流動式、信息化、開放性高校實驗室的建設(shè)與管理

韓景蕓， 宋 崴， 李曉明， 蒲 放， 樊瑜波

(北京航空航天大學(xué) 生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院,北京 100083)

0 引 言

高校實驗室具有教學(xué)和科研的雙重屬性,是孕育一流師資隊伍、培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、提升科研水平的必要支撐與保障[1]。目前，我國高等教育的改革日益加速：2015年10月國務(wù)院印發(fā)《統(tǒng)籌推進(jìn)設(shè)計一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，“以一流為目標(biāo)、以學(xué)科為基礎(chǔ)、以績效為杠桿、以改革為動力”的基本原則，提出加快建成一批世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的重大戰(zhàn)略決策；2017年2月高等教育司發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，推動新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系的工程教育體系的深度改革[2]。在“雙一流”和新工科建設(shè)進(jìn)程中，各大高校加大經(jīng)費(fèi)投入力度，在創(chuàng)建一流實驗室的必要性方面達(dá)成共識，近年不僅充實了基礎(chǔ)實驗裝備，同時搭建起一批高精尖實驗平臺，教學(xué)與科研條件得到明顯改善[3-4]。

但是，實驗室在迎來機(jī)遇的同時，也面臨著諸多挑戰(zhàn)[5-7]，特別是一些新興交叉學(xué)科。以生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院為例，伴隨著學(xué)科跨越式的發(fā)展，學(xué)院在師生規(guī)模、實驗室建設(shè)經(jīng)費(fèi)以及實驗/實踐類課時量等方面年均大幅攀升，但與之形成鮮明對比的是實驗室面積增長有限與管理水平欠缺，無法滿足教學(xué)、科研發(fā)展的需求。因此，如何利用先進(jìn)的技術(shù)手段和創(chuàng)新的管理模式來拓展實驗室功能、發(fā)掘潛在空間、開放共享、提高實驗資源的利用率，是緩解當(dāng)前學(xué)科發(fā)展中實驗空間不足問題的關(guān)鍵所在。

1 實驗室利用情況分析

1.1 研究生座位利用情況調(diào)查分析

生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院自2016年以來，受實驗室面積限制，座位不足率占總學(xué)生數(shù)的30%。與此同時，學(xué)院對座位使用情況進(jìn)行了連續(xù)2周的調(diào)研，每天統(tǒng)計4個時間點的在座率。發(fā)現(xiàn)：生物力學(xué)方向?qū)嶒炇以谧矢哂谄渌?個方向，但沒有顯著性差異(P>0.05)；時間點8:30實驗室的人數(shù)最少，平均在座率僅有10%，與其它3個時間點數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)；下午16:00時實驗室人數(shù)最多，但全院平均在座率僅有47%。此外周一到周五，每天人數(shù)都相對穩(wěn)定，沒有顯著性差異，最大值平均在座率不足30%。通過以上數(shù)據(jù)說明，各方向?qū)嶒炇已芯可鷷r間均較自由且活動多樣，在座時間不固定，從而導(dǎo)致實驗室的高空置率，即使在人數(shù)最多的時間段，空閑座位數(shù)量也超過未分配到座位的總?cè)藬?shù)。

1.2 實驗平臺運(yùn)行情況分析

學(xué)院近年通過學(xué)科建設(shè)、改善辦學(xué)條件經(jīng)費(fèi)等，先后建設(shè)了醫(yī)療器械、生物技術(shù)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、航空航天醫(yī)學(xué)等方向?qū)嶒炂脚_，初步形成了跨學(xué)科、跨專業(yè)、多層次的本研與教研一體化的綜合實驗平臺。其中在平臺運(yùn)行的空間上，由于實驗室傳統(tǒng)的布局設(shè)計，導(dǎo)致儀器設(shè)備扁平擺放，相互擁擠干擾，實驗需要的有效面積難以保障。而在平臺運(yùn)行時間上，生物類的基礎(chǔ)類常用設(shè)備，如潔凈臺、搖床、離心機(jī)、培養(yǎng)箱、滅菌器等，處于不間斷使用狀態(tài)。而其他專用設(shè)備，如材料性能測試設(shè)備、射線類成像與分析設(shè)備、運(yùn)動學(xué)測試系統(tǒng)等則與科研項目、實驗課程和學(xué)生活動的內(nèi)容、安排直接相關(guān)。其中隨著人才培養(yǎng)體系的改革[8-9]，學(xué)生課后實踐項目增多。以上原因?qū)е逻@些專用設(shè)備的使用時間具有隨機(jī)性與短期集中的特點，而傳統(tǒng)的負(fù)責(zé)人監(jiān)管使用制度使得平臺的開放時間有限，而且難以優(yōu)化預(yù)約分配，影響實驗室運(yùn)行效率。

