建立大型儀器設備開放共享平臺的措施與成效

張琳霞， 周宜君， 胡吉成， 岳麗君

(中央民族大學 生命與環(huán)境科學學院, 北京　100081)

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建立大型儀器設備開放共享平臺的措施與成效

張琳霞， 周宜君， 胡吉成， 岳麗君

(中央民族大學 生命與環(huán)境科學學院, 北京100081)

為實施規(guī)范化管理、提高大型儀器設備的使用率和做好儀器設備的維護維修,中央民族大學生命與環(huán)境科學學院建立了大型儀器設備開放共享平臺。該平臺提供儀器設備檔案、儀器狀態(tài)、使用情況等信息查詢服務,接受網(wǎng)上預約使用儀器設備,對大型儀器設備的使用進行分級管理,并建立了較完善的大型儀器設備操作培訓體系,取得了較好的成效,使其真正成為學校教學及科研的助推力。

大型儀器設備； 共享平臺； 實驗室建設

近年來,高校實驗室大型儀器設備數(shù)量激增,但使用效益卻往往不盡如人意,使用率低、重復購置、閑置等問題凸顯[1]。要充分發(fā)揮大型儀器設備在教學和科研中的重要作用,必須提高儀器設備的管理水平。如何有效地管理好大型儀器設備,最大限度地發(fā)揮其效能,提高儀器設備使用效率,更好地為教學與科研服務[2-3],是高校面臨的不容忽視的問題,也是亟待解決的問題。本文以中央民族大學生命與環(huán)境科學學院為例,探討建立大型儀器設備開放共享平臺的問題

1　大型儀器設備管理情況概述

中央民族大學生命與環(huán)境科學學院于2005年建立了大型儀器實驗室,2008年更名為分析測試中心,集中管理全院大型儀器設備。分析測試中心擁有大型儀器設備總值達3 000萬元、170臺件,其中單價10萬元以上的大型儀器設備53臺,價值達2 650萬元；單價40萬元以上的儀器設備22臺,價值超過2 000萬元。儀器種類包括：(1)生物技術和生物科學類儀器,如DNA測序儀、熒光定量PCR、超速離心機、高速離心機、雙向電泳儀、多功能酶標儀、凍干機、雙色紅外激光成像系統(tǒng)等儀器設備；(2)化學、制藥工程和環(huán)境化學類儀器,如核磁共振、液質(zhì)聯(lián)用儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、制備液相色譜儀、有機元素分析儀、穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀、同步熱分析儀、化學吸附儀以及高通量純化系統(tǒng)等前處理設備；(3)環(huán)境工程類儀器,如水下機器人、四通道大氣顆粒物采樣儀及各類采樣器等。這些儀器設備覆蓋了學院3個一級學科、7個本科專業(yè)的實驗需求。中心為全院師生從事本科實驗教學、科學研究及創(chuàng)新實驗提供實驗平臺,面向全院教師、博士生、碩士生、本科生實行多層次、逐級開放。

中心根據(jù)不同使用需求對儀器設備建立了分級管理模式。

(1) 按照使用頻率對儀器設備進行管理,對于常規(guī)小型儀器,采取實驗室或課題組管理模式,可從中心借用,也可自行購買使用,使儀器得到最大程度的利用,既滿足科研連續(xù)性實驗的需求,又能使學生最大限度地接觸到儀器設備,掌握儀器性能和操作方法。

(2) 中心統(tǒng)一管理高端儀器設備,學生經(jīng)培訓后可以操作,為學生提供提高實驗技能、優(yōu)化實驗方法、接觸高端儀器的機會。

(3) 學院統(tǒng)籌管理精密儀器設備,由專人進行測試操作,學生可以得到儀器測試結果,但不需自己操作儀器,節(jié)省了培訓時間。

長期以來,學生使用儀器的流程為:提交使用申請→操作培訓→上機使用→登記記錄。這種模式的缺點在于：本科生或研究生人員流動性大,對儀器掌握程度不同,對儀器維護不到位,會增加儀器設備的故障率,增加維修費用。

