“五位一體”高校大型儀器開放共享模式探索與實(shí)踐

肖 康， 王 瓊， 崔國印， 郭 盛， 鄭 超， 沈清明，

（南京郵電大學(xué)a.材料科學(xué)與工程學(xué)院；b.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理處，南京 210023）

0 引 言

大型儀器是探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革、突破科學(xué)前沿、解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國家安全重大科技問題的重要工具。隨著國家對(duì)科研和教學(xué)的投入增大，大型儀器規(guī)模持續(xù)增長，覆蓋領(lǐng)域不斷拓展，已成為科研和教學(xué)的重要支撐，綜合效益日益顯現(xiàn)。然而大型儀器普遍存在重復(fù)購置、利用率低、使用效益不高、維護(hù)保養(yǎng)壓力大等問題［1-3］，功效得不到充分發(fā)揮。為進(jìn)一步發(fā)揮大型儀器效能、釋放其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)力，2014 年12 月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開放的意見》（國發(fā)〔2014〕70 號(hào)）［4］，提出完善大型儀器開放共享制度，提升開放水平和利用率。這成為大型儀器開放共享的綱領(lǐng)性文件。隨后各地方相繼出臺(tái)了配套文件或法規(guī)，如2023 年江蘇省立法支持大型科學(xué)儀器設(shè)施共享，在新修訂的《江蘇省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步條例》中提出，要建立財(cái)政性資金購置的大型科學(xué)儀器、設(shè)施共享制度，建立共享服務(wù)平臺(tái)［5］。在各級(jí)政府部門的推動(dòng)和支持下，各高校院所在大型儀器開放共享方面做了大量研究和探索，在宏觀和制度層面積累了豐富的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

我校十分重視大型儀器的開放共享工作，形成了自身的開放共享體系。如何讓開放共享制度和意識(shí)下沉到基層、落實(shí)到一線，并切實(shí)提高儀器開放共享效率，是工作中的重點(diǎn)。大型儀器是開放共享的實(shí)體基礎(chǔ)和基本單元，實(shí)踐證明，做好單臺(tái)儀器的開放共享工作，整體開放共享效率的提高自然水到渠成［6-8］?；诖耍瑢W(xué)校任何開放共享機(jī)制都應(yīng)從基層出發(fā)，在立足學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展大局的基礎(chǔ)上，充分考慮各學(xué)院（分中心）大型儀器的實(shí)際情況，鼓勵(lì)一線人員在共享制度的指導(dǎo)下積極探索適合自身儀器特點(diǎn)的開放共享方式，以保障開放共享落實(shí)到“器”、落實(shí)到人。由此構(gòu)建了管理責(zé)任體系、培訓(xùn)準(zhǔn)入、信息平臺(tái)、安全監(jiān)督和服務(wù)保障“五位一體”的大型儀器開放共享管理模式（見圖1）。

圖1 “五位一體”開放共享管理模式

1 創(chuàng)新管理責(zé)任體系——專人負(fù)責(zé)與多人共管

大型儀器均為精密儀器，為確保儀器穩(wěn)定運(yùn)行和使用安全，設(shè)置專職管理老師（A 崗），全權(quán)負(fù)責(zé)儀器的日常管理、維護(hù)、培訓(xùn)、測(cè)試、故障維修及儀器規(guī)章制度的制定等。同時(shí)設(shè)置B 崗管理老師，輔助培訓(xùn)、測(cè)試以及專職管理老師休假期間的管理維護(hù)工作。實(shí)踐證明，對(duì)利用率高的儀器實(shí)行雙人或多人共同管理，可為全天候開放共享提供便利，提高設(shè)備的共享率與利用率［9］。在AB崗的基礎(chǔ)上聘任研究生助管，輔助下班時(shí)段、周末、節(jié)假日等非工作時(shí)間的儀器管理，解決常見故障、及時(shí)補(bǔ)充耗材，進(jìn)一步提升儀器使用效率。事實(shí)上聘任研究生助管的方式在中國地質(zhì)大學(xué)［10］和四川大學(xué)［11］同樣被證明是一種提高儀器利用率的有效方式。這種A崗專職老師—B崗管理員—研究生助管的多人管理模式不僅能有效提高儀器使用效率、保障儀器平穩(wěn)運(yùn)行，亦可為管理老師拓展儀器功能和優(yōu)化管理方案騰出時(shí)間。

