開放大型儀器設(shè)備對提高本科實驗教學(xué)質(zhì)量之思考

夏燎原，胡云楚，吳義強

（1. 中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004；2. 中南林業(yè)科技大學(xué) 理學(xué)院，湖南長沙 410004）

開放大型儀器設(shè)備對提高本科實驗教學(xué)質(zhì)量之思考

夏燎原1，胡云楚2，吳義強1

（1. 中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004；2. 中南林業(yè)科技大學(xué) 理學(xué)院，湖南長沙 410004）

大型儀器設(shè)備作為高校教學(xué)、科研持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，反映了學(xué)校的綜合實力、科研水平和教學(xué)質(zhì)量。中南林業(yè)科技大學(xué)木材科學(xué)與技術(shù)學(xué)科為國家重點學(xué)科，擁有20余臺大型進口分析測試儀器，具備了良好的實驗平臺。合理利用大型儀器的開放來促進本科的實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，符合當前學(xué)科發(fā)展前沿對人才培養(yǎng)的要求。

大型儀器設(shè)備；資源共享；實驗教學(xué)改革；人才培養(yǎng)

大型儀器設(shè)備作為高校教學(xué)、科研持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，體現(xiàn)了高校的綜合實力、科研水平和教學(xué)質(zhì)量。[1]隨著我國的教育的深入改革和國家、地方政府財政的大力支持，地方高校實驗室的建設(shè)迎來了前所未有的機遇，購置了眾多先進的大型儀器設(shè)備。然而，從大多數(shù)地方高校的實驗室儀器使用狀況來看，大型儀器由于價格昂貴和專業(yè)性較強，維護和維修費用高，因而更多的只是用于教師、研究生的科研工作。[2]再者，一直以來本科教學(xué)存在只注重理論知識的傳授，不重視實踐能力的培養(yǎng)這么一個誤區(qū)。因而，本科實驗教學(xué)與大型儀器的開放存在著明顯的脫節(jié)。這不但造成了高校教育資源的嚴重浪費，而且影響了本科教學(xué)質(zhì)量，不符合當前國家對高素質(zhì)人才的培養(yǎng)趨勢，甚至成為了阻礙地方高校持續(xù)發(fā)展的瓶頸。[3]因而，如何合理的利用大型儀器設(shè)備的開放來促進本科的教學(xué)實驗改革，提高本科教學(xué)質(zhì)量，是高校管理人員和相關(guān)教師值得探討和思考的課題。針對本科實驗教學(xué)中存在的問題，考慮開放大型儀器對培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要性，我們提出了開放大型儀器在本科實驗教學(xué)改革中的模式并做了初步的探索。

一、大型儀器開放在本科實驗教學(xué)改革中之平臺建設(shè)

本科實驗教學(xué)是高校實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一。在本科實驗教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生有活躍的思想和強烈的求知欲，他們渴望了解新知識，特別是一些學(xué)科發(fā)展前沿的新技術(shù)、新材料和先進儀器設(shè)備。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)已經(jīng)難以引起學(xué)生們的興趣和求知欲，他們認為試驗內(nèi)容過于落后，不符合當前的科學(xué)發(fā)展潮流。我們發(fā)現(xiàn)，一些驗證性實驗不僅內(nèi)容簡單枯燥，這樣不但不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，甚至扼殺了學(xué)生的興趣和天賦。尤其是，大部分本科實驗教學(xué)儀器陳舊落后，這樣致使實驗數(shù)據(jù)誤差大，影響了學(xué)生對科學(xué)嚴謹性的認識。此外，很多本科實驗教學(xué)內(nèi)容更新不及時，明顯滯后于科學(xué)前沿的發(fā)展步伐，不利于高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，社會對人才的培養(yǎng)提出更高的要求。因而，學(xué)生不僅要學(xué)習經(jīng)典的基礎(chǔ)理論，也應(yīng)該汲取新知識的營養(yǎng)，了解學(xué)科最新的發(fā)展動向。要改變上述狀況，就必須對實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和相應(yīng)的儀器設(shè)備等進行系統(tǒng)改革，考慮到實驗教學(xué)的實踐性特點，這些改革離不開實驗平臺的建設(shè)。[4]

