实验技术研究项目成果喜人  多院系多项目获专家赞赏

实验室管理科  杨小献

 为鼓励、支持实验室技术人员在实验仪器设备研制、实验技术与实验方法研究、实验室管理等方面进行改革与创新，不断提升实验室建设水平，提高实验教学质量，学校设置实验技术研究项目，由实设处每年下半年组织申报立项，项目周期一年，到期验收。

 2020年全校通过评审立项80项，2020年底组织验收。专家组通过在线审查验收报告、现场听取项目负责人汇报和演示、查看验收材料等验收环节，最终确定参加验收的68个项目中有64项通过验收，验收通过率94%；其中17项完成情况优秀，完成优秀率达25%。

 2020年实验技术研究项目成果丰富，其中完成自制仪器22种，设备改造15种，新开实验项目70个，出版实验教材和编写实验讲义39本，发表论文35篇，服务于全校实验教学和师生公共服务，产生了较好效益。实验技术研究项目的完成情况表现出越来越好的态势，获得专家们一致赞赏。

 通过总结分析，发现近年实验技术研究项目对实验教学和公共服务等发挥作用越来越明显，究其原因得益于以下方面。

 1.学院重视配套投入，催生优秀项目成果

 生命学院、机械学院、材料学院、电气学院和第二临床学院等单位长期高度重视教学实验室建设和实验技术队伍的发展和培养。他们结合本单位实验教学和实验室建设与改革需要，统筹规划实验技术研究项目的内容和人员，学院配套经费支持实验技术研究项目开展研究，催生出效果良好受益面大的实验教学、实验室建设和管理、公共服务等方面的优秀成果。

 生命学院刘亚丰老师的“光片显微成像系统研制”项目得到学院重视和支持。生物学的发展离不开先进的显微成像技术。光片照明显微成像系统具有成像分辨率高、成像速度快、光漂白和光毒性低及成像质量高的特点，使其在光学显微成像领域具有极大的潜力和应用前景。但是目前商用系统价格昂贵，并且难以满足多变的成像需求。学院原有的光片照明显微成像系统多为科研实验室根据自身的生物成像需求搭建，结构复杂，难以适应实验教学。刘亚丰老师通过调研相关文献资料，研究光片照明显微成像系统的工作原理后，结合《生物医学光子学大实验》实验教学需求，设计并搭建了一套高斯静态光片照明显微成像系统。该系统采取分离式结构设计，可方便地进行调节和改进，极大提高了系统的灵活性和适应性，更适于开展实验教学。该项目研究成果让学生接触到最前沿的实验技术，有利于培养学生的实践创新能力。

 材料学院范淑媛老师的“材料实验教学管理系统的研制”项目结合学院对实验教学管理的需求开展。项目研究共计花费14.5万元，其中学校实验技术研究项目支持1万元，学院支持13.5万元。在学院的大力支持下，该系统持续进行设计和完善，于2019年2月投入使用。该系统建立“学校-院系-课程”的三层管理体系，根据各层的需求确定相应的功能模块，实现了学生选课管理、教学安排管理、成绩管理、日常教务管理等功能，完成了材料学院实验教学全周期管理信息化，有效弥补原有人工手动实验教学管理中效率低、易出错、透明度差及开放度弱等不足。

 2.实验技术人员积极参与教学改革，实验课程和实验条件同步提升

 部分院系实验技术人员既担任实验条件的建设者又担任实验教学的实施人，有利于实验技术人员充分了解实验课程的发展及其对实验条件的要求，能有效实现实验教学改革和实验条件建设的无缝结合，保障和促进实验教学的实施和改革。

 电气学院实验技术团队张凤鸽等老师的《柔性交流输电-可控串联补偿（TCSC）教学实验装置研究与开发》项目填补了学院实验教学中的一项空白。晶闸管控制串联电容器(TCSC)又称为可控串补，是柔性交流输电系统重要设备之一，应用越来越广泛。但是在该项目开展前，动模实验室还没有能与动模模型相匹配的TCSC教学实验设备，市场上也没有成熟的教学实验产品与装置，因此急需研制相关教学实验装置以满足电力行业该领域人才培养的需求。张老师所在团队对TCSC教学实验装置进行了成功设计与研制，研制出的装置参数与现有动模实验平台相匹配，能接入动模实验大系统中，开展基于系统级的TCSC各种类型控制保护研究。该项目开发出基于TCSC的系列教学实验项目，纳入到《电力系统综合实验》（本科）和《现代电力系统综合实验》（研究生）以及其他相关专业课程实验教学中，并编写出版了实验教材，填补了国内高校TCSC实验教学空白，具有非常重要的教学意义。同时TCSC装置的物理模型实验可以真实地反映实际电力系统中TCSC的运行特性，对实际TCSC工程应用及人才培养也具有重要的指导意义。

