新工科背景下校企共享實驗室建設打造人才培養新模式

閭 浩，顏 偉，周孟夏

（1.南京航空航天大學 江蘇 南京 210000；2.南京師范大學 江蘇 南京 210000；3.浦口高新區管委會 江蘇 南京 210000）

共享實驗室的雙向交流和資源共享方式主要分為三類，第一類是重點實驗室之間的合作共享，其中包括互聘兼職教授（研究員）、互派客座研究人員、聯合培養人才等方式；第二類是重點實驗室的資源和設施向企業開放，包括產業學院、橫向合作、科技服務、人才培訓等方式；第三類是企業研究資源和設施向高校開放，包括共建實驗室、設備共享、聘任企業導師等方式。

本文將以國網電力科學研究院有限公司（以下簡稱 “國網電科院” ）與南京師范大學自動化設備電磁兼容共享實驗室為例，研究共享實驗室的建設途徑、管理實施路徑和人才培養模式，提出新工科背景下建設校企共享實驗室，打造人才培養新模式。

1 共享實驗室的現狀分析

當前，校企雙方在建設共享實驗室的過程中暴露出的一系列問題，往往會使得合作陷入困境。主要有：

企業參與興趣不高。合作共建實驗室是基于雙方的共同意愿，但現實中往往出現高校或者企業單一響應的情況，企業的參與度不高。究其原因是企業主要想通過校企合作滿足人才需求，但由于現階段合作機制不完備，企業難以從校企合作中獲得對口人才，因而企業的積極性受阻。

校企雙方合作流于表面，合作缺乏深度，合作雙方追求的目標不同。高校以學科發展、人才培養為目標，而企業則過于追求利益最大化。不同的價值取向和目標沖突使雙方在合作中的行為無法一致，抹殺了更高層次交流的可能性，最終導致雙方合作關系流于表面而無法進行進一步的深入合作。

缺乏政府牽引與政策支持。在共享實驗室的建設中，企業和高校之間交流與溝通不暢的問題一直得不到有效解決，歸根結底還是少了政府這樣一個具有統籌作用的角色，如果政府能發揮牽引作用出臺一系列相關的政策，能在一定程度上促使雙方達成更完善的共識。政府可以為雙方搭建溝通的平臺，協助相關制度的制訂。此外，相應政策的傾斜同樣也有利于調動校企雙方合作共建共享實驗室的積極性。

管理實施路徑錯亂，運行機制有待加強。理想情況下，在實驗室建成后，校企雙方本應當充分利用好各自強項，制訂高效完備的運行規劃，使整個實驗室機制得以持久穩定的運行。可是，現實情況卻是雙方管理業務交叉混亂，沒有協調統一好且無定性要求，解決方式較隨意缺乏商討和共識，尤其是對于一些突發的意外事件，由于缺乏類似的規范參照和經驗性的對策常常會造成不必要的時間和資源損失，導致不可逆的后果。在共建實驗室的管理中，因缺乏系統成熟的制度和科學有效的管理，在解決問題時常常帶來無法回避的分歧和爭執，同時對雙方的社會聲望也會造成不好的影響，進一步降低后期繼續合作的可能性。

2 共享實驗室建設與管理實施新路徑

2.1 規范日常管理，加強實驗室建設

2.1.1 人員管理

確保實驗人員理解各自任務對企業和他們自身的重要性，明確達成質量硬性標準的必要性，需要制訂管理的實施路徑和相應的獎懲機制，從而進一步提高全體人員的思想政治素養和個人素質，在此基礎上提高工作人員的工作能力，確保他們可以勝任各自的工作。人員管理主要包括人員培訓、人員考核和人員監督三個方面。

2.1.2 場所環境管理

檢測質量是評判實驗室環境條件的重要要求。實驗室的環境和硬件至少要滿足檢測工作的常規運行，確保檢測的精確性和有效性。實驗室需要有相應的應急處理舉措，符合標準的設備和設施也必不可少，實驗室產生的廢棄物都需要有符合規定的處理方法和要求，處理意外情況且保證意外發生時能夠快速有效地處理，能把損失最小化。

