提高本科實驗教學大型儀器使用效益的探索

趙玉紅，李 欣，崔建林，趙立青，李小菊，周 浩，張金紅，李登文

(南開大學 a.生物實驗教學中心，b.醫學院，天津 300071)

·儀器設備供應與管理·

提高本科實驗教學大型儀器使用效益的探索

趙玉紅a，李 欣a，崔建林b，趙立青a，李小菊a，周 浩a，張金紅a，李登文a

(南開大學 a.生物實驗教學中心，b.醫學院，天津 300071)

大型儀器設備是高校的優質資源，是培養創新人才的重要硬件基礎。針對目前本科實驗教學大型儀器使用效益不高的問題，生化實驗室提出了提高本科實驗教學大型儀器使用效益的五大舉措：加強大型儀器購置論證工作、把大型儀器使用技能培訓納入實驗教學、開發大型儀器使用新功能、促進大型儀器開放共享和細化大型儀器使用管理。實踐表明，這些措施建議可以有效盤活大型儀器資源，提高教學用大型儀器使用效益。同時，就實驗室在大型儀器開放共享方面存在的不足，提出了進一步提高大型儀器開放共享的建議。

本科實驗教學； 大型儀器； 提高使用效益

0 引 言

大型儀器設備是高等學校的優質資源，是培養高層次人才、發展高科技的重要工具[1]。生化實驗室(全稱“生物化學與分子生物學實驗室”)是我校生物實驗教學中心五大實驗室之一，隨著國家和學校對大型儀器投入的不斷加大,實驗室在儀器設備條件建設方面有了很大的提高，為學生綜合素質和創新能力的培養創造了良好的條件。

然而，隨著大型儀器數量迅速增加，新的問題也逐漸暴露出來[2]，許多儀器設備僅用于開設一兩個實驗項目，實驗課結束后儀器資源長時間閑置，利用率不高。如何有效提高這些本科實驗教學大型儀器的使用效益，成為實驗室乃至當前許多高校亟需要解決的問題。結合實驗室具體情況，以本科實驗教學為主、開放共享為輔，從充分發揮大型儀器在人才培養中的作用、促進科研和科技創新、提高大型儀器開機率和使用率、延長大型儀器使用壽命4個角度出發，本文提出了提高本科實驗教學大型儀器使用效益的具體措施建議。并就實驗室在大型儀器開放共享方面存在的不足，提出了進一步提高大型儀器開放共享的3點建議。

1 生化實驗室大型儀器概況

為滿足大型先進儀器對高素質、創新型人才的培養需要，生化實驗室結合學科發展需要，借助國家和學校對大型儀器投入的支持，購買了許多先進的大型儀器(見表1)。目前實驗室單價10萬元以上的儀器設備10余臺(件)，總價值約190萬元。這些儀器精確度高、靈敏度好，廣泛用于蛋白、核酸等生物大分子的制備、分離純化及定性和定量分析等。實驗室儀器設備整體水平的大幅度提高，為開展高水平的實驗教學和培養創新人才提供了堅實的物質基礎[3]。

表1 生化實驗室主要大型儀器設備一覽表

2 提高大型儀器使用效益的舉措

2.1加強大型儀器購置論證工作

大型儀器購置的可行性論證對于優化資源配置水平、提高資源配置效率具有不可忽視的作用[4]。生化實驗室反思、總結了以往大型儀器購置中存在的不足，加強了大型儀器購置的前期論證工作。實驗室儀器購置遵循以下幾點原則：①實用性。大型儀器購置必須有豐富的實驗內容作為支撐，無論是應用于基礎實驗還是開設高水平的創新性實驗項目，必須充分發揮其在創新人才培養中的作用；②適用性。大型儀器購置，以滿足實驗教學為衡量依據。購置前不僅要看廠家的宣傳資料，還要對該儀器以及同類儀器的使用者做充分的市場調查；③前瞻性。與生命科學具有學科交叉的物理學、化學、光學、信息學、計算機學等學科發展迅速，使得生命科學領域大型儀器更新換代快，儀器購置時一定要用發展的眼光來對待大型儀器配置。

