“新工科”背景下大型精密儀器實驗教學改革初探

張萬筠，崔玉波，安曉雯

（大連民族大學環(huán)境與資源學院，遼寧 大連116600）

1 引言

高等教育的發(fā)展水平標志著國家的發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿?，高等工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)，承擔著為新產(chǎn)業(yè)提供人才支撐的重要使命。教育部于2016 年提出了“新工科”建設(shè)構(gòu)想，“新工科”是新產(chǎn)業(yè)、新科技革命和新經(jīng)濟背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略，體現(xiàn)了我國工程教育發(fā)展的新思維、新方式，對于支撐“新”經(jīng)濟發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義?！靶隆苯?jīng)濟發(fā)展以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點，打破傳統(tǒng)實驗/實踐教育教學過窄過細的弊端，使學生具備立體性、拓展性、綜合性能力，實現(xiàn)高素質(zhì)發(fā)展的目標，是“新工科”建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。

2 “新工科”專業(yè)建設(shè)中實踐教學改革的推動作用

師者,所以傳道受業(yè)解惑也。在傳統(tǒng)的教育模式中，課堂主要局限于老師講課學生聽，如何打破瓶頸，探究“聽”之外的教學解決方案，正是目前“新工科”教學建設(shè)發(fā)展的難點。實驗/實踐教學不僅可以將學到的理論知識在實踐中鞏固，還可以在實際操作中理論聯(lián)系實際，探究新的問題解決方案，因此實驗/實踐教學在“新工科”背景下被推到了歷史的最前沿。因此，實驗教學的內(nèi)容在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)類實驗之外，融合高新技術(shù)的綜合性，增加創(chuàng)新型實驗的比重，將成為今后發(fā)展的必然趨勢。

高等學校擁有大量的尖端大型精密儀器設(shè)備，在一定程度上體現(xiàn)出學校綜合實力，彰顯學校的教學、科研水平。這些大型精密儀器設(shè)備代表學科發(fā)展的前沿和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，讓高校大學生多接觸和使用各種大型精密儀器設(shè)備，可以使學生增加接觸到學科發(fā)展的前沿技術(shù)機會，掌握先進儀器設(shè)備的操作技能，從而激發(fā)學生學習專業(yè)知識的積極性，開拓專業(yè)視野、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和意識。

對于具有初步科研設(shè)計雛形的新型實驗課程，大型精密實驗儀器是其重要的基礎(chǔ)支撐部份。十九大以來，隨著“科教興國”戰(zhàn)略部署的實施，國家和地方財政加大了對高等教育和科研的投入力度，是高等院校教學和科研發(fā)展的契機。各大院校紛紛購置大批先進的大型精密儀器設(shè)備，以提升學校的教學科研綜合實力。大型精密儀器設(shè)備的大批購進，使得高校大型精密儀器設(shè)備進入本科實驗教學成為了可能。如何運用和管理好大型精密儀器設(shè)備，在服務(wù)學?？蒲泻偷胤浇?jīng)濟建設(shè)的同時，將大型精密儀器設(shè)備引入本科生實驗教學，充分發(fā)揮其在本科實驗教學中的作用，提升實驗教學質(zhì)量，是培養(yǎng)科技人才和實驗室建設(shè)的一大課題。

“新工科”概念的提出明確指出高校人才的培養(yǎng)要立足科教興國的角度，符合人類社會發(fā)展需求。以此為引領(lǐng)，高校調(diào)整辦學模式和教學理念，應(yīng)從市場實際需求和自身能力出發(fā)，探索新的人才培養(yǎng)模式。因此，將大型精密儀器應(yīng)用于“新工科”專業(yè)建設(shè)是對高校人才能力培養(yǎng)模式的探索與實踐。

3 大型精密儀器實驗改革的辦法與舉措

3.1 規(guī)范制度建設(shè)

以標準化手段規(guī)范儀器設(shè)備使用者的行為，設(shè)立有利于教學、科研人員及實驗室技術(shù)人員發(fā)揮主動性的詳案；明確分類管理組織和個人的職能，建立獎懲和協(xié)調(diào)等機制，使儀器設(shè)備的使用更加規(guī)范、嚴格和權(quán)威；開設(shè)開放本科生獨立自主實驗，調(diào)動本科生參與實驗的積極性，盡可能地實現(xiàn)大型精密儀器設(shè)備在本科實驗教學和教書育人中的有效使用，充分發(fā)揮大型精密儀器設(shè)備管理與服務(wù)的功能性。可以通過制定大型精密儀器設(shè)備《管理人員崗位職責》《上崗人員培訓(xùn)細則》《本科實驗教學實施細則》（損壞賠償、安全使用制度）等相關(guān)規(guī)章制度，充分發(fā)揮大型精密儀器設(shè)備的功能，服務(wù)高等教育教學和科研。

