新冠疫情下工科毕业实验的社会资源共享策略研究

王学刚，张金英，袁兴栋

（1.山东建筑大学材料科学与工程学院，山东 济南 250101；2.山东财经大学经济学院，山东 济南 250014）

0 引言

毕业实验是工科毕业设计（论文）的重要内容之一，它是培养工科学生综合运用理论知识解决实际问题、训练专业思维和独立思考的重要环节[1]。2020年初的新冠肺炎疫情阻碍了大学生按期返校。虽然工科毕业生居家期间可以利用网络资源和线上教学活动进行毕业设计文献检索、实验方案设计和论文撰写等文字性工作，但是由于无法使用校内实验资源平台，难以开展毕业实验研究，影响了毕业设计质量。新冠疫情是一种突发的全球性重大公共卫生事件，国内外尚无关于疫情防控下开展毕业实验的应对策略研究。从非疫情下毕业设计研究来看，德国高校毕业生在企业边实习边利用企业的资源完成毕业设计[2]。爱尔兰高校毕业设计是在学校里完成，但是三年级学生需要进驻企业进行3个月甚至一年的现场实习[3]。美国高校毕业设计比较灵活，要求学生完成独立课题，独立课题既可在学校内完成，也可与公司、研究机构合作，独立课题可以替代毕业设计[4]。日本学生是在本校提供的科研室内做实验、分析和处理实验数据[5]。法国高校毕业设计选题、开展及检查都与企业联系密切，学生每周都去企业做项目[6]。借助于居住地社会实验资源进行毕业实验，提高学生的工程实践能力和创新能力，这为疫情防控背景下共享社会资源进行毕业实验提供了思路。

为了解决新冠肺炎疫情对工科毕业实验的制约问题，让高校毕业生顺利毕业并尽早就业，本文基于居住地社会实验资源共享，提出疫情防控下工科毕业实验应对策略，在保证学生能够顺利毕业的前提下不降低其毕业设计质量。以山东省社会实验资源、山东建筑大学材料专业2020届毕业生为样本，利用因果分析法、社会调查法、空间计量分析法和主成分分析法分析工科毕业实验的困境、社会资源共享的可行性和疫情防控下毕业实验应对策略。同时，提出基于居住地社会实验资源共享的居家阶段毕业实验方案和错峰返校阶段的分区分级毕业实验方案。

1 疫情影响下工科毕业设计的困境

1.1 非实验研究类工科毕业设计的困境

工科毕业设计通常有实验研究、理论研究、工程设计和软件开发等题目类型，其中实验研究必须借助专门的仪器设备，在专业的实验室开展相关实验，并对实验结果进行严谨分析才能获得一定的结论[7]。目前，高校工科类本科毕业设计题目以实验研究为主。例如，重庆文理学院2012—2016届1 536篇化工和材料类毕业设计题目，实验研究类占70.6%，工程设计类占19.4%，理论研究类占6.9%，其他类占3.1%[8]。山东建筑大学2020届165篇材料专业毕业设计题目，实验研究占75%，理论研究占25%。

进行理论研究、工程设计和软件开发等工科毕业设计的必要条件是计算机和上网，学生可以通过查阅文献，利用相关软件进行计算，完成毕业设计。其困难主要体现在有的同学家中没有计算机或宽带，有的同学不具备使用专业数据库和相关软件的条件，师生不能见面也增加了沟通的难度。但是，这类毕业设计不用实验数据支撑，所受影响可控性强，解决困难的难度相对较小。

1.2 实验研究类工科毕业设计的困境

实验研究需要借助一定的实验平台。疫情风险等级较高时，学生不能外出，只能居家。疫情风险等级较低时，学生可在居住地的县区内流动，但不易跨区域流动。当前，学生尚不能返校利用学校实验资源平台进行毕业实验，这就极大地限制了实验研究类毕业设计的开展。为了减少疫情对毕业设计实验环节的不利影响，教育部开放了国家虚拟仿真实验教学项目共享平台服务，免费提供虚拟仿真实验课程资源。国家虚拟仿真实验教学项目共享平台现有2 079项虚拟仿真实验项目，其中工科类虚拟仿真实验项目为893项，占总虚拟仿真实验项目的43%。但是，工科门类中以机械类、化工类和土木类为主，缺乏材料类、仪器类和轻工类等13个专业大类的虚拟仿真实验项目[9]。可见，国家现有的虚拟仿真实验条件还不能完全满足工科毕业设计实验的需求。另外，并非所有毕业设计选题都适合利用虚拟仿真实验开展研究。

