何 敏，王啟立，何亞群，楊 峰

（1. 徐州工程學院 機電工程學院，江蘇 徐州 221018；2. 中國礦業(yè)大學 化學工程學院，江蘇 徐州 221116）

在“新工科”[1-2]“工程教育專業(yè)認證”[3-4]加快培養(yǎng)新興領域工程科技人才教育理念的倡導下，為實現“交叉融合，實踐教學，立足基礎科學新發(fā)現”[5]的要求，新興及交叉研究領域對各類實驗室以及大型、精密儀器設備的功能提出了更多、更高的要求。在學科交叉、研究領域涉及面廣又需深度融合的大背景下，國內外越來越多的科研院所致力于推廣大型實驗室及儀器設備共享模式，以便有效整合實驗物質資源和人力資源[6]，便于開展交叉研究。此舉一方面提高了儀器設備的使用率[7]，另一方面也節(jié)約了實驗室及維護費用，避免了大型儀器設備的重復建設。此外，具有不同學科背景的研究者思想的交匯為交叉學科的發(fā)展開辟了新的路徑，利于成果轉化。

而在大型共享實驗平臺的建設過程中，如何在確保儀器設備和人員安全的基礎上實現高效開放，既提高設備利用率、儀器完好率，又能為使用者提供更高效、便捷的服務是實驗室及儀器設備開放共享過程中面臨的挑戰(zhàn)。國內外許多高校在不斷摸索適合自身的經驗和方式，以便充分利用實驗室資源。黃利利[8]、鮑鴻[9]等探索了區(qū)域大學城實驗室資源共享模式，論述了構建共享平臺的必要性，為整合區(qū)域性實驗資源提供解決方案。高俊鋒[10]、錢小明[11]等論述了開放實驗室管理存在的難題在于缺乏有效的開放管理體制，沒有考慮學生的認知過程，缺乏專業(yè)教師的指導，并提出了有益的開放模式及其相應的保障方案。董嘉佳[12]在開放式實驗室管理機制方面提出自助式的管理模式，在節(jié)約管理人力成本的同時培養(yǎng)學生的實踐能力。閆方亮等[13]論述了以集成化檢驗檢測為服務項目的米格共享實驗室在促進研發(fā)與成果轉化方面的探索及有益經驗。在共享平臺實際管理操作層面，何亞群[14-15]、張麗英[16]等分享了實驗室管理軟硬件設施建設的實施成效，為集約化代替事務性工作提供了良好的范例。另外，許多學者根據在國外的研究經歷，探索了國外高校專業(yè)實驗室的情況，如鄭惠玲[17]對美國耶魯大學實驗室的管理機制進行了分析。顧艷紅等[18]闡述了明尼蘇達大學開放實驗室的管理模式，從培養(yǎng)學生非技術能力方面為加快我國開放實驗室管理提供了一些有益的經驗。程敬麗[19]、田德美[20]等分別以密西根大學和猶他大學為例，介紹了化學實驗室在實驗安全、實驗過程、試劑管理、廢液處理及安全教育等方面的管理方式以及美國 EHS管理體系在大學實驗室安全管理方面所起的作用。吳偉等[21]以加州大學洛杉磯分校材料化學實驗室為例，介紹了該校的培訓制度，管理體系和儀器設備的高效運行情況。曲劍波等[22]對澳大利亞新南威爾士大學的實驗室管理體系進行了調研。

為探索具有交叉性、綜合性大型共享實驗平臺的運作模式，筆者結合在美國賓夕法尼亞州立大學材料研究所（Material Research Institute，MRI）實驗室進行研究工作的切身經歷，就美國大學大型共享實驗室的現狀進行探索，并提出幾點思考與建議。