2.2把大型儀器使用技能培訓納入實驗教學

充分利用先進的儀器設備, 把科學研究的方法、路線、創新點及研究成果貫穿到人才培養與教學工作中, 對提高高校儀器設備利用率,培養研究創新型人才具有積極的意義[5]。由于大型儀器原理復雜、功能豐富、運行方式多種多樣,很難采用統一的模式進行教學。因此，生化實驗室根據不同大型儀器的特點設計了多樣化的教學方式[6]，強化大型儀器在基礎性、綜合性、開放探究性等不同層次多門實驗課中的應用，并加大學生獨立操作機會。

(1) 大型儀器使用技能培訓。為充分發揮大型儀器教學功能，中心在低年級生物伯苓班開設“科研訓練必修專題”實驗課程，旨在促進學生與大型儀器親密接觸，使學生對儀器的工作原理及其應用有個初步的了解，為今后利用先進的儀器設備開展高水平的研究奠定基礎。生化實驗室根據不同大型儀器特點，安排了相應的培訓內容(見表2)，總計8學時。

(2) 增加基礎性實驗項目。為使更多學生受益，實驗室在受眾面寬的基礎實驗教學中增加了大型儀器的使用機會。如：①超微量分光光度計。用于“家兔肝臟DNA的制備及含量測定”和“質粒DNA的提取及酶切鑒定”2個基礎生化實驗和分子生物學實驗；②凝膠成像系統。用于“SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測定蛋白質分子量”和“質粒DNA的提取及酶切鑒定”兩個基礎生化實驗和分子生物學實驗；③高效液相色譜儀。用于“水果中VC的含量檢測“基礎生化實驗；④雙向電泳。用于“SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測定蛋白質分子量”和“聚丙烯酰胺凝膠等電聚焦電泳測定蛋白質等電點”兩個基礎生化實驗。

(3) 開設綜合、開放創新性實驗。近年來，實驗室充分依托現有的大型儀器開發、設計了5項適于本科生及研究生實驗教學、涉及學科發展前沿的綜合性和開放創新性實驗項目(見表3)。其中，綜合實驗課程為生物科學專業開設,1.5學分,48學時的專業必修實驗課，主要目的是讓學生熟悉并掌握從事生物科學基礎研究常用的現代生物技術與傳統技術方法,培養與訓練學生從事生物科學研究的綜合實驗能力以及創新能力[7]；開放實驗是“開放實驗必修專題”是為生物技術專業,開設1學分、36學時的專業必修實驗課，目的在于引導學生及早感受科研氛圍，提高分析問題、解決問題的能力，培養綜合實驗素養，激發創造性思維[8]。

表3 生化實驗室開設的創新性實驗項目及主要大型儀器

2.3開發大型儀器使用新功能

為提高大型儀器設備的利用率，充分發揮其效益,有必要對現有的大型儀器設備進行必要的更新改造，不盲目追求“高、精、尖”，而是把著眼點放在用好現有的大型儀器上[9]。生化實驗室經過對高效液相色譜儀和雙向電泳系統進行升級改造，大大提高了儀器的利用率。

(1) 升級高效液相色譜儀。實驗室擁有2臺高效液相色譜儀，自2008年儀器購置以來，主要用于開放探究性實驗，學生在大方向框架下，各人選擇感興趣的樣本和靶分子完成檢測和分析[10]。但是隨著學生自選課題的寬泛，原有儀器已不能滿足學生的檢測需要。2012年，實驗室經多方面論證，花費了7萬余元購買了一套柱后衍生裝置對該儀器進行升級改造。改造后的儀器不僅滿足了學生開放創新性實驗的需要，同時為科研實驗提供了有力的技術手段。

(2) 升級雙向電泳系統。實驗室擁有一套Bio Rad雙向電泳系統，近年來主要應用于綜合、開放探究性實驗以及學生百項工程等創新性實驗。由于原有電泳系統的掃描儀不能更好地滿足于學生高層次、自主創新性實驗的需求，實驗室于2014年花費7萬余元購進了一臺Bio Rad廠家的GS-800光密度掃描儀。該掃描儀由于具有透射和真反射功能，能夠更精確地檢測和分析雙向電泳圖譜上的蛋白點，定量誤差更小，使得學生和相關科研人員的研究進展更為順利，收到了較好使用效益。

