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[摘要]大精儀器在高校科研和人才培養(yǎng)上發(fā)揮著重要作用。為達(dá)到儀器管理更好地服務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們調(diào)研了高校大精儀器的教學(xué)和管理現(xiàn)狀。本文以四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院為例，結(jié)合本校化學(xué)本科教學(xué)實(shí)踐，探索了由淺入深的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)到提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，再滲透到研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。初步實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用率和學(xué)生科研素養(yǎng)、動(dòng)手能力的雙提升。對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展有一定的推廣和借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]大精儀器；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；儀器管理；人才培養(yǎng)

為了適應(yīng)教學(xué)改革、科研和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要，高等院校實(shí)驗(yàn)室的大型精密儀器設(shè)備日益增多。大型精密儀器具有技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、價(jià)格昂貴、數(shù)據(jù)處理快、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，其檔次和擁有量是辦學(xué)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。調(diào)研發(fā)現(xiàn)大精儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)未充分發(fā)揮其預(yù)期作用[1-3]。部分高校甚至出現(xiàn)價(jià)格不菲的大精儀器閑置成為“展覽館中的展品”。究其根本，源于大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴、實(shí)驗(yàn)時(shí)間及條件、專業(yè)技術(shù)人員稀缺等因素，使得本科生接觸大型儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)大大減少。因此，提高大型儀器的使用率，使其高效服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為各大高校研究的重要課題[4-5]。

1大型儀器教學(xué)現(xiàn)狀

近年來(lái)，高等學(xué)校通過(guò)世界銀行貸款、國(guó)家和地方共建經(jīng)費(fèi)和科研項(xiàng)目的增加，購(gòu)入了數(shù)量眾多的大型儀器設(shè)備。四川師范大學(xué)作為國(guó)家“中西部高校基礎(chǔ)能力建設(shè)工程”重點(diǎn)建設(shè)高校，化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院是四川師范大學(xué)辦學(xué)歷史最為悠久的院系之一，其中學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心共有原子吸收光譜儀、原子發(fā)射光譜儀、X射線衍射儀、差熱分析儀、液相色譜儀、液質(zhì)聯(lián)用、紅外光譜儀、熒光光譜儀等百余臺(tái)大型儀器設(shè)備。目前高校大型儀器設(shè)備的教學(xué)模式主要有：演示教學(xué)、虛擬教學(xué)和開(kāi)放式教學(xué)。由于大型儀器價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜以及實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限等多方面因素的制約，這些教學(xué)模式僅僅只讓學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)課程的理論知識(shí)，而未能讓每一位學(xué)生都能夠親自動(dòng)手操作儀器，學(xué)生在大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)受到了很大的限制[3]。以四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前為例，有以下問(wèn)題：(1)儀器分析理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍過(guò)廣，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量多，且沒(méi)有設(shè)置選修課，學(xué)生上完大多知之甚少；例如，大三環(huán)境工程專業(yè)一學(xué)期就有四種不同的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)繁重，學(xué)生大多是走馬觀花，未理解到實(shí)驗(yàn)原理；(2)老師以演示教學(xué)為主，加之上課學(xué)生人數(shù)較多，學(xué)生沒(méi)有充分的時(shí)間去親自動(dòng)手操作儀器，大型儀器設(shè)備專業(yè)人才稀缺，且組與組教師水平存在差異，導(dǎo)致學(xué)生之間實(shí)驗(yàn)技能會(huì)有較大差異；(3)大型儀器在工作時(shí)間測(cè)試任務(wù)繁重，影響了對(duì)學(xué)生的開(kāi)放。因此想要科學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)再上新臺(tái)階，如何讓大型儀器和實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)的共贏，是我們本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索的重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

