協同發展理念下高校自制科研設備開放共享模式探索

屠美玲, 楊阿三, 李琰君, 賈繼寧, 許 軼, 張建庭, 王祁寧, 曾淦寧, 蔡金法

(浙江工業大學 化學工程學院, 浙江 杭州 310014)

自制設備是指市場尚無或品質功能不足以滿足要求情況下自行研制的,具有一定的適用性、及時性、超前性等特點的設備[1-2]。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》提出,要“重視科學儀器與設備對科學研究的作用,加強科學儀器設備及檢測技術的自主研究開發”,將自主創新放在科技工作的突出位置,加速儀器的自主研發能力[3]。高校是孵育人才的重要基地,集教學、科研和成果轉化于一體,是科技創新的大本營。自制設備是高校發揮自身優勢的產物,是科研的需求,也是成果轉化的產物,是高校科技創新的具體化。高校自制設備作為教學科研成果,具有即時性和創新性,隨著其數量和質量的不斷增長,需搭建一個科技成果向社會展示的有效平臺,促進科技創新的成果化,為新科技融入市場提供一個路徑,使科技創新為國民經濟服務[4]。

本文探索一種信息化視域下高校自制設備協同共享模式。通過協同共享平臺的建立,充分發揮高校自制設備的創新性及其社會經濟效應,促進自制設備的不斷改進,發揮“1+1>2”的協同效應,體現高校作為科技創新大本營特色,實現高校自制設備資源共享、服務提供、創新驅動、協同發展的目標。

1 協同共享助力高校自制設備繁榮發展

協同源于古希臘語,意為協調多種資源或個體共同完成某一目標的過程或能力。現代協同思想由德國科學家哈肯于1971年提出,哈肯認為系統中各要素若能很好配合、協同,多種力量就能集聚成一個總力量,形成大大超越各自功能總和的新功能[5]。

協同概念如今被廣泛用于經濟、科研、教育等領域。教育部于2012年啟動“2011計劃”(高等學校創新能力提升計劃),就廣泛應用了協同的概念。該計劃旨在建立一批“2011協同創新中心”,大力推進高校與高校、科研院所、行業企業、地方政府,以及國外科研機構的深度合作,探索適應于不同需求的協同創新模式,營造有利于協同創新的環境和氛圍。

本文提出的高校自制設備協同共享模式見圖1。

圖1 高校自制設備協同共享平臺運行示意圖

1.1 協同共享是高校和社會的共同需要

國內高校對自制科研設備逐漸重視起來,華東理工大學、天津大學、浙江大學等高校紛紛開展了自制設備成果認定。“全國高等學校自制教學設備評選與優秀作品展示活動”已經開展4屆,不僅展示了各高校自制設備的能力,同時也顯示了高校自制設備“走出去”的熱情。但是,高校自制設備多數源于本身教學的需要,或者為某科研項目而設計制造，種類繁多,但數量較少,甚至有的自制設備還處于半成品階段,或處于科技創新的原始階段。同時由于自制設備并非標準化生產,不可避免存在一些技術、工藝方面的缺陷。

高校自制設備一方面具備產業化的雛形,可以滿足社會科技創新的各種特殊要求；另一方面,由于處于產業化雛形階段,無法完全滿足投產要求,使高校自制設備處于一種窘境,一邊是高校自制設備需要“走出去”,但苦于藏在深巷；另一邊是企業或者兄弟院校需要“體驗”,但四處打聽無著。為此,亟需探索一種協同共享模式,以滿足社會與高校的對接需求,使科技創新技術處于“產、學、研、用”的動態模式中,從而使高校自制設備性能不斷完善。

1.2 協同共享促進高校科技創新成果轉化

高校教師擁有豐富的理論知識和過硬的技術,其自制設備凝聚著項目組成員的專業知識和創新熱情。但是高校自制設備研制出來以后,或僅用于內部教學,或在項目結題后處于半成品狀態。大多數設備并沒有進一步完善,成果展示和市場推廣力度也不強。因為缺乏良好的外部推廣渠道和宣傳力度,導致這些成果轉化率不高,相當一部分高水平的自制設備得不到推廣,造成資源和資金的重大浪費。只有將設備“用起來”并提出“高要求”,才能更好地提升高校自制設備的品質,促進高校創新技術成果轉化。

科技成果的有效轉化,是高校科技創新的動力和保證。將高校自制設備納入協同共享平臺,為科技創新的產業化、成果化搭建一個快捷、務實的推廣平臺,實現科技創新供需雙方的及時對接,這與各種儀器展、成果推廣會有著異曲同工之妙,能夠滿足高校自制設備“走出去”及社會“體驗”創新技術的雙向需求。