 食源性疾病的现场调查与处理是预防医学专业学生必须掌握的核心技能。公共卫生学院原来以诺如病毒感染暴发为例，开发了食源性疾病现场调查与处理虚拟仿真实验教学软件。但在前期应用中暴露出较多不足：1.考评体系不健全，教学和测评使用同一套题目，导致在测评环节难以客观考察学生知识点掌握情况；2.现场采样环节设置过于简单，虚拟仿真技术难以模拟精细而复杂的实际操作，学生代入感不足；3.教程引导不足，操作难度大等。针对这些不足，公共卫生学院汪静老师承担的《食源性疾病现场调查与处理虚拟仿真实验教学软件的改进》项目，在收集前期师生使用体验评价后对该虚拟仿真教学软件进行了以下改进：1.扩充案例题库，题库知识点更加全面，将教学模式和测评模式分离，使用两套不同的题库；2.增加实际操作视频，在虚拟仿真交互操作后，观看视频“重现”现场，提高专业性；3.通过压缩软件的大小、增加操作教程、完善虚拟角色对话等措施，使软件更加人性化。依托改进后的软件，《营养与食品卫生学》新开设了“食源性疾病现场调查与处理虚拟仿真实验”实验课程，应用于预防医学本科生实验教学；同时，项目组将该软件开放共享，广泛应用于各高校公共卫生人才培养和疾病与预防控制中心应急演练和技能训练等领域。在2020年新冠疫情期间，改进后的虚拟仿真实验解决了线上教学实验的急迫需求。2020年11月，“食源性疾病现场调查与处理虚拟仿真实验”认定为教育部首批国家级一流本科课程。

 3.教师队伍深度投入实验教学，科研成果转化先进实验项目

 很多从事科研的教师投身于实验教学中，并主动思考和发现实验教学中的不足之处，利用自己相关的科研成果，精心设计转化成高水平的实验教学资源，研发出适用于本科生和研究生实验的装置以及配套技术方法等，取得了较好的效果，成为科教融合、科研反哺教学的典范。

 公管学院曾忠平副教授的《大数据背景下突发事件网络舆情决策可视化系统研制》项目来源于自己多年的科研积累。公共管理学院的《公共政策分析》、《网络舆情研判》、《形势与政策》、《数字城市与政府管理》等属于实践性强的课程。但是以往这些课程的教学，大多以理论教学为主，缺少实践教学环节的实际探讨，学生对舆情概论、应急管理等课程的学习，往往停留在基础理论知识的学习上，对网络舆情发展演化规律的探索和验证，缺乏必要的分析工具和手段。市面上企业开发的网络舆情突发事件预警系统和网络舆情系统，都存在版权限制、费用昂贵等问题，并且，商家提供的试用版软件所检索到的数据或提供的分析功能也比较有限，难以满足教学需求。为突破困境，曾老师开发了一套针对突发事件网络舆情决策可视化系统，该系统融入相关理论和模型，让学生开展大数据环境下网络舆情的演变规律、趋势分析、仿真模拟和决策研判方法等知识的实验，提升学生专业化、信息化、工程化方面的素养，填补社会管理、公共管理决策等实验教学的空白，同时可为相关科学研究提供技术平台和支撑。

 能源学院张晓青老师在实施实验教学工作过程中，发现实验教学设备和手段存在缺失，高年级本科生在开设《低温原理与技术》课程实验教学中，缺乏低温制冷机实验教学装置和低温实验技术开展教学，于是张老师主动借助科研项目资源开展研究，弥补缺失。张老师负责的《斯特林制冷机热-机-电综合实验装置》项目，研制了拆装-运行-测量三合一的一体式实验教学装置系统，将专业理论知识教学和工程实践训练相结合，实现三合一式的多功能实验实践训练目标，解决了高年级本科生在开设《低温原理与技术》课程实验教学中，缺乏低温制冷机实验教学装置和低温实验技术教学的问题，具有较强开创。其特色是在同一个实验平台上，通过热-机-电参数的测量，让学生掌握斯特林制冷机的热-机-电多物理场耦合的能量转换工作机制，以及机电高度一体化的特性规律，培养学生学科交叉的创新思维和实践动手能力。该实验装置同时支撑大学生的科技创新和二课兴趣的培养，另外，也为研究生的科研提供了良好的实验平台，利于原创性技术的孵化。