2大型儀器本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

長(zhǎng)期以來(lái)，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)所使用的儀器設(shè)備相對(duì)落后[6]，畢業(yè)生缺乏使用先進(jìn)測(cè)試儀器的實(shí)踐機(jī)會(huì)[7-8]。為滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)分析測(cè)試人才的需求，根據(jù)四川師范大學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求：實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣、基本技能、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力為目標(biāo)。針對(duì)本科生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)中更注重知識(shí)的基礎(chǔ)性和趣味性，因材施教，提出了“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)-提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)-研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)”這一由淺入深本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索模式，并付諸了實(shí)踐。以下對(duì)這三方面進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

2.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱俗寣W(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理，掌握基本操作方法。(1)理論必修和實(shí)驗(yàn)選修相結(jié)合。學(xué)校每學(xué)期都會(huì)有針對(duì)性地為工科類專業(yè)開(kāi)設(shè)有關(guān)儀器方面的專業(yè)理論必修課。首先老師講授理論知識(shí)，學(xué)生初步了解儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理、功能和操作方法，其次再安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程，先由教師講解及演示操作方法，再由學(xué)生動(dòng)手操作完成實(shí)驗(yàn)，最后達(dá)到提高儀器的使用率和培養(yǎng)學(xué)生操作能力的目的。由于我院實(shí)驗(yàn)課程較多，學(xué)生大多上完知之甚少，這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)安排達(dá)到的教學(xué)效果差強(qiáng)人意，對(duì)于上述現(xiàn)象，建議實(shí)驗(yàn)課程采用選課制。選課制模式：學(xué)校開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課種類數(shù)量因年級(jí)不同而不同。根據(jù)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)決定實(shí)驗(yàn)選修課的總數(shù)，學(xué)生每學(xué)期可選修其中幾門(mén)感興趣且熟悉的課程來(lái)達(dá)到學(xué)分要求。基于興趣和熟悉程度選擇相應(yīng)大型儀器的選修課程，有效解決了學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)卻生疏的問(wèn)題，進(jìn)而提高了教學(xué)質(zhì)量。(2)改革教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。教師的教學(xué)水平直接影響著教學(xué)質(zhì)量。高校一般的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不同的組分配不同的實(shí)驗(yàn)老師，由于教師教學(xué)水平存在差異，在教學(xué)方法上或多或少都有區(qū)別，學(xué)生們通過(guò)老師獲得的實(shí)驗(yàn)知識(shí)也不盡相同，可能導(dǎo)致同一個(gè)班的學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平相差很大，不利于后續(xù)教學(xué)的開(kāi)展。改革教學(xué)模式，從同一組實(shí)驗(yàn)教師中挑選一名師作為主講人，講解實(shí)驗(yàn)的原理、操作及注意事項(xiàng)，同時(shí)伴隨視頻式教學(xué)和演示性教學(xué)，其它老師和學(xué)生同堂聽(tīng)課。這樣的同行督導(dǎo)教學(xué)模式既有利于青年教師們的成長(zhǎng)，提高了實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)熱情，更讓學(xué)生直接受益于高效的課堂教學(xué)，最小化的消除了組間差異。(3)開(kāi)展大型儀器設(shè)備講座。定期開(kāi)展有關(guān)大型儀器設(shè)備講座，通過(guò)視頻演示及教師解說(shuō)大型儀器的構(gòu)造及工作原理，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)大型儀器設(shè)備學(xué)習(xí)的積極性，更深層次地認(rèn)識(shí)到大型儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)中的重要作用及意義。這一方式不僅能滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，還逐步培養(yǎng)了他們動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，擴(kuò)寬了知識(shí)視野。

