南開大學生物實驗中心歷來十分重視學生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng), 而先進的大型儀器設備又是培養(yǎng)創(chuàng)新全面人才的重要基礎。在世行貸款、“211 工程”和“985 計劃”的大力支持下, 生物實驗中心的教學條件、儀器設備等都有了很大提高, 為本科生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)創(chuàng)造了良好的條件。然而隨著大批先進儀器設備的引進, 如何高效地使用和維護這些儀器又成為擺在教師面前的首要問題。生物實驗中心于2006 年成立公用儀器實驗室,集中全中心內(nèi)的大型先進儀器設備, 除承擔本科生專業(yè)實驗課和開放實驗等教學任務外, 還作為儀器設備共享平臺面向全院及全校開放, 提高了資源利用率的同時降低了維護運行的成本。本文主要闡述了公用實驗室大型儀器的管理機制, 并從4 個方面進行探討。

1 　情況簡介

隨著國家和學校對大型儀器的投入不斷加大, 一批具有世界先進水平的儀器設備陸續(xù)進入實驗中心,使中心儀器設備的整體水平大幅提高, 達到了全國領(lǐng)先水平, 如顯微互動系統(tǒng)、膜片鉗放大器系統(tǒng)、二維電泳分析系統(tǒng)、高效液相色譜、冰凍切片機、大型冷凍離心機、石蠟包埋機、石蠟切片機、凝膠成像系統(tǒng)、熒光顯微鏡及圖像分析系統(tǒng)等。目前生物實驗中心已有價值10 萬元以上儀器設備20 余臺, 儀器總價值超過1300萬元, 為開展高水平的實驗教學和培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了堅實的物質(zhì)基礎。隨著大型儀器設備數(shù)量和價值的不斷提高, 儀器運行環(huán)節(jié)中又出現(xiàn)了新的問題。這些問題總結(jié)為一句話即是:儀器設備使用效率較低, 運行維護成本高。例如:許多大型儀器使用頻率較少, 個別設備的運行時間甚至達不到國家規(guī)定的年額定機時;有些儀器購置后缺少必要的維護運行經(jīng)費, 致使長期閑置, 有些儀器缺乏必要的維護保養(yǎng), 導致使用壽命大幅下降。另外, 由于中心按照二級學科下設5 個專業(yè)實驗室, 各實驗室分別購置所需儀器, 導致有些設備重復購置, 造成設備經(jīng)費的浪費;還有些儀器缺少專門的技術(shù)人員管理, 在使用過程中造成損壞;又由于實驗課程的限制,本科生直接接觸和操作先進儀器的機會仍然較少, 未能充分發(fā)揮大型設備在實驗教學及學科建設中的積極作用等。因此, 如何充分發(fā)揮和提高這些設備的使用效益, 使先進儀器充分為教學服務, 如何對儀器進行有效的維護和保養(yǎng), 延長設備的使用壽命, 最終使之步入良性運行, 最大程度地發(fā)揮大型儀器在教學中的積極作用, 已成為了亟待解決的現(xiàn)實問題。南開大學生物實驗教學中心自2006 年以來, 一直致力于公用儀器實驗室的建設。基于以上問題, 教學中心對中心內(nèi)部的大型儀器設備進行了規(guī)劃重組:對于功能專一、使用范圍針對性較強的設備, 放置在各專業(yè)實驗室, 例如膜片鉗放大器系統(tǒng)放置在動物生理學實驗室;對于使用范圍較廣, 專業(yè)限制性不太強的設備, 如二維電泳分析系統(tǒng)、高效液相色譜、顯微互動系統(tǒng)等, 則集中在公用儀器實驗室。這樣布局十分利于提高儀器的使用率, 各實驗室不再需要重復購置設備,同時大型儀器的集中放置也便于技術(shù)人員管理, 有利于學生接觸高端設備, 開展高水平實驗課。

2 　整合公用儀器, 應用于基礎實驗教學

生物實驗中心建立公用儀器實驗室后, 整合5個專業(yè)實驗室擁有的相同儀器或同類設備, 這樣可提高儀器的使用率, 同時也有效提高了基礎實驗教學的效率。例如, 顯微觀察是生物學中多門學科形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察的必備實驗手段, 在植物學、動物學、細胞與遺傳學、微生物學等基礎實驗課程中, 均可涉及到借助顯微鏡來觀察細胞、組織或菌體的細微結(jié)構(gòu)。我們在各專業(yè)實驗室資源的基礎上, 投資購買了顯微互動系統(tǒng), 每年可承擔全校生科院、環(huán)科院、藥學院以及哈爾濱醫(yī)科大學、河北醫(yī)科大學、天津醫(yī)科大學、天津中醫(yī)藥大學和北京中醫(yī)藥大學醫(yī)學預科班的植物學分類學、解剖學、生態(tài)學、細胞學實驗和遺傳學實驗, 同時承擔生科院生物科學、生物技術(shù)專業(yè)的部分微生物、動物學、細胞與遺傳學的實驗內(nèi)容。累計為我校生物科學、生物技術(shù)、藥學、臨床醫(yī)學、環(huán)境科學等5 個本科專業(yè), 近1000名學生進行實驗。在植物細胞觀察、遺傳學細胞分裂時期觀察、微生物菌體觀察及動物組織切片觀察等實驗中應用效果良好, 提升了教學水平, 同時也大大提高了儀器的使用效率。