2.4促進大型儀器開放共享

中心自2010年開始實行大型儀器對外開放、共享，在不影響實驗教學的前提下，對外開放使用。開放的對象包括本校師生和校外單位，并實行“四級使用”收費制度政策。生化實驗室根據中心要求，積極落實好大型儀器開放共享的各項工作：①根據中心大型儀器對外開放細則，制定了生化實驗室大型儀器的收費標準(見表4)；②做好大型儀器使用培訓工作。截至目前，生化實驗室對外培訓人員多達20余人，主要培訓對象是科研實驗室的碩士或博士生，目的是開展科研工作，基本涉及到實驗室的所有大型儀器；③除表4公布的大型儀器，實驗室價值10萬元以下的儀器設備，經中心主任同意后，對實驗課任課教師及名下學生全部免費開放使用。

表4 生物實驗教學中心大型儀器使用收費明細(生化實驗室)

2.5細化大型儀器的使用管理

2.5.1建立“職責分明”“一專多能”儀器管理員制度

生化實驗室由于大型儀器較多，特設2名專門的儀器管理員。具體要求：①職責分明。實行大型儀器“誰管理，誰負責”，儀器管理員全程負責對大型儀器的使用、管理、維護與保養；②一專多能。除精通自己所管理的大型儀器的使用技術外，還要求掌握實驗室其他大型儀器的操作使用。該舉措提高了實驗室大型儀器的使用效益，并有效解決了時間沖突問題。

2.5.2健全大型儀器使用規章制度

為保障大型儀器高效、安全、有序運行，除制定大型儀器安全使用管理制度外，為提高大型儀器開放共享程度，實驗室還制定了大型儀器使用申請、大型儀器使用準入、大型儀器“四級使用”收費制度等一系列嚴格又人性化的規章制度。

(1) 大型儀器使用申請制度。使用者先向中心提出申請，經主任批準后，與專門的儀器管理員取得聯系。由使用者與儀器管理員共同協商具體使用事宜。

(2) 大型儀器使用準入制度。儀器對外使用過程中實行專人操作使用和培訓使用2種形式, 特別貴重及操作復雜的儀器設備由專人操作使用, 一般大型儀器需經過培訓取得儀器管理員認可后方可使用[11]。

(3) 大型儀器“四級使用”收費制度。①實驗課教師及名下學生，免費使用；②生科院教師及名下學生，除開機費外，按全額1/2收費；③其他學院教師及名下學生，除開機費外、全額收費；④外校使用2倍收費[12]。

3 進一步提高大型儀器開放共享的建議

雖然中心非常重視大型儀器的資源共享和開放，但宣傳力度還是不夠，迄今為止還有許多有需要的群體不清楚中心大型儀器情況。由于共享信息不通暢，導致：①部分教師的科研工作因為缺少相應的大型儀器作為支撐而受阻，嚴重影響實驗進度；②部分教師不清楚中心大型儀器情況，不能將自己的科研課題更好地轉化為高層次的實驗教學來進行人才培養。因此，中心要進一步加大大型儀器開放的宣傳力度，拓展信息共享渠道，充分做到物盡其用。

3.1進一步完善校級大型儀器信息平臺

學校實驗室設備處主頁設有“南開大學大型儀器平臺”專欄，其中包括生命科學學院在內的幾大儀器管理平臺的許多大型儀器。但是，中心許多大型儀器未在其列，其實,許多本科實驗教學用大型儀器設備也是非常先進的，有的甚至達到國內領先水平。應將本科實驗教學用的許多大型儀器也加入該開放平臺，而且所含信息可以更全面，便于儀器使用者查詢。

3.2制作儀器開放宣傳手冊

制作袖珍的儀器開放宣傳手冊，手冊制作力求精簡、實用，內容上可涵蓋大型儀器名稱、基本配置、放置地點、管理員姓名及辦公電話這些基本信息，最后附上中心大型儀器的收費標準及辦公電話。手冊按需發放給有需要的群體及有需要的兄弟院校相關單位。

3.3引入手機APP

互聯網的應用和普及為大型貴重儀器設備的開放共享提供了技術上的支持[13]。學校將APP技術引入大型儀器管理平臺，使用戶通過手機客戶端就可實現大型儀器查詢、預約及大型儀器使用信息的反饋等[14]。中心可借鑒設備處的做法，開發、制作相關的APP，方便使用者在終端就能靈活的實現網上查詢和預約，有效擴大大型儀器共享。

