自制实验装置 强化实验队伍建设

林海旦， 林先茂， 樊 冰， 薛凌云， 姜周曙

（1.杭州电子科技大学a.国有资产与实验室管理处；b.自动化学院，杭州310018；2.上海诺基亚贝尔股份有限公司，杭州310058）

0 引 言

实验技术队伍是高校实验教学改革的主要力量，是学生实践动手能力和创新能力的培养者，是实践教学和科学研究的桥梁和基石，实验技术队伍在高校建设和人才培养中占有举足轻重的地位［1-2］。打造一支整体素质高、技术能力强、适应新形势要求的实验技术队伍，是保障高等教育质量可持续发展的重要基础，也是实现新工科人才培养目标的重要保障。

目前国内外很多专家学者、实验室管理工作者围绕如何建设好实验技术队伍进行了不懈的探索和研究，但大都围绕实验技术队伍的编制、待遇和晋升途径等方面进行，对如何真正提升实验队伍的专业化程度方面办法不多。

调研发现，美国高校实验技术队伍水平普遍较高，大都能够承担自制实验装置工作。国内越来越多的高校开始重视实验装置的研制工作，在多年工作实践的基础上，探讨了自制实验装置，强化实验技术队伍能力建设的方法和途径。

1 高校实验技术队伍建设现状

在“双一流”建设背景下，高校对实验技术人员的综合素质要求越来越高，为满足新形势的需求，提升实验技术队伍为人才培养、科学研究、社会服务和文化传承创新等各项事业服务的能力和水平，已成为当前高校的紧迫任务。近年来，硕士及以上人员开始大量进入高校实验室从事实验技术工作，据调查，目前浙江省本科院校实验技术队伍中硕士及以上学历人员已占总数的60%以上，但与之不匹配的是实验技术队伍建设现状并不容乐观，实验技术队伍建设滞后在一定程度上已成为制约高校进一步发展的“瓶颈”。从众多的研究成果分析来看，我国高校的实验队伍建设普遍存在以下问题。

（1）激励保障措施不健全，缺乏工作积极性。一段时期以来，实验技术人员在高校中被视为教辅人员，“干多干少一样，干和不干一样”的现象仍然存在，很多高校实验技术人员不仅在学校地位低、待遇差，而且在培训进修、职称晋升等方面也较为弱势，浙江省本科院校实验队伍现状调研的统计发现，在实验技术队伍人员晋升中，94.44%的高校没有向优秀的实验人员倾斜。同时学校对实验技术人员缺乏一套科学合理的培养体制，实验技术人员归属感不强，在一定程度上影响了实验技术人员的工作积极性［3-4］。

（2）技术研发氛围欠缺，实践水平弱化。由于一些历史遗留问题，大多数专职实验技术人员只从事日常实验教学的仪器设备与环境条件保障工作、实验室建设、实验教学改革，而引领实验技术进步与创新的工作氛围欠缺，加上目前高校实验教学理论化，实验技术队伍工程化培养机会少、缺乏工程背景和实践锻炼机会，技能水平难以快速提升，导致实验技术人员存在动手能力弱，适应能力和创新能力弱，实践水平弱化的问题［5］。

2 自制实验装置促进实验技术队伍能力建设

实验教学作为应用型人才培养体系中的重要环节，对人才培养质量的提升起到至关重要的作用。实验技术人员根据实验教学大纲中的实验项目的要求，通过制作满足高校实验需求的，符合高校人才培养目标定位的更合理、更实用的自制实验装置，有利于促进实验教学的改革和创新，发挥实验室效能，提高实验教学质量，提升人才培养质量，也有利于获得自身成就感，提高工作积极性，同时有利于提高自身的以下4 种能力和素质，具体见图1 所示。

图1 自制实验装置提升实验技术队伍的4种能力

（1）提高动手能力。实验技术人员对实验教学仪器设备进行功能开发、技术创新前，必须先充分了解原有相关仪器设备的种类和功能，更需要清楚每种仪器设备的适用范围和优缺点等；实验装置研制过程中，实验技术人员需要收集资料、学习研究、修改、调试。经历了自制实验装置研发过程，实验技术人员更加了解仪器设备的结构、性能和特点，使得实验技术人员自身的理论知识储备更加扎实，同时实践动手能力得到了充分锻炼［6］。