隨著高等教育教學改革的深入,學生對實驗室開放程度提出更高要求,特別是對大型儀器設備的使用需求增多,測樣量猛增[4-5],傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)不能滿足實驗教學與科研的實際需要。

因此,改革大型儀器設備管理方法,在保證儀器安全的前提下實現(xiàn)儀器全面開放共享,并能夠?qū)崟r監(jiān)測儀器使用率、共享率，滿足儀器使用者的實驗要求,提高儀器使用效益，縮短儀器使用前導時間,減少儀器管理所花費的人力、時間成本,提升管理效率,這是改變現(xiàn)有模式、實現(xiàn)信息化資源共享的首要任務。

2　大型儀器設備共享平臺的建立

為了更好地實現(xiàn)大型儀器設備的開放共享,建立開放的管理系統(tǒng)平臺已經(jīng)成為高校進行儀器設備管理的重要措施。中央民族大學生命與環(huán)境科學學院分析測試中心借助學校實驗室綜合管理系統(tǒng)平臺,建立了大型儀器設備共享平臺(見圖1)。該平臺能夠提供測試中心所有儀器設備檔案、儀器狀態(tài)、使用情況等信息,能夠進行查詢、提交儀器使用申請、使用預約、委托測試、導師確認、網(wǎng)上審核、儀器使用在線管理、儀器機時統(tǒng)計、設備服務人次統(tǒng)計等網(wǎng)絡化管理。該平臺還具有門禁授權及儀器啟動和關閉等功能,實現(xiàn)門禁預約與儀器預約的實時聯(lián)動管理。

圖1　中央民族大學大型儀器設備共享平臺主頁

建立大型儀器設備共享平臺,必須采取一系列有效措施推動此項工程的合理實施。

2.1大型儀器設備的劃分與權限

要實現(xiàn)大型儀器設備的全面開放共享,需根據(jù)大型儀器設備的使用性質(zhì)及領域?qū)x器進行合理的劃分與布局。例如化學類儀器劃分為色譜類、質(zhì)譜類、光譜類、樣品前處理等,并嚴格劃分儀器的開放使用權限；質(zhì)譜類儀器必須專人專管、專人進行操作；光譜類儀器的使用者須經(jīng)培訓、考查合格后,在管理人員監(jiān)督和指導下才能操作,嚴禁學生私自操作。對于一般儀器設備,使用者經(jīng)培訓、考查合格后,可獨立操作使用。

2.2大型儀器設備開放共享體系模塊的設置

要實現(xiàn)大型儀器設備的合理開放共享,必須對大型儀器設備開放共享體系模塊進行合理設置。共享體系模塊的設置主要包括預約系統(tǒng)、使用系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)。

預約系統(tǒng)模塊包括線上大型儀器設備的詳細信息查詢模塊,如儀器檔案信息、儀器狀態(tài)、使用情況。通過此模塊能夠很清楚地查詢到所需要的儀器設備的型號、生產(chǎn)廠家、主要技術指標及應用范圍、檢出限,儀器使用狀態(tài)、存放地點、收費標準以及預約排隊等信息,更能方便區(qū)分大型儀器設備的使用權限與范圍。對于使用者來說,最重要的是預約系統(tǒng)(見圖2)。

預約系統(tǒng)模塊的功能包括使用者注冊信息、儀器使用申請表的提交、委托測試、導師確認、網(wǎng)上審核、儀器上機預約等。

使用系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)包括儀器設備使用在線管理、機時統(tǒng)計、設備服務人次統(tǒng)計等。當然，對于使用者來說，首先需要使用預約系統(tǒng)預約實驗。

圖2　大型儀器設備共享平臺預約儀器流程

門禁系統(tǒng)由平臺門禁(待建)、各實驗室門禁以及儀器開啟門禁等組成,門禁全程受到監(jiān)控管理,詳細記錄門禁開啟和關閉的實間、通過的人員,便于安全管理。大型儀器設備共享平臺的實施,對大型精密儀器設備實行專管共用,打破了部門所有制的管理方式,儀器使用范圍由學院擴大到整個學校,更好地為全校教學科研服務。