部分高校建议返校后进行实验，或者调整毕业设计选题减少实验次数，这样的方案又可能引发新的问题。首先，学生返校后会在比较集中的时间内开展实验，实验室资源有限的学校无法为大量学生集中开展实验提供条件，毕业设计实验平台的供需矛盾集中爆发。其次，毕业设计的实验周期有一定的差异，受疫情影响学生返校时间未定，如果返校后可进行实验的时间比原定计划短，原定实验周期较长的毕业设计质量会受到影响，降低学生的就业能力。再次，在常态化疫情防控机制下，为了保持足够的社交距离，学生只能交叉排队进行毕业实验，这又间接缩短了毕业实验周期。最后，实验是锻炼工科学生动手能力和创新能力的必要环节，减少实验次数或者缩短实验周期都会在不同程度上影响学生学习效果和就业能力。

可见，无论工科毕业生选择的是哪种类型的毕业设计题目，其毕业设计都会不同程度受到疫情影响。但是，当前主要矛盾集中在实验研究类毕业设计的实验环节。

2 山东省社会实验资源共享可行性研究

2.1 山东省社会实验资源分布状况

居家学习期间学生无法使用学校实验资源进行毕业实验，利用学生居住地的社会实验资源平台是解决该问题的首选方案。错峰返校期间学校实验资源供给不足，学校所在地的社会实验资源平台是学校实验资源的有利补充。我国每个省都有省级重点实验室、省级工程技术中心、省级创业示范平台、省级技术创新示范企业和院士工作站等科研资源平台，这些社会资源平台具有丰富的实验资源，完全具备开展工科专业毕业实验的条件。开展校企合作，利用社会实验资源弥补学校实验资源的不足是各大高校的工作目标[10-11]之一。所以，利用社会实验资源平台解决疫情防控期间工科毕业实验问题不仅具备一定的基础，也会全面推动校企合作的进程。本文以山东省内社会资源平台和山东建筑大学材料专业2020届本科毕业生为样本，分析社会实验资源平台共享的可行性。

山东省社会实验资源平台主要以山东省科技厅、山东省人力和资源保障厅、山东省工业和信息厅、中国科学技术协会等部门审核备案为依据。这4个部门审核认证的社会实验资源平台共有508家，其中参加2020年度山东省科技厅绩效评估的省重点实验室有87家，参加2018年度山省科技厅省级（示范）工程技术研究中心绩效评估的有147家，截止到2020年4月山东省人力和资源保障厅和山东省创业服务云平台共有省级创业示范平台70家，山东省工业和信息厅2019年度确定的省级技术创新示范企业有87家，中国科学技术协会2018年度认证审核的山东省院士专家工作站有117家，具体如图1所示。其中，以企业和科研院所为依托单位的社会实验资源平台有459家，占总数量的90%。

图1 山东省内社会实验资源平台类型与数量

山东省内社会实验资源平台的分布及每个县区社会资源平台数量如表1所示。山东省有137个县区，社会实验资源分布在109个县区，占总县区数量的80%。中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组2020年4月9日印发 《关于在有效防控疫情的同时积极有序推进复工复产的指导意见》，低风险地区人员可以自由流动，全面复工复产[12]。根据山东省卫生健康委员会发布的山东省新冠肺炎疫情分区分级表，至2020年4月8日，山东省仅有一个县区为中风险地区，其余皆为低风险地区[13]。也就是说，仅有一个中风险地区的社会实验资源平台短期内无法实现共享，其他低风险地区社会实验资源平台都可以实现共享，这为毕业设计实验研究提供了基础条件。

表1 山东省137个县区社会实验资源及山东建筑大学材料专业2020届毕业生分布情况

地市 区县 资源／个 毕业生／人临沂兰山区 5 5罗庄区 3 1河东区 3 0郯城县 0 0兰陵县 0 1莒南县 4 2沂水县 4 1蒙阴县 0 0平邑县 1 4费 县 0 3沂南县 0 1临沭县 2 0济宁任城区 7 4兖州区 3 0微山县 1 1鱼台县 2 0金乡县 2 1嘉祥县 2 0泗水县 1 0梁山县 0 1邹城市 2 4汶上县 0 0曲阜市 3 2德州德城区 4 1陵城区 0 1禹城市 6 1乐陵市 5 3临邑县 1 0平原县 0 1夏津县 1 1武城县 1 0庆元县 0 0宁津县 0 2齐河县 3 1青岛市南区 10 0市北区 7 0黄岛区 14 3崂山区 8 0李沧区 2 0城阳区 13 1即墨区 8 0胶州市 4 0平度市 1 2莱西市 2 0

