邵明輝， 李雨晴， 李順才

（a.江蘇師范大學(xué)機電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221006；b.江蘇圣理工學(xué)院，江蘇 徐州 221006）

0 引言

大型科學(xué)儀器設(shè)備是高校從事科學(xué)研究的重要保障，也是衡量一個單位實驗條件和科研環(huán)境的重要依據(jù)［1-2］。隨著我國經(jīng)濟實力不斷增強以及高等教育快速發(fā)展，高校大型科學(xué)儀器設(shè)備的數(shù)量日益增多，較大地提升了科研創(chuàng)新水平［3-4］，但是這些大型科學(xué)儀器設(shè)備的資源優(yōu)勢并未在本科實踐教學(xué)工作和人才培養(yǎng)過程中充分體現(xiàn)，使用效率、效益仍亟待提高。為此，國家與地方政府出臺系列政策［5］，促進大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享。當前，多數(shù)高校通過建立分析測試中心和校級開放共享網(wǎng)絡(luò)平臺對大型科學(xué)儀器設(shè)備進行開放共享管理。通用性強的科研類大型科學(xué)儀器設(shè)備集中放置在分析測試中心；而對于僅能服務(wù)于課題組的大型科學(xué)儀器設(shè)備，則分散放置在院級實驗平臺。這種將大型科學(xué)儀器設(shè)備分類放置，依托網(wǎng)絡(luò)平臺開放共享的模式，稱為“1+N”模式。這種管理模式在一定程度上提高了放置在分析測試中心的大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效率和效益，方便科學(xué)研究工作的開展；而對于放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效率和效益提升不具有積極作用。本文結(jié)合學(xué)科建設(shè)和本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育工作，以放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備為主要研究對象，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探索促進實踐教學(xué)改革，提升大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享水平的工作方法。

1 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 大型科學(xué)儀器設(shè)備的界定

大型科學(xué)儀器設(shè)備服務(wù)于專業(yè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域，是獲取科技收益的重要保障，通常以設(shè)備組的形式成套配置使用；大型科學(xué)儀器設(shè)備原值高、性能先進、功能齊全、操作復(fù)雜、升級換代快［6-9］；大型科學(xué)儀器設(shè)備對工作環(huán)境和操作人員要求高，維護成本也較高［10-11］。根據(jù)大型科學(xué)儀器設(shè)備的特點，結(jié)合國家與多數(shù)地方政府的相關(guān)規(guī)定，將具有科技價值，能夠直接為科學(xué)研究做出貢獻，且單臺（件、套）原值50萬元以上的儀器設(shè)備界定為大型科學(xué)儀器設(shè)備。

1.2 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享的“1+N”模式

“1”是指一個實體且獨立建制的校級分析測試中心，統(tǒng)籌管理全校開放共享儀器設(shè)備；“N”是指多個未歸屬分析測試中心但擁有大型儀器設(shè)備的共享單位［12］。當前，多數(shù)高校采用“1+N”模式，對大型科學(xué)儀器設(shè)備進行分類放置、統(tǒng)一管理。通用性、公共服務(wù)性強的大型科學(xué)儀器設(shè)備通常集中放置在分析測試中心、實驗中心等校級平臺，由分析測試中心直接管理；而專業(yè)特色明顯且科研屬性較強的大型科學(xué)儀器設(shè)備，通常放置在院級實驗平臺由學(xué)院專門管理。放置在分析測試中心和院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備均通過大型儀器開放共享平臺預(yù)約使用，由學(xué)校統(tǒng)一管理、調(diào)配。