實驗室應經常對環境進行檢查和維護，應對所配備的設施和環境進行日常檢查和維護，并保證檢測工作在規定的環境條件下正常進行，對設施和環境定期進行檢查使其符合要求和滿足實際情況需要；實驗室的各項設備設施應合理布局，同時也要滿足安全管理的要求；實驗室的各種設備也應定期進行安全排查，對于不滿足安全規定的設備進行及時的維修和保養，確保設備的完好，不同的實驗操作也需要在不同的工作室進行，以免設備之間相互干擾導致測量發生誤差。對于極易揮發的物質樣品而言，其規范的操作應在通風櫥進行；精密儀器的使用應在專業人士和說明書的指導下完成；外來人員不得隨意進出實驗室，若是因工作需要，則需要有相關負責人的同意方可按照規定進出并紀錄進出時間。

2.1.3 設備管理

實驗室的設備管理是為了確保檢測設備的完好以及檢測的質量，其實施路徑包括檢驗檢測設備的使用管理以及檢驗檢測設備的維護。

2.2 推動機制創新，打造政產學研四位一體的校企共建共享實驗室

要實現校企共建共享實驗室的健康、可持續發展，可以在組織運行管理與機制創新方面進行探索和嘗試：①政府的引導和相關政策的支持是校企實驗室建設的重要環節，主要體現在：一是傾向性的政策支持，一般的合作都缺乏長期的動力，共建雙方在積極性和深度上有所欠缺，合作雙方的目的不同，需要政府的相關政策給予支持和幫助，維持實驗室高效科學地長期運行。對于企業而言，政府的政策支持提供了很大的幫助，例如低息補貼、稅收優惠以及貸款方面的優惠政策。在經濟層面，初期共建實驗室需要花費不少人力物力，這對雙方而言都是一筆巨大的開支，給初期的建設帶來不少困難，在后期的運營成本上也需要投入大筆資金，一旦運行到關鍵時期資金鏈斷開就會導致實驗室無法正常運行。在輿論方面，政府具有很強的宣傳能力，對企業和高校雙方都有很大的幫助，為長期合作創造了更多的可能性。②構建合作雙方的管理機制。在確定合作意愿后，合作雙方共同制訂合理的管理機制和運行機制，在法律的約束下明確雙方的職責和義務以及規定各方的權益。這就需要政府在其中起到監管作用，維護協議的權威性，落實好相應的優惠政策和補助。在發現問題之后需要及時處理其中的偏差。還要充分發揮校企主體作用，通過校企雙方共同參與的評價系統和信息反饋系統，不斷完善信息的融合，不斷提升合作的深度和積極性從而提高育人質量。③構建科學的退出機制。在共建實驗室的過程當中，若發生難以避免的矛盾或運行機制不順利導致雙方合作終止，則需要構建合理的退出機制。自由退出是校企合作良性循環的重要保障，也是市場發展的重要環節，構建科學的退出機制并非一蹴而就，需要雙方的重視以及決心，在最大程度上降低雙方的損失，妥善處理后期可能會發生的問題，做好資產的分割，總結經驗，為后續的發展提供寶貴的經驗以及發展空間。

3 基于共享實驗室的人才培養新模式

3.1 基于 “雙導師制” 的產教融合協同育人模式

傳統校企聯合育人方式是建立在導師和企業之間橫向課題的基礎上，由導師根據研究計劃和任務分工安排一個或多個研究生參與橫向課題的研究，然而該方式存在如下兩個問題：

第一，作為合作基礎的校企橫向課題會影響研究生論文選題的時效性和前瞻性。校企之間橫向課題的確立不僅需要充足的經費保障和強烈的研發需求，還需要經歷指南撰寫、指南評審、可研撰寫、可研評審和立項等多個流程，此外，對于一些暫時不影響企業研發的關鍵科學和工程技術課題，大多企業不會提前立項，因此，研究生論文選題存在一定的滯后性。

