是企业主要想通过校企合作满足人才需求，但由于现阶段合作机制不完备，企业难以从校企合作中获得对口人才，因而企业的积极性受阻。

校企双方合作流于表面，合作缺乏深度，合作双方追求的目标不同。高校以学科发展、人才培养为目标，而企业则过于追求利益最大化。不同的价值取向和目标冲突使双方在合作中的行为无法一致，抹杀了更高层次交流的可能性，最终导致双方合作关系流于表面而无法进行进一步的深入合作。

缺乏政府牵引与政策支持。在共享实验室的建设中，企业和高校之间交流与沟通不畅的问题一直得不到有效解决，归根结底还是少了政府这样一个具有统筹作用的角色，如果政府能发挥牵引作用出台一系列相关的政策，能在一定程度上促使双方达成更完善的共识。政府可以为双方搭建沟通的平台，协助相关制度的制订。此外，相应政策的倾斜同样也有利于调动校企双方合作共建共享实验室的积极性。

管理实施路径错乱，运行机制有待加强。理想情况下，在实验室建成后，校企双方本应当充分利用好各自强项，制订高效完备的运行规划，使整个实验室机制得以持久稳定的运行。可是，现实情况却是双方管理业务交叉混乱，没有协调统一好且无定性要求，解决方式较随意缺乏商讨和共识，尤其是对于一些突发的意外事件，由于缺乏类似的规范参照和经验性的对策常常会造成不必要的时间和资源损失，导致不可逆的后果。在共建实验室的管理中，因缺乏系统成熟的制度和科学有效的管理，在解决问题时常常带来无法回避的分歧和争执，同时对双方的社会声望也会造成不好的影响，进一步降低后期继续合作的可能性。

2 共享实验室建设与管理实施新路径

2.1 规范日常管理，加强实验室建设

2.1.1 人员管理

确保实验人员理解各自任务对企业和他们自身的重要性，明确达成质量硬性标准的必要性，需要制订管理的实施路径和相应的奖惩机制，从而进一步提高全体人员的思想政治素养和个人素质，在此基础上提高工作人员的工作能力，确保他们可以胜任各自的工作。人员管理主要包括人员培训、人员考核和人员监督三个方面。

2.1.2 场所环境管理

检测质量是评判实验室环境条件的重要要求。实验室的环境和硬件至少要满足检测工作的常规运行，确保检测的精确性和有效性。实验室需要有相应的应急处理举措，符合标准的设备和设施也必不可少，实验室产生的废弃物都需要有符合规定的处理方法和要求，处理意外情况且保证意外发生时能够快速有效地处理，能把损失最小化。

实验室应经常对环境进行检查和维护，应对所配备的设施和环境进行日常检查和维护，并保证检测工作在规定的环境条件下正常进行，对设施和环境定期进行检查使其符合要求和满足实际情况需要；实验室的各项设备设施应合理布局，同时也要满足安全管理的要求；实验室的各种设备也应定期进行安全排查，对于不满足安全规定的设备进行及时的维修和保养，确保设备的完好，不同的实验操作也需要在不同的工作室进行，以免设备之间相互干扰导致测量发生误差。对于极易挥发的物质样品而言，其规范的操作应在通风橱进行；精密仪器的使用应在专业人士和说明书的指导下完成；外来人员不得随意进出实验室，若是因工作需要，则需要有相关负责人的同意方可按照规定进出并纪录进出时间。