2 流動式座位設(shè)計與管理

鑒于實驗室座位不足，利用率偏低現(xiàn)象，將“固定座位”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮沧弧?，并按照學(xué)生年級差異規(guī)定每周不同的最高使用時限級別，實施流動式座位使用模式。同時，通過配備智能門禁系統(tǒng)[10-11]，實現(xiàn)高效且準(zhǔn)確的非人工管理：安裝智能顯示終端，在每個實驗室門口實時顯示總座位的分布圖(每個座位都有編號)，并標(biāo)注剩余座位情況；利用校園一卡通，為學(xué)生授權(quán)不同使用級別，進(jìn)行選座刷卡入室；系統(tǒng)后臺統(tǒng)計實驗室使用情況，對不足5 h的使用者發(fā)送郵件提醒，對超時長的刷卡則進(jìn)行無效化處理。通過以上管理模式，實現(xiàn)了座位使用動態(tài)平衡，收到良好效果：① 滿足了學(xué)生進(jìn)入實驗室的需求，不同時限級別體現(xiàn)了共享性與公平性。② 提高了座位利用率，受找座壓力和時長限制，學(xué)生會自適應(yīng)調(diào)節(jié)入座時間，并避免了占座現(xiàn)象，使得座位全天使用更加均勻化與有效。③ 減少了管理負(fù)擔(dān)，公共座位不再具有存放個人物品的功能，大量空間被清理出來，利于保持實驗室的秩序與整潔。

3 統(tǒng)籌性、信息化功能實驗室建設(shè)

3.1 硬件資源的統(tǒng)籌性建設(shè)

為了避免實驗室隸屬關(guān)系不同而獨立建設(shè)運(yùn)行的情況，成立了教學(xué)科研建設(shè)中心和實驗室管理中心(簡稱科教中心和實驗中心)，采取科教中心統(tǒng)籌規(guī)劃、實驗中心流程控制的建設(shè)模式(見圖1)，學(xué)科團(tuán)隊整合相關(guān)方向的建設(shè)需求，科教中心按輕重緩急進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與評審，實施分批建設(shè)，平衡學(xué)科間的資源配比，保證院內(nèi)實驗資源的系統(tǒng)性、合理性以及先進(jìn)性。而實驗中心則嚴(yán)格執(zhí)行“設(shè)備庫、性能、價格比對”等過程控制，保障建設(shè)質(zhì)量，避免重復(fù)性采購。

此外，對于大型設(shè)備或精密設(shè)備，申請人需在院務(wù)會就設(shè)備對實驗室水、電、承重、空氣等方面的要求和影響進(jìn)行論證，并對采購的必要性、受益面、使用率、效益等方面進(jìn)行答辯，從源頭遏制單純以課題為導(dǎo)向的采購行為，避免超低使用率設(shè)備的出現(xiàn)，保障資金與實驗室有限空間不被浪費(fèi)。

3.2 實驗室的信息化建設(shè)

配合實驗室資產(chǎn)與人員的增長，積極推進(jìn)實驗室信息化進(jìn)程，搭建基于統(tǒng)一身份認(rèn)證[12]的實驗室資產(chǎn)與運(yùn)行管理系統(tǒng)。實驗中心建設(shè)儀器設(shè)備數(shù)據(jù)庫，全面動態(tài)記錄每臺設(shè)備從采購到報廢全生命周期的活動，包含設(shè)備檔案、培訓(xùn)資料、使用記錄、支撐科研與教學(xué)項目等內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫全面開放，有利于師生全面了解和學(xué)習(xí)使用現(xiàn)有實驗條件，同時有利于物盡其用，通過對現(xiàn)有設(shè)備的調(diào)用、升級或改造就能滿足教學(xué)科研要求，減少了盲目采購。

圖1 實驗平臺統(tǒng)籌性建設(shè)流程圖

此外，基于身份認(rèn)證平臺，實驗室采用在線預(yù)約使用模式：公共基礎(chǔ)實驗室用于放置生物工程方向常用設(shè)備，相關(guān)師生在線申請獲得使用權(quán)限，通過一卡通刷卡進(jìn)入使用；對大中型設(shè)備放于方向?qū)嶒炇?，其?0～50萬元之間的設(shè)備配合預(yù)約系統(tǒng)采用密碼狗管理使用權(quán)限，對50萬元以上的貴重設(shè)備則增加智能電源來加強(qiáng)控制[13]。通過以上信息化系統(tǒng)，實驗室實現(xiàn)24 h的定點限時使用。同時管理系統(tǒng)能夠設(shè)定空調(diào)、照明等環(huán)境的控制，從而突破了人力管理的局限，方便師生靈活錯峰使用，大大提高了設(shè)備使用率。