1.3 協同共享促進高校自制設備多元化

目前,高校、企業、研究所等創新主體之間缺乏及時有效的溝通交流。高校自制設備協同創新平臺的建立,有利于實現各創新主體之間知識的展示、共享、交互融合。不同主體之間協同提出更高要求的過程,是自制設備實現二次創新或完成創新因素重新組合的過程。該過程中有更多的人來參觀和了解,打開了相互交流的窗戶,使自制設備更實際、更多元、更先進。同時,也使自制設備人員看到自身的不足,進一步激勵創新意識,促進自制設備進一步完善。通過這樣的交流可以不斷拓寬設備應用面,最終使自制設備技術更先進,功能更齊全。

以本學院化工實驗教學中心自主研發的二元汽液平衡智能在線監測系統為例,原本主要應用于改善熱力學實驗教學。通過與本校教師的共享交流,將此智能在線監測系統嘗試應用于物化氧彈法測定燃燒熱實驗中的溫度快速監測和氨合成催化實驗中的催化劑溫度長時間監測,促進了高校自制設備的多元化發展。

1.4 協同共享促進高校教學改革發展

自制設備具有適用性、及時性、超前性等特點,能夠填補市場上通用設備不足和教學空白,及時更新教學內容,促進本校教學改革發展[6]。而兄弟院校之間自制設備協同共享,將教師知識創新以實物化方式展示,增進了高校教師之間直觀的交流體驗。一方面,使高水平學校的教學改革成果能夠帶動較低水平學校教學不斷發展；另一方面,使具有創新意識,但理論或工程實踐水平欠缺的院校有更直觀的體驗,有助于他們將創新點子實物化、系統化,增長師生才干,促進教學工作創新。

以本學院化工實驗教學中心現有的甘油酯化生產生物柴油微工廠裝置為例。該裝置為本校生物質教師組的科研自制設備,不僅能夠進行科研實驗操作,而且展示了工廠實際生產的流程裝置,是地溝油轉化成生物質柴油的微縮工廠。但是其流程的專業性太強,且缺乏實時監控。生物質教師組將其共享給本實驗中心用于本科生教學實驗裝置后,實驗中心教師綜合考慮實驗教學及實驗安全管理需要,進行自動化升級改造,配套研制了帶控制點的流程圖,能夠對溫度、壓力、流量比等研究因素實時進行監測調控。在對裝置進行自動化升級的基礎上,自主開發了智能導師系統和實驗安全系統。

這樣的改進帶來了諸多好處:(1)不僅使學生了解了設備的操作方法和關鍵參數,而且智能導師系統能夠在實驗中及時發出提示并糾正實驗操作錯誤；(2)新增學生自主實驗。對于自主進行實驗研究的學生,智能導師系統能夠幫助他們快速分析實驗數據,提供實驗改進方案；(3)安全監測系統能夠實時記錄學生實驗過程中的關鍵參數,當實驗參數進入危險區域后,啟動近、遠程報警機制,提醒實驗人員在規定時間內進行處理。如危險得不到及時處理,裝置將啟動安全關閉策略,防止意外發生。改善后的教學裝置反哺于科研,發揮共享、協同效應,使生物質科研成果裝置更完善、更系統、更安全,加速了科技創新成果產業化。

綜上所述,協同共享已成為高校與社會的共同需求。建立一種信息化視域下高校自制設備協同共享模式勢在必行,它將充分發揮高校自制設備的社會經濟效應,促進自制設備的不斷改進,發揮“1+1>2”的協同效應。該模式的建立不但體現高校作為科技創新大本營的特色,實現高校自制設備資源共享、服務提供、創新驅動、協同發展,而且可以推動社會經濟發展。

2 高校自制設備協同共享面臨的挑戰

近年來,我國高校與科研院所的自制設備發展越來越成熟,主要有兩大推力。一是教學需要推動高校自制設備橫向發展。高校自制設備對高校教學具有重大意義,它立足于教學改革和發展需要自行研制,具有較強的針對性和靈活性。自制設備彌補了市面上儀器的缺陷,其實用性、可操作性更貼近教學需求。二是科研的深入開展推動自制設備縱向發展。面對科研工作日益深入的需求,傳統儀器越來越不能滿足科研工作的創新需求,各種設備需要根據科研需要量身定做,自制設備層出不窮[7]。目前,隨著教學改革和科技創新的發展,越來越多的教師加入到自制設備的隊伍中來,高校自制設備隊伍層次不斷提升,自制設備所占比重不斷增長。這不僅有利于發揮和提升教師工程實踐能力,而且能節約教學開支,促進教學改革。更重要的是,高效自制設備代表著設備產業化的雛形,體現了高校的科技創新力量和對社會的貢獻。雖然大型儀器共享平臺為高校自制設備共享提供了政策依托和平臺支持,但是高校自制設備協同共享的發展仍然存在諸多瓶頸。