（2）提高分析问题和解决问题的能力。为了制作适用的教学仪器设备，实验技术人员需要与教研组成员一起研究实验教学大纲，结合教学方法和教学内容，分析现行使用的哪些仪器设备或者仪器设备的哪些功能跟实验教学内容和形式不匹配，提出解决问题的方法，并进行方案的多次论证和比较，通过与研制组成员的一次次分析、讨论和解决，实验技术人员分析问题和解决问题的能力得到一定程度提高［7-8］。

（3）提高团队协助能力。自制实验装置往往涉及多学科、多课程的知识，可以运用到不同课程的实践教学环节，为了自制教学装置在实践教学体系中能发挥最大作用，自制实验装置一般需要团队多人协作完成。实验装置的研制过程中，团队成员一起历经收集资料、方案论证，系统、软件设计、制作、调试等全过程，强化了大家的团队协作能力。

（4）提高科研创新能力。自制实验教学装置往往设计新颖，构思巧妙，体现新的实验方法和内容，同时很多还是市场上无法采购的专用实验仪器设备，所以在仪器设备功能开发和制作过程中，实验技术人员需要不断地挖掘自身的创造潜能，从而使得自身创新能力得到了培养。

3 自制实验装置推动实验技术队伍建设

3.1 建立长效管理机制

规范合理的实验装置研制运行机制，是推进实验装置研制的基础。为此，高校应树立自制仪器设备的全生命周期管理理念，建立自制实验仪器设备从立项、审批、过程监管、验收入库、奖惩、推广应用等方面的一整套措施和制度保障，规范自制实验仪器设备管理，使实验技术人员从事自制实验仪器设备的开发和使用有章可循，从制度和经费等各方面解决实验技术人员的后顾之忧。

建立自制实验装置的激励机制，是推进实验装置研制的助推器。实验技术人员往往习惯于按部就班，缺乏从事教改、科研的动力，尤其是在其创造性的劳动得不到评价和认可时，就更不愿把时间和精力投入其中，应通过各种途径，精神激励和薪酬激励并行，激发实验技术人员的内在动力，鼓励实验技术人员研制使用自制装置，提高自身的工程实践能力。职称对于高校工作人员而言非常重要，对于实验技术人员来说也是一样，学校将自制实验装置纳入实验技术人员职称评审条件，在专业技术职务评聘中，将研制实验装置并被校内外使用作为实验系列专业技术职务业绩基本条件之一，与实验技术人员的考核直接挂钩，作为实验技术人员的上岗条件选项，从而激励他们参与实验装置研制。通过系列政策激发实验技术人员的内在的动力，同时通过制造一定的外在压力和吸引力，让实验技术人员在提升自己能力的同时还能在职称、待遇等方面有所收获［9-11］。

3.2 开展自制实验装置立项与评比

高校应提倡并支持实验技术人员研制原创性自制教学仪器及智能化信息化设备。通过设立自制仪器研发项目，鼓励开展关键新部件，新器件、新软件研发，实验新技术、新方法研究，并将其广泛应用于实验教学，推动实验教学改革、改进教学方法和手段、提高实验教学水平、激发实验技术人员创新工作热情［12］。

学校结合培养具有创新精神的应用型高素质人才这一总体目标，开展实验教学技能竞赛，通过公开教学的形式就实验设计、实验演示、实验指导等方面进行学习和交流，并在实验教学项目中对参赛使用自制仪器设备作为项目特色或创新的一部分，同时在评分表的教学方案设计等方面予以体现，促进实验技术队伍水平的提升；将自制实验装置跟薪酬奖励结合，开展自制实验装置评选，同时遴选优秀作品参加全国性的评选活动，并给予一定的奖励，引导大家开发高水平的自制实验装置；充分发挥考核的作用，将获得自制实验装置国家级奖作为学校教学考核评价内容、核心指标之一。精心营造学校自制实验装置的良好氛围，从而带动更多的实验技术人员参与实验装置的研制。