2.3大型儀器設備培訓體系的建立與實施

要想更好地發(fā)揮大型儀器設備共享平臺的效用,大型儀器設備培訓體系的建立與實施尤為重要,這是大型儀器設備共享平臺正常運轉及儀器設備完好的重要保障。大型儀器設備培訓體系是在儀器設備正常運行基礎上建立起來的,總結并制定儀器設備操作規(guī)范使用手冊,便于儀器使用者隨時查閱。根據(jù)不同使用性質(zhì)及服務領域,對大型儀器設備的使用進行分批、分次、循環(huán)培訓,所有使用儀器設備的人員都需要經(jīng)過培訓并考核合格后方可獲得儀器使用權限。由于實行與門禁聯(lián)動,獲得儀器的使用權限,就同時獲得了進入實驗室的資格,使儀器設備可以24 h開放使用[6]。

大型儀器設備培訓分為3個階段。

(1) 儀器在安裝調(diào)試階段,由廠商的工程師對使用者進行操作培訓,并盡量使每位使用者都能夠做到獨立操作。

(2) 我院在各專業(yè)研究生、本科生高年級課程中都安排有儀器分析等相關理論課程及實驗課程,有專業(yè)任課教師對相關儀器的原理、操作規(guī)程及注意事項進行詳細講述,并通過學業(yè)考試形式進行考核。

(3) 對于需要使用儀器的師生,中心每學期會舉辦關于大型儀器設備使用的培訓和講座,對儀器的原理、儀器使用操作規(guī)范(包括硬件及外為設備操作、軟件操作及數(shù)據(jù)分析等)、注意事項、簡單儀器維護及故障排除進行講解及示范,使學生能夠獨立上機操作。儀器廠家工程師、儀器專職管理人員以及相關教師都可承擔培訓任務。

培訓范圍包括教師、博士研究生、碩士研究生以及本科生。學院建立了完善的培訓體系及嚴格的準入制度,執(zhí)行培訓考試考核,確保正確操作,最大限度保證儀器設備正常運轉,減少大型儀器設備意外損壞的情況。在此基礎上,充分發(fā)揮平臺專業(yè)技術人員的經(jīng)驗優(yōu)勢,指導儀器使用人員設計實驗,分級合理使用儀器。對于使用大型精密儀器設備的實驗方案,需要經(jīng)過專業(yè)技術人員參與討論并認可后方可使用。中心會不定期邀請廠商技術人員進行人員培訓和技術更新,以保證儀器設備的安全、高效運行。通過大型儀器設備培訓體系的建立與實施,使用者一經(jīng)審核通過,對儀器設備的使用將不受使用時間、使用部門的限制,實現(xiàn)全方位開放。

2.4大型儀器設備的維修及維護

大型儀器設備的維修及維護是儀器設備管理的重要內(nèi)容之一。這就需要詳細記錄儀器設備的運行情況和定期維護時間和維修項目,進行及時的維修和維護,確保大型儀器設備安全運行。由于高校儀器設備的品種、數(shù)量在增加,自動化程度在提高,使用對象及使用范圍在擴大,維修維護工作在新形式下也面臨許多問題及困難。

大型儀器設備共享平臺預設有計費系統(tǒng),根據(jù)大型儀器設備的種類及測樣量進行計費。這使大型儀器設備的維修及維護經(jīng)費在學校專項維修資金支持的基礎上得到了有力保障。通過大型儀器設備共享平臺，實現(xiàn)了儀器設備管理者對儀器的實時監(jiān)控管理,實時記錄各類儀器使用及故障信息、維修及維護提醒信息等,節(jié)省了人力資源投入,提高了工作效率和管理效益。管理者能夠根據(jù)大型儀器設備的運行狀況和使用效益等信息,為新設備的購置和管理機制的創(chuàng)新提供決策依據(jù),能有效避免儀器設備重復購置、低效率運行,使大型儀器設備共享平臺能更科學、更合理地運轉[7-8]。

通過以上措施的實施,力爭大型儀器設備共享平臺所有模塊全方位高效運作,切實發(fā)揮其最大效用,最大限度地為廣大師生服務,在得到師生認可的同時,提高儀器的投入產(chǎn)出比[9-10]。