2 嚴(yán)格培訓(xùn)準(zhǔn)入——考核授權(quán)與定期復(fù)核

學(xué)生自主上機(jī)是大型儀器開放的重要舉措［12-13］，也是從“授人以魚”到“授人以漁”的轉(zhuǎn)變［14］。自主上機(jī)過程中，學(xué)生擁有更多觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的機(jī)會(huì)，提高科學(xué)素養(yǎng)，這是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。然而，維護(hù)和保障大型儀器的安全和正常性能是大儀開放的基本前提［15］。大型儀器通常有嚴(yán)格的操作規(guī)范和樣品要求，不熟悉儀器或未按規(guī)范操作，無法得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至可能損壞儀器，因此，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性、保障儀器安全運(yùn)行，對(duì)申請(qǐng)自主上機(jī)的學(xué)生設(shè)置了嚴(yán)格的培訓(xùn)準(zhǔn)入流程。

培訓(xùn)采用線上線下結(jié)合的方式，基本流程如圖2所示。管理老師在大型儀器管理平臺(tái)發(fā)布培訓(xùn)計(jì)劃，學(xué)生登錄平臺(tái)在線報(bào)名。報(bào)名時(shí)檢查實(shí)驗(yàn)室安全考試情況，未通過者不予報(bào)名。提交報(bào)名后由導(dǎo)師審核，隨后管理員進(jìn)一步審核，形成報(bào)名名單。

圖2 培訓(xùn)準(zhǔn)入流程示意圖

報(bào)名成功的學(xué)生首先接受理論培訓(xùn)，包括儀器原理和構(gòu)造、操作流程、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)分析及實(shí)驗(yàn)室安全等。線上整合了演示視頻、操作簡章、注意事項(xiàng)和常見問題等多種形式的學(xué)習(xí)資源供學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)（見圖3），同時(shí)管理老師通過線下講授，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)樣品制備、測(cè)試操作和數(shù)據(jù)分析的基本要求和注意事項(xiàng)。理論培訓(xùn)之后進(jìn)行在線理論考核（見圖4），給予2 次機(jī)會(huì)，通過者方可參加后續(xù)上機(jī)操作培訓(xùn)，2 次均未通過的，需重新參加下一輪培訓(xùn)。操作培訓(xùn)分組次進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間較長，確保每位學(xué)生都有足夠的上機(jī)練習(xí)時(shí)間。操作培訓(xùn)后會(huì)再次空出一定機(jī)時(shí)供學(xué)生上機(jī)練習(xí)，之后進(jìn)行上機(jī)操作考核，通過者授予機(jī)時(shí)預(yù)約權(quán)限，即可在管理平臺(tái)上自主預(yù)約上機(jī)測(cè)試。未通過者需等待下一輪培訓(xùn)，2 次培訓(xùn)均未通過的，則不再接收其培訓(xùn)報(bào)名。

圖3 在線學(xué)習(xí)資源

圖4 在線理論考核結(jié)果

管理老師根據(jù)系統(tǒng)上的使用記錄，每學(xué)期對(duì)擁有預(yù)約權(quán)限但測(cè)試頻率不足兩周一次的學(xué)生進(jìn)行上機(jī)操作復(fù)核，未通過者將被取消權(quán)限，確保上機(jī)測(cè)試者都是“熟手”。同時(shí)結(jié)合信用積分和黑名單制度，進(jìn)一步規(guī)范測(cè)試行為。對(duì)嚴(yán)重違規(guī)或造成事故的，直接取消權(quán)限并通報(bào)其導(dǎo)師。

