基于計算機及網絡技術的大型儀器管理研究

劉淑珍 張 宇 林興桃 陳永寶 李 釩

北京工業大學 北京 100124

隨著國家對高等教育投入的不斷增加，許多高校實驗室大型儀器數量顯著增加，實驗室建設進入新的發展階段。近年來，我校環境與能源工程學院陸續購置了一批大型儀器用于教學與科研，如掃描電鏡、全自動比表面積和化學吸附儀、X射線衍射儀、熱重差熱分析儀等。這些儀器已成為科學研究和學科發展的重要支持工具，大大提高了科研實力，同時也為學生了解現代科學研究方法和大型儀器基本操作提供了條件。目前，許多高校儀器數量有限，如何更好地促進大型儀器開放共享成為迫切需要解決的問題。

隨著計算機及網絡技術的廣泛應用，它們已經滲透到各個技術領域。許多高校開始嘗試利用計算機和網絡技術對大型儀器進行使用管理，其中包括進行多媒體教學和大型儀器網上預約系統等方式，大大提高了大型儀器的利用效率。

1 大型儀器管理現狀

大型儀器在高校實驗教學工作以及科研測試服務方面發揮著舉足輕重的作用。高校是創新文化與創新思維的發源地之一，作為科學技術發展前沿的大型儀器在現代高等教育中扮演的角色也越來越重要。大型儀器管理包括儀器的日常維護與保養、規章制度的完善、使用時間安排、儀器功能開發等一系列問題，是一項非常重要的工作。隨著大型儀器在教學和科研中應用的增多，儀器的使用與管理也出現了一些問題。

大型儀器的使用對象一是本科生，主要用于一些涉及現代儀器測試的課程、創新小課題以及類似的教學實驗；二是教師和研究生，主要是進行科研測試和儀器操作培訓。隨著目前高校對本科生創新能力培養的關注，越來越多的本科生需要了解和學習現代儀器測試方法，并用于相關創新課題的研究中；同時，隨著研究生的擴招和科研任務的逐年增加，科研測試樣品也不斷增加。以我校掃描電鏡為例，每年承擔本科生教學課程2門，本科生實驗競賽參賽實驗4組，本科生畢業設計以及創新實驗5～10組，同時還承擔本科生和研究生的儀器上機操作培訓。

由于大型儀器價格比較昂貴，不適宜購買多臺分別用于教學和科研，這樣就出現了需要使用大型儀器的人數增多，而儀器可利用機時相對不足的現象，如何合理安排大型儀器的使用時間就顯得尤為重要；由于大型儀器需要對校內外不同的用戶開放，收費標準也不同，一條條地統計使用機時非常麻煩；很多研究生和本科生通過培訓后，有能力獨自操作各種大型儀器，而針對每個有培訓需要的學生進行單一培訓顯然不現實，而且浪費了大型儀器珍貴的機時，如何通過多種途徑對學生進行培訓，在節約機時的前提下增強培訓效果也是目前需要解決的問題。綜上所述，大型儀器在使用過程中存在著諸多問題亟待解決。

2 計算機與網絡技術在大型儀器使用與管理中的嘗試

如前所述，各種矛盾的焦點在于如何合理分配機時以達到使用時間的優化，能夠最大化地滿足科研與教學的需求。在現有經費的條件下，大批購置新設備和對所有設備進行升級改造對多數高校實驗室是不切實際的。隨著計算機及網絡技術的發展，可以利用計算機和網絡技術進行網絡多媒體培訓，除此以外還可以利用大型儀器開放共享平臺實現儀器預約使用。