3.3 建立创新研发团队

自制实验装置具有灵活性、超前性、及时性的特点，容易形成实验教学特色和优势。以建立优化应用与创新能力培养的实验实践教学体系为目标，按照基本技能、基本能力、创新能力三类实践能力培养分类整合专业实验，通过实验装置研发实践，探索建立由“团队带头人——普通实验技术人员——研究生”组成的“金字塔”形、“多元化”的多学科研发团队结构。借鉴国内外先进的工程教育教学理念和实验技术，由教学经验丰富的一线教师主导，带领普通实验技术人员和学生自主研发高水平的实验教学装置。在自制实验装置的过程中，坚持基础性和先进性并重原则，通过“做中学、干中教”和“基于项目的学习”，通过多样化的训练项目，经过一次次的实验装置的开发与制作，以及老中青传帮带，积极创造条件充分发挥团队的作用，克服个体知识和能力的局限，培养实验技术人员的动手实践能力、创新和合作精神。同时，通过自制实验仪器研发过程，实验技术人员非常了解仪器设备的结构、性能和特点，具备了使用和维修仪器设备的能力［13-14］。

3.4 借力产学研合作

产学研合作既是创新实践能力培养的重要途径，也是科技成果转化的重要渠道。自制实验装置可以由科研课题转化而来，或通过产学研合作，推动成果转化。实验技术人员通过自制实验装置在提升自身能力和水平的同时，还可以获取项目和成果［15-16］。同时可以通过校企产学研合作，借力企业，一起推动自制实验装置的产业化，产生一定的经济效益，从而提升实验技术人员的内在驱动力和积极性。自制实验装置具有“造血”的功能，通过“走出去，请进来”的方式，对提高实验技术人员能力和水平都能起到推动作用。

4 实施成效

学校多年来一直大力鼓励和支持实验技术人员自主研发实验教学仪器设备，自2015 年开始在校高教课题中加入自制仪器专项，2016 年增加了虚拟仿真实验教学专项，鼓励支持教师和实验技术人员积极探索实验教学的新方法、新手段，研制实验仪器设备提高核心竞争力和社会影响力。自制实验仪器研制在推动实验教学改革、提高实验室建设水平等方面发挥了积极作用。从2012 年开始精选学校自制实验装置参加高博会的教学科研设备展示，受到兄弟院校同行的好评和各地仪器代理商的关注，部分自制装置已实现了产业化，在浙江大学、上海交通大学等100 多所高校推广使用。在2018 年全国第五届高校教师自制实验仪器设备创新大赛中，由实验技术人员研制的自制实验仪器设备获二等奖1 项（见图2），三等奖3 项，总成绩居全国第13 位，获“优秀组织单位奖”，扩大了学校的影响力，提高了实验技术人员研制自制装置、开拓创新的积极性，提升了实验技术队伍的水平。

图2 自制的实验教学仪器

实验技术队伍在学校人才培养、科研和社会服务中发挥越来越重要的作用，他们的成绩也得到了学校和社会认可。学校多个实验技术人员在全国大学生电子设计等竞赛中被评为优秀指导老师；其中有的实验技术人员近3 年指导学生获国家特等奖1 项，一等奖4 项，二等奖3 项；同时，实验技术人员牵头设计的实验教学案例获全国一等奖。

5 结 语

以自制实验装置为抓手，结合产学研合作等手段，可以有效促进高校实验技术队伍综合能力提升。在新的历史时期，为进一步实施人才强校战略，全面提升高校实验队伍整体素质和综合实力，努力打造一支与学校发展目标相适应的实验队伍，高校应进一步规范自制实验装置的管理制度和管理办法，探索各种有效的方法和途径，充分调动实验技术人员的主动性、积极性和创造性，鼓励更多的实验技术人员参与自制实验装置，促使实验技术队伍的技能水平不断提高。