提高本科实验教学大型仪器使用效益的探索

2017-12-12赵玉红崔建林赵立青李小菊张金红李登文

实验室研究与探索 2017年10期

关键词：仪器设备生化效益

赵玉红，李欣，崔建林，赵立青，李小菊，周浩，张金红，李登文

(南开大学 a.生物实验教学中心，b.医学院，天津 300071)

·仪器设备供应与管理·

提高本科实验教学大型仪器使用效益的探索

赵玉红a，李欣a，崔建林b，赵立青a，李小菊a，周浩a，张金红a，李登文a

(南开大学 a.生物实验教学中心，b.医学院，天津 300071)

大型仪器设备是高校的优质资源，是培养创新人才的重要硬件基础。针对目前本科实验教学大型仪器使用效益不高的问题，生化实验室提出了提高本科实验教学大型仪器使用效益的五大举措：加强大型仪器购置论证工作、把大型仪器使用技能培训纳入实验教学、开发大型仪器使用新功能、促进大型仪器开放共享和细化大型仪器使用管理。实践表明，这些措施建议可以有效盘活大型仪器资源，提高教学用大型仪器使用效益。同时，就实验室在大型仪器开放共享方面存在的不足，提出了进一步提高大型仪器开放共享的建议。

本科实验教学；大型仪器；提高使用效益

0 引言

大型仪器设备是高等学校的优质资源，是培养高层次人才、发展高科技的重要工具[1]。生化实验室(全称“生物化学与分子生物学实验室”)是我校生物实验教学中心五大实验室之一，随着国家和学校对大型仪器投入的不断加大,实验室在仪器设备条件建设方面有了很大的提高，为学生综合素质和创新能力的培养创造了良好的条件。

然而，随着大型仪器数量迅速增加，新的问题也逐渐暴露出来[2]，许多仪器设备仅用于开设一两个实验项目，实验课结束后仪器资源长时间闲置，利用率不高。如何有效提高这些本科实验教学大型仪器的使用效益，成为实验室乃至当前许多高校亟需要解决的问题。结合实验室具体情况，以本科实验教学为主、开放共享为辅，从充分发挥大型仪器在人才培养中的作用、促进科研和科技创新、提高大型仪器开机率和使用率、延长大型仪器使用寿命4个角度出发，本文提出了提高本科实验教学大型仪器使用效益的具体措施建议。并就实验室在大型仪器开放共享方面存在的不足，提出了进一步提高大型仪器开放共享的3点建议。

1 生化实验室大型仪器概况

为满足大型先进仪器对高素质、创新型人才的培养需要，生化实验室结合学科发展需要，借助国家和学校对大型仪器投入的支持，购买了许多先进的大型仪器(见表1)。目前实验室单价10万元以上的仪器设备10余台(件)，总价值约190万元。这些仪器精确度高、灵敏度好，广泛用于蛋白、核酸等生物大分子的制备、分离纯化及定性和定量分析等。实验室仪器设备整体水平的大幅度提高，为开展高水平的实验教学和培养创新人才提供了坚实的物质基础[3]。

表1 生化实验室主要大型仪器设备一览表

2 提高大型仪器使用效益的举措

2.1加强大型仪器购置论证工作

大型仪器购置的可行性论证对于优化资源配置水平、提高资源配置效率具有不可忽视的作用[4]。生化实验室反思、总结了以往大型仪器购置中存在的不足，加强了大型仪器购置的前期论证工作。实验室仪器购置遵循以下几点原则：①实用性。大型仪器购置必须有丰富的实验内容作为支撑，无论是应用于基础实验还是开设高水平的创新性实验项目，必须充分发挥其在创新人才培养中的作用；②适用性。大型仪器购置，以满足实验教学为衡量依据。购置前不仅要看厂家的宣传资料，还要对该仪器以及同类仪器的使用者做充分的市场调查；③前瞻性。与生命科学具有学科交叉的物理学、化学、光学、信息学、计算机学等学科发展迅速，使得生命科学领域大型仪器更新换代快，仪器购置时一定要用发展的眼光来对待大型仪器配置。