我校木材科學(xué)與技術(shù)學(xué)科作為國家重點學(xué)科，近年來在財政部中央與地方共建項目的支持下，添置了大量的先進儀器設(shè)備，擁有20余臺大型進口分析測試儀器，包括掃描電鏡、原子力顯微鏡、錐形量熱、裂解氣相色譜、凝膠滲透色譜儀、差示掃描量熱儀、Zeta電位、納米激光粒度儀、比表面積測定儀、接觸角測定儀、萬能實驗壓機、萬能力學(xué)性能試驗機和木材應(yīng)力檢測系統(tǒng)等大型貴重儀器。這些儀器運行良好，有專門的實驗人員管理，這為我院本科實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，提供了一個優(yōu)秀的實驗平臺。

二、大型儀器開放在本科實驗教學(xué)改革中之管理制度

實驗室由于儀器多，管理人員少，加之大型儀器精密度高和專業(yè)性較強，操作過程比較復(fù)雜，需要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)。因而，在大多數(shù)高校大型儀器在本科教學(xué)中開放使用更多只是停留在理論和探討階段，缺乏有效的實踐。為此，我們進行了一些有益的探索，寄希望能夠形成一套系統(tǒng)化的管理制度來促進本科的教學(xué)實驗改革，從而提高本科教學(xué)質(zhì)量。

（1）建立定期培訓(xùn)，持證上機制度。實驗室定期舉行精密儀器和大型設(shè)備操作培訓(xùn)，學(xué)生使用大型儀器必須經(jīng)過嚴格的培訓(xùn)，通過操作考核者可取得上機證，并作為學(xué)生今后單獨上機操作依據(jù)。這樣既提高了大型儀器的使用效率，又可避免大型儀器設(shè)備損耗。

（2）建立開放管理平臺，實現(xiàn)資源共享。為了保證實驗室大型儀器開放的順利進行，必須建立有效的開放管理平臺和嚴格的開放管理制度。只有這樣才能提高儀器的使用效率，做到真正資源共享。

①采取網(wǎng)上預(yù)約，管理人員審核制度。只有那些經(jīng)過培訓(xùn)并取得上機證的學(xué)生才能獨立操作，學(xué)生按預(yù)約時間上機，如果不能按時上機做實驗，要提前通知實驗室管理人員及時取消登記。

②嚴格管理，規(guī)范操作。學(xué)生要嚴格遵守實驗室的安全規(guī)定，嚴格按照儀器的操作規(guī)程，并要在實驗記錄本上做詳細記錄。實驗過程中，如果有緊急情況要及時通知實驗室管理人員。實驗完畢，要清理干凈樣品臺和試驗臺。

（3）建立學(xué)生助崗，教師責任制。考慮到實驗前的準備和儀器設(shè)備維護都要耗費大量時間和精力，而實驗室機多人少，單純的靠實驗管理人員難以兼顧。因而，我們提出了“學(xué)生助崗，教師負責”的方式，讓經(jīng)過操作培訓(xùn)和考核的研究生作為助教，提前幫助教師準備實驗，也可以協(xié)助教師完成儀器設(shè)備的操作。

三、大型儀器開放在本科實驗教學(xué)改革中之實踐作用

高校要培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才，除了建立良好的教學(xué)運行制度及相應(yīng)的教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)，實踐能力的培養(yǎng)也是實施素質(zhì)教育的一個重點。[5-7]根據(jù)本科專業(yè)特點和我院的大型儀器開放情況，主要從以下方面做了一些探索。

（1）針對學(xué)科專業(yè)的特點，開設(shè)實驗教學(xué)內(nèi)容。對于化學(xué)、材料專業(yè)學(xué)生，充分考慮學(xué)院現(xiàn)有大型儀器與課程內(nèi)容的銜接，可設(shè)計一些內(nèi)容新穎、操作性強的實驗。在這些實驗中適當引入一些先進的大型儀器設(shè)備，并通過教師的現(xiàn)場指導(dǎo)和學(xué)生上機操作的方式培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。例如，我們開設(shè)了XRD物相分析實驗，通過上機實踐學(xué)生掌握了X-射線電子衍射儀的工作原理，通過對XRD譜圖的解析加深了學(xué)生對晶體結(jié)構(gòu)的理解。這樣，不僅有利于理論基礎(chǔ)的鞏固，也培養(yǎng)了學(xué)生操作先進大型測試儀器的能力。

（2）改革教學(xué)形式，優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識，只有在實踐中才能得到驗證與提高；學(xué)生在學(xué)校實驗室獲得的技能，只有在科研、生產(chǎn)中才能得到檢驗與升華。為此，我們每年都組織學(xué)生去一線生產(chǎn)企業(yè)實習，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況與學(xué)校的儀器設(shè)備進行聯(lián)合實驗教學(xué)。讓學(xué)生從書本中走出去，去企業(yè)解決實際問題，這樣不僅充分發(fā)揮了他們所長，也鍛煉了學(xué)生的獨立科研能力。