3.2 合理安排使用時間

大型精密儀器設(shè)備是服務(wù)于科研和教學雙方面的。針對本科課堂實踐教學，大型精密儀器設(shè)備開放時間應(yīng)有針對性，目標相對固定，以固定時間段對應(yīng)固定實驗人數(shù)的方式，學生自行選擇實驗時間，完成課堂實踐教學任務(wù)。針對大學生科學研究、科學創(chuàng)新實驗（例如大學生創(chuàng)新訓(xùn)練、創(chuàng)新實驗室、畢業(yè)論文/設(shè)計）等學生參與的科研項目，可采取提前預(yù)約的形式。學生可提前一定的時間提出申請，管理員根據(jù)儀器設(shè)備的使用情況，統(tǒng)籌安排各課題組的試驗時間，通過協(xié)調(diào)和整體掌控，保證學生完成各項科研任務(wù)。

3.3 建立有償和無償服務(wù)相結(jié)合的收費制度

經(jīng)費是大型精密儀器設(shè)備高效為科研和教學服務(wù)的基礎(chǔ)，學校撥付的大型儀器維修基金一般用于儀器的維護、維修、保養(yǎng)。有償和無償服務(wù)相結(jié)合的收費制度是指在為本科生教學服務(wù)時，實行無償服務(wù)；為科學研究服務(wù)時，按使用機時數(shù)收費。有償服務(wù)的收入除去一定比例設(shè)立大型儀器維修基金，用于儀器的維護、維修、保養(yǎng)等外，其他收入主要用于運行經(jīng)費，為平臺平穩(wěn)運行的良性循環(huán)提供保障。確保儀器設(shè)備長期處于良好的運行狀態(tài)，使大型精密儀器設(shè)備的使用效能和效率最大限度地發(fā)揮，消除大型精密儀器設(shè)備使用的后顧之憂。采用“科研養(yǎng)教學”的運行模式，提高大型精密儀器在教學課題中的應(yīng)用效果，同時也促進科研進展，提高了儀器的利用率。

3.4 制定視頻培訓(xùn)方案

傳統(tǒng)的實驗教學模式下，學生和部分教師對大型精密儀器的掌握程度僅僅是認識課本上的圖例，停留于理論學習方面的學習，沒有實際操作經(jīng)驗，在實驗課程中提高儀器設(shè)備故障率和實驗失敗率，甚至會損壞儀器，提高儀器的維護成本，甚至影響教學、科研的正常進行。

因此需要采用視頻培訓(xùn)的方式，由教師和大型儀器管理人員共同制作大型儀器原理、操作方法、注意事項、管理與維護等相關(guān)內(nèi)容的視頻課程。通過觀看視頻課程，使教師在進入實體實驗室之前就對儀器設(shè)備的原理和操作有較感性的認知。針對本科教學實驗，學生可以將視頻課程作為預(yù)習材料進行學習，在實際課程中增加學生實際操作儀器的時間，避免由操作錯誤引起的儀器故障和實驗失敗。參與科研實踐的學生在完成相關(guān)儀器的視頻課程學習后，通過考試才可申請預(yù)約該大型精密儀器使用。視頻培訓(xùn)方案可有效降低大型儀器設(shè)備由于誤操作導(dǎo)致?lián)p壞的幾率，降低維護和保養(yǎng)成本，提高儀器設(shè)備的利用效率和實驗室開放效益。

4 大型精密儀器實驗改革展望

“科教興國”戰(zhàn)略部署的實施，使國家和地方財政加大了對高校教育和科研的投入力度，大大的增加了高校大型儀器的數(shù)量。通過改革高校教學工作，使大型精密儀器充分發(fā)揮儀器設(shè)備功能，提高創(chuàng)新人才的教育教學水平，培養(yǎng)新人才的能力，提高科研水平，打造出適合“新工科”要求的高水平合格人才。

先進大型精密儀器設(shè)備與學科發(fā)展的前沿技術(shù)研究息息相關(guān)。增加本科學生實操各種大型精密儀器設(shè)備，不僅使學生接觸到學科發(fā)展的前沿技術(shù)，更能在在“新工科”教學建設(shè)背景下，將大型精密儀器應(yīng)用到服務(wù)科研、促進教學中去。提升學生先進儀器設(shè)備的實操水平，激發(fā)學生學習高端專業(yè)知識興趣，開拓他們的科研視野，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和意識，幫助學生養(yǎng)成獨立創(chuàng)造的習慣，塑造良好的品格，擁有發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的能力。