流動式、信息化、開放性高校實驗室的建設與管理

韓景蕓， 宋 崴， 李曉明， 蒲 放， 樊瑜波

(北京航空航天大學 生物與醫學工程學院,北京 100083)

0 引 言

高校實驗室具有教學和科研的雙重屬性,是孕育一流師資隊伍、培養拔尖創新人才、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月國務院印發《統籌推進設計一流大學和一流學科建設總體方案》，“以一流為目標、以學科為基礎、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和一流學科的重大戰略決策；2017年2月高等教育司發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，以新技術、新業態、新模式、新產業為導向，推動新理念、新結構、新模式、新質量、新體系的工程教育體系的深度改革[2]。在“雙一流”和新工科建設進程中，各大高校加大經費投入力度，在創建一流實驗室的必要性方面達成共識，近年不僅充實了基礎實驗裝備，同時搭建起一批高精尖實驗平臺，教學與科研條件得到明顯改善[3-4]。

但是，實驗室在迎來機遇的同時，也面臨著諸多挑戰[5-7]，特別是一些新興交叉學科。以生物與醫學工程學院為例，伴隨著學科跨越式的發展，學院在師生規模、實驗室建設經費以及實驗/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、科研發展的需求。因此，如何利用先進的技術手段和創新的管理模式來拓展實驗室功能、發掘潛在空間、開放共享、提高實驗資源的利用率，是緩解當前學科發展中實驗空間不足問題的關鍵所在。

1 實驗室利用情況分析

1.1 研究生座位利用情況調查分析

生物與醫學工程學院自2016年以來，受實驗室面積限制，座位不足率占總學生數的30%。與此同時，學院對座位使用情況進行了連續2周的調研，每天統計4個時間點的在座率。發現：生物力學方向實驗室在座率高于其他2個方向，但沒有顯著性差異(P>0.05)；時間點8:30實驗室的人數最少，平均在座率僅有10%，與其它3個時間點數據差異顯著(P<0.05)；下午16:00時實驗室人數最多，但全院平均在座率僅有47%。此外周一到周五，每天人數都相對穩定，沒有顯著性差異，最大值平均在座率不足30%。通過以上數據說明，各方向實驗室研究生時間均較自由且活動多樣，在座時間不固定，從而導致實驗室的高空置率，即使在人數最多的時間段，空閑座位數量也超過未分配到座位的總人數。

1.2 實驗平臺運行情況分析

學院近年通過學科建設、改善辦學條件經費等，先后建設了醫療器械、生物技術、康復醫學、生物力學、航空航天醫學等方向實驗平臺，初步形成了跨學科、跨專業、多層次的本研與教研一體化的綜合實驗平臺。其中在平臺運行的空間上，由于實驗室傳統的布局設計，導致儀器設備扁平擺放，相互擁擠干擾，實驗需要的有效面積難以保障。而在平臺運行時間上，生物類的基礎類常用設備，如潔凈臺、搖床、離心機、培養箱、滅菌器等，處于不間斷使用狀態。而其他專用設備，如材料性能測試設備、射線類成像與分析設備、運動學測試系統等則與科研項目、實驗課程和學生活動的內容、安排直接相關。其中隨著人才培養體系的改革[8-9]，學生課后實踐項目增多。以上原因導致這些專用設備的使用時間具有隨機性與短期集中的特點，而傳統的負責人監管使用制度使得平臺的開放時間有限，而且難以優化預約分配，影響實驗室運行效率。

2 流動式座位設計與管理

鑒于實驗室座位不足，利用率偏低現象，將“固定座位”轉變為“公共座位”，并按照學生年級差異規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[10-11]，實現高效且準確的非人工管理：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)，并標注剩余座位情況；利用校園一卡通，為學生授權不同使用級別，進行選座刷卡入室；系統后臺統計實驗室使用情況，對不足5 h的使用者發送郵件提醒，對超時長的刷卡則進行無效化處理。通過以上管理模式，實現了座位使用動態平衡，收到良好效果：① 滿足了學生進入實驗室的需求，不同時限級別體現了共享性與公平性。② 提高了座位利用率，受找座壓力和時長限制，學生會自適應調節入座時間，并避免了占座現象，使得座位全天使用更加均勻化與有效。③ 減少了管理負擔，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 統籌性、信息化功能實驗室建設

3.1 硬件資源的統籌性建設

為了避免實驗室隸屬關系不同而獨立建設運行的情況，成立了教學科研建設中心和實驗室管理中心(簡稱科教中心和實驗中心)，采取科教中心統籌規劃、實驗中心流程控制的建設模式(見圖1)，學科團隊整合相關方向的建設需求，科教中心按輕重緩急進行統籌規劃與評審，實施分批建設，平衡學科間的資源配比，保證院內實驗資源的系統性、合理性以及先進性。而實驗中心則嚴格執行“設備庫、性能、價格比對”等過程控制，保障建設質量，避免重復性采購。