2.1 利用多媒體進行教學培訓

以往的大型儀器培訓，除了基本原理部分外，基本是進行現場實際上機操作。但是由于儀器本身操作的復雜性以及培訓時間的限制，學生不可能在很短時間內掌握此類儀器的使用。

針對上述問題，我們對掃描電鏡等大型儀器設備制作了錄像片，其中包括演示操作、結構原理、應用方向實例、常見問題處置等，并且把錄像片進行網絡共享，全校師生都可以上網觀看。相對于以前只看操作說明書，需要培訓的學生可以結合錄像片和操作說明書進行儀器操作的學習，在熟悉了相關知識后再進行實際儀器的上機操作，會取得事半功倍的效果，而且需要了解儀器使用方法的學生可以根據自己的時間隨時上網學習了解各種大型儀器。此外大型儀器錄像片還可以用于本科生的實驗教學，學生可以在課前上網預習大型儀器的基本原理和操作，避免以往到了實驗室才知道儀器的模樣，更談不上儀器的操作及使用了。

2.2 基于網絡技術的大型儀器開放共享平臺

隨著網絡技術的發展，目前各高校開始構建綜合校園信息平臺，大多數具有運行穩定的服務器以及安全順暢的網絡環境，建設大型儀器開放共享平臺的硬件條件已經具備。我們根據目前大型儀器管理和使用中出現的問題設計制作了大型儀器設備管理平臺，并已經投入使用，保證了大型儀器高效穩定的使用。

需要進行大型儀器測試的用戶首先要進行新用戶注冊，新用戶注冊有三種類型，教師、學生和校外人員，學生須在導師完成注冊后才能注冊。注冊完成后，可以進行大型儀器預約及查詢。需要測試的用戶可直接在網上預約，預約成功后就可以按照預約單上的時間使用儀器，節約了用戶和儀器管理人員的時間，還避免了以前因預約先后順序不確定出現的矛盾。

大型儀器管理員可以登錄管理界面對儀器進行管理。首先，可以在系統上完成對注冊人員的審核，只有審核通過的人員才可以進行預約測試；其次，可以完成對預約信息的審核，如果用戶的樣品不符合測試要求，可以拒絕預約。而審核通過的用戶就可以按預約時間進行測試。儀器管理人員在信息審核時可以根據預約的工作狀態進行數據分析，確定不同工作狀態的分配時間，確保預約機時的優化。另外，針對不同資質的用戶可以開放不同的使用權限。如對于可以獨立操作機組的教師和專門課題的研究生，可以開放晚上和休息時間的機時。這樣從客觀上緩解深度科研應用與常規檢測服務的機時矛盾。測試完成后儀器管理員可以把測試時間和相關的測試信息進行實際測試機時登記。

大型儀器設備管理平臺可以進行機時使用記錄的統計，在用戶需要進行費用結算的時候可以對用戶進行測試費用查詢，導出數據，使得機時使用統計更規范，也節約了大量人工統計時間，避免了可能因統計失誤造成的麻煩。

3 問題與展望

目前基于計算機及網絡技術的大型儀器管理的應用還處于起步階段，在平時儀器預約平臺技術維護方面，還需要進一步思考，如緊急情況的應對等，因此在調試過程中還需預留機動機時。穩定性和合理性等還有待進一步完善和解決。利用現代計算機技術和網絡技術進行大型儀器教學與操作實訓是發展的必然趨勢，管理的網絡化和計算機化也是發展的趨勢，因此需要不斷實踐與完善。

[1] 王曉燕.高校大型儀器設備共享平臺利用效率提升機制[J].中國現代教育裝備,2012(9)∶15-17.

[2] 朱平川,岑衛健,李楠.大型儀器平臺應用于本科教學實驗的探索[J].實驗科學與技術,2012(1)∶119-121.

[3] 晏井利,黃海波,李凡,梅建平.大型儀器設備網上預約系統的建立與實踐[J].實驗技術與管理,2011(11)∶236-237.

[4] 許積平,杜躍東,李志峰.大型儀器設備使用效益考核的實踐與思考[J].實驗科學與技術,2010(1)∶178-179.

[5] 楊海軍,李勇.基于學生培養的大型儀器開放共享新模式[J].實驗室研究與探索,2011(11)∶243-245.

[6] 呂鳳柱.研究型大學中的開放實驗和大型儀器開放[J].實驗技術與管理,2012(3)∶351-353.