嚴(yán)格的培訓(xùn)準(zhǔn)入流程，讓學(xué)生充分重視培訓(xùn)，避免培訓(xùn)無效化［16］；嚴(yán)格的權(quán)限授予條件，也做好了自主上機(jī)的“事前監(jiān)督”，杜絕不懂、不熟悉儀器者上機(jī)，在提高儀器利用率的同時(shí)確保儀器使用安全。

3 推進(jìn)信息化建設(shè)——信息化管理與開放

信息化管理是提高儀器利用效率的主要方向和有效途徑［17］，是擴(kuò)大開放共享的必要支撐和重要手段［18-20］。為進(jìn)一步擴(kuò)大開放共享范圍、提高共享效率，學(xué)校持續(xù)推進(jìn)信息化建設(shè)，建立了校級(jí)大型儀器開放共享管理平臺(tái)并逐年迭代升級(jí)，為全校大型儀器信息化管理提供了支撐。同時(shí)開通微信預(yù)約助手（見圖5）［21］，可通過手機(jī)隨時(shí)隨地查看儀器狀態(tài)、預(yù)約儀器、管理預(yù)約單、管理課題組等，還可收藏儀器，方便后續(xù)預(yù)約，為使用者和管理員提供了極大便利。

基于大儀管理平臺(tái)的預(yù)約系統(tǒng)，實(shí)行7 ×24 h 全天候深度開放，儀器處于全時(shí)段可服務(wù)狀態(tài)。學(xué)生可在平臺(tái)上預(yù)約任意空閑機(jī)時(shí)測(cè)試，自主性強(qiáng)、靈活性高，能充分利用下班、周末及節(jié)假日等非工作時(shí)間，避免機(jī)時(shí)浪費(fèi)。學(xué)生自主上機(jī)與全天候開放的結(jié)合，最大限度地提高了儀器使用效率。

4 加強(qiáng)日常監(jiān)管——全過程監(jiān)督與日常巡檢

儀器室裝有人臉識(shí)別門禁，測(cè)試電腦裝有終端控制器控制屏幕開關(guān)，可掃碼上下機(jī)（圖6）。門禁和終端與預(yù)約系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，具備上機(jī)預(yù)約權(quán)限的學(xué)生在預(yù)約時(shí)段內(nèi)方可開啟門禁和控制器，防止無關(guān)人員進(jìn)入儀器室，人臉識(shí)別進(jìn)一步確保預(yù)約者與使用者為同一人。儀器室門口和室內(nèi)對(duì)角位置裝有視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)記錄儀器室動(dòng)態(tài)，在培訓(xùn)準(zhǔn)入“事前監(jiān)督”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自主上機(jī)“事中監(jiān)督”。系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄門禁和終端動(dòng)作，可隨時(shí)查看任意時(shí)段的開門和開關(guān)機(jī)記錄，結(jié)合監(jiān)控記錄，實(shí)現(xiàn)有問題時(shí)的“事后追溯”。預(yù)約系統(tǒng)與智慧終端軟硬件結(jié)合的“事前-事中-事后”全過程可溯源監(jiān)管模式，可實(shí)現(xiàn)7 ×24 h無人值守式開放［22-23］，最大程度為開放共享提供便利的同時(shí)保障了儀器安全。

實(shí)驗(yàn)室定期安全巡檢必不可少［24］，在全過程監(jiān)督的基礎(chǔ)上實(shí)行“日例檢”“周例查”與“定期維護(hù)”相結(jié)合的安全巡檢制度，進(jìn)一步保障儀器和實(shí)驗(yàn)室安全。管理老師每日上班前例行檢查儀器和配件狀態(tài)、耗材儲(chǔ)備情況以及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，并不定時(shí)進(jìn)入儀器室查看，下班前再次檢查儀器狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。分析測(cè)試中心設(shè)有安全巡查小組，每組2 人，每周例行對(duì)中心所有儀器室進(jìn)行安全和衛(wèi)生檢查，發(fā)現(xiàn)問題通報(bào)批評(píng)，以作警示。