地市 区县 资源／个 毕业生／人菏泽牡丹区 4 2定陶区 1 0曹 县 2 3单 县 1 2成武县 4 2巨野县 1 0郓城县 1 2甄城县 0 1东明县 1 2淄博张店区 11 0淄川区 6 0博山区 4 1临淄区 2 0周村区 3 0桓台县 1 0高青县 2 0沂源县 4 0聊城东昌府区 5 1临清市 0 0荏平区 0 2东阿县 3 0冠 县 0 0高唐县 0 0阳谷县 5 0莘 县 0 2滨城区 6 1滨州沾化区 0 0博兴县 1 1惠民县 1 0阳信县 0 0无棣县 0 1邹平市 3 3泰安泰山区 7 0岱岳区 6 1宁阳县 3 1东平县 4 0新泰市 3 3肥城市 5 0枣庄市中区 3 0薛城区 3 0峄城区 1 0台儿庄区 2 1山亭区 0 0滕州市 4 4

地市 区县 资源／个 毕业生／人东营区 12 0河口区 0 0东营 垦利区 2 1利津县 0 1广饶县 1 0威海环翠区 10 2文登区 2 0荣成市 3 1乳山市 2 0日照东港区 9 0岚山区 0 0五莲县 3 0莒 县50

2.2 山东建筑大学材料专业2020届毕业生分布状况

山东建筑大学材料专业2020年有165名毕业生，根据往年经验，即使在正常入学的情况下，毕业实验资源仍然非常紧张，学生需要排队进行实验。今年返校时间延后，且返校后疫情防控仍不能放松，学生进入实验室要避免人员聚集，预计排队现象更为严重。这些毕业生中，居家所在地位于山东省内的有132名，每个县区学生数量如表1所示。对比分析发现，山东省内社会实验资源平台的县区分布基本覆盖山东建筑大学材料专业毕业生居家所在地。根据山东籍学生在县区的分布，114名学生的居住地有可共享的社会实验资源平台，仅有18名学生的居住地无可共享的社会实验资源平台。可见，86.4%的山东籍学生在返校前可以利用居住地共享社会实验资源平台进行毕业实验，剩余13.6%的学生返校后再进行实验，集中返校后所面临的校内实验资源不足的问题可以得到缓解。从社会实验资源的县区分布来看，山东建筑大学所处的济南市历城区有16家社会实验资源平台，这些平台可进一步缓解返校后学校实验资源的供需矛盾。

2.3 社会实验资源共享机制

校企合作是当前高校提高学生工程实践能力的一个发展方向，其合作模式有产学研基地、毕业生就业实习基地、本科实践教学基地、产教融合基地、大学生就业创业实习基地、社会实践基地等。校企合作是基于资源共享的一种双赢模式，高校共享其理论资源而获得提高学生综合素质的机会，企业共享其硬件资源而促进自身实力的发展。从企业方面来看，共享其实验资源符合国家政策和自身企业发展需求。第一，根据山东省人力资源和社会保障厅、山东省财政厅《关于印发〈山东省高校毕业生就业见习管理办法〉的通知》和《关于印发〈山东省就业补助资金管理暂行办法〉的通知》两个文件，企业共享资源建立大学生就业实习基地，不仅可以获得经费补助，更能提高其在政府层面的知名度。例如，东营市2018年度就有29家单位入选第一批市级大学生实习实训基地，聊城市2018年度就有7家市直就业见习基地获得人均4 354元的补助。第二，企业自身发展过程中通常会面临工程技术难题和科研开发需求，企业加强与高校合作不仅可以解决其技术问题，而且有利于申请国家和省部级科技项目，提高企业自身的创新能力和持续发展能力。山东建筑大学材料学院经常接待寻求合作的企业，企业不仅愿意共享资源建立大学生实践基地，而且还愿意将自己闲置的仪器设备等资源运至高校，支持高校产教融合。一方面借助高校的科技力量提高企业自身技术水平，另一方面可以利用校企合作模式培养企业所需的专业人才，实现有的放矢的人才培养。由此可见，从国家政策和企业自身需求来看，企业具有强烈的校企合作意愿，这为企业实验资源的共享提供了基础。

高校学生居住地非常分散，仅依靠校企合作资源并不能满足不同居住地学生的实验资源需求。因此，整合所有社会实验资源平台，实现不同居住地的全覆盖，是解决重大突发公共卫生事件下每个学生毕业实验问题的有效途径。首先，政府应该是资源共享的引路人和协调者。政府制定共享原则、评价标准和奖励政策，促进高校资源和企业社会资源的交流与应用，保障高校和企业两方的利益。其次，以地方政府为主导建立省级社会实验资源大数据平台，负责整合和管理本区域内的高校和企业可共享的社会实验资源，在国家层面建立全国社会实验资源共享大数据平台。再次，非疫情时，高校可以直接与企业对接，共享社会实验资源；疫情防控时，地方政府、企业和高校三方建立联合协议，根据新冠肺炎疫情风险等级的变化，制定详细的社会实验资源平台共享实施方案。最后，采用“双导师+督导”模式实现社会实验资源共享机制的运行。双导师是指企业导师和高校导师指导学生利用居住地社会实验资源进行毕业实验。督导是以政府为主，不定时检查资源共享的进展和存在的问题，保证共享机制的真正落地实施。