3　取得的成效

通過大型儀器設備共享平臺,不僅使我校本科生順利完成了畢業(yè)論文、創(chuàng)新研究訓練項目和開放性實驗任務,而且也取得了不少驕人的成績,學生在實驗技術、儀器操作及數(shù)據(jù)分析方面得到了較大的提高。在2009—2015年期間,學院的優(yōu)秀創(chuàng)新研究訓練項目團隊先后被推選代表學校參加北京市高?；瘜W實驗競賽和北京市高校生物實驗競賽,并多次獲得競賽一等獎、二等獎、三等獎及優(yōu)秀獎,為學校贏得了榮譽。在指導教師的幫助下,創(chuàng)新團隊的學生先后撰寫并在核心刊物上發(fā)表了幾十篇學術研究論文[11]。

通過大型儀器設備共享平臺,研究生不僅在國內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇優(yōu)秀的科研論文,而且出色地完成了畢業(yè)論文和科研項目。研究生不但扎實地掌握了所在領域大型儀器設備操作技能,而且能利用大型儀器設備設計及優(yōu)化實驗方法,更為高效地進行科研實驗。在此過程中,學生也具備了分析問題、解決實際問題的能力,為今后從事科研工作奠定了堅實的基礎。

通過大型儀器設備共享平臺,所有的教師及研究生、本科生進行科研實驗都可以方便、快捷地根據(jù)需要預約使用大型儀器設備,減少了由于儀器使用不便而擱置或耽誤實驗進程的損失,也避免了在節(jié)假日使用儀器無法申請的麻煩,做到隨時預約、隨時使用,同時打破了部門的限制,使大型儀器設備真正發(fā)揮了助推科研的作用,更好地為學院、乃至全校的教學、科研服務。

4　進一步的工作

大型儀器設備共享平臺采用信息化管理方式,在教學與科研中發(fā)揮了重要作用，但是在大型儀器設備共享平臺的運行過程中也暴露出一些不足。

例如:雖然能夠通過預約系統(tǒng)看到儀器設備的基本信息,但是關于這臺儀器的具體應用缺乏實例,學生通過文獻了解到的信息往往與實際條件存在差距,有待進一步完善。

再者,中心雖然建立了系統(tǒng)的培訓體系,但由于學生的流動性和不確定性,缺乏對整個實驗的預見性,雖有儀器操作的培訓需求,但不能及時、準確地參加中心組織的各層次大型儀器設備培訓,這給儀器管理人員的培訓工作帶來了不小的壓力,往往需要不斷地重復相同的培訓內(nèi)容,增加了培訓的工作量,因而需要對培訓體系進行改進和完善。

另外,使用大型儀器設備進行實驗會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),平臺尚不具備海量數(shù)據(jù)傳輸能力,實驗者只能用實時記錄或拷貝的方式對數(shù)據(jù)進一步處理,這給實驗者帶來一些不便。由于拷貝過程缺乏安全性,使儀器電腦中毒事件也有發(fā)生,影響了儀器的正常運行。

針對上述不足之處,大型儀器設備共享平臺有待進一步優(yōu)化及完善相關模塊內(nèi)容。例如增加儀器應用實例、充實標準化培訓視頻、在線模擬操作、在線考試考核等,使儀器設備的使用者首先接受在線操作培訓、完成在線考試,然后再進行儀器操作培訓，使線上培訓、線下培訓相結合,互為補充,達到最佳培訓效果。同時提高數(shù)據(jù)庫的運行和管理效能,讓使用者能夠隨時隨地下載實驗數(shù)據(jù)。目前分析測試中心正在進行這方面的改進,力爭使大型儀器設備共享平臺發(fā)揮最大潛能,為使用者提供最為滿意的服務。

