權(quán)茂華, 孫建林, 毛璟紅, 薛潤(rùn)東

(北京科技大學(xué) 材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 北京 100083)

大型儀器是分析檢測(cè)科研成果的主要手段,是衡量科研實(shí)力的一項(xiàng)指標(biāo)[1],大型儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作中,重要作用不言而喻。近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)科研工作的大力資助,大型高端精密儀器的種類(lèi)和數(shù)量不斷增加,各大高校、科研院所紛紛成立了相應(yīng)的測(cè)試服務(wù)平臺(tái)[2]。管理好大型儀器,并加強(qiáng)服務(wù)平臺(tái)建設(shè),成為新形勢(shì)下實(shí)驗(yàn)室管理工作的重點(diǎn)。

1 大型儀器服務(wù)平臺(tái)的主要職能和重要作用

本文所指的大型儀器是指價(jià)格在100萬(wàn)元以上的精密科研測(cè)試儀器或者設(shè)備。在科研工作中,大型儀器是開(kāi)展高層次科學(xué)研究必備的硬件資源[3],在高校教學(xué)中,大型儀器還是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主要媒介。實(shí)踐是培養(yǎng)創(chuàng)造力、創(chuàng)新能力的動(dòng)力和源泉[4-5],開(kāi)展大型儀器實(shí)驗(yàn)課程是推廣材料表征技術(shù)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、助力科研的主要渠道。

隨著高校大型儀器數(shù)量規(guī)模迅速擴(kuò)大,發(fā)揮其硬件資源優(yōu)勢(shì),面向社會(huì)為科技創(chuàng)新服務(wù),是新時(shí)期國(guó)家對(duì)高?？萍假Y源管理工作設(shè)立的目標(biāo)[6]。因此,新形勢(shì)下除了要發(fā)揮其在科研、教學(xué)中的作用外,為社會(huì)創(chuàng)新科技提供技術(shù)支持和保障是大型儀器服務(wù)平臺(tái)管理的工作重心[7-9]。本文結(jié)合北京科技大學(xué)材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心電鏡服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),通過(guò)分析大型儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、測(cè)試服務(wù)以及日常管理中的特殊性和不利因素,從大型儀器服務(wù)平臺(tái)建設(shè)思路、管理方法、技術(shù)共享等三個(gè)層面探討服務(wù)平臺(tái)運(yùn)行管理和建設(shè)路徑。

2 大型儀器服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和管理的問(wèn)題

2.1 大型儀器掣肘實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展

實(shí)驗(yàn)教學(xué)宗旨是通過(guò)實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,使他們學(xué)會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。然而,大型儀器受諸多因素影響,不利于開(kāi)展大規(guī)模實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其一,大型儀器屬于精密儀器,價(jià)格昂貴,數(shù)量少；其二,大型儀器實(shí)驗(yàn)結(jié)果需經(jīng)復(fù)雜的儀器調(diào)試過(guò)程方能獲得,歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)；其三,對(duì)材料測(cè)試結(jié)果的分析處理及其結(jié)論,應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)的國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選。這些因素限制了大型儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮作用,成為普及大型儀器使用的掣肘。

2.2 大型儀器價(jià)格昂貴,購(gòu)置者共享意愿低

高校大型儀器的購(gòu)置主要有兩個(gè)途徑,一是學(xué)院申請(qǐng)采購(gòu)計(jì)劃統(tǒng)籌購(gòu)置,二是個(gè)人通過(guò)申請(qǐng)科研經(jīng)費(fèi)購(gòu)置。大型儀器購(gòu)置后專(zhuān)用現(xiàn)象嚴(yán)重,使得優(yōu)勢(shì)資源分散、不能共享。導(dǎo)致購(gòu)置者共享意愿低的原因是：

(1) 大型儀器的專(zhuān)用性強(qiáng)。對(duì)使用者專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)要求高,操作復(fù)雜,管理維護(hù)工作繁瑣,專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)。

(2) 成本高，購(gòu)置周期長(zhǎng)。從經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)、審批、采購(gòu)、運(yùn)輸、安裝到調(diào)試運(yùn)行,視儀器的精密程度,最短要1年,有的甚至要3年才能完成,時(shí)間耗費(fèi)較大。

(3) 維修難度大。大型儀器一旦發(fā)生故障,從檢測(cè)故障源到排除故障需要很長(zhǎng)周期。此外,需要聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)維修人員進(jìn)行維修,維修經(jīng)費(fèi)開(kāi)支大。

2.3 大型儀器故障頻發(fā),維修周期長(zhǎng)

大型儀器屬于昂貴精密儀器,構(gòu)造復(fù)雜,對(duì)運(yùn)行環(huán)境有特殊要求,稍有不慎便故障頻發(fā),而排除故障耗時(shí)較長(zhǎng),減少了大型儀器有效開(kāi)放時(shí)間。大型儀器的故障主要有儀器故障和人為故障兩種。儀器故障包括三種類(lèi)型：運(yùn)行環(huán)境不滿(mǎn)足儀器工作條件導(dǎo)致的故障；運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、零件磨損嚴(yán)重導(dǎo)致的故障；維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的故障。人為故障主要是指人為誤操作導(dǎo)致的儀器故障和違反儀器使用規(guī)則導(dǎo)致的故障,例如有的大型儀器禁止測(cè)試磁性樣品,如果使用者違規(guī)測(cè)試磁性試樣,就會(huì)導(dǎo)致儀器內(nèi)部發(fā)生故障。