 4.实验人员坚持创新思考，日积月累终可开花结果

 实验室工作不起眼却责任大，默默无闻却影响深远，是决定学校人才培养质量的重要因素之一。正是因为有很多责任心强，守得住平凡，耐得住寂寞的老师们常年积极投身实验教学与改革、进行实验条件改造及各种公共技术服务，实验室才能为全校的教学、科研和公共服务提供有力的条件保障。

 药学院公瑞煜老师长期致力于实验教学和实验室管理，先后完成了多项有益的实验技术研究项目。他此次完成的《“盐的积分溶解热的测定”实验的改进》项目通过改进实验装置，排除了多种因素对实验结果的干扰，大大改善了实验的效果。实验中原有量热器结构复杂，装配和操作都不方便，且实验结果影响因素多，测量误差大。公老师通过优化设计、反复改进，制作了便于装配与操作，精度满足实验要求的新量热器。同时公老师进一步优化实验方法，分析影响实验结果的各种因素，如试剂品质、物理状态、操作步骤和条件等的影响，有针对性地逐一采取对策，不断优化实验方法改善实验的结果，直至盐的积分溶解热实验值与理论值基本吻合，且实验重复性好，完全符合实验要求。该装置和实验方法已经在药学院2018级药学创新班、药学、生物药学专业88人中应用，教学效果好，完全满足本科实验教学要求。该项目得益于公老师长期观察思考研究，并不懈实验尝试，改进了实验装置，最终成型的装置成本只需700元，实现了小投入大改进，极大提升实验教学质量和效果。

 每年全校教职员工面临年终业绩考核，各院系业绩考核方式差异较大，有的依赖人工填报统计，有的自行设计考核系统，但功能参差不齐，效果均不理想。针对这一长期问题，网络中心刘雅琴老师经过充分思考和前期预研，通过《差异化业绩考核的统一配置管理方法研究》项目，研究实现了一套适用于各院系绩效业绩考核的系统。该系统实现了业绩配置及管理服务，可灵活配置考核方案，将教师业绩数据进行计算，根据年度考核的约束条件，自动生成考核结果数据，极大简化考核业务流程及操作，实现了考核方案配置化、考核内容数据化、考核过程透明化。该系统2020年已经用于20个院系的年终考核。该研究项目已申请发明专利《一种高校教师的教学科研数据库应用系统》，申请号202010233566.4。

 5.专家引领和指导，团队研究成果好

 很多院系的教授级高工，利用自己扎实的专业技能和多年的实践经验，在综合性、设计性、探索性实验的开发和相关实验装置的研制中发挥重要作用，带动了实验教学的改革和实验室与实验队伍的发展，为培养学生实践能力、科学素养和创新思维作出了重要贡献。

 细胞凋亡贯穿于机体的整个生命过程。细胞凋亡时会发生许多形态学和生化特征性变化，对其进行观察与检测是医学生实验教学的重要内容之一。细胞分子生物实验中心开展的“DNA Ladder 检测胸腺细胞凋亡”实验课，原来由于选育条件和实验技术所限，只能利用单一的电泳技术，观察或检测细胞凋亡时染色质或DNA断裂这一特征变化，无法让学生从细胞水平、蛋白质水平、基因水平等不同层面上理解细胞凋亡时所发生的变化及其生理、病理意义。为解决这些问题，基础医学院教授级高工梁建辉老师带领其团队通过《以细胞凋亡诱导与检测为主线，建立融合性、设计性的细胞分子生物实验教学模式》实验技术研究项目，建立了从细胞水平、蛋白质水平、基因水平等不同层面上的细胞凋亡检测方法，总结并整理出比较详细的实验操作指南，编入教材出版。项目组还全方位比较了各种检测方法的优缺点，梳理并优化综合实验模式下各实验方法的安排，进行了“细胞凋亡综合实验”初步探索，将新建立的教学实验方法撰写论文在中国免疫学杂志发表。2018年起该项目研究出的部分实验方法已用于基础医学专业和医学实验技术专业的实验教学；2020年项目成果又用于细胞分子生物实验中心新开设的《医学实验技术综合实验》课程。

