中外高校力學實驗室管理體系分析與探討

黃 凱， 尹 顥， 何 勇

（武漢大學土木建筑工程學院，武漢430072）

0 引 言

力學學科實驗正在經歷由基礎性到多樣性、交叉性和前沿性的轉型［1］。實驗對象涉及更多新型材料，如仿生、智能材料等；實驗方法呈現多樣化的發展，如電測、光測、智能識別等方法；技術手段不斷革新，如虛擬仿真和5G 技術等；實驗設備更加智能和專業［2-3］。這些轉變給力學實驗室的管理工作帶來了新的挑戰。①力學實驗室的科教活動類型在增加，管理內容需要及時有效地處理，運行效率亟待提高［4-5］。②更多不同層次的相關學科人員參與進來，他們對力學實驗了解程度不同，這對于精細化的管理造成了難度。③儀器設備種類和使用量的增加也帶來了潛在的安全隱患［6］，實驗室管理標準需要進一步提高。為了應對這些轉變，實現高效、精細和安全的管理，探訪了法國、香港等地知名高校，總結其實驗室管理體系特點，并針對目前國內力學實驗室管理普遍存在的問題，結合力學學科發展目標，對力學實驗中心的管理進行了實踐探索。

1 國內外力學相關實驗室管理體系特點

1.1 香港地區部分院校實驗室的管理特點

香港高校力學相關的實驗室，如香港科技大學機械與航天工程系（MAE）和先進制造研究所（AEMF）以及香港理工大學機械工程系（ME）等，建立了獨具特色的管理體系［7-8］，在宏觀上自由開放，微觀上精細多元，為學科發展起到了良好的服務作用，其主要特點有：

（1）管理體系分級模塊化嵌入校級體系，相對獨立靈活，時效性強。“子模塊”中的具體細項，如科室管理方案、設備管理制度等可自主定制，以發揮學科優勢培養高素質人才。管理工作“由繁入簡”，包括實驗教學安排、設備采購、配件更新可以直接由學科團隊論證，之后提交備案即可，提升了實驗室的運行效率。

（2）室內活動規范化，學生和實驗員猶如在不同軌道的高速列車，按既定路線有條不紊地行駛。實驗室利用OA-STU管理信息系統，對相關學科的學生開放，激活學生卡實驗權限（門禁和設備使用等），預約和使用設備都必須登記授權，使用情況記錄在案，做到了“規范操作，有問必查，查必有方”。

（3）實驗室設計專業化。通風管道、照明和消防噴頭等集成吊頂，并分區塊布置；提示標牌分類上墻；功能區合理分布，輔助配件和物品等緊湊地排列在四周，儀器設備放置在室中并預留操作空間；實驗員工作區通過玻璃隔斷與試驗區緊密連接，方便工作與監管，具體細節可見圖1。

（4）監管制度嚴密高效。儀器設備預約及使用、各類人員職責等條例被導入系統。學生在從事室內活動時若出現違反條例的情況，實驗員立即發送處理郵件并暫停其使用權限，相關人員按時執行并反饋后，才可繼續使用設備。

圖1 香港高校部分實驗室環境

1.2 法國部分實驗室安全管理特色

法國高等科技學院（ENSTA ParisTec h）的管理體系秉持“保障供給、聯動輸出”的理念，減少重復性行政事務，重視科研產出，持續強化實驗室安全管理，擁有適度優化的硬件系統，其特色有：

（1）不同類型科室將危險源分類，并設置處理辦法。如固體力學實驗室（Laboratoire de Mécanique des Solides，LMS）入室通道有防盜感應區和潔凈區，大門兩側都有很明顯的標牌，一側介紹室內的科研成果、大型儀器和入室規則，另一側公開室內危險源和安全事項，并附有緊急處理辦法和聯系方式。

（2）室內劃分實驗區和輔助功能區，合理利用空間，例如定制插座立樁和沿墻插座，布置于大型儀器周圍，避免了使用時電線分布雜亂而產生的用電安全問題，使用后將所有接線放置于靠墻收線板；大型儀器配備專業可移動輔助臺，使用時移動到指定地點，使用后可規范收納，具體環境見圖2。

（3）儀器設備在使用前，必須經過實驗員考核，從而防止了人為干擾。儀器設備配備有提醒裝置，學生使用完后若在一定時間內沒有按規范關閉設備或者完成記錄，該裝置將響起提示音，輔助約束學生遵循室內規范，讓實驗室的安全系數得到提高。