大型科學(xué)儀器開放共享平臺和分析測試中心的創(chuàng)建，革除了大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享過程中的諸多弊端，解決了大型科學(xué)儀器設(shè)備重復(fù)購置、緩解了使用效益低等問題［13-14］，推進大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享的進程，加快了學(xué)校人才培養(yǎng)、科研創(chuàng)新、服務(wù)社會的步伐。然而，實踐證明這種模式極易讓大型科學(xué)儀器設(shè)備的開放共享工作出現(xiàn)“兩極分化”現(xiàn)象：加快了放置在校級平臺的部分大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享的進程，提高了公共服務(wù)性強、適用范圍廣的大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效益；而對放置在院級平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享工作的促進有限，放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效益未得到有效提高。院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備多面向特定專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域開放，設(shè)備專業(yè)性強、種類多、功能開發(fā)利用數(shù)不足等原因，導(dǎo)致開放共享難以在校級層面大范圍實施。這種“1+N”模式對放置在院級平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益的提升作用并不顯著，加之院級平臺人事頻繁變動、管理不到位、維護經(jīng)費緊張等原因，放置在院級實驗平臺的部分設(shè)備頻現(xiàn)閑置現(xiàn)象，造成國有資產(chǎn)的極端浪費［15］。

2 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享改革建議

2.1 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享管理要因地制宜

近年來，隨著科研工作者對大型科學(xué)儀器設(shè)備科技效益的持續(xù)關(guān)注，各高校搭建了形式多樣的共享平臺，制定了以“有償使用”為主導(dǎo)的大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享政策，有效促進了公共服務(wù)性強、適用范圍廣的大型科學(xué)儀器設(shè)備的開放共享。但政策制定過程中忽視了大型科學(xué)儀器設(shè)備對本科生創(chuàng)新實踐能力的支撐和帶動作用，以至于院級平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備在缺少科研工作者有償使用的情況下，又因缺少運維經(jīng)費，導(dǎo)致本科實踐教學(xué)無法使用的現(xiàn)狀。因此，大型科學(xué)儀器開放共享模式和管理政策要結(jié)合設(shè)備所在平臺的基本情況及時修訂或補充。院級平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享政策要結(jié)合學(xué)院的學(xué)科建設(shè)、專業(yè)特色、學(xué)生特點以及雙創(chuàng)教育的實際情況等及時調(diào)整，才能調(diào)動廣大師生使用大型科學(xué)儀器設(shè)備參與創(chuàng)新實踐活動的積極性。因地制宜才能解決院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益低的問題。

2.2 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享管理要精準施策

綜合性大學(xué)學(xué)科類型多［16］，交叉學(xué)科課題多，研究內(nèi)容復(fù)雜多樣，而放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備臺套數(shù)少、類型多、專業(yè)性強，通常為課題組專用。因此，院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備的開放共享模式要根據(jù)每臺大型科學(xué)儀器設(shè)備自身的特點、使用范圍等精準設(shè)計。設(shè)計開放共享模式要根據(jù)設(shè)備的功能數(shù)、配套設(shè)施的開發(fā)利用情況，結(jié)合學(xué)科、專業(yè)、教師和學(xué)生的基本情況等，積極開發(fā)利用儀器設(shè)備的新功能，建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐新課程，做到因機施策、精準施策。只有精準施策才能凸顯大型科學(xué)儀器設(shè)備對本科生創(chuàng)新實踐能力的支撐和引導(dǎo)作用，才能從根本上解決院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享程度低的問題。

3 大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享的實踐探索

3.1 大型科學(xué)儀器設(shè)備的基本情況

截至2021年12月，我校共有單價50萬元及以上的大型科學(xué)儀器設(shè)備82臺（套），設(shè)備原值為1.19億元左右。82臺（套）大型科學(xué)儀器設(shè)備主要服務(wù)于化工、材料、醫(yī)藥、先進能源、先進制造、物聯(lián)網(wǎng)等研究領(lǐng)域［17］，通過學(xué)校大型科學(xué)儀器設(shè)備共享平臺集中管理［18］。為充分發(fā)揮這些大型科學(xué)儀器的作用，提高使用效益，學(xué)校于2017年投資1.075億元建設(shè)分析測試中心大樓，建筑面積約2.4萬m2。82臺（套）大型科學(xué)儀器設(shè)備，分別放置在分析測試中心和院級實驗平臺，按照“集中運行、集中管理”“分散運行、集中管理”相結(jié)合的原則，探索“1+N”開放共享模式。通用性較強的17臺設(shè)備集中放置在校級平臺分析測試中心集中運行，其余設(shè)備則根據(jù)服務(wù)領(lǐng)域特征分別放置在院級實驗平臺分散運行。全校共有院級實驗平臺13所，放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備共計65臺（套），平均每個院級實驗平臺擁有大型科學(xué)儀器設(shè)備5臺（套）。院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備原值總計9701萬元，占全校大型科學(xué)儀器設(shè)備總值的81.4%。