1 美國大學大型共享實驗平臺的管理

美國賓夕法尼亞州立大學是全球百強高校，其工程學科在全球擁有很高的聲譽。從1907年開始，該校就一直是美國材料研究領域的先驅。MRI實驗室整合重建于2001年，下設材料表征實驗室、納米制造實驗室、材料計算中心和 2D晶團合成實驗室，集成了表征、制造、理論、合成這4種實驗解決方案，以促進多學科教育和材料創(chuàng)新為使命，希望其開展的無國界研究及培養(yǎng)出的學生能夠在材料技術領域進行交流與創(chuàng)新。該實驗室擁有 585 m2的安靜實驗室，880 m2的納米無塵室（1000級/100級），各類核心設備 250臺（套），其研究經費總和在美國位列前三，其中跨學科交流為總研究經費做出了較大貢獻。該學科涉及全校5個學院和15個系，200多名教職員工，100名研究員，并將全校與材料研究與應用相關的學科（材料科學、化學、物理、生物、醫(yī)學、工程學、農學、高級計算技術、地球礦產等）以及課題組人員匯集到一個平臺上，最終目標是創(chuàng)造新知識，并將材料技術轉讓給工業(yè)界和政府；集培訓、教學、科研、成果轉化為一體，不僅是實驗室和儀器的集合，而且體現了一種新的研究方式和運作模式。

大型開放共享實驗室吸引大批研究者和企業(yè)人士，這也意味著實驗室工作量的增加。在解決由于實驗項目增多而導致工作量增加的問題上，該實驗室在人力資源管理上有較好的做法。高效的管理系統承擔了大部分的事務性管理工作，使設備管理人員不需要在計時、計費、耗材管理等事務性工作上花費太多的時間，設備管理人員的時間用于培訓、維護及設備操作這類核心工作上。另外，實驗室還聘任相關專業(yè)的兼職學生，從事樣品制備，機械加工等輔助性工作。該實驗室的管理運作模式具有以下特點。

1.1 準入制度

實驗室及儀器共享平臺旨在提高實驗室及儀器設備安全正確的使用率，使用人員首先應具備良好的安全意識和科學態(tài)度。嚴謹的準入制度是保證這一過程安全的首要條件。進入MRI實驗室的所有用戶必須完成所有的先期培訓，才能被授權訪問樓宇及其內部的實驗室。要獲得準入許可需要完成以下3個步驟。

步驟 1：安全培訓。涉及準入的安全培訓由環(huán)境健康安全部（Department of Environmental Health and Safety，EHS）這一專職實驗室及研究安全的管理部門執(zhí)行。它所執(zhí)行的標準與行業(yè)標準一致，其執(zhí)行人員不屬于MRI實驗室。以個人ID登錄EHS網站，完成4個時長約為10~20 min的在線網絡培訓課程并完成答題取得80分以上的分數以獲得結業(yè)證書。在線網絡培訓的內容包括：安全簡介、化學安全性、危險廢物管理與處置、應急準備等。通過網絡課程培訓，用戶必須知道各類安全標志、各類防護用品以及化學藥品的使用和處理、廢棄物的處理、緊急情況的處置與方法，相關聯系人、逃生出口，洗眼、噴淋裝置的使用等。該培訓內容以實用信息為主，其主要內容多為視頻和圖片，結合講解，內容短小精悍，測試內容以可能遇到的實際安全問題為主，具有很強的針對性。在完成線上網絡培訓并獲得4項結業(yè)證書后可進入每周兩次、時長30 min的安全課堂培訓，以完成現場最終審查。另外，根據要使用的實驗室或儀器設備的特殊性質，可能還需要其他特定的EHS培訓。例如無塵室、X射線衍射室的使用都需要額外的培訓。對于部分安全等級較高的實驗室或者有特殊要求的實 驗室（如無塵室）其準入權限每年更新，即學年結束后需重新在線復習安全培訓課程，以進行安全性重新認證。

步驟 2：獲得訪問授權。成功完成所有必需的安全培訓后，將準許進入MRI科學綜合大樓及其內部的實驗室。針對用戶需要使用的設備填寫設備訪問授權表。同時需告知導師和負責人，獲得課題負責人的簽名許可。訪問權限僅授予申請使用的實驗室及設備，一個授權不能覆蓋所有實驗室和儀器，即獲得哪個實驗室的授權只能進入相應的實驗室。授權訪問制度避免了實驗室人員的混雜，增加了實驗室操作的安全性。