2.2把大型仪器使用技能培训纳入实验教学

充分利用先进的仪器设备, 把科学研究的方法、路线、创新点及研究成果贯穿到人才培养与教学工作中, 对提高高校仪器设备利用率,培养研究创新型人才具有积极的意义[5]。由于大型仪器原理复杂、功能丰富、运行方式多种多样,很难采用统一的模式进行教学。因此，生化实验室根据不同大型仪器的特点设计了多样化的教学方式[6]，强化大型仪器在基础性、综合性、开放探究性等不同层次多门实验课中的应用，并加大学生独立操作机会。

(1) 大型仪器使用技能培训。为充分发挥大型仪器教学功能，中心在低年级生物伯苓班开设“科研训练必修专题”实验课程，旨在促进学生与大型仪器亲密接触，使学生对仪器的工作原理及其应用有个初步的了解，为今后利用先进的仪器设备开展高水平的研究奠定基础。生化实验室根据不同大型仪器特点，安排了相应的培训内容(见表2)，总计8学时。

(2) 增加基础性实验项目。为使更多学生受益，实验室在受众面宽的基础实验教学中增加了大型仪器的使用机会。如：①超微量分光光度计。用于“家兔肝脏DNA的制备及含量测定”和“质粒DNA的提取及酶切鉴定”2个基础生化实验和分子生物学实验；②凝胶成像系统。用于“SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量”和“质粒DNA的提取及酶切鉴定”两个基础生化实验和分子生物学实验；③高效液相色谱仪。用于“水果中VC的含量检测“基础生化实验；④双向电泳。用于“SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量”和“聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳测定蛋白质等电点”两个基础生化实验。

(3) 开设综合、开放创新性实验。近年来，实验室充分依托现有的大型仪器开发、设计了5项适于本科生及研究生实验教学、涉及学科发展前沿的综合性和开放创新性实验项目(见表3)。其中，综合实验课程为生物科学专业开设,1.5学分,48学时的专业必修实验课，主要目的是让学生熟悉并掌握从事生物科学基础研究常用的现代生物技术与传统技术方法,培养与训练学生从事生物科学研究的综合实验能力以及创新能力[7]；开放实验是“开放实验必修专题”是为生物技术专业,开设1学分、36学时的专业必修实验课，目的在于引导学生及早感受科研氛围，提高分析问题、解决问题的能力，培养综合实验素养，激发创造性思维[8]。

表3 生化实验室开设的创新性实验项目及主要大型仪器

2.3开发大型仪器使用新功能

为提高大型仪器设备的利用率，充分发挥其效益,有必要对现有的大型仪器设备进行必要的更新改造，不盲目追求“高、精、尖”，而是把着眼点放在用好现有的大型仪器上[9]。生化实验室经过对高效液相色谱仪和双向电泳系统进行升级改造，大大提高了仪器的利用率。

(1) 升级高效液相色谱仪。实验室拥有2台高效液相色谱仪，自2008年仪器购置以来，主要用于开放探究性实验，学生在大方向框架下，各人选择感兴趣的样本和靶分子完成检测和分析[10]。但是随着学生自选课题的宽泛，原有仪器已不能满足学生的检测需要。2012年，实验室经多方面论证，花费了7万余元购买了一套柱后衍生装置对该仪器进行升级改造。改造后的仪器不仅满足了学生开放创新性实验的需要，同时为科研实验提供了有力的技术手段。

(2) 升级双向电泳系统。实验室拥有一套Bio Rad双向电泳系统，近年来主要应用于综合、开放探究性实验以及学生百项工程等创新性实验。由于原有电泳系统的扫描仪不能更好地满足于学生高层次、自主创新性实验的需求，实验室于2014年花费7万余元购进了一台Bio Rad厂家的GS-800光密度扫描仪。该扫描仪由于具有透射和真反射功能，能够更精确地检测和分析双向电泳图谱上的蛋白点，定量误差更小，使得学生和相关科研人员的研究进展更为顺利，收到了较好使用效益。

2.4促进大型仪器开放共享

中心自2010年开始实行大型仪器对外开放、共享，在不影响实验教学的前提下，对外开放使用。开放的对象包括本校师生和校外单位，并实行“四级使用”收费制度政策。生化实验室根据中心要求，积极落实好大型仪器开放共享的各项工作：①根据中心大型仪器对外开放细则，制定了生化实验室大型仪器的收费标准(见表4)；②做好大型仪器使用培训工作。截至目前，生化实验室对外培训人员多达20余人，主要培训对象是科研实验室的硕士或博士生，目的是开展科研工作，基本涉及到实验室的所有大型仪器；③除表4公布的大型仪器，实验室价值10万元以下的仪器设备，经中心主任同意后，对实验课任课教师及名下学生全部免费开放使用。