隨著高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的深入,高校需要不斷進行教育及科研創(chuàng)新,培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才,這使得教學、科研工作對大型儀器設備的依賴性越來越強,促進學生充分地、零距離地接觸使用大型儀器設備,對于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)和發(fā)揮其創(chuàng)新能力尤為重要。大量具有高新技術含量的儀器設備投放到實驗室,客觀上要求加強儀器設備的管理,提高投資效益,使大型儀器設備在實驗教學和科研中發(fā)揮更大的作用。大型儀器設備共享平臺的建立及運行,有利于提高資源的合理配置與優(yōu)化管理[12],有利于優(yōu)勢資源的社會共享,有利于學科間的相互促進與提高。隨著信息化的不斷發(fā)展,儀器管理者的任務仍十分艱巨,還需不懈地努力探索、交流經(jīng)驗、統(tǒng)籌規(guī)劃,在發(fā)展中努力提高大型儀器設備管理水平。

References)

[1] 項曉慧,阮慧,李五一.高校大型儀器共享管理系統(tǒng)建設的探討與實踐[J].實驗技術與管理,2011,28(1):196-199.

[2] 張華,徐強,賈曉津,等.大型儀器開放網(wǎng)絡管理平臺的建設[J].實驗室研究與探索,2007,26(8):129-133.

[3] 熊慶,陳華,李夢龍,等.構建實驗室大型儀器網(wǎng)絡預約平臺[J].實驗科學與技術,2010,8(3):187-189.

[4] 楊文玉,嚴向陽,張八合,等.大型儀器開放系統(tǒng)的建設與實踐[J].高校實驗室工作研究,2011(2):60-61,72.

[5] 張琳霞,李金淑,馮金朝.淺談高校實驗中心大型儀器設備的管理及有效利用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(8):7-8.

[6] 孟曉婷,董智勇.英國高校大型儀器共享模式的啟示[J].實驗室研究與探索,2014,33(9):145-147,179.

[7] 周宜君,張琳霞,郭志永,等.以科研訓練項目為抓手,強化管理,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].實驗技術與管理,2013,30(3):1-4.

[8] 張琳霞,周宜君,馮金朝.高校大型儀器設備開放共享機制建立探索[C]//北京高校學會實驗室工作研究會2012年學術研討會論文集:下冊.2012:574-577.

[9] 胡寧,張萬光,許宏山,等.南開大學大型儀器共享管理的探索與建設效果[J].實驗技術與管理,2015,32(1):13-17.

[10] 阮慧,李五一.大型儀器共享管理的實踐與探索[J].實驗技術與管理,2010,27(9):6-8.

[11] 張琳霞,周宜君,金軍,等.淺談發(fā)揮分析測試中心在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力中作用的思考[G]//鄂義太,陳理.加強教學建設提高人才培養(yǎng)質(zhì)量:第十五輯.北京:中央民族大學出版社,2013:21-27.

[12] 吳炎,劉揚,藍閩波,等.全時開放大型儀器三級共享平臺的構建思路與實踐[J].實驗技術與管理,2015,32(1):9-12.

Measures and results on construction of large-scale instruments & equipment sharing platform

Zhang Linxia1, Zhou Yijun, Hu Jicheng, Yue Lijun

(College of Life and Environmental Sciences,Minzu University of China,Beijing 100081,China)

Large-scale instruments & equipment are tools and supports for scientific experiments,the achievements of undergraduate teaching and scientific research largely depend on conclusions from a large number of scientific experiments for university faculties of science and engineering. In recent years,large-scale instruments & equipment in teaching,research and innovation education play an increasingly important role,and the number of large-scale instruments & equipment is increasing. For the implementation of standardized management and improvement of the utilization of instruments, a large-scale instruments & equipment sharing platform is established by the enforcement of online booking and the establishment of a training system, which has achieved good results,making it truly boost power of teaching and scientific research.

large-scale instruments & equipment; sharing platform; construction of laboratory

10.16791/j.cnki.sjg.2016.10.034

計算機技術應用

2016-05-16

國家民委高等教育教學改革研究項目(13007)；國家級實驗教學示范中心建設項目(2012)

張琳霞(1979—),女,甘肅張掖,博士,高級實驗師,主要研究方向為大型儀器設備的管理及有效利用.E-mail：linmei_0610@163.com

G482

B

1002-4956(2016)10-0135-04