第二，橫向課題的分工會導致復合型工科人才培養的矛盾。由于橫向課題的研發周期有限，通常一個課題會指派多個研究生同時開展，不同的研究生負責研究不同的子課題。然而，有些子課題偏向理論研究，有些子課題偏向工程研究，這會導致偏向理論研究的學生易獲得學術論文和知識產權等成果，而偏向工程研究的學生易產出電路設計和試驗樣機等成果。此外，原本喜歡理論研究的學生會更希望承擔理論研究任務，導致其工程應用能力進一步削弱；而原來喜歡工程研究的學生會更希望承擔工程研究任務，導致其理論研究能力進一步降低，難以培養出理論研究和工程應用相結合的復合型工科人才。

針對上述問題，本文提出了基于 “雙導師制” 的產教融合協同育人模式，其中，雙導師制是指在研究生培養過程中，符合研究生指導資格的高校老師和企業工程師共同作為研究生的導師；遴選同時符合科學研究和企業工程應用需求的課題作為研究課題（并非已簽訂的橫向課題）；研究生需要在企業實習1年，開展工程實踐和實驗研究；雙方導師需要定期交流。

以自動化設備電磁兼容共享實驗室為例， “雙導師制” 共同指導的研究生論文選題（已畢業）以產業需求和重大工程應用為依托，如表1所示。課題1為博士論文選題，課題2―5為碩士論文選題，其對應的產業領域分別為高品質電源、電動汽車、無線充電和電網保護。目前，研究成果已被應用于相關工程領域，其中，課題1提出的開關電源場路協同分析方法和干擾抑制策略已被應用于江蘇省電科院、國網電科院與歐姆龍公司的電源產品中；課題2提出的無線充電線圈電磁輻射分析方法已被應用于國網電科院的無線充電設備研發和檢測中，研究成果已被應用于無線充電的檢測中；課題3研制的繼電保護裝置電磁抗擾度自動化檢測方法和系統已被應用于國網電科院實驗驗證中心的電磁兼容檢測中；課題4提出的電力二次設備傳導電磁干擾模型已被應用于國網電科院和江蘇省電科院的繼電保護裝置研發中；課題5提出的可控高壓并聯電抗器電氣量保護方案已被用于其控制繞組匝間保護的靈敏度優化設計中。上述五位學生畢業后，除了一位博士研究生留校工作外，其余四位碩士研究生均在國家電網公司地市公司工作。

表1 “雙導師制” 共同指導的研究生畢業論文選題

3.2 面向實際工程應用案例的教學新模式

目前，課程教學的形式主要包括課堂教學、實驗教學和實踐教學，課堂教學講授理論知識，實驗和實踐教學則偏向培養學生的動手能力和實踐能力，三種教學形式都是以、實驗和實踐大綱為基礎開展的。由于實驗和實踐教學屬于驗證性教學，現有教學缺乏工程應用場景和工程案例剖析，缺乏先進儀器操作和使用教學，缺乏國家標準、行業標準和團體標準解讀，缺乏實際產品設計和研發，導致學生的知識體系過窄、培養模式單一。針對上述問題，本文提出面向實際工程應用案例的教學新模式，具體包括：

編寫電磁兼容理論與工程應用教材，將實驗室最新研究成果編寫進教材中，并在每一個理論學習章節后附上案例剖析，案例剖析包含產品描述、試驗方法、試驗標準、原始測試結果、電路和結構優化設計、優化后測試結果以及對比分析等環節。

將電磁兼容標準檢測、儀器操作和仿真軟件使用融入實踐教學中。在教學過程中講授GB/T9254.1-2021《信息技術設備、多媒體設備和接收機電磁兼容第1部分：發射要求》、GB4824-2019《工業、科學和醫療設備射頻騷擾特性限值和測量方法》和GB/T17626.2-2018《電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗》等電磁兼容國家標準、行業標準和團體標準，包括測試方法、測試限值、測試布置、儀器操作、環境條件要求和不確定度分析等，在此基礎上，要求每個學生獨立開展至少一項電磁兼容標準檢測。此外，針對學生缺乏電路和電磁場的計算仿真能力，教師在教學過程中，應講授主流電路和電磁場仿真軟件使用方法，以及場路協同分析方法等。