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

3.2 實驗室的信息化建設

配合實驗室資產與人員的增長，積極推進實驗室信息化進程，搭建基于統一身份認證[12]的實驗室資產與運行管理系統。實驗中心建設儀器設備數據庫，全面動態記錄每臺設備從采購到報廢全生命周期的活動，包含設備檔案、培訓資料、使用記錄、支撐科研與教學項目等內容。數據庫全面開放，有利于師生全面了解和學習使用現有實驗條件，同時有利于物盡其用，通過對現有設備的調用、升級或改造就能滿足教學科研要求，減少了盲目采購。

圖1 實驗平臺統籌性建設流程圖

此外，基于身份認證平臺，實驗室采用在線預約使用模式：公共基礎實驗室用于放置生物工程方向常用設備，相關師生在線申請獲得使用權限，通過一卡通刷卡進入使用；對大中型設備放于方向實驗室，其中10～50萬元之間的設備配合預約系統采用密碼狗管理使用權限，對50萬元以上的貴重設備則增加智能電源來加強控制[13]。通過以上信息化系統，實驗室實現24 h的定點限時使用。同時管理系統能夠設定空調、照明等環境的控制，從而突破了人力管理的局限，方便師生靈活錯峰使用，大大提高了設備使用率。

3.3 實驗室空間升級改造

為改變設備擁擠、相互干擾的現象，對實驗室布局進行了改造。① 增加對立體空間的使用，如電力方向的實驗室，僅保留必要數量的實驗臺，而大量空間用于安裝不同規格的多層智能柜，對無特殊要求的設備及其加密狗均要求進行日常管理。其中每個存儲柜僅有設備負責人和實驗中心具有打開權限，其他使用者需要通過實驗室管理系統預約審核后，方能刷卡開柜使用。② 清除不必要的設備，如每套設備一般均配備專用計算機，而隨著設備的增多，計算機數量也成倍增加，占用了大量實驗室空間。將專用機替換成一定數量的公用工作站，進行配套軟件集中安裝，并通過加密狗的管理進行授權使用。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

在線預約系統為實驗室的24 h開放提供了可能，但也潛在提升了運行風險，學院通過健全責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“三三運行責任體系”，將所有實驗室按照位置或功能不同歸屬到不同的分區，而每片分區、每個房間、每臺設備則由專職、輪崗和定崗三類人員負責管理，即三層管理單元對應三層責任組織，構建起教師安全責任體系，實現場地、設備、人員管理的全覆蓋。同時，健全了“安全職責、設備使用、場地借用、培訓考核”四個方面的規章制度(見圖2)，而在這一過程中各學科師生共同參與修訂，充分體現其在實驗室的主體地位，保證了制度的適用性、認同性與可執行性，從而構建起實驗室的制度保障體系。

表1 “三三運行責任體系”具體內容

圖2 四方面實驗室管理規章制度

此外，針對實驗室使用多、管理任務重等特點，學院實施“導師責任制下的實驗室使用制度”，即通過預約系統將使用權限下放給申請教師，而教師可以進一步下放權限給符合條件的學生，然后在預約時間段內進行自助式的科研、教學等活動，期間人員與設備的安全由預約教師負全責。與此同時，為了加強工作時間段以外實驗室的監管力度，設立助理崗位，以招聘形式為實驗室和重要設備配備助管學生，在三層教師責任組織之外，建立學生輔助管理體系，進一步提升實驗室的運行規范性與安全系數。

通過以上實驗室管理體系的構建，實現了“實驗室使用”與“實驗室管理”的統一，即教師在享受開放平臺提供教學與科研便利的同時，也承擔起管理義務。近2年，我院70%以上的教師都承擔了實驗室相關的管理工作，真正實現了資源的開放共享。而教師具有使用者和參與者兩重身份，能夠及時發現問題，促進實驗室運行與管理體系的不斷優化與完善。

5 結 語

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

本文通過流動式座位設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，緩解了發展規模與空間不足的矛盾。實驗室建設采用統籌規劃與審核論證機制，避免了重復性與低使用率設備對空間的侵占，優化了學科間的資源配比。此外，實驗室的信息化系統建設、責任和制度體系的健全，實現了“管理全覆蓋、工作全統籌、責權全下放”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行效率顯著提升，為全面實施綜合素質教育、促進一流學科建設提供了強有力的支撐。