2.1 自制設備質量參差不齊

目前,高校和科研院所科研自制設備發展呈現明顯的兩極分化。中科院、清華大學、天津大學、浙江大學等著名研究機構、高校為科技創新主力,在科研儀器自主創新方面發揮了主力軍作用[8]。地方院校的自制設備在先進性、完善性上卻稍遜一籌。

盡管如此,地方高校的科研自制設備也有各自的特色和閃光點。例如,北京交通大學成功運用GSM-R系統(global system for mobile communications-railway, 鐵路綜合數字移動通信系統)模擬青藏鐵路運行狀況,并與青藏鐵路實際情況相結合,自主研發了數個測試工具,成功解決了青藏鐵路移動通訊問題,具有重大創新性和現實意義。溫州大學自制的鑄造工藝演示平臺,用于鑄造專業知識點的演示教學,具有操作簡單、體積小、價格低、直觀性強等優點,有效提升了理論課堂與實踐演示的教學互動性。

2.2 自制設備產權歸屬模糊

自制設備產權歸屬不明導致協同共享難度加大。高校自制設備涉及實際問題解決方案和高新技術成果化探索,凝聚著教師的理論知識和技術創新。但是與傳統科研成果不同,多數自制設備處于半成品階段或應用范圍狹窄,知識產權保護難度大。由此形成的自制科研設備的“敝帚自珍”現象,嚴重制約了自制科研設備的進一步發展和推廣應用[9]。通常自制設備研制完成后,只局限于教師個人或者小范圍內使用,呈現“單位個人私有制”現象。

通常高校自制設備按照研制方式,可分為自研自制、自研外協、合作研制3類。不管是哪一種研制方式,都凝聚著開發者無數的心血和汗水。許多自制科研設備是在原設備基礎上的改進,其知識產權牽涉到原設備知識產權與改進部分知識產權之間的關系。而改進部分的知識產權很難界定歸屬,造成了自制科研設備產權的混亂性。

一方面,自制設備擔心被人使用,科技創新成果擔心被剽竊,自制設備的共享觀念尚未廣泛接受,協同共享意愿不強。另一方面,自制設備產權歸屬不明確,影響了高校對相關知識產權的利益分配,也制約著高校自制設備參加協同共享。

2.3 自制共享制度不完善

一個良好的項目要實施和可持續發展,必須制度先行。目前,各單位均已建立了大型儀器設備共享平臺,不斷健全和完善相應的管理規范和共享管理信息系統,但是針對自制設備共享機制的評價、激勵制度還尚未成形或完善。高校自制設備完成后,一般局限于教師個人或者小部門使用,“單位個人私有制”現象比大型儀器更嚴重。同時,高校自制設備的產權意識更強烈,共享意愿更低,更需要有針對性的制度來調動參與者的積極性。

3 高校自制設備協同共享模式實施措施

雖然協同共享是高校自制設備的必由之路,但是由于諸多現實原因,建設進程比較緩慢。正如前文所述,高校自制設備除了發展水平參差不齊外,還面臨產權混亂等問題。因此要推動高校自制設備的協同共享,必須通過全社會的共同努力才能實現。具體來說,需要從以下幾方面著手。

3.1 依托大型儀器共享平臺,著重強調用戶體驗

20世紀80年代國內高校儀器設備共享平臺已初具規模,各高校主管部門不斷探索,取得了一定的成果,為高校自制儀器設備協同共享創造了良好的條件。2004年7月,國務院辦公廳轉發《2004—2010年國家科技基礎條件平臺建設綱要》,提出了自然科技資源共享平臺、科技文獻共享平臺、研究實驗基地和大型科學儀器設備共享平臺、科學數據共享平臺、網絡科技環境平臺和成果轉化公共服務平臺等重大建設任務。與此同時,隨著互聯網技術的迅猛發展,高校和各省市區域本著“整合、共享、完善、提高”的原則,大力建設大型儀器共享平臺,例如“長三角大型科學儀器設備協同共用網”“陜西省地質資源與環境監測中心”“浙江省大型科學儀器設備協作共用平臺”,以及各高校實施的大型儀器共享平臺等。2006年國家科技部啟動“大型科學儀器設備資源的建設與整合”項目,2015年12月,教育部辦公廳印發《關于加強高等學校科研基礎設施和科研儀器開放共享的指導意見》,使大型儀器共享政策進一步完善[10-11]。根據該《意見》和各高校對儀器共享的需求,目前已有大型儀器共享管理系統,使大型儀器的共享更加成熟,為高校自制設備共享提供政策依托和平臺支持。