2.2提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上，增加學(xué)生實(shí)踐操作比例，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、創(chuàng)新和動(dòng)手的能力。(1)增設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐課程。參考人才培養(yǎng)計(jì)劃，增加創(chuàng)新實(shí)踐課程數(shù)量和種類，將即時(shí)學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，進(jìn)而提高整體綜合素質(zhì)。例如在做完《生物樣品汞的測(cè)定》實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)原子熒光光度計(jì)(AFS)的運(yùn)行原理及應(yīng)用范圍可對(duì)污染水體及土壤等所含元素含量進(jìn)行痕量分析，同時(shí)結(jié)合水污染控制工程和環(huán)境微生物學(xué)理論知識(shí)可初步設(shè)計(jì)一個(gè)處理工藝系統(tǒng)。其中新穎突出的設(shè)計(jì)參與“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”、“互聯(lián)網(wǎng)+”申報(bào)和評(píng)選工作。通過(guò)一系列實(shí)踐教學(xué)來(lái)學(xué)習(xí)現(xiàn)代分析方法，掌握大型儀器設(shè)備的使用與操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科研實(shí)驗(yàn)技能[9]。(2)開(kāi)展課外科技活動(dòng)。課外活動(dòng)相對(duì)于理論知識(shí)具有較強(qiáng)的靈活性，開(kāi)展課外科技活動(dòng)剛好可以彌補(bǔ)理論知識(shí)的不足。除由科研老師帶隊(duì)，學(xué)生自行報(bào)名，組織一支科研隊(duì)伍，參與課題研究，還可適當(dāng)增加去當(dāng)?shù)毓ぎa(chǎn)觀摩實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)。對(duì)于低年級(jí)的學(xué)生，對(duì)大型儀器的了解基本全部來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室，觀摩機(jī)會(huì)的增加可以讓更多的本科生將理論運(yùn)用到實(shí)際操作中，將書(shū)本上抽象的知識(shí)變得更具體，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手的興趣，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力。(4)舉辦相關(guān)的技能操作競(jìng)賽。定時(shí)舉辦大型儀器相關(guān)操作競(jìng)賽，競(jìng)賽成績(jī)直接和獎(jiǎng)學(xué)金掛鉤，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。學(xué)生在競(jìng)賽中扎實(shí)了操作技能，由獲得了榮譽(yù)。對(duì)于競(jìng)賽成績(jī)突出的同學(xué)，頒發(fā)上崗證書(shū)，聘任為測(cè)試助管，視其測(cè)試量發(fā)放一定的獎(jiǎng)勵(lì)金，在師生中得到了很好的反饋和認(rèn)可。