3.2 因地制宜精準施策的實踐探索

機電工程學(xué)院院級實驗平臺是省級實驗示范中心，擁有微機控制電液伺服巖石三軸試驗機、動態(tài)熱模擬實驗機、智能制造系統(tǒng)等大型科學(xué)儀器設(shè)備3臺（套），設(shè)備原值總計501.9萬元，購置資金分別來源于國家基金項目、省級科研基金項目、中央財政支持地方高校實驗室建設(shè)資金項目。設(shè)備購置后主要用于力學(xué)、材料學(xué)、智能制造等領(lǐng)域的科研與教學(xué)服務(wù)，具體型號、生產(chǎn)廠家及購置資金來源情況如表1所示。因儀器設(shè)備專業(yè)性較強、實驗技術(shù)人員專業(yè)技術(shù)能力欠缺、運行維護費用緊張、安全管理問題等原因，這些設(shè)備在投入使用后績效一直不佳［19-20］。為解決這一問題，學(xué)校一方面加強管理制度和信息化平臺建設(shè)，另一方面積極鼓勵相關(guān)教師開展大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享的改革創(chuàng)新研究，“因地制宜”“精準施策”等管理思想正是在這一背景下提出?，F(xiàn)以微機控制電液伺服巖石三軸試驗機為例，闡述“因地制宜”等管理思想在大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享中的具體運用。

表1 大型科學(xué)儀器設(shè)備明細

微機控制電液伺服巖石三軸試驗機主要服務(wù)于力學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究，其主要功能是開展巖石等非金屬材料的壓縮試驗、聲發(fā)射試驗、滲流試驗等，也可以應(yīng)用于土建類、礦業(yè)工程類等本科專業(yè)的實踐教學(xué)。該設(shè)備依托國家基金項目支持購買，設(shè)備原值104萬元，是大型科學(xué)儀器設(shè)備中工藝試驗儀器的典型代表。設(shè)備購置后放置在院級實驗平臺，配備獨立實驗場地和操作人員，通過校級大型科學(xué)儀器設(shè)備共享系統(tǒng)開放共享。然而，學(xué)校并無土建類、礦業(yè)工程類等專業(yè)，設(shè)備所在學(xué)院主要建設(shè)學(xué)科為機械工程，主要專業(yè)是機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)。學(xué)科建設(shè)方向和專業(yè)特色決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)、研究對象主要是金屬材料；課程設(shè)置決定金屬材料的抗拉、抗壓、抗剪等性能測試是力學(xué)實踐教學(xué)的主要內(nèi)容。因此該設(shè)備購置后主要服務(wù)于專任教師的科學(xué)研究，科研項目結(jié)題后一度出現(xiàn)長時間的閑置。另一方面受傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式影響和實驗室建設(shè)經(jīng)費的制約，學(xué)院機械工程學(xué)科相關(guān)專業(yè)本科實踐教學(xué)場地和設(shè)備又明顯不足。目前僅有2臺萬能材料試驗機，2臺普通沖擊試驗機服務(wù)于相關(guān)專業(yè)的力學(xué)實踐教學(xué)，且設(shè)備陳舊、故障頻發(fā)，臺套數(shù)、精度和可操作性均不能滿足本科生動手實踐的要求，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動更是受到嚴重制約。