3 新形勢(shì)下大型儀器服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和管理舉措

3.1 建設(shè)特色教學(xué)模式,培養(yǎng)創(chuàng)新人才

降低學(xué)生對(duì)大型儀器、精密儀器的恐懼感,激發(fā)學(xué)生勇于實(shí)踐的熱情,實(shí)行分組授課制,保證每位學(xué)生的操作時(shí)間。此外,依據(jù)教學(xué)大綱并結(jié)合現(xiàn)已公布的國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)教材“電子顯微分析實(shí)用方法”,將理論與實(shí)踐緊密地結(jié)合,把標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容引入到專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中[10],規(guī)范實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作流程。提升學(xué)生“標(biāo)準(zhǔn)化”觀念,踐行高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念。大型儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索了材料學(xué)科人才培養(yǎng)的新模式,為國(guó)際交流、技術(shù)對(duì)接奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),同時(shí)也開(kāi)辟了具有工科特色的人才培養(yǎng)新途徑。

3.2 科學(xué)管理,嚴(yán)格維護(hù),提升儀器服務(wù)效率

要把儀器管理好,就要建立有序的使用制度、監(jiān)察制度,保證有效開(kāi)放時(shí)間,才能從根本上解決本位主義思想壁壘,發(fā)揮大型儀器的高端優(yōu)勢(shì),真正實(shí)現(xiàn)大型儀器的共享。首先,要建立有序的開(kāi)放制度,嚴(yán)格規(guī)范儀器檢測(cè)范圍和被測(cè)試樣的種類(lèi),依據(jù)試樣的特點(diǎn)分類(lèi)處理,提升儀器的使用效率。其次,建立嚴(yán)格的監(jiān)察制度,設(shè)立儀器負(fù)責(zé)人,具體責(zé)任落實(shí)到位,每臺(tái)大型儀器分別建立各自的檢查制度,定期檢修,降低儀器故障,并設(shè)立專(zhuān)用維修經(jīng)費(fèi)。保證大型儀器24 h開(kāi)放,解決小隱患避免大隱患,有效縮短儀器故障排除時(shí)間。再次,設(shè)立使用人員考核制度。規(guī)范使用人的操作方式,減低誤操作導(dǎo)致儀器故障的頻率。電鏡服務(wù)平臺(tái)的每臺(tái)儀器自成體系,獨(dú)立管理,共享平臺(tái)僅負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理和任務(wù)分配。

3.3 與國(guó)際知名企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室,共享優(yōu)勢(shì)資源

針對(duì)大型儀器構(gòu)造復(fù)雜、工作環(huán)境苛刻的特點(diǎn),維護(hù)大型儀器高效運(yùn)行是建設(shè)大型儀器服務(wù)平臺(tái)工作的先決條件。除了建立嚴(yán)格、科學(xué)的管理體制以外,與大型儀器生產(chǎn)企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室是維護(hù)儀器的有效途徑。這具有兩方面的特殊意義,其一在技術(shù)層面上,可借助企業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才和先進(jìn)硬件資源,開(kāi)啟技術(shù)交流渠道,使大型儀器服務(wù)平臺(tái)優(yōu)先獲得技術(shù)支持,技術(shù)與應(yīng)用環(huán)節(jié)有效銜接,搭建工程師和學(xué)生交流媒介,激發(fā)學(xué)生勇于實(shí)踐的創(chuàng)造力。其二在儀器維護(hù)層面上,可有效保障儀器高效運(yùn)轉(zhuǎn)、零故障。2011年5月,我校與德國(guó)卡爾蔡司納米技術(shù)公司聯(lián)合共建電子顯微鏡合作實(shí)驗(yàn)室,并定期舉辦技術(shù)交流會(huì),在儀器維護(hù)方面取得了良好效果。經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后,使實(shí)驗(yàn)室陳舊的掃描電鏡能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和測(cè)試服務(wù)中正常運(yùn)行。

3.4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人才隊(duì)伍建設(shè),提升科研服務(wù)水平

大型儀器的管理者是共享平臺(tái)的軟實(shí)力,也是發(fā)揮大型儀器功能的重要因素。在儀器平臺(tái)的建設(shè)中,在配備高端、先進(jìn)儀器的同時(shí),更要注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)人才隊(duì)伍的建設(shè)[11]。大型儀器能否在科研、教學(xué)中提供技術(shù)支撐,在社會(huì)服務(wù)中發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的技術(shù)能力和水平至關(guān)重要。設(shè)立再深造機(jī)制,鼓勵(lì)青年實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員研修博士學(xué)位或出國(guó)深造。定期召開(kāi)技術(shù)交流會(huì),搭建與技術(shù)專(zhuān)家交流平臺(tái),實(shí)現(xiàn)技術(shù)互通、經(jīng)驗(yàn)共享,提升測(cè)試服務(wù)水平。材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心電鏡服務(wù)平臺(tái)70%人員具有博士學(xué)歷,其中再深造人員占75%。每學(xué)期國(guó)內(nèi)技術(shù)交流2次,校內(nèi)技術(shù)交流2次。近3年實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員承擔(dān)國(guó)家級(jí)科研任務(wù)4項(xiàng)。