步驟 3：創(chuàng)建用戶賬戶。對于每個使用實驗室及儀器的用戶都需要建立自己的賬號和計費賬戶，如使用他人賬戶進行預約，使用儀器，均被認為非法。計費賬戶會關聯到基金（由課題負責人核準）、培訓和實驗結束后，從該賬戶中扣除相應費用，在該準入制度下每個賬戶的注冊和使用是唯一的。

除了承擔最終審核功能的課堂安全培訓及個別實驗室、特定儀器的準入許可外，準入制度的操作大部分可自助完成。

1.2 培訓制度

當獲得實驗室和設備的訪問授權后，還需要具備操作實驗設備的資格。完善的培訓制度是使學生獲得科學、正確、浸入式大學教育及研究經驗的良好途徑。每臺設備都有經驗豐富的工作人員負責，他們負責在實驗前解答疑問，提供制樣咨詢、培訓和實驗輔助。大多數設備在進行2~3次的培訓后，學生即可獲得系統授權，自主操作設備。在第一次培訓時學生就可以自己帶著樣品進行有針對性的練習。在完成對設備的培訓之后，具備獨立操作設備的能力后，設備管理人員將在RIMS系統中授權用戶使用該設備。在樣品多的情況下自助操作是能夠節(jié)約實驗費用的一種有效方法。

根據時間和人數，培訓分為個別培訓和團體培訓兩種，團體培訓節(jié)約費用，但時間固定。一些使用頻率較高的大型儀器設備，如 XRD、SEM、TEM 等，實驗室定期提供團體培訓，只需在共享平臺預約報名即可，需要個別培訓的項目可直接與設備管理員溝通協商。

1.3 網絡管理系統

良好的共享實驗平臺是實現自助、高效、公平實驗管理的基礎。MRI實驗中心采用 RIMS（research instrumentation management system）網絡共享平臺管理250余臺核心設備和68個實驗室，能夠面向世界各地開放實驗室和實驗儀器。實驗需求者可在自己的計算機上訪問該平臺，完成準入、注冊，查看授權，獲得PI（課題負責人）授權，預約實驗室、預約設備、預約實驗時間，聯系管理員，報告實驗耗材，了解實驗進展（計時、收費）、費用管理（發(fā)票、收據）等全程實驗管理。每項培訓、每個實驗室、每臺設備均有明確的使用標價，管理系統憑用戶唯一 ID按照進入實驗室時間及設備使用時間開始計時，結束后計費，使用戶能夠掌控自己的實驗節(jié)奏，如同在自己的實驗室工作一樣。RIMS系統還提供計費賬戶的后臺管理，完成內部結算，開具發(fā)票等事宜。

1.4 廢棄物的處置及EHS的職責

EHS負責儀器設備及安全環(huán)境等方面的管理。對于實驗過程中產生的廢棄物各實驗室將廢棄物分類（輻射廢棄物，化學廢棄物，傳染性廢棄物，燈管和鎮(zhèn)流器）按 EHS的要求封裝好后，各實驗室在 EHS的網站中提交廢棄物處置申請，EHS負責收集。廢棄物懸掛綠色標簽，標簽上標明廢棄物收集的起止時間、物品名稱。

根據 1.1、1.2、1.3、1.4所描述，大型共享實驗平臺管理系統流程見圖1。

1.5 實驗室的社會責任

實驗室除每日例行的實驗工作外，也非常重視自己的社會責任，希望能夠有更多的人從實驗室受益，并了解實驗室安全操作的重要性。每周固定時間自由聚會（如 Millennium Café），供學生、教師和研究人員跨學科交換實驗方面的創(chuàng)意、想法和挑戰(zhàn)；為讓實驗者及公眾了解并熟記實驗室安全條例，開展實驗室安全奧林匹克活動，邀請全世界相關領域學者進行學術講座，接納社會團體對部分實驗室參觀、學習等。

