“五位一體”高校大型儀器開放共享模式探索與實踐

肖 康， 王 瓊， 崔國印， 郭 盛， 鄭 超， 沈清明，

（南京郵電大學a.材料科學與工程學院；b.實驗室建設與管理處，南京 210023）

0 引 言

大型儀器是探索未知世界、發現自然規律、實現技術變革、突破科學前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大科技問題的重要工具。隨著國家對科研和教學的投入增大，大型儀器規模持續增長，覆蓋領域不斷拓展，已成為科研和教學的重要支撐，綜合效益日益顯現。然而大型儀器普遍存在重復購置、利用率低、使用效益不高、維護保養壓力大等問題［1-3］，功效得不到充分發揮。為進一步發揮大型儀器效能、釋放其對社會經濟的推動力，2014 年12 月，國務院發布了《關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見》（國發〔2014〕70 號）［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性文件。隨后各地方相繼出臺了配套文件或法規，如2023 年江蘇省立法支持大型科學儀器設施共享，在新修訂的《江蘇省科學技術進步條例》中提出，要建立財政性資金購置的大型科學儀器、設施共享制度，建立共享服務平臺［5］。在各級政府部門的推動和支持下，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驗。

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下沉到基層、落實到一線，并切實提高儀器開放共享效率，是工作中的重點。大型儀器是開放共享的實體基礎和基本單元，實踐證明，做好單臺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］。基于此，學校任何開放共享機制都應從基層出發，在立足學校高質量發展大局的基礎上，充分考慮各學院（分中心）大型儀器的實際情況，鼓勵一線人員在共享制度的指導下積極探索適合自身儀器特點的開放共享方式，以保障開放共享落實到“器”、落實到人。由此構建了管理責任體系、培訓準入、信息平臺、安全監督和服務保障“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 創新管理責任體系——專人負責與多人共管

大型儀器均為精密儀器，為確保儀器穩定運行和使用安全，設置專職管理老師（A 崗），全權負責儀器的日常管理、維護、培訓、測試、故障維修及儀器規章制度的制定等。同時設置B 崗管理老師，輔助培訓、測試以及專職管理老師休假期間的管理維護工作。實踐證明，對利用率高的儀器實行雙人或多人共同管理，可為全天候開放共享提供便利，提高設備的共享率與利用率［9］。在AB崗的基礎上聘任研究生助管，輔助下班時段、周末、節假日等非工作時間的儀器管理，解決常見故障、及時補充耗材，進一步提升儀器使用效率。事實上聘任研究生助管的方式在中國地質大學［10］和四川大學［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、保障儀器平穩運行，亦可為管理老師拓展儀器功能和優化管理方案騰出時間。

2 嚴格培訓準入——考核授權與定期復核

學生自主上機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”的轉變［14］。自主上機過程中，學生擁有更多觀察現象、發現問題并解決問題的機會，提高科學素養，這是研究生培養的重要環節。然而，維護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］。大型儀器通常有嚴格的操作規范和樣品要求，不熟悉儀器或未按規范操作，無法得到可靠的實驗結果，甚至可能損壞儀器，因此，為提高實驗結果準確性、保障儀器安全運行，對申請自主上機的學生設置了嚴格的培訓準入流程。

培訓采用線上線下結合的方式，基本流程如圖2所示。管理老師在大型儀器管理平臺發布培訓計劃，學生登錄平臺在線報名。報名時檢查實驗室安全考試情況，未通過者不予報名。提交報名后由導師審核，隨后管理員進一步審核，形成報名名單。

圖2 培訓準入流程示意圖

報名成功的學生首先接受理論培訓，包括儀器原理和構造、操作流程、注意事項、數據分析及實驗室安全等。線上整合了演示視頻、操作簡章、注意事項和常見問題等多種形式的學習資源供學生隨時學習和復習（見圖3），同時管理老師通過線下講授，結合實際案例進一步強調樣品制備、測試操作和數據分析的基本要求和注意事項。理論培訓之后進行在線理論考核（見圖4），給予2 次機會，通過者方可參加后續上機操作培訓，2 次均未通過的，需重新參加下一輪培訓。操作培訓分組次進行，持續時間較長，確保每位學生都有足夠的上機練習時間。操作培訓后會再次空出一定機時供學生上機練習，之后進行上機操作考核，通過者授予機時預約權限，即可在管理平臺上自主預約上機測試。未通過者需等待下一輪培訓，2 次培訓均未通過的，則不再接收其培訓報名。

圖3 在線學習資源

圖4 在線理論考核結果

管理老師根據系統上的使用記錄，每學期對擁有預約權限但測試頻率不足兩周一次的學生進行上機操作復核，未通過者將被取消權限，確保上機測試者都是“熟手”。同時結合信用積分和黑名單制度，進一步規范測試行為。對嚴重違規或造成事故的，直接取消權限并通報其導師。

嚴格的培訓準入流程，讓學生充分重視培訓，避免培訓無效化［16］；嚴格的權限授予條件，也做好了自主上機的“事前監督”，杜絕不懂、不熟悉儀器者上機，在提高儀器利用率的同時確保儀器使用安全。