3.5 擴(kuò)大技術(shù)共享,建立培訓(xùn)體系,提升平臺(tái)共享服務(wù)能力

通過(guò)建立培訓(xùn)體系、開(kāi)展技術(shù)交流,提升大型儀器服務(wù)平臺(tái)共享能力,是促進(jìn)服務(wù)平臺(tái)發(fā)展的有效途徑。所謂共享不僅包含設(shè)備共享,更重要的是技術(shù)、人才的共享。材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心電鏡服務(wù)平臺(tái),通過(guò)開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn),實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、人才、設(shè)備的共享及相互融合、相互促進(jìn)。

(1) 擴(kuò)大技術(shù)培訓(xùn)規(guī)模,提升技術(shù)推廣力度。技術(shù)培訓(xùn)是提升技術(shù)水平、培養(yǎng)人才、推廣新技術(shù)應(yīng)用的手段。在大型儀器培訓(xùn)頻次上,由原來(lái)的每年1屆增加到每年2屆,由資深專(zhuān)家講授基礎(chǔ)理論應(yīng)用難點(diǎn),同時(shí)邀請(qǐng)電鏡技術(shù)應(yīng)用工程師宣講新技術(shù)及應(yīng)用方法。在大型儀器培訓(xùn)方式上,增設(shè)了實(shí)踐操作環(huán)節(jié),邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)技師與學(xué)生、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員面對(duì)面交流,實(shí)地演練互動(dòng)。

(2) 開(kāi)設(shè)精準(zhǔn)培訓(xùn)課程,加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)。所謂精準(zhǔn)培訓(xùn)是指面向博士研究生,依據(jù)其科研領(lǐng)域,設(shè)定針對(duì)性較強(qiáng)的電鏡培訓(xùn)課程。采取自主選擇學(xué)習(xí)形式、時(shí)間的培訓(xùn)方式,旨在培養(yǎng)電鏡人才,提升博士研究生科研工作能力。經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)培訓(xùn)獲得電鏡獨(dú)立操作資格的學(xué)生,在科研工作中都有突出表現(xiàn)。例如,2012級(jí)材料冶金專(zhuān)業(yè)學(xué)生李強(qiáng),其獨(dú)立完成拍攝的電鏡照片,于2017年發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)雜志Nano Letter上；2013級(jí)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生王瑋,因其在材料結(jié)構(gòu)表征中的突出表現(xiàn),于2015年獲得博士研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金；2014級(jí)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生王雪嬌,獲得北京科技大學(xué)第十三屆研究生學(xué)術(shù)論壇優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。

(3) 建立標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)流程,加速儀器共享。依據(jù)現(xiàn)行國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建立標(biāo)準(zhǔn)操作流程[12],對(duì)不同類(lèi)型儀器分別設(shè)置不同的培訓(xùn)課程,讓被培訓(xùn)者掌握不同類(lèi)型電鏡操作流程的區(qū)別,從而有利于擴(kuò)大儀器共享范圍,還可減少人為誤操作導(dǎo)致的儀器故障。獲得獨(dú)立操作資格的學(xué)生,可在校內(nèi)、外相同類(lèi)型的電鏡上操作。例如,2016級(jí)和2013級(jí)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的研究生畢鵬和王子豪等獲得透射電鏡獨(dú)立操作資格后,赴日參與校際合作科研工作。

3.6 發(fā)揮示范輻射作用,重視科技創(chuàng)新活動(dòng)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近三年材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心電鏡服務(wù)平臺(tái)共接待國(guó)內(nèi)外10余所高校材料學(xué)科同行交流參觀120人次；接待暑期夏令營(yíng)課外實(shí)踐學(xué)生超過(guò)180人次；用于支持大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃(student research training program)免費(fèi)開(kāi)放的機(jī)時(shí)達(dá)40 h。

4 結(jié)語(yǔ)

在科技主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天,大型測(cè)試儀器服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展,是加速科技發(fā)展的基礎(chǔ)條件。結(jié)合高校大型儀器管理的現(xiàn)狀,以教學(xué)促建設(shè),踐行服務(wù)、培訓(xùn)雙模式并軌運(yùn)行的建設(shè)管理方法；在教學(xué)、測(cè)試環(huán)節(jié)踐行國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和測(cè)試服務(wù)水平；優(yōu)化儀器管理細(xì)節(jié),加速人才隊(duì)伍建設(shè)；形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)、培訓(xùn)服務(wù)、儀器維護(hù)環(huán)環(huán)相扣,環(huán)環(huán)相關(guān)的大型儀器管理機(jī)制,能夠?yàn)榧涌齑笮蜏y(cè)試儀器服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和健全服務(wù)平臺(tái)管理機(jī)制提供借鑒。