3 　依托先進教學資源, 開設高水平專業(yè)實驗課

儀器設備是實驗教學的重要物質(zhì)基礎, 而貴重、先進的實驗儀器又是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的先決條件。南開大學生物實驗教學中心充分利用現(xiàn)有的先進教學條件, 為本科生開設生物科學綜合實驗、開放實驗必修專題等綜合性、研究型實驗, 讓學生掌握現(xiàn)代生物技術(shù)和生命科學研究新方法, 為培養(yǎng)學生的動手和創(chuàng)新能力奠定了基礎。生物科學綜合實驗是遵循生物科學本科專業(yè), 主要培養(yǎng)基礎研究型人才的目標而設置的專業(yè)性質(zhì)的綜合大實驗。該實驗下設多個實驗項目組, 每組包含2個不同專業(yè), 涉及多種生命科學前沿技術(shù)和方法, 以及由生科院教師的科研成果轉(zhuǎn)化而來的子實驗。這些實驗使用到多種先進儀器, 使學生在本科階段即可接觸到免疫組化、冰凍切片、表達產(chǎn)物免疫方法檢測等最先進的實驗內(nèi)容和實驗方法, 充分發(fā)揮了先進設備在提升本科實驗教學水平中的作用。例如, 中心利用膜片鉗放大器系統(tǒng)開設“膜片鉗四種記錄模式的建立, 以及神經(jīng)細胞通道電流信號的采集及影響因素觀察”實驗項目, 使本科生不僅在感官上, 更重要的是在實際操作上接觸到了神經(jīng)細胞培養(yǎng)、膜片鉗放大系統(tǒng)信號采集等技術(shù), 這在全國乃至世界上都是很難得的。如果沒有先進教學儀器設備作基礎,這樣高水平的實驗課程是無法開展的。開放實驗必修專題是生物科學學院為生物技術(shù)專業(yè)開設的, 以培養(yǎng)應用型人才為目標的設計型實驗。該實驗的實驗項目大多數(shù)是學院教師科研課題中的一部分, 學生在一個學期的時間內(nèi), 根據(jù)查得的資料自行安排時間, 獨立或在研究生幫助下設計實驗流程, 并完成實驗。該課程涵蓋植物生物學、動物生物學、細胞生物學、遺傳學、生物化學與分子生物學等多學科的相關(guān)實驗內(nèi)容和方法, 需要多種不同層次和種類的儀器設備作基礎。生物實驗中心依托雄厚的設備基礎, 將以往要在各教師科研實驗室完成的開放實驗必修專題,引入實驗中心公用儀器實驗室, 既方便了學生實驗, 又利于教師統(tǒng)一監(jiān)督管理;既在實驗中開拓了學生的思路, 又提高了儀器的使用效率。此外, 百項工程等競賽性的實驗項目也陸續(xù)在公用儀器實驗室開展, 大幅提高了資源利用率, 充分發(fā)揮了先進儀器設備在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)中的作用。

4 　結(jié)束語

儀器共享平臺自建立以來, 運行良好, 為學院、學校的科研提供了便利, 節(jié)約了資源, 同時也進一步提高了中心大型儀器的使用率, 降低了維護費用, 使先進設備的優(yōu)勢發(fā)揮得更好。鑒于大型儀器設備增加所出現(xiàn)的使用率較低、維護費用較高的問題, 南開大學生物實驗中心成立科技創(chuàng)新實驗室集中管理大型儀器, 通過開設高水平專業(yè)實驗課、建立儀器共享平臺等措施提高儀器使用頻率和使用效益, 同時通過制定有效的管理規(guī)章制度, 規(guī)范了大型儀器的使用, 降低設備維護成本, 延長使用壽命, 更加充分地發(fā)揮了學校儀器設備的投資效能, 為教學、科研及學科整體水平的提升提供了強有力的支持。2007 年, 南開大學生物實驗中心已成功申報成為國家級生物實驗教學示范中心。為了進一步管好、用好中心的大型儀器設備, 中心將進一步提高設備管理技術(shù)人員的理論和實踐水平, 建設一支技術(shù)力量雄厚的專業(yè)人才隊伍, 并深化設備資源的共享和健全維護費用管理制度, 借助良好的教學資源, 更好地發(fā)展教育事業(yè), 為培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才貢獻力量。