 机械原理相关实验需要空间机构产品，目前市场上空间机构产品能拼接的是陈列柜里的机构，较难在实验中实现组合创新。机械学院教授级高工蒙运红老师带领团队对负责的《空间机构创新设计实验装置的研制及其虚拟实验平台的建立》项目进行研究，研制出全国第一个可以拼接平面机构、空间机构及其组合机构的“空间机构创新设计实验装置”，为实验教学提供了组成机构最小的单元构件和运动副，实现了实验中灵活组合，利于创新；同时建立了机构运动方案创新设计虚拟实验平台，学生在这个虚拟实验平台上可以拼接各种机构，比实物拼接的创新设计空间更大。该项目助力我校机械学院在全国率先开出高水平机械原理相关实验并在2020年疫情期间在线实验教学中发挥了重要作用。在项目研究过程中，蒙运红老师充分发挥了带头和引领作用，使项目产生极具实用性和开创性的成果。

 6.新进人员起点高，实验成果产出早

 近几年新入职的实验技术人员，专业知识扎实，专业技能起点高，很快融入了实验室的工作环境，并在实验室工作中善于发现问题，勤于思考，乐于研究，也产生了不少成果。

 能源学院的“强迫流动单管外放热系数测定”和“空气纵掠平板局部换热系数测定”实验，原来使用的设备需要通过学生手动拧螺丝调节风门，经常出现调节不当导致仪表损坏而中断实验的情况，更不能保证学生和设备的安全，又因为设备噪音大，测量精度低，严重影响实验效果。能源学院2019年新进的朱赤老师完成的《对流换热实验室教学仪器的改造升级》项目，对原有准备报废的实验设备进行改造，变废为宝，通过增加变频器来智能调节风速，风速可控，学生可以随意调节风洞的雷诺数Re，同时工作噪音大幅下降，学生和设备安全性大幅提高。朱老师还通过改进设备原有塑料导轨和滑块的结构，改进毕托管与千分尺的连接，提升了“空气纵掠平板局部换热系数测定仪”的边界层测量精度。另外，朱老师还改造老旧“空气对流换热实验台”，使其具备演示“空气-水流固耦合换热实验”的功能，拓展了可开设实验项目，极大缓解实验教学台架数量紧张的局面，有效改善实验教学条件。

 电气学院信号与控制综合实验课程组新进员工易磊等老师承担的《电力电子光伏系统实验教学及装置研制》研究项目，有效弥补原有实验装置的诸多缺点：1.采用封闭式的实验挂箱，只能开展验证性和演示性实验，不能进行综合性和设计性实验；2.学生只能进行简单接线和调试，然后直接测试数据，被动地接受实验结果，缺乏对单元电路的深度掌握和系统电路的功能设计。 易磊老师所在团队研制的“电力电子光伏系统实验教学装置”，采用开放接口和模块化电路，能兼容不同微处理器，学生既可进行单独功能开发，也可通过模块任意组合进行系统设计。借助该实验装置，课程组实施了电路设计“模块化”、团队合作“项目化”、问题解决 “研究化”的实验教学，满足不同层次、不同需求、不同喜好学生的个性化学习，获得学生一致好评。依托该装置，易老师指导校级大创项目两项，发表中文核心期刊论文一篇，获批2019年教育部产学合作育人项目一项，取得了显著的教学效果和经济效益。

 7.立项评审把关严，专家指导上水平

 近几年的实验技术研究项目立项工作在专家评审环节进行了改革，专家不但发挥审核作用，更重要的是发挥了指导作用。专家们严格把关并指导各项目负责人完善申报书，各项目在规定期限反复修改申报书，直至达到专家要求才能立项。专家们从项目拟解决问题、项目内容、项目技术路线、项目特色、项目成果形式、项目发挥效益以及项目经费预算等多方面全方位对申报负责人提出要求并进行指导，帮助老师们对立项目标思考更加成熟和清晰，实现措施更加可行，实现成果更加具体并有成效，受益师生更多，实验技术研究更上水平。

 “宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，正是因为从事实验教学的老师们长期的坚持和付出，才有了实验技术研究项目不断开花结果的喜人局面。随着实验技术研究项目越来越得到实验技术人员和一线实验教师的重视，各院系支持力度也不断加大，我们有理由相信，项目对实验教学改革、实验室建设管理、公共服务提质增效发挥的作用必将越来越明显，项目对激发实验队伍活力、提升实验队伍水平的综合效益将越来越突出。