高校自制科研設備和大型儀器的開放和共享在本質上是一致的,因此可以依托現有大型儀器共享管理系統,結合自制設備的特殊性進行一定的調整探索。鑒于目前大型儀器共享平臺建設已經較為完善,自制科研設備在管理模式上完全可以借鑒大型儀器共享平臺的建設管理思路。但是,由于自制科研設備在使用與開發上的特殊性,又不能完全照抄。如前文所述,自制科研設備共享平臺建設過程中,必須留出可供自制科研設備改進的空間。具體來說,在依托大型儀器共享平臺促進自制科研設備共享上,可以利用大型儀器共享平臺的管理模式和網絡系統,給予各課題組增添儀器的權限,即各課題組可在大型儀器共享平臺上,添加自主研發的科研儀器,并對自制科研設備的功能、特點及應用范圍進行詳細備注,以供其他科研人員查閱并預約使用。此外,自制科研設備共享平臺在大型儀器共享平臺的基礎上,必須著重強調用戶使用反饋,在收集使用體驗大數據基礎上,指導自制科研設備的二次創新。

3.2 政策引導,制度激勵

一項良好項目的可持續發展,離不開政策的引導,制度的激勵,科學有效的引導和激勵是高校自制設備共享的保障[12]。高校自制設備共享涉及資源整合、效益分配、隊伍建設等,需要學校的協調和引導。大型儀器共享開發已經實施且日益完善,為高校自制設備的共享奠定了良好的基礎。但高校自制設備產權意識更強,共享意愿不高,甚至有所抵觸。如何將這些“閑散”且自我保護意識強的資源整合起來,并有效運行起來,將是一個復雜的工程,亟需政府從政策上大力引導,制度上給予鼓勵,引導高校自制創新主體放開束縛,營造自制設備協同共享的氛圍。

具體說來,高校自制設備協同共享體系建立過程中,應當提供以下幾個方面政策支持:(1)提供自制設備知識產權政策保障。對于用于共享的高校自制設備的開發,專利申請上優先給予審核,開通綠色通道,加速科技創新成果轉化。(2)在有償使用制度基礎上,給予科技分紅。首先需要在儀器共享經費上給予一定的財政補貼,作為設備維修費與損耗費,盤活閑散自制設備。其次使用單位要有償使用,設備共享單位給予科技分紅,將科技創新成果與經濟效益直接結合,調動參與者的共享積極性。(3)對自制設備共享項目的申報給予扶持,增強自制設備研發人員的榮譽感和成就感,從情感上變成“我要共享”。

本學院化工實驗教學中心非常重視自制科研設備的開發與利用,制定了鼓勵科研人員共享自制科研設備的專項獎勵政策,對有重大經濟效益的自制科研設備給予專項獎勵。在各項舉措的激勵引導下,教學中心涌現了一批類似甘油酯化生產生物柴油微工廠的自制科研設備,極大地推動了教學科研發展。

該中心還積極推廣自制科研設備共享,由該中心開發的“斷水、斷電”自動報警系統,已經在化工學院全面推廣,并在共享使用中不斷提升系統性能。

3.3 加強隊伍建設,促進協同共享

由于自制設備的特殊性,自制設備技術含量的高低直接影響自制設備協同共享的效益,而自制設備技術含量的提高,則需要高水平人員。只有形成這樣的良性循環,才能最終發揮自制設備協同共享的優勢,不斷推動設備推陳出新。因此,首先自制科研設備共享平臺建立之初,必須加強技術人員(包括研發人員與使用人員)之間的交流,只有在協同共享交流中,才能及時準確抓住企業信息、瓶頸著力點及自制設備改造升級完善的關鍵技術,發揮“1+1>2”效應。

其次,高校在日常管理中必須重視儀器研發人員的培養與傳承。目前國內高校的現狀是重理論、輕實踐,重項目文章、輕儀器開發。在這樣思路的引導下,高校研究人員往往不愿將精力大量投入自制設備的研究開發,這就容易造成自制科研設備研究人員的青黃不接。因此,在自制科研設備平臺建設過程中,應設立各種專項基金,引導更多的技術人員參與到自制科研設備改良與開發中,從而形成良性循環,為推動自制科研設備共享提供強有力的保障基礎。

4 結語

本文詳盡分析了高校自制設備面臨的現狀,提出一種信息化視域下高校自制設備協同共享模式。這是高校和社會的共同需要,既能滿足企業對創新技術的需求,促進高校科技創新成果轉化和自制設備多元化,也能促進高校教學改革的不斷發展。

本文提出依托現有大型儀器共享管理平臺,充分發揮政府引導和制度激勵作用,不斷完善和加強隊伍建設的措施,以期充分發揮高校自制設備的社會協同效應。這一模式的實施,將使高校自制設備處于“產、學、研、用”的動態過程中,增加高水平技術人員相互交流和共享科技成果,推動交叉學科不斷碰撞和校企之間創新技術及時對接,促進自制設備的不斷改進,發揮“1+1>2”的協同效應,體現高校作為科技創新大本營的特色,最終實現高校自制設備資源共享、服務提供、創新驅動、協同發展的目標。