表4 生物实验教学中心大型仪器使用收费明细(生化实验室)

2.5细化大型仪器的使用管理

2.5.1建立“职责分明”“一专多能”仪器管理员制度

生化实验室由于大型仪器较多，特设2名专门的仪器管理员。具体要求：①职责分明。实行大型仪器“谁管理，谁负责”，仪器管理员全程负责对大型仪器的使用、管理、维护与保养；②一专多能。除精通自己所管理的大型仪器的使用技术外，还要求掌握实验室其他大型仪器的操作使用。该举措提高了实验室大型仪器的使用效益，并有效解决了时间冲突问题。

2.5.2健全大型仪器使用规章制度

为保障大型仪器高效、安全、有序运行，除制定大型仪器安全使用管理制度外，为提高大型仪器开放共享程度，实验室还制定了大型仪器使用申请、大型仪器使用准入、大型仪器“四级使用”收费制度等一系列严格又人性化的规章制度。

(1) 大型仪器使用申请制度。使用者先向中心提出申请，经主任批准后，与专门的仪器管理员取得联系。由使用者与仪器管理员共同协商具体使用事宜。

(2) 大型仪器使用准入制度。仪器对外使用过程中实行专人操作使用和培训使用2种形式, 特别贵重及操作复杂的仪器设备由专人操作使用, 一般大型仪器需经过培训取得仪器管理员认可后方可使用[11]。

(3) 大型仪器“四级使用”收费制度。①实验课教师及名下学生，免费使用；②生科院教师及名下学生，除开机费外，按全额1/2收费；③其他学院教师及名下学生，除开机费外、全额收费；④外校使用2倍收费[12]。

3 进一步提高大型仪器开放共享的建议

虽然中心非常重视大型仪器的资源共享和开放，但宣传力度还是不够，迄今为止还有许多有需要的群体不清楚中心大型仪器情况。由于共享信息不通畅，导致：①部分教师的科研工作因为缺少相应的大型仪器作为支撑而受阻，严重影响实验进度；②部分教师不清楚中心大型仪器情况，不能将自己的科研课题更好地转化为高层次的实验教学来进行人才培养。因此，中心要进一步加大大型仪器开放的宣传力度，拓展信息共享渠道，充分做到物尽其用。

3.1进一步完善校级大型仪器信息平台

学校实验室设备处主页设有“南开大学大型仪器平台”专栏，其中包括生命科学学院在内的几大仪器管理平台的许多大型仪器。但是，中心许多大型仪器未在其列，其实,许多本科实验教学用大型仪器设备也是非常先进的，有的甚至达到国内领先水平。应将本科实验教学用的许多大型仪器也加入该开放平台，而且所含信息可以更全面，便于仪器使用者查询。

3.2制作仪器开放宣传手册

制作袖珍的仪器开放宣传手册，手册制作力求精简、实用，内容上可涵盖大型仪器名称、基本配置、放置地点、管理员姓名及办公电话这些基本信息，最后附上中心大型仪器的收费标准及办公电话。手册按需发放给有需要的群体及有需要的兄弟院校相关单位。

3.3引入手机APP

互联网的应用和普及为大型贵重仪器设备的开放共享提供了技术上的支持[13]。学校将APP技术引入大型仪器管理平台，使用户通过手机客户端就可实现大型仪器查询、预约及大型仪器使用信息的反馈等[14]。中心可借鉴设备处的做法，开发、制作相关的APP，方便使用者在终端就能灵活的实现网上查询和预约，有效扩大大型仪器共享。

4 结语

随着各高校对实验实践教学越来越重视，教学用大型仪器数量也越来越多，但是随之的仪器使用效益却未能充分发挥。生化实验室经积极探索和实践，提出了提高本科实验教学大型仪器使用效益的几点措施。实践表明，措施得当，方法可行，能够切实提高大型仪器使用效益，值得推广。但是本科实验教学大型仪器开放共享工作还有待进一步加强和提高，使更多人群受益，发挥其最大效益。

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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