2 力學實驗室管理的普遍問題與思考

隨著高?？蒲许椖康脑龆?，實驗室的開放程度加大，入室開展課題的人員日益增多［9］。與此同時，實驗室的管理出現了一些普遍的問題，主要表現為管理體系缺乏合理規劃，組織機構松散，導致管理分工和責任不明確，具體表現在：

圖2 法國高等科技學院部分實驗室內細節

（1）管理體系不嚴密，制度執行程度不夠，缺乏有效監管，在后期運營時，出現人浮于事的現象，造成管理上的松懈和資源的浪費；

（2）由于力學學科實驗涉及的領域的擴大，特別是基礎力學實驗課程，包含機械、土木、電氣、水利水電等多個學科［10-11］，還有特色培養計劃的實行，如卓越計劃中的實驗教學改革［12］，傳統管理制度在合理性、針對性和有效性上無法滿足實驗的客觀要求，影響了課堂教學的效果［13］；

（3）缺乏專業的管理團隊和專職實驗管理員，學校投入資源不足，導致實驗室日常管理、實驗培訓、儀器維護等難以滿足日益增長的實驗管理需求［14-15］；

（4）管理細節監控不到位，存在實驗室安全、人員安全和儀器設備安全等安全隱患［16］。

針對這些問題，實驗室在規劃階段應有前瞻性，考慮學科發展方向，搭建好管理體系構架，采用切實有效的方案嚴格執行。管理體系需要充分適應本地“水土”，即融入國內高校體制下的運作條件和各方面環境。生搬硬套雖然在短期內會有一定的效果，但也會造成一些矛盾和負擔，長遠上不利于學科發展。根據現有資源和學科發展的需要“量體裁衣”，不能為了節省開支而忽略細節，也不可急于求成。因此可以從管理要素入手，搭建即時有效的管理框架，分清各類人員職責，完善管理制度和監督手段，建設專業的實驗室管理隊伍和科學化的場地，在管理細節上形成“主動防護、輔助監管”的機制。

3 力學實驗室管理的實踐舉措

基于以上考察分析，力學實驗中心以力學學科前沿的發展與突破為目標，充分吸取先進實驗室的管理經驗，強調科教結合和高端科研人才的培養，對實驗室管理體系進行了以下初步的探索。

3.1 管理框架的搭建——實現實驗過程監管

實驗中心設有專門組織機構包括管理團隊和學術團隊，設置實驗員和安全負責人，體系清晰，各級責任明確，形成“信息系統－人員職責－程序處理”的管理框架，建立了信息化閉環OA管理模式，實驗員可通過手機一鍵掌控實驗室運行狀況。以具體實驗為例，學生在手機上申請預約設備，實驗員審核試驗內容，在系統上安排培訓時間，并激活入室門禁、設備使用等權限。隨后學生在系統上觀看設備操作培訓，管理員安排操作考試，通過后在預定時間內使用設備。每臺設備的使用記錄都自動導入到設備管理數據庫，使用過程中遇到問題，系統自動檢測并通知管理員。有違反規定情況（如設備操作不當、未歸還工具等），管理員通過郵件通知學生按規定處理，出現多次違反情況，則由實驗員在系統上備注，并限制相應權限，具體流程和操作界面見圖3。這種體系解決了監管不力或者有制度不執行的情況，避免了依賴學生或實驗管理員上報、管理滯后和信息不暢等缺點，確保了監管工作的實效性和數據收集的準確性。

圖3 實驗過程管理流程圖和手機端界面

3.2 實用性管理制度的定制和持續優化

實驗室管理制度由中心組織機構統一規劃論證，采取“規劃定制、運營自由、注重效率”的綱領，根據每個科室的空間設計、運行狀態和實驗功能，定制不同的具體管理條例細項。例如，多場耦合實驗室張貼《室內活動積分管理辦法》，對室內的科教活動進行積分化管理。學生進入室內未穿鞋套扣5 分，工具隨意擺放扣5 分，試驗完成后做好衛生并檢查室內安全加5分等，期間積分不達到要求者，被限制部分權限。設置獎勵機制，鼓勵教師和學生提出管理上的意見和建議，由實驗員匯總。團隊負責人定期召開討論會議，將這些提議改進和優化，并在系統上更新。這樣不僅發揮了組織機構的作用，優化了實驗員的工作，而且對于學生良好習慣的培養起到了積極作用。