（3）設(shè)計創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)高素質(zhì)人才。對于一些對科研感興趣的學(xué)生，老師可根據(jù)自己的科研情況和學(xué)生的專業(yè)方向增設(shè)一些創(chuàng)新性實驗，從而將科研工作與實驗教學(xué)有機的結(jié)合。根據(jù)高分子材料專業(yè)方向，我們增加了納米二氧化硅/聚丙烯復(fù)合材料的制備和性能測定實驗項目，使學(xué)生從中了解到復(fù)合材料的制備方法、結(jié)構(gòu)表征及性能測試手段等方面的知識；不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習和研究興趣，也加深了對所學(xué)知識的理解，拓寬了他們的知識面，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)束語

總之，大型儀器設(shè)備面向本科生開放，不僅是學(xué)科發(fā)展前沿對人才培養(yǎng)的要求，更是深化實驗教學(xué)改革、全面提高實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)的有效方法。一方面，實驗教學(xué)從灌輸式的被動教育轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新性的主動教育；與此同時，實驗教學(xué)從只注重基礎(chǔ)理論的應(yīng)試教育轉(zhuǎn)變?yōu)榧訌妼嵺`能力培養(yǎng)的素質(zhì)教育。這樣，不但使教學(xué)與科研有機融合，完善了本科人才培養(yǎng)方式與創(chuàng)新教育模式，提高了教學(xué)質(zhì)量，而且本科生在創(chuàng)新性實踐中了解到前沿科學(xué)技術(shù)，培養(yǎng)了他們開拓創(chuàng)新意識。同時，通過大型儀器設(shè)備的上機實踐和實驗數(shù)據(jù)解析，增強了學(xué)生分析、解決問題的能力。

[1] 汪大海. 提高高校大型儀器設(shè)備利用率及使用效益的探討[ J]. 實驗技術(shù)與管理, 2006, 23 (5) : 140-142.

[2] 韓 靜, 錢圣杰. 提高大型儀器設(shè)備使用效率的探析[ J] .實驗室研究與探索, 2007, 26( 2) : 140- 142.

[3] 孫群英. 地方高校實驗室建設(shè)與發(fā)展問題對策研究[J]. 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報( 高教研究版), 2005, 26 (1): 27-28

[4] 朱耕宇, 陳雪萍. 全面開放大型儀器支撐本科教學(xué)實驗的改革[J].化工高等教育，2009,106（2）：42-44.

[5] 查劉生, 狄 平. 儀器開放使用培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才[J]. 實驗室研究與探索, 2005, 24 (5): 111- 113.

[6] 周小慧, 龍絳雪, 邢偉一. 加強實驗教學(xué), 培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和綜合素質(zhì)[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2010, 4 (4):165-166.

[7] 王義強, 韓文軍. 改革植物組織培養(yǎng)實驗教學(xué), 提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2010, 4 (4): 125-127.

On Opening-up and Sharing Large Instrument and Equipment to Improve the Quality of Experimental Teaching

XIA Liao-yuan1, HU Yun-chu2, WU Yi-qiang1
(1. College of Material Science and Engineering, Central South University of Forestry &Technology; 2. College of Sciences, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan , China)

Large-scale instrument and equipment is an important base for sustainable development of the university teaching,scientif i c research, ref l ecting the comprehensive strength of schools, scientif i c research level and the quality of teaching. The national key disciplines of wood science and technology in CSUFT has a perfect experimental platform with 20 sets of precision instrument and equipment. Rational utilization of large-scale instruments opening-up and sharing to promote undergraduate teaching experiment reform, and improving the quality of experiment teaching agree with the current frontier development the requirement of talent cultivation.

large-scale instrument; resource share; reform of experimental teaching; talent cultivation

G642.0

A

1673-9272(2012)05-0160-03

2012-06-27

國家自然科學(xué)基金項目“木質(zhì)材料在火場中的熱質(zhì)轉(zhuǎn)化及火災(zāi)蔓延與阻滯機理”(編號：31170521)；中南林業(yè)科技大學(xué)青年項目“新型介孔碳化鎢/炭復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能的研究”(編號：QJ2011032B)。

夏燎原（1977-），男，湖南邵陽人，中南林業(yè)科技大學(xué)材料學(xué)院講師，博士，研究方向：阻燃材料和多孔材料。

[本文編校：李浩慧]