3 推進信息化建設——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］，是擴大開放共享的必要支撐和重要手段［18-20］。為進一步擴大開放共享范圍、提高共享效率，學校持續推進信息化建設，建立了校級大型儀器開放共享管理平臺并逐年迭代升級，為全校大型儀器信息化管理提供了支撐。同時開通微信預約助手（見圖5）［21］，可通過手機隨時隨地查看儀器狀態、預約儀器、管理預約單、管理課題組等，還可收藏儀器，方便后續預約，為使用者和管理員提供了極大便利。

基于大儀管理平臺的預約系統，實行7 ×24 h 全天候深度開放，儀器處于全時段可服務狀態。學生可在平臺上預約任意空閑機時測試，自主性強、靈活性高，能充分利用下班、周末及節假日等非工作時間，避免機時浪費。學生自主上機與全天候開放的結合，最大限度地提高了儀器使用效率。

4 加強日常監管——全過程監督與日常巡檢

儀器室裝有人臉識別門禁，測試電腦裝有終端控制器控制屏幕開關，可掃碼上下機（圖6）。門禁和終端與預約系統聯動，具備上機預約權限的學生在預約時段內方可開啟門禁和控制器，防止無關人員進入儀器室，人臉識別進一步確保預約者與使用者為同一人。儀器室門口和室內對角位置裝有視頻監控，實時記錄儀器室動態，在培訓準入“事前監督”的基礎上實現自主上機“事中監督”。系統實時記錄門禁和終端動作，可隨時查看任意時段的開門和開關機記錄，結合監控記錄，實現有問題時的“事后追溯”。預約系統與智慧終端軟硬件結合的“事前-事中-事后”全過程可溯源監管模式，可實現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保障了儀器安全。

實驗室定期安全巡檢必不可少［24］，在全過程監督的基礎上實行“日例檢”“周例查”與“定期維護”相結合的安全巡檢制度，進一步保障儀器和實驗室安全。管理老師每日上班前例行檢查儀器和配件狀態、耗材儲備情況以及實驗室環境，并不定時進入儀器室查看，下班前再次檢查儀器狀態和實驗室環境。分析測試中心設有安全巡查小組，每組2 人，每周例行對中心所有儀器室進行安全和衛生檢查，發現問題通報批評，以作警示。

大型精密儀器必須細心維護才能獲得可靠的測試結果。定期維護還能有效預防事故發生，延長大型儀器使用壽命［25］。維護既包括儀器本身的維護，也包括實驗室環境的維護。以PXRD 為例，實驗室和門廊均裝有除濕機，確保儀器室相對濕度不大于50%；室內裝有立式空調，常年運行，保持室內溫度在20 ±2 ℃。每學期進行一次儀器除塵，進行一次標樣測定和儀器校準；每學期至少進行一次樣品臺清洗；定期查看循環水水位和水質，一旦出現明顯懸濁物，則更換循環水。

5 積極服務師生——人才培養與科研創新

大型儀器開設實驗課程是開放共享的一個重要途徑，既有利于提高儀器利用率，也有利于全面培養學生的動手能力與科研思維，激發科研興趣［8］。學校鼓勵大型儀器積極參與實驗實踐課程，加強師生溝通，為科研創新和人才培養助力。現以PXRD 為例，說明大型儀器參與實驗課和科研創新方面的積極成效。

PXRD目前參與“材料分析實習”和“高分子材料測試與表征”2 門本科生實習實踐課程，年均培養本科生近200 人。有效增強了學生儀器設備操作技能，培養與提高學生的創新思維、創新能力和綜合素質，為后續科研打下了堅實的基礎。

PXRD建有儀器交流QQ 群，有測試需求的學生和老師均可加入，即方便通知傳達，也方便測試問題的交流討論。管理老師上班期間不定時進入儀器室查看學生測試情況，對存在的問題現場指導，對學生的疑問現場解答。每學期舉辦一次師生交流會，反饋服務、聽取建議，了解新的測試需求、調查儀器升級和購買愿望、討論疑難樣品的解決方案等，進一步優化管理模式，提高服務質量。

PXRD自2014 年驗收并投入使用以來，截至2022年底，累計測試樣品41 358 個，服務9 697.7 h，培訓學生800 余人，有力支撐了科研與教學工作，助力教師在Nature Communications［26-27］、Inorganic Chemistry［28］以及Chemical Engineering Journal［29］等國際一流期刊發表高水平文章多篇。同時在創新人才培養中發揮重要作用，助力學生取得中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽國賽金獎4 項、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽全國三等獎1 項、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽一等獎1 項、全國青少年零碳科技大展領航項目（最高獎）1 項等多項國家及省部級獎項。

6 結 語

“五位一體”開放共享模式從多個維度支撐大型儀器的開放共享：專人負責、多人共管的責任體系保障了儀器管理責任具體到人，同時兼顧了儀器的使用效率；嚴格的培訓準入制度提高了學生的安全意識和操作技能，減少了儀器故障率和“廢數據”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；軟硬件結合的全過程監管模式和定期巡檢維護制度，強化了學生的責任心，提高了實驗室和儀器運行的安全性；結合實驗課程以及師生交流互動，為學校教學科研和人才培養提供了強有力的支撐與高質量的服務。