2 國內高校大型共享實驗室的管理啟示

2.1 應對實驗室復雜的安全狀況

國內高校普遍存在實驗室?；贩N類多、數量大，實驗室使用頻繁，人員復雜、集中、流動性強等問題[23]。各高校已充分認識到實驗室安全是實驗室管理的首要問題[24]，但目前大多數管理文件和制度以手冊和文件的形式為主，用戶在進入實驗區(qū)域前是否了解這些制度就不得而知了。無論管理文件制定得多么嚴密，如果用戶不知道或無從知曉，其管理制度也是無法起到作用的。如何把國內實驗室的管理制度從文件，變?yōu)橛脩舻恼鎸嵓寄苁且豁椞魬?zhàn)。這種技能將作為學生學習非技術能力的一部分，對其未來職業(yè)生涯產生影響。國外實驗室在管理制度的實施和普及方面做了較多有效的工作，把安全準入制度作為進入大型共享實驗室的第一條規(guī)定，與實驗室共享網絡平臺聯動，杜絕未通過安全考核人員進入實驗室，避免不安全事故的發(fā)生，在這方面是值得借鑒和參考的。

圖1 大型共享實驗平臺管理系統流程

2.2 應對實驗設備多，管理難度大

目前，國內高校推行了共享設備網絡平臺的建設工作，在對外開放設備、高效利用設備方面取得較大進步。其預約制度、經費管理制度在網絡實驗平臺上都一目了然，提高了設備的使用率[25]。在今后的發(fā)展中，將實驗前期工作和實驗后續(xù)工作（如將耗材申報，原材料使用量檢測，廢棄物申報處理）等與共享平臺相鏈接，可更大限度地減少實驗的事務性工作，進而使設備管理人員有更多的時間用于與實驗直接相關的工作，提高其時間利用的效率。

2.3 深化培訓制度，提供培訓學習機會

國內高校應積極倡導大型儀器設備安全培訓，使更多的研究生或本科生能夠獲得設備培訓的機會[15]。在國內高校，培訓的受眾人數、培訓數量和廣度方面還有較大的提升空間。這與國外人力資源應得到充分利用的理念有關，一方面國外高校鼓勵經過培訓的用戶開展自助實驗，為用戶提供獨立學習的機會；另一方面國外的人力成本較高，需節(jié)約實驗的人力資源成本。這種理念促成了他們自助式學習的良性循環(huán)：實驗儀器的管理人員僅對較少試樣開展上機實驗，這樣實驗儀器的管理人員有較多的時間用郵件回答用戶提出的各類問題，這一方式有效地推廣了儀器的自助使用。國內由于師生比、培訓制度、培養(yǎng)理念各方面的限制原因，學生獲得培訓的機會還是偏少。所以國內高校在實驗平臺共享機制培訓方面還要針對國情、校情為學生提供更多的培訓和實踐機會。

2.4 規(guī)范高效處理實驗室廢棄物

大部分國內實驗室廢棄物處理未納入儀器設備共享平臺，且廢棄物的等級分類不夠明確，未經過培訓的用戶不知如何科學地處置廢棄物，而這項工作需要實驗室及儀器管理人員負責，這無疑增加了儀器管理者的工作量，相應地減少了其在儀器培訓、科學實驗方面的工作時間。美國高校EHS體系在學生學習階段帶來的專業(yè)安全理念，使學生在畢業(yè)后被完整帶入到社會和企業(yè)中去，使實驗室安全形成良性循環(huán)，于是安全文化也逐漸成為校園文化的重要組成部分。

3 結語

推動大型開放共享實驗室建設是響應國家科技興國、新工科布局的戰(zhàn)略要求之一。大型實驗儀器設備的安全共享首先需解決安全的問題，需解決由于工作事務增多而面臨的安全管理問題。此外，在大型實驗儀器設備安全培訓質量方面還可提高其開放共享的成效，進一步完善培訓制度，以便使更多的實驗者受益。

致謝：感謝美國賓夕法尼亞州立大學MRI實驗室Prof. Sridhar Komarneni的訪問邀請，感謝MRI實驗室 Dr. Clark Trevor Edward 和 Anderson Julie Marie提供的實驗室及設備使用指導，感謝Villalpando Manuel Ruby提供的培訓指導。