針對這一現(xiàn)狀，學(xué)院組織教師團隊，挖掘大型科學(xué)儀器設(shè)備的主要功能，開發(fā)利用配套設(shè)施的輔助功能；根據(jù)學(xué)院學(xué)科建設(shè)方向、專業(yè)特色和學(xué)生特點，重構(gòu)實踐教學(xué)體系，改革實踐教學(xué)模式；結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練活動，開發(fā)實踐課程和實驗項目［21］，因地制宜、精準施策讓閑置的大型科學(xué)儀器設(shè)備煥發(fā)新的生命。①研究力學(xué)實踐教學(xué)內(nèi)容與方式，發(fā)現(xiàn)目前力學(xué)實踐教學(xué)以驗證性實驗為主，缺少探索性實驗，且存在教學(xué)形式單一、考核方式不科學(xué)、學(xué)生參與度低等問題；②研究發(fā)現(xiàn)設(shè)備陳舊、性能落后、臺套數(shù)不足等問題是限制力學(xué)實踐教學(xué)發(fā)展的根源，同時又發(fā)現(xiàn)高性能、高價值的力學(xué)科研設(shè)備卻存在長期閑置現(xiàn)象；③對比現(xiàn)有力學(xué)實踐教學(xué)設(shè)備和力學(xué)科研設(shè)備后發(fā)現(xiàn)，用于科研的微機控制巖石三軸試驗機可以對多種材料開展力學(xué)相關(guān)試驗，其主要性能參數(shù)明顯優(yōu)于教學(xué)用萬能材料試驗機（見表2）；④對比分析力學(xué)實踐教學(xué)常用實驗材料的力學(xué)性能后發(fā)現(xiàn)，一些合金材料的強度較高，而普通萬能材料試驗機最大試驗力相對較低，只能對45#鋼、鑄鐵等低強度材料進行試驗。較窄的試驗材料范圍，極大限制了創(chuàng)新實踐活動的開展，而巖石三軸試驗機的最大試驗力可以滿足高強度合金材料的試驗要求，特別是對金屬航空材料，如鈦合金、鎳合金等材料開展試驗研究，完全滿足大學(xué)生創(chuàng)新實踐活動的試驗需求；⑤研究巖石三軸試驗機的結(jié)構(gòu)，并對關(guān)鍵部件及輔助設(shè)施進行改造，開發(fā)巖石三軸試驗機的新功能；⑥結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練活動，以鈦合金、鎳合金等金屬航空材料為研究對象，設(shè)計力學(xué)實踐教學(xué)新項目，構(gòu)建力學(xué)實踐教學(xué)新體系，并把微課教學(xué)模式引入實踐教學(xué)活動中，如圖1所示；⑦改革大型科學(xué)儀器設(shè)備“1+N”的共享管理機制，加強院級平臺開放共享制度建設(shè)，因地制宜、精準施策、多策并舉讓大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享工作更加順暢。

表2 試驗機技術(shù)指標對比分析表

圖1 改革后增設(shè)的實踐教學(xué)項目

在基礎(chǔ)類實驗教學(xué)活動中，將設(shè)備介紹、試件安裝、過程展示、數(shù)據(jù)處理等教學(xué)內(nèi)容制作成微型視頻，以微課的形式讓學(xué)生先自主學(xué)習(xí)，然后再分組試驗，從而解決因大型科學(xué)儀器設(shè)備臺套數(shù)少，造成人均實踐學(xué)時數(shù)低的問題；在綜合實驗及創(chuàng)新實驗教學(xué)中，通過增加過程性考核，構(gòu)建多渠道評價體系方式，解決學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動積極性低的問題。

3.3 改革前后的效益分析

2021年1月學(xué)校對放置在院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益開展專項調(diào)查審計。審計采用調(diào)閱檔案、實地查看、現(xiàn)場訪談等形式對放置在院級實驗平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備的實際使用情況進行調(diào)查，重點圍繞有效機時、人才培養(yǎng)、教學(xué)成果、科研情況等指標開展審計，最終形成專項審計報告。審計結(jié)果真實反映了院級實驗平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備使用及管理的真實狀況。2020年機電工程學(xué)院院級實驗平臺的3臺大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效益基本情況為：有效機時總數(shù)1212 h，有效機時數(shù)最高的設(shè)備是動態(tài)熱模擬實驗機，該設(shè)備的人才培養(yǎng)總數(shù)為190人/年，1年中利用該設(shè)備獲得省部級獎項1項，發(fā)表高質(zhì)量論文1篇，其他期刊論文3篇，開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目12項，功能利用數(shù)為2項；有效機時數(shù)最低的設(shè)備是智能制造系統(tǒng)，全年使用有效機時總數(shù)僅為210 h，人才培養(yǎng)數(shù)為188人/年，依托該設(shè)備開展6項創(chuàng)新訓(xùn)練項目，功能利用數(shù)為1項；巖石三軸試驗機的使用效益情況，居于二者之間，又明顯優(yōu)于智能制造系統(tǒng)，造成這種現(xiàn)象的主要原因是巖石三軸試驗機的科研屬性優(yōu)于智能制造系統(tǒng)，其開展創(chuàng)新訓(xùn)練項目數(shù)也較多，且智能制造系統(tǒng)的建成時間相對較短，管理制度、配套設(shè)施不完善等。具體使用效益情況如表3所示。