2.3研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

研究性教學(xué)對(duì)象針對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，是為了讓本科生的實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，增強(qiáng)本科畢業(yè)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決綜合性問(wèn)題的能力。(1)增加實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度。普遍高校實(shí)驗(yàn)室均對(duì)本科生開(kāi)放程度不高，多數(shù)高校有比較成熟的大精儀器測(cè)試管理網(wǎng)上平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上應(yīng)對(duì)有繼續(xù)深造意向的本科生增大開(kāi)放度，使其接觸更多的大型儀器設(shè)備，進(jìn)一步提高本科畢業(yè)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，改變“高分低能”的現(xiàn)狀[10-13]。以我院為例，學(xué)生可在學(xué)校大型儀器管理平臺(tái)上預(yù)約，還可查看實(shí)驗(yàn)室的占用情況，合理安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。如紫外光譜儀器室每周周五下午13:00~15:00在大精儀器管理平臺(tái)網(wǎng)上預(yù)約開(kāi)放，培訓(xùn)合格的學(xué)生向?qū)嶒?yàn)室提交申請(qǐng)，由相關(guān)管理人員批準(zhǔn)后使用。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室全程攝像監(jiān)控，責(zé)任明確，實(shí)驗(yàn)室反而比老師在場(chǎng)時(shí)更加規(guī)整有序，得到了學(xué)生的認(rèn)可。部分利用效率低的儀器可采用全天開(kāi)放。學(xué)生可較自由地、有針對(duì)性地選做一些高層次實(shí)驗(yàn)，以發(fā)揮其學(xué)習(xí)潛力和鍛煉實(shí)驗(yàn)操作能力，提高實(shí)驗(yàn)操作技能，從而為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和科研工作打下基礎(chǔ)。此外水平較低的學(xué)生可利用此機(jī)會(huì)彌補(bǔ)在實(shí)驗(yàn)上操作的不足。(2)開(kāi)展大型儀器設(shè)備操作技術(shù)的培訓(xùn)。大型儀器操作方法的講座讓學(xué)生熟悉其理論知識(shí)體系，而操作方法技巧并沒(méi)有在學(xué)生腦海里留下很深的印象[14]。通過(guò)開(kāi)展大型儀器設(shè)備操作技術(shù)的培訓(xùn)，不僅讓教師儀器教學(xué)更專業(yè)化，且使學(xué)生儀器操作更熟練可行。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的大型儀器管理人員可以聘請(qǐng)通過(guò)培訓(xùn)且結(jié)業(yè)的學(xué)生，并發(fā)放適當(dāng)?shù)膱?bào)酬。一方面有效緩解了測(cè)試?yán)蠋煖y(cè)試壓力；另一方面讓學(xué)生們學(xué)有所用，充分利用人力資源。(3)適當(dāng)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、技能和創(chuàng)新能力的再提高和檢驗(yàn)，是對(duì)學(xué)生科研素質(zhì)的一次系統(tǒng)培養(yǎng)。適當(dāng)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，如要求學(xué)生從原理、作用、實(shí)際應(yīng)用、操作技巧詳細(xì)介紹一種大型儀器，將大型儀器應(yīng)用穿插到本科生的教育中，加深對(duì)大型儀器的理解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)激發(fā)研究興趣激活思維，使其獲得將大型儀器應(yīng)用于自身科研領(lǐng)域必備的能力，滿足國(guó)家對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)人才的需求[15-16]。

3完善大型儀器管理制度

儀器管理制度是管好、用好大型儀器的保障。不斷完善和健全管理制度才能充分發(fā)揮大型儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要作用[17]。

3.1落實(shí)儀器管理和使用責(zé)任制

學(xué)生上機(jī)必須經(jīng)培訓(xùn)和考核合格方能操作，開(kāi)放預(yù)約應(yīng)嚴(yán)格遵守時(shí)間約定和實(shí)驗(yàn)室章程，進(jìn)出要嚴(yán)格填寫(xiě)“實(shí)驗(yàn)室使用進(jìn)出登記”、“儀器使用記錄”，且全程視頻監(jiān)控，學(xué)生使用責(zé)任落實(shí)到指導(dǎo)老師和儀器管理老師，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，取消其預(yù)約權(quán)限和使用權(quán)。由于責(zé)任事故造成儀器設(shè)備的損壞，嚴(yán)格追究使用人的責(zé)任。

3.2完善管理制度

“儀器操作規(guī)范和注意事項(xiàng)”、“學(xué)生實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)則”、“實(shí)驗(yàn)室安全管理規(guī)則”上墻，進(jìn)出人員要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室有關(guān)的制度。儀器設(shè)備必須專人專管，發(fā)生事故，儀器負(fù)責(zé)人應(yīng)立即報(bào)告管理部門(mén)，并寫(xiě)出事故報(bào)告，各儀器的故障、維修、及解決過(guò)程均須記錄備案。

4結(jié)語(yǔ)

四川師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在大精儀器本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范點(diǎn)，試行由淺入深的教學(xué)模式，從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)到提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，再滲透到研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)各種有效途徑和方式讓本科生有效的接觸和使用大型儀器設(shè)備，促進(jìn)了大型儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)推廣和創(chuàng)新型高素質(zhì)人才培養(yǎng)。同時(shí)對(duì)探索適合高校本科生大型儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展之路，也是一次積極有益的嘗試。

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作者：楊聰玲 梁玲玲 陳丹 蔣佩伶 馬駿 余文浩 單位：四川師范大學(xué)