4 結 語

隨著各高校對實驗實踐教學越來越重視，教學用大型儀器數量也越來越多，但是隨之的儀器使用效益卻未能充分發揮。生化實驗室經積極探索和實踐，提出了提高本科實驗教學大型儀器使用效益的幾點措施。實踐表明，措施得當，方法可行，能夠切實提高大型儀器使用效益，值得推廣。但是本科實驗教學大型儀器開放共享工作還有待進一步加強和提高，使更多人群受益，發揮其最大效益。

[1] 蔡 兵，劉姝伶，尹玲娜，等.高校大型儀器設備開放共享的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2014，33(2)：259-263.

[2] 崔江慧，劉會玲，劉樹慶.高校大型儀器設備管理的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2011，30(10)：198-200.

[3] 陳容容，石雪芹，張金紅，等.提高大型儀器使用效益 提升教學科研整體水平[J].實驗技術與管理，2011，28(1)：200-202.

[4] 趙 晶，于志偉.大型儀器資源優化配置與高效利用的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2013，32(2)：208-210.

[5] 王惠琴，王一柏，鄭大威，等.依托學科優勢推進大型儀器設備開放共享[J].實驗技術與管理，2010，27(10)：212-214.

[6] 湯海峰，程瑛琨，孟令軍，等.面向本科生開放大型儀器的實踐[J].實驗技術與管理，2015，32(11)：269-272.

[7] 張金紅，劉 方，白艷玲，等.生物科學綜合實驗的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2009，26(4)：193-194.

[8] 趙玉紅，鄧 飛，張金紅，等.高效液相色譜開放實驗的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2013，30(6)：93-95.

[9] 郝聯芳，任耀輝，張金選，等.更新開發大型儀器功能 提高使用效率[J].實驗室研究與探索，2008，27(5):140-141.

[10] 趙立青，張金紅，趙玉紅，等.以實驗教學中心為平臺組織生物化學開放實驗[J].生物學雜志，2013，30(3)：97-99.

[11] 陳容容, 石雪芹, 張金紅，等.提高大型儀器使用效益, 提升教學科研整體水平[J].實驗技術與管理，2011，28(1)：200-202.

[12] 李 欣，趙玉紅，張金紅，等.立足人才培養 構建生化實驗室多元化管理模式[J].實驗室研究與探索，2016，35(3)：226-228.

[13] 萬長建.高校大型儀器設備開放共享機制的建立與措施[J].實驗技術與管理, 2008, 25(7): 177-179.

[14] 胡 寧，張萬光，許宏山，等.南開大學大型儀器共享管理的探索及建設效果[J].實驗技術與管理，2015，32(1)：13-16.

ExplorationonImprovingEfficiencyofLarge-scaleInstrumentsinUndergraduateExperimentTeaching

ZHAOYuhonga,LIXina,CUIJianlinb,ZHAOLiqinga,LIXiaojua,ZHOUHaoa,ZHANGJinhong1,LIDengwena

(a.Biological Experimental Center，b.College of Medicine，Nankai University，Tianjin 300071，China)

Large-scale instruments are the high quality resources in colleges,and it is the important base of training innovative talents.In view thatthe efficiency of large-scale instruments in undergraduate experimental teaching is low，Biochemical Laboratory has put forward some measures to improve efficiency of large-scale instruments such asstrengthening the large-scale instruments demonstration of purchasing work, incorporating the large-scale instrument skills training into the experimental teaching, developing new function of large-scale instruments, promoting open sharing and refining management of large-scale instruments.Finally, three suggestions wereput forward to further improve the open sharing of large-scale instruments.

undergraduate experimental teaching; large-scale instruments; improving efficiency

G 482

A

1006-7167(2017)10-0287-04

2017-01-25

國家基礎學科人才培養基金“條件建設項目”(J1310003)；南開大學2014年教學改革項目

趙玉紅(1981-)，女，山東青島人，碩士，實驗師，從事生物化學和分子生物學實驗教學工作。Tel.：022-23505070，13920242524；E-mail: zyh@mail.nankai.edu.cn

李登文(1974-)，女，天津人，博士，教授，從事細胞形態結構與功能方面的研究。E-mail:dwli@nankai.edu.cn