表3 2020年大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益一覽表

院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益專項審計工 作結(jié)束后，2021年1月機電工程學(xué)院針對院級實驗平臺的3臺大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益低的問題，召集學(xué)院師生代表及相關(guān)企業(yè)單位代表開展專題研討，探索提高大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益的方法、措施。最終決定根據(jù)每臺設(shè)備的科研屬性強弱、配套設(shè)施多少、服務(wù)領(lǐng)域?qū)捳?、建成時間長短、實驗人員專業(yè)素質(zhì)、運行保障經(jīng)費情況等，分別制定不同的干預(yù)方案，以提升大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效益。針對學(xué)院專業(yè)特色、學(xué)生特征、課時計劃、設(shè)備條件等優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法；結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、開放實驗室基金項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽事活動等，形成以項目為驅(qū)動的實踐教學(xué)模式；根據(jù)不同設(shè)備的不同特性、現(xiàn)有實踐教學(xué)平臺情況等，建立面向本科生的大型科學(xué)儀器設(shè)備開放制度。1年中，共有4個專業(yè)8個班級的398名學(xué)生使用大型科學(xué)儀器設(shè)備參與到實踐教學(xué)活動中，組建大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練團隊30個、注冊并投入運營公司6所、成立校級學(xué)生社團3個、在各類專業(yè)賽事和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽中獲獎58項。

經(jīng)過近1年實踐探索，學(xué)院對3臺大型科學(xué)儀器設(shè)備的開放共享情況和使用效益再次進行統(tǒng)計。單臺設(shè)備機時總數(shù)最高的是巖石三軸試驗機，機時總數(shù)為926 h；機時總數(shù)最低的動態(tài)熱模擬試驗機，機時總數(shù)為718 h，最低使用機時數(shù)超過教育部制定的大型科學(xué)儀器設(shè)備使用評價指標的相關(guān)規(guī)定；功能利用數(shù)量最高的是巖石三軸試驗機，因受實踐場地面積限制，單臺設(shè)備人才培養(yǎng)數(shù)最高的設(shè)備是智能制造系統(tǒng)，人才培養(yǎng)數(shù)為311人/年，最低是動態(tài)熱模擬試驗機，人才培養(yǎng)數(shù)為211人/年。1年中利用上述設(shè)備獲得國家級獎項2項、省部級獎項7項；利用上述設(shè)備所發(fā)表高水平論文7篇，中文核心及其他期刊論文7篇；開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目85項，具體使用效益明細如表4所示。

表4 2021年大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益一覽表

對比分析2020、2021年大型科學(xué)儀器設(shè)備使用效益可見，機電工程學(xué)院院屬實驗平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享程度和使用效益均顯著提升，尤其在功能利用數(shù)和創(chuàng)新訓(xùn)練項目數(shù)量上較之2020年分別上升了120%和203.5%。其他考核指標也大幅提升。

4 結(jié)語

針對高校院級實驗平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享程度低、資源浪費嚴重等問題，提出大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享要因地制宜、精準施策的改革建議，并根據(jù)大型科學(xué)儀器設(shè)備所在學(xué)院的學(xué)科建設(shè)、專業(yè)特色、學(xué)生特征、大型科學(xué)儀器特點等因素，制定開放共享管理辦法，針對性地設(shè)計開放共享方案，進而以院級實驗平臺的大型科學(xué)儀器設(shè)備為樣本，對共享策略和管理辦法進行實踐驗證。數(shù)據(jù)表明，根據(jù)學(xué)院發(fā)展需要及不同大型科學(xué)儀器設(shè)備特點，精準制定開放共享方案和管理辦法，符合大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用規(guī)定，院級平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備的使用效益得到顯著提升。