3.3 基于資源共享的校企聯合科技攻關模式

自動化設備電磁兼容共享實驗室的主要研究方向是芯片級、電路板級和設備級的電磁兼容問題。與傳統的校企合作不同，共享實驗室建立了資源和設施的深入合作，具體為：

企業將產品設計、研發和生產過程中的關鍵電磁兼容問題通過共享實驗室渠道告知高校科研團隊，高校科研團隊根據產品功能和性能、電路和結構特性、電磁兼容和可靠性要求、產品測試和分析需求等開展科技攻關。以國網電科院實驗驗證中心提出的繼電保護自動化檢測需求為例，科研團隊分析了繼電保護裝置的電源回路、交流回路和開入開出回路運行特性，分析了浪涌沖擊和瞬變脈沖群對繼電保護裝置電源端口、交流量輸入端口、開關量輸入輸出端口的干擾影響；設計并搭建了繼電保護裝置電磁抗擾度自動檢測平臺，通過實驗研究了開關矩陣各端口的高頻特性；并以某型繼電保護裝置為實驗對象開展了浪涌沖擊抗擾度和電快速瞬變脈沖群抗擾度自動檢測，實驗結果表明，與手動測試相比，繼電保護裝置浪涌沖擊抗擾度和電快速瞬變脈沖群抗擾度自動檢測方法與測試系統能夠滿足GB/T 14598.26、GB/T 17626.4和GB/T 17626.5標準，并有效提升了繼電保護裝置瞬態傳導抗擾度檢測的效率。

高校科研團隊結合工程應用場景，向企業提出同時符合科學研究和工程應用需求的科研課題，企業利用自身的產業資源收集和獲取相關技術數據，雙方通過理論仿真、實驗測試、仿真型平臺研究和工程示范等方式開展課題研究。以數字式電能表的壽命可靠性分析為例，現行電能表標準和技術規范規定其平均壽命不低于10年，研究團隊研究了電能表失效率的特點，提出了將可靠度下降到90%的使用時間作為電能表的壽命指標，在此基礎上，建立了電能表壽命評估模型，如圖1（p20）所示，結合電子器件可靠性參數，提出了基于諧波因子的電子式電能表可靠性預計方法，并在江蘇省計量科學研究院電子所的指導下開展對比試驗和工程應用，分別通過預測和試驗兩種手段分析了江蘇林洋電子股份有限公司制造的單相費控智能電能表DDZY71、三相費控智能電能表DTZY71，江陰長儀集團有限公司制造的單相電子式電能表DDS135、三相四線電子式電能表DTS135，江陰眾和電力儀表有限公司制造的單相費控智能電能表DDZY131、三相四線電子式電能表DSSD2815，其結果見表2。預測和試驗結果表明，失效率由高到低依次是按鍵與顯示單元，時鐘、存儲和ESAM單元，電源單元，采樣和計量單元，紅外和485通訊單元，拉閘及檢測單元，以及MCU控制單元。

圖1 電能表可靠壽命預測流程圖

表2 不同電能表的可靠壽命預測結果

4 結論

本文通過分析現有共享實驗室的建設和管理路徑以及校企合作模型，結合新工科背景下復合型人才培養需求，提出了新工科背景下校企共享實驗室建設，打造人才培養新模式，從而為新工科背景下復合型人才培養和產教融合育人提供了新思路和新舉措。

①提出了新工科背景下校企共享實驗室建設的新途徑，以解決了傳統共享實驗室合作深度、廣度和相互融合度不夠等問題。

②針對共享實驗室的日常管理問題，提出了人員管理、場所環境管理和設備管理的共享實驗室管理實施路徑，符合RB/T 214-2017標準要求。

③提出了基于共享實驗室的人才培養新模式，包括基于 “雙導師制” 的產教融合協同育人模式、面向實際工程應用案例的教學新模式以及基于資源共享的校企聯合科技攻關模式。