大型精密儀器必須細(xì)心維護(hù)才能獲得可靠的測(cè)試結(jié)果。定期維護(hù)還能有效預(yù)防事故發(fā)生，延長大型儀器使用壽命［25］。維護(hù)既包括儀器本身的維護(hù)，也包括實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的維護(hù)。以PXRD 為例，實(shí)驗(yàn)室和門廊均裝有除濕機(jī)，確保儀器室相對(duì)濕度不大于50%；室內(nèi)裝有立式空調(diào)，常年運(yùn)行，保持室內(nèi)溫度在20 ±2 ℃。每學(xué)期進(jìn)行一次儀器除塵，進(jìn)行一次標(biāo)樣測(cè)定和儀器校準(zhǔn)；每學(xué)期至少進(jìn)行一次樣品臺(tái)清洗；定期查看循環(huán)水水位和水質(zhì)，一旦出現(xiàn)明顯懸濁物，則更換循環(huán)水。

5 積極服務(wù)師生——人才培養(yǎng)與科研創(chuàng)新

大型儀器開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程是開放共享的一個(gè)重要途徑，既有利于提高儀器利用率，也有利于全面培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與科研思維，激發(fā)科研興趣［8］。學(xué)校鼓勵(lì)大型儀器積極參與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，加強(qiáng)師生溝通，為科研創(chuàng)新和人才培養(yǎng)助力?，F(xiàn)以PXRD 為例，說明大型儀器參與實(shí)驗(yàn)課和科研創(chuàng)新方面的積極成效。

PXRD目前參與“材料分析實(shí)習(xí)”和“高分子材料測(cè)試與表征”2 門本科生實(shí)習(xí)實(shí)踐課程，年均培養(yǎng)本科生近200 人。有效增強(qiáng)了學(xué)生儀器設(shè)備操作技能，培養(yǎng)與提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，為后續(xù)科研打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

PXRD建有儀器交流QQ 群，有測(cè)試需求的學(xué)生和老師均可加入，即方便通知傳達(dá)，也方便測(cè)試問題的交流討論。管理老師上班期間不定時(shí)進(jìn)入儀器室查看學(xué)生測(cè)試情況，對(duì)存在的問題現(xiàn)場指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的疑問現(xiàn)場解答。每學(xué)期舉辦一次師生交流會(huì)，反饋服務(wù)、聽取建議，了解新的測(cè)試需求、調(diào)查儀器升級(jí)和購買愿望、討論疑難樣品的解決方案等，進(jìn)一步優(yōu)化管理模式，提高服務(wù)質(zhì)量。

PXRD自2014 年驗(yàn)收并投入使用以來，截至2022年底，累計(jì)測(cè)試樣品41 358 個(gè)，服務(wù)9 697.7 h，培訓(xùn)學(xué)生800 余人，有力支撐了科研與教學(xué)工作，助力教師在Nature Communications［26-27］、Inorganic Chemistry［28］以及Chemical Engineering Journal［29］等國際一流期刊發(fā)表高水平文章多篇。同時(shí)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用，助力學(xué)生取得中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國賽金獎(jiǎng)4 項(xiàng)、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽全國三等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、全國青少年零碳科技大展領(lǐng)航項(xiàng)目（最高獎(jiǎng)）1 項(xiàng)等多項(xiàng)國家及省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

6 結(jié) 語

“五位一體”開放共享模式從多個(gè)維度支撐大型儀器的開放共享：專人負(fù)責(zé)、多人共管的責(zé)任體系保障了儀器管理責(zé)任具體到人，同時(shí)兼顧了儀器的使用效率；嚴(yán)格的培訓(xùn)準(zhǔn)入制度提高了學(xué)生的安全意識(shí)和操作技能，減少了儀器故障率和“廢數(shù)據(jù)”率；全面提高信息化水平，既方便儀器管理也利于儀器利用率的提高；軟硬件結(jié)合的全過程監(jiān)管模式和定期巡檢維護(hù)制度，強(qiáng)化了學(xué)生的責(zé)任心，提高了實(shí)驗(yàn)室和儀器運(yùn)行的安全性；結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程以及師生交流互動(dòng)，為學(xué)校教學(xué)科研和人才培養(yǎng)提供了強(qiáng)有力的支撐與高質(zhì)量的服務(wù)。