2.1.3 设备管理

实验室的设备管理是为了确保检测设备的完好以及检测的质量，其实施路径包括检验检测设备的使用管理以及检验检测设备的维护。

2.2 推动机制创新，打造政产学研四位一体的校企共建共享实验室

要实现校企共建共享实验室的健康、可持续发展，可以在组织运行管理与机制创新方面进行探索和尝试：①政府的引导和相关政策的支持是校企实验室建设的重要环节，主要体现在：一是倾向性的政策支持，一般的合作都缺乏长期的动力，共建双方在积极性和深度上有所欠缺，合作双方的目的不同，需要政府的相关政策给予支持和帮助，维持实验室高效科学地长期运行。对于企业而言，政府的政策支持提供了很大的帮助，例如低息补贴、税收优惠以及贷款方面的优惠政策。在经济层面，初期共建实验室需要花费不少人力物力，这对双方而言都是一笔巨大的开支，给初期的建设带来不少困难，在后期的运营成本上也需要投入大笔资金，一旦运行到关键时期资金链断开就会导致实验室无法正常运行。在舆论方面，政府具有很强的宣传能力，对企业和高校双方都有很大的帮助，为长期合作创造了更多的可能性。②构建合作双方的管理机制。在确定合作意愿后，合作双方共同制订合理的管理机制和运行机制，在法律的约束下明确双方的职责和义务以及规定各方的权益。这就需要政府在其中起到监管作用，维护协议的权威性，落实好相应的优惠政策和补助。在发现问题之后需要及时处理其中的偏差。还要充分发挥校企主体作用，通过校企双方共同参与的评价系统和信息反馈系统，不断完善信息的融合，不断提升合作的深度和积极性从而提高育人质量。③构建科学的退出机制。在共建实验室的过程当中，若发生难以避免的矛盾或运行机制不顺利导致双方合作终止，则需要构建合理的退出机制。自由退出是校企合作良性循环的重要保障，也是市场发展的重要环节，构建科学的退出机制并非一蹴而就，需要双方的重视以及决心，在最大程度上降低双方的损失，妥善处理后期可能会发生的问题，做好资产的分割，总结经验，为后续的发展提供宝贵的经验以及发展空间。

3 基于共享实验室的人才培养新模式

3.1 基于 “双导师制” 的产教融合协同育人模式

传统校企联合育人方式是建立在导师和企业之间横向课题的基础上，由导师根据研究计划和任务分工安排一个或多个研究生参与横向课题的研究，然而该方式存在如下两个问题：

第一，作为合作基础的校企横向课题会影响研究生论文选题的时效性和前瞻性。校企之间横向课题的确立不仅需要充足的经费保障和强烈的研发需求，还需要经历指南撰写、指南评审、可研撰写、可研评审和立项等多个流程，此外，对于一些暂时不影响企业研发的关键科学和工程技术课题，大多企业不会提前立项，因此，研究生论文选题存在一定的滞后性。

第二，横向课题的分工会导致复合型工科人才培养的矛盾。由于横向课题的研发周期有限，通常一个课题会指派多个研究生同时开展，不同的研究生负责研究不同的子课题。然而，有些子课题偏向理论研究，有些子课题偏向工程研究，这会导致偏向理论研究的学生易获得学术论文和知识产权等成果，而偏向工程研究的学生易产出电路设计和试验样机等成果。此外，原本喜欢理论研究的学生会更希望承担理论研究任务，导致其工程应用能力进一步削弱；而原来喜欢工程研究的学生会更希望承担工程研究任务，导致其理论研究能力进一步降低，难以培养出理论研究和工程应用相结合的复合型工科人才。

针对上述问题，本文提出了基于 “双导师制” 的产教融合协同育人模式，其中，双导师制是指在研究生培养过程中，符合研究生指导资格的高校老师和企业工程师共同作为研究生的导师；遴选同时符合科学研究和企业工程应用需求的课题作为研究课题（并非已签订的横向课题）；研究生需要在企业实习1年，开展工程实践和实验研究；双方导师需要定期交流。

以自动化设备电磁兼容共享实验室为例， “双导师制” 共同指导的研究生论文选题（已毕业）以产业需求和重大工程应用为依托，如表1所示。课题1为博士论文选题，课题2―5为硕士论文选题，其对应的产业领域分别为高品质电源、电动汽车、无线充电和电网保护。目前，研究成果已被应用于相关工程领域，其中，课题1提出的开关电源场路协同分析方法和干扰抑制策略已被应用于江苏省电科院、国网电科院与欧姆龙公司的电源产品中；课题2提出的无线充电线圈电磁辐射分析方法已被应用于国网电科院的无线充电设备研发和检测中，研究成果已被应用于无线充电的检测中；课题3研制的继电保护装置电磁抗扰度自动化检测方法和系统已被应用于国网电科院实验验证中心的电磁兼容检测中；课题4提出的电力二次设备传导电磁干扰模型已被应用于国网电科院和江苏省电科院的继电保护装置研发中；课题5提出的可控高压并联电抗器电气量保护方案已被用于其控制绕组匝间保护的灵敏度优化设计中。上述五位学生毕业后，除了一位博士研究生留校工作外，其余四位硕士研究生均在国家电网公司地市公司工作。