3 疫情影响下工科毕业实验的应对策略

根据工程教育OBE理念，工程类本科生毕业设计的实践平台必须与社会需求相吻合[14]。利用学生居家所在地的社会实验资源平台进行工科毕业设计实验，既与工程教育的OBE理念相吻合，又能够解决疫情防控期间校内实验资源无法利用、延期返校导致实验周期缩短等问题。基于工科毕业设计研究方法和实验周期的特点，考虑到学生居家阶段和错峰返校阶段需要解决的主要问题，应该对居家和错峰返校时期的毕业实验分别拟定方案，通过利用社会实验资源共享平台化解新冠疫情防控对工科毕业实验的不利影响。

3.1 居家期间毕业设计选题的应对策略

1）筛选适合做虚拟仿真实验的毕业设计选题。考察国家虚拟仿真实验教学项目共享平台的可用性，如果具有可用的虚拟实验项目，指导条件适宜的学生调整实验方案，利用虚拟仿真实验项目完成毕业设计实验。

2）筛选居住地有可共享社会实验资源条件的学生。考察可用的社会实验资源具体的实验资源类型，如果资源类型与学生实验需求匹配，联系社会实验资源平台的依托单位，了解是否具备毕业实验的条件，根据实验条件调整学生的毕业实验方案，或者引导学生更换毕业设计选题。

3）对于无法利用虚拟仿真实验平台和居住地社会实验资源平台的学生，可以引导学生采用正交实验法和文献法进行部分实验结果的推理，有效缩减实验工作量，以便返校后能够按时完成实验。正交实验法是依据Galois理论从全面实验中挑选出部分具有代表性的水平组合进行实验，可以大幅度减少实验工作量。比如对于四因素三水平的实验，按照排列组合全部实验方法，共需要81组实验才能进行因素分析。若按L9（34）正交实验法，四因素三水平变量只需9组实验就能获得各因素与实验结果之间的关系，大大减少了实验工作量[15]。文献法主要是借用他人的研究结果分析毕业设计选题涉及实验的主因素和主水平，为正交实验法提供多因素多水平的设计依据。如一名本科毕业生，他在考虑所有因素和水平情况下需要进行864次实验，而通过文献法，计算分析不同文献的相关实验结果，确定主影响因素和水平范围，可把实验量缩减为16次。

3.2 居家期间毕业实验应对策略

居家期间学生可以利用国家虚拟仿真实验平台和居住地社会实验资源平台进行实验研究。

1）利用国家虚拟仿真实验平台。在教育部免费开放的情况下，指导教师与学生采用多种网络手段进行交流，并指导学生完成毕业实验。

2）利用居住地社会实验资源平台。随着疫情防控形势向好发展，当学生居住地处于低风险时，人员可以自由流动，居住地社会实验资源平台就能够启用，学生就可以购买实验耗材，依托社会实验资源平台共享机制，利用当地企业的实验仪器设备进行实验研究。实验研究期间，学生需在校内指导教师和企业指导教师双导师指导下，定期去企业进行实验研究，并及时就实验过程遇到的问题，通过信息化手段向校内指导教师汇报，以保证实验研究的顺利开展。

3.3 错峰返校期间毕业实验应对策略

在充分利用国家虚拟仿真实验平台和居住地共享社会实验资源平台条件下，大部分居家学生都可以进行毕业设计的实验。随着疫情防控形势持续向好，高校毕业生会优先返校。为了避免校内实验资源的拥挤，毕业生返校后的实验安排应根据居住地的疫情风险等级和先期实验工作量进行分批次分层次安排。

1）无法利用国家虚拟仿真实验平台和居住地社会实验资源平台进行毕业设计实验的低风险地区学生，优先返校并且优先使用校内实验资源平台，以保证充足的实验时间完成实验研究工作。

2）已利用居住地社会实验资源平台进行实验的学生，可暂不返校，这样既解决大量学生返校后造成的校内实验资源供求失衡的问题，也减轻高校疫情防控压力。

3）中高风险地区暂不能返校进行毕业设计实验的学生，如果所需实验周期较短，可返校后再进行实验；如果所需实验周期较长，可采用网络视频的方式，由返校同组同学或者指导教师协助其进行实验。

4 结语

新冠肺炎疫情下，工科毕业实验面临着巨大的挑战。本文针对工科毕业设计实验的特点，针对实验周期被迫压缩和实验资源不足的问题，提出了学生居家期间充分利用国家虚拟仿真实验平台和社会实验资源平台，错峰返校期间分批次分层次利用校内实验资源的策略，为在疫情防控期间顺利开展工科毕业设计实验工作提出了建议，也为高校在不可预见的重大突发公共卫生事件中顺利开展实践教学提供了参考。