3.3 實驗室空間升級改造

為改變設(shè)備擁擠、相互干擾的現(xiàn)象，對實驗室布局進(jìn)行了改造。① 增加對立體空間的使用，如電力方向的實驗室，僅保留必要數(shù)量的實驗臺，而大量空間用于安裝不同規(guī)格的多層智能柜，對無特殊要求的設(shè)備及其加密狗均要求進(jìn)行日常管理。其中每個存儲柜僅有設(shè)備負(fù)責(zé)人和實驗中心具有打開權(quán)限，其他使用者需要通過實驗室管理系統(tǒng)預(yù)約審核后，方能刷卡開柜使用。② 清除不必要的設(shè)備，如每套設(shè)備一般均配備專用計算機(jī)，而隨著設(shè)備的增多，計算機(jī)數(shù)量也成倍增加，占用了大量實驗室空間。將專用機(jī)替換成一定數(shù)量的公用工作站，進(jìn)行配套軟件集中安裝，并通過加密狗的管理進(jìn)行授權(quán)使用。通過以上措施，改變了實驗室扁平擺放模式，清除了冗余設(shè)備，拓展了實驗室的有效空間，滿足了各類實驗開展的基本空間要求。

4 實驗室實行自助式開放管理

在線預(yù)約系統(tǒng)為實驗室的24 h開放提供了可能，但也潛在提升了運(yùn)行風(fēng)險，學(xué)院通過健全責(zé)任與制度體系來兼顧實驗室的高效與安全。如表1所示，施行“三三運(yùn)行責(zé)任體系”，將所有實驗室按照位置或功能不同歸屬到不同的分區(qū)，而每片分區(qū)、每個房間、每臺設(shè)備則由專職、輪崗和定崗三類人員負(fù)責(zé)管理，即三層管理單元對應(yīng)三層責(zé)任組織，構(gòu)建起教師安全責(zé)任體系，實現(xiàn)場地、設(shè)備、人員管理的全覆蓋。同時，健全了“安全職責(zé)、設(shè)備使用、場地借用、培訓(xùn)考核”四個方面的規(guī)章制度(見圖2)，而在這一過程中各學(xué)科師生共同參與修訂，充分體現(xiàn)其在實驗室的主體地位，保證了制度的適用性、認(rèn)同性與可執(zhí)行性，從而構(gòu)建起實驗室的制度保障體系。

表1 “三三運(yùn)行責(zé)任體系”具體內(nèi)容

圖2 四方面實驗室管理規(guī)章制度

此外，針對實驗室使用多、管理任務(wù)重等特點，學(xué)院實施“導(dǎo)師責(zé)任制下的實驗室使用制度”，即通過預(yù)約系統(tǒng)將使用權(quán)限下放給申請教師，而教師可以進(jìn)一步下放權(quán)限給符合條件的學(xué)生，然后在預(yù)約時間段內(nèi)進(jìn)行自助式的科研、教學(xué)等活動，期間人員與設(shè)備的安全由預(yù)約教師負(fù)全責(zé)。與此同時，為了加強(qiáng)工作時間段以外實驗室的監(jiān)管力度，設(shè)立助理崗位，以招聘形式為實驗室和重要設(shè)備配備助管學(xué)生，在三層教師責(zé)任組織之外，建立學(xué)生輔助管理體系，進(jìn)一步提升實驗室的運(yùn)行規(guī)范性與安全系數(shù)。

通過以上實驗室管理體系的構(gòu)建，實現(xiàn)了“實驗室使用”與“實驗室管理”的統(tǒng)一，即教師在享受開放平臺提供教學(xué)與科研便利的同時，也承擔(dān)起管理義務(wù)。近2年，我院70%以上的教師都承擔(dān)了實驗室相關(guān)的管理工作，真正實現(xiàn)了資源的開放共享。而教師具有使用者和參與者兩重身份，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，促進(jìn)實驗室運(yùn)行與管理體系的不斷優(yōu)化與完善。

5 結(jié) 語

面向不斷涌現(xiàn)的發(fā)展機(jī)遇，高校實驗室正從傳統(tǒng)模式向多功能、綜合型、信息化方向發(fā)展[14-15]，而實驗室空間相對不足與管理欠缺，則成為當(dāng)前影響很多實驗室建設(shè)與使用成效的瓶頸問題[16]。

本文通過流動式座位設(shè)計和實驗室空間升級改造，增加了實驗室在時間跨度和立體空間的容納力，提升了實驗室的靈活性與利用率，緩解了發(fā)展規(guī)模與空間不足的矛盾。實驗室建設(shè)采用統(tǒng)籌規(guī)劃與審核論證機(jī)制，避免了重復(fù)性與低使用率設(shè)備對空間的侵占，優(yōu)化了學(xué)科間的資源配比。此外，實驗室的信息化系統(tǒng)建設(shè)、責(zé)任和制度體系的健全，實現(xiàn)了“管理全覆蓋、工作全統(tǒng)籌、責(zé)權(quán)全下放”的自助式實驗室使用模式，提高了實驗場地的利用率與彈性的運(yùn)行時間。以上理念與措施通過近幾年的實踐，證明實驗室空間和運(yùn)行效率顯著提升，為全面實施綜合素質(zhì)教育、促進(jìn)一流學(xué)科建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支撐。