表1 “双导师制” 共同指导的研究生毕业论文选题

3.2 面向实际工程应用案例的教学新模式

目前，课程教学的形式主要包括课堂教学、实验教学和实践教学，课堂教学讲授理论知识，实验和实践教学则偏向培养学生的动手能力和实践能力，三种教学形式都是以、实验和实践大纲为基础开展的。由于实验和实践教学属于验证性教学，现有教学缺乏工程应用场景和工程案例剖析，缺乏先进仪器操作和使用教学，缺乏国家标准、行业标准和团体标准解读，缺乏实际产品设计和研发，导致学生的知识体系过窄、培养模式单一。针对上述问题，本文提出面向实际工程应用案例的教学新模式，具体包括：

编写电磁兼容理论与工程应用教材，将实验室最新研究成果编写进教材中，并在每一个理论学习章节后附上案例剖析，案例剖析包含产品描述、试验方法、试验标准、原始测试结果、电路和结构优化设计、优化后测试结果以及对比分析等环节。

将电磁兼容标准检测、仪器操作和仿真软件使用融入实践教学中。在教学过程中讲授GB/T9254.1-2021《信息技术设备、多媒体设备和接收机电磁兼容第1部分：发射要求》、GB4824-2019《工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法》和GB/T17626.2-2018《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》等电磁兼容国家标准、行业标准和团体标准，包括测试方法、测试限值、测试布置、仪器操作、环境条件要求和不确定度分析等，在此基础上，要求每个学生独立开展至少一项电磁兼容标准检测。此外，针对学生缺乏电路和电磁场的计算仿真能力，教师在教学过程中，应讲授主流电路和电磁场仿真软件使用方法，以及场路协同分析方法等。

3.3 基于资源共享的校企联合科技攻关模式

自动化设备电磁兼容共享实验室的主要研究方向是芯片级、电路板级和设备级的电磁兼容问题。与传统的校企合作不同，共享实验室建立了资源和设施的深入合作，具体为：

企业将产品设计、研发和生产过程中的关键电磁兼容问题通过共享实验室渠道告知高校科研团队，高校科研团队根据产品功能和性能、电路和结构特性、电磁兼容和可靠性要求、产品测试和分析需求等开展科技攻关。以国网电科院实验验证中心提出的继电保护自动化检测需求为例，科研团队分析了继电保护装置的电源回路、交流回路和开入开出回路运行特性，分析了浪涌冲击和瞬变脉冲群对继电保护装置电源端口、交流量输入端口、开关量输入输出端口的干扰影响；设计并搭建了继电保护装置电磁抗扰度自动检测平台，通过实验研究了开关矩阵各端口的高频特性；并以某型继电保护装置为实验对象开展了浪涌冲击抗扰度和电快速瞬变脉冲群抗扰度自动检测，实验结果表明，与手动测试相比，继电保护装置浪涌冲击抗扰度和电快速瞬变脉冲群抗扰度自动检测方法与测试系统能够满足GB/T 14598.26、GB/T 17626.4和GB/T 17626.5标准，并有效提升了继电保护装置瞬态传导抗扰度检测的效率。

高校科研团队结合工程应用场景，向企业提出同时符合科学研究和工程应用需求的科研课题，企业利用自身的产业资源收集和获取相关技术数据，双方通过理论仿真、实验测试、仿真型平台研究和工程示范等方式开展课题研究。以数字式电能表的寿命可靠性分析为例，现行电能表标准和技术规范规定其平均寿命不低于10年，研究团队研究了电能表失效率的特点，提出了将可靠度下降到90%的使用时间作为电能表的寿命指标，在此基础上，建立了电能表寿命评估模型，如图1（p20）所示，结合电子器件可靠性参数，提出了基于谐波因子的电子式电能表可靠性预计方法，并在江苏省计量科学研究院电子所的指导下开展对比试验和工程应用，分别通过预测和试验两种手段分析了江苏林洋电子股份有限公司制造的单相费控智能电能表DDZY71、三相费控智能电能表DTZY71，江阴长仪集团有限公司制造的单相电子式电能表DDS135、三相四线电子式电能表DTS135，江阴众和电力仪表有限公司制造的单相费控智能电能表DDZY131、三相四线电子式电能表DSSD2815，其结果见表2。预测和试验结果表明，失效率由高到低依次是按键与显示单元，时钟、存储和ESAM单元，电源单元，采样和计量单元，红外和485通讯单元，拉闸及检测单元，以及MCU控制单元。