谈谈我国高等院校实验室的现代化建设

      高等院校实验室是进行实验教学和培养人才、开展科学研究的重要基地，也是高等院校办学耗资最大的一个子系统。在科学技术日新月异、我国的经济体制正在由计划经济向市场经济全面转型的情况下，我国高等院校实验室如何建设的问题，很值得探讨。

      一 当代高等院校实验室现代化特点

      一场以新材料、新能源、微电子、计算机、生命工程、海洋工程及空间技术等高新技术迅速崛起为特征的技术革命正以迅猛之势席卷全球。为了迎接高新技术革命的挑战，培养出更多高素质的高级专门人才，为社会提供更多的科研成果和技术服务，世界各国的高等院校都在根据自身的人力财力特点和学科发展方向，积极建构具有自身特色的、作为教学科研基地的实验室。

      1.软硬件投资日趋庞大。微电子技术、音像、计算机技术、光纤视频及通讯技术、多媒体技术、信息处理技术等高新科技的发展和广泛应用，必然会促使高等教育手段趋于现代化，以电、光、声、像为媒体的教学手段将会在高等教育中得到广泛使用，从而导致教育技术的革命和教育工艺学的兴起。学习机、微型计算机、学习包、课程软件、计算机教学系统、信息处理系统、模拟仿真系统等将会成为高等院校尤其是高等理工科院校的主要教学手段。这些仪器设备的购买、安装、使用和维护，需要巨额的投资，产品更新换代速度快，致使当代的大学成为一个耗资巨大的场所，即使是国际名牌大学如哈佛大学、牛津大学，也都由于资金短缺而使设施设备、图书情报资料的发展受到限制[1]。

      2.计算机知识已成为大学教育的公共内容。计算机的应用已深入到社会的各个领域，并且是一种现代化的教学工具。在许多传统的实验室中，计算机将作为一种通用仪器，用来完成产生信号、采集分析数据以及显示结果等，不仅可以取代许多昂贵的仪器，而且能使学生获得全新的知识和概念。掌握传统实验的方法和手段与计算机技术相结合的基本技能，这是一个创造型人才必须具备的基本素质之一。随着微机的普及以及其他一些电子仪器的发展，计算机教育已成为目前高等教育中所有专业的一门极为重要的公共课程。在西方发达国家的高等院校里，计算机是作为一种与图书馆类似的、人人可以随时享用的公共设施来建设的；上网的计算机终端分布于整个校园，软件资源也非常丰富；庞大的计算机网络由学校的计算机服务部门统一管理和维护，他们不仅安排专人为全校师生解答疑难问题，而且还为全校师生开设各类短期的计算机培训课程。

      3.教学科研仪器的“前后台”相分离。在传统的实验中，一般都是将从数据采集到结果输出的整个过程都集成在一台专用的仪器中，使得仪器变得越来越复杂和昂贵。进入80年代后期以来，由于微电子技术、超大规模集成电路技术、信息与通讯技术和计算机科学的飞速发展，数据的获取与处理趋于分离，分别由称为“前台”和“后台”的设备完成。前台设备是一个集将被测量参数转换为电信号、信号放大与抗干扰处理等功能于一体的专用仪器；后台设备就是装有专用软件的普通微型计算机，负责完成信号的分析、处理、储存和输出等功能。现代测试仪器“前后台”相分离的现象是实验手段的一次重大飞跃，它不仅能使仪器的造价大大降低，而且能使整个实验系统的功能和灵活性得到前所未有的增强。

      4.仪器的“模块化”和“单板化”。模块化是把仪器内部具有各种功能的单元设计成分立的模块，通过不同的组合来完成不同目的的实验。单板化是把模块的元器件裸装在一块电路板上。由于电子技术、集成电路技术、计算机结构及其通讯协议标准化的迅速发展，“模块化”和“单板化”组合设计的概念在现代教学仪器的设计、构造和制造中被广泛采用，它能使教学仪器具有下列优点：(1)易于在教学中引进新技术，缩短更新换代的周期。当需要引入先进的新技术或者发现有更先进的元器件时，就可以及时地对有关模块进行改进或更换，其余模块仍可保留使用。(2)模块化能实现一物多用，提高设备的利用率。学生以模块组合进行实验，比用现成仪器更能深刻了解实验原理，得到实验技能训练，有利于提高学生的学习积极性。(3)单板化的仪器结构，不仅能大幅度降低成本和减小仪器的制造难度，而且具有很强的透明性，学生在实验中，能对元器件及实际安装获得感性认识，有利于为某些对硬件感兴趣的学生提供一个因材施教的良好条件。(4)有利于教师和学生尤其是研究生开展科研工作。由于模块增减灵活，对某些有特殊要求的实验，只需要添加少数特殊模块和编制特定的计算机软件即可完成。

      5.仪器设备的无形损耗加快。由于科学技术的突飞猛进，知识、技术、创造发明的成倍增长，仪器设备更新换代的速度不断加快，导致仪器设备的“无形损耗”非常严重。以微型计算机为例，短短数年，机型就从PCXT，经过PCAT、PC286、PC386、PC486、PC586，一直升级到POWER PC，微机软件也同样跟着升级换代。目前不少PC机从硬件性能上讲还能使用，但不能满足教学和科研的需要。抑制仪器设备无形损耗的唯一途径就是提高仪器设备的利用率，使仪器设备在更新换代前就因使用时间或次数达到设计指标而“正常退役”。

      二 我国高等院校实验室建设存在的问题

      如何建设高效先进的高等院校实验室，有必要分析一下我国现阶段高等院校实验室建设和管理中普遍存在的问题。

      1.资金投入不足。由于我国经济发展水平远低于发达国家，政府能直接用于高等教育的投资经费十分有限，因此很难将办学经费用在实验室建设上，以致我国高等院校实验室设备相当落后。

      2.布局设置不够合理。我国高等院校实验室建设，由于受传统体制的影响，实验室大多归属教研室管理，相邻的高等院校或研究机构之间缺乏有效的合作。由于实验室重复设置，片面追求“小而全”，许多实验室主要为某一门课程服务，必然导致规模小，任务少；有些实验室甚至还摊不到一个专职的实验室技术人员，每年只有很少的几次实验，实验室利用率不高、效益低下的现象普遍存在。