3.3 建設空間感強、導向式的實驗場地

實驗室室外通道和大門預留大型設備移動和安全逃生空間，將消防、安防、照明等系統的使用空間定位，并安裝于室內外頂部。采用新風循環系統，循環過濾室內空氣，對精密儀器設備起到防塵作用。進門設置除塵地墊，用過道的空間標識提醒入室人員需穿鞋套。室內鋪設防火防潮絕緣PVC地板，通過不同顏色的標記線將大型儀器設備周圍劃分區域，每個區域有功能標示和操作指示牌，時刻提醒學生遵守相應的規則。四周靠墻區分別擺放資料柜、樣品制備臺、數據處理區與配件工具柜，每個柜子貼有物品明細單（定期更新）。按輔助器材的使用位置，規劃弱電區，預制節省空間的環墻插座和沖水口，學生在接線或者打磨、沖洗樣品時，直接在此區域完成準備，不會對中間實驗區產生干擾。大型儀器設備的位置預留實驗區和監管區，例如力學試驗機外2 m處采用可移動式的透明隔斷，實驗員在隔斷區內實驗，區外監測。無論是學生還是工作人員，在進入室內以后，就能被有序地內部空間環境所引導，激發強烈的秩序感，在各類標識所指引下各司其職，自覺遵守規則。“工欲善其事，必先利其器”，作為實驗室管理平臺，這種空間感強的場地，在規范學生行為上起到了良好的促進作用。

3.4 注重安全要素管理細節

在軟件制度方面，實驗室定期組織實驗員和學生進行安全培訓，包括消防和安防設備的使用、用電、設備等危險源的防護等，并組織網上考試和線下演習，通過考試后才準予入室。每個學期都會邀請安全方面的專家，舉辦安全知識會議講座，以講解、現場演示實例和師生配合參與形式，普及安全知識。將這些安全培訓和紀實內容制作成視頻集錦，在實驗室門口外墻電視屏上輪播，強化大家的安全意識。根據每間實驗室的功能和具體內容，確定不同的安全注意事項，以疲勞實驗室為例，室內擁有2 臺力學測試機及2 臺同步測量儀器，涉及宏觀和偏微觀實驗，危險源主要涉及高低頻機械運作、高低溫、切削磨損等，門口展示這些危險源標牌，室內每臺設備貼上操作警示牌，學生可參照墻上指示標牌分類處理。

在硬件防護方面，實驗室十分重視消防安全，采用國內先進的聯動式系統，室外有警報器和自動應急系統，室內頂部配備惰性氣體噴頭。即便在室內無人時發生特殊小概率情況，如電路故障引起的煙霧或火苗，煙感器檢測后也能自動觸發聯動系統，進而撲滅火源。安防系統擁有夜間高清視頻監控、紅外監控和自動報警功能，確保實驗室財產安全。針對每臺大型儀器設備的工作狀況和特點，實驗室設置相應的防護裝置。例如，在25 t荷載試驗機的空間周圍，安裝可拆卸式的保護罩，防止試樣斷裂時可能造成設備損壞和人身傷害。教學拉伸壓縮試驗機兩側設有安全區域和禁止標線，防止學生觀測實驗現象時出現安全問題，并附加壓頭限位，以免學生誤操作產生的安全隱患。實驗室內發生的所有實驗活動有記錄、有監管、可控制。

4 結 語

力學學科的特點和其正在面臨的轉型使力學實驗室需要管理更繁雜的科教活動和更多不同學科的人員。為實現高效、精細和安全的實驗室管理，需充分考慮學科發展和國內高校體制下的運營環境。職責清晰的管理框架、行之有效監管方式和一流的實驗場地。力學實驗中心在這些方面持續堅定創新發展，試運行以來，為科研工作人員和學生提供了良好的工作平臺，科研成果產出質量逐年提升，實驗教學效果日益凸顯，成為校內優秀的實驗示范基地，獲得了更多與力學相關學科和行業的聚焦和合作。在此過程中，中心實驗室也逐步了解了學科前沿對實驗室管理的更多需求，并以此契機來謀求更進一步的發展。