大型儀器對本科教學(xué)的影響

陳秀麗 王林江 朱文風(fēng) 胡長征 張寶林

摘要：大型儀器是高校實驗室的重要設(shè)備，在科研工作中有著重要的作用。本文分析了大型儀器應(yīng)用于本科教學(xué)的制約因素，提出了相應(yīng)的解決辦法，并闡述了大型儀器對本科教學(xué)的影響。

關(guān)鍵詞：大型儀器；本科教學(xué)；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0232-02

大型儀器設(shè)備是高校實驗室的重要技術(shù)裝備，是高校從事教學(xué)、科研活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，是高等學(xué)校人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的基本條件，也是一所高校教學(xué)、科研實力的重要標(biāo)志。但是由于大型儀器運行與維修費用較高、數(shù)量有限達不到規(guī)模實驗教學(xué)的要求以及科研和教學(xué)相沖突等因素的制約，高校一般都是“專人管理、專人使用”的模式，這一模式不僅使得大型儀器的設(shè)備利用率低，也使得本科生接觸大型儀器設(shè)備的機會比較少。同時，隨著科技的日益更新，用人單位對于高校畢業(yè)生的創(chuàng)新能力、實際動手能力和科研能力的要求越來越高，尤其是代表著高科技發(fā)展方向的大型儀器設(shè)備的操作與利用能力；另一方面學(xué)生也渴望接觸到前沿科研領(lǐng)域。因此，面對本科生開放大型儀器既提高了大型儀器設(shè)備的利用率，又在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的同時增加了畢業(yè)生就業(yè)的核心競爭力。

一、大型儀器應(yīng)用于本科教學(xué)的主要制約因素與解決辦法

1.大型儀器應(yīng)用于本科教學(xué)的主要制約因素。①大型儀器價格昂貴、維修成本高。大型儀器價格比較昂貴，少則幾十萬，多則幾百萬，因此數(shù)量較少，難以達到規(guī)模實驗教學(xué)的要求。大型儀器大都屬于精密儀器，一旦損壞，維修周期長，維修成本大，而本科生對大型儀器的使用經(jīng)驗幾乎為零，責(zé)任心較弱，容易損壞儀器，因此很少有高校向本科教學(xué)開放大型儀器。②大型儀器共享程度低。目前部分大型儀器購置后，由于其價格昂貴、維修費用高、維修周期長、操作復(fù)雜等眾多客觀原因，僅限本單位本部門或者本課題組使用，形成了“單位部門或課題組個人所有制”的半封閉形式，大型儀器使用范圍被局限在特定的范圍內(nèi)，導(dǎo)致對校內(nèi)外的開放共享程度較低，這種情況嚴(yán)重地影響了大型儀器使用效率，更不利于大型儀器向本科教學(xué)開放。③科研和教學(xué)沖突。大型儀器由于價格昂貴，一個學(xué)院同一功能的大型儀器一般只會配備1—2臺，其主要任務(wù)是用于教師和研究生的科研工作，如果用于本科教學(xué)實驗后，大型儀器的使用人數(shù)將大幅增加，不可避免地存在時間安排上的沖突。眾所周知，一般大型精密儀器由于操作和維護復(fù)雜繁瑣，都由專門的實驗人員管理。此外在實驗完成后，實驗室整理工作量較大，有些工作只能由專任教師才能完成。因此，這類儀器設(shè)備一旦投入到本科教學(xué)中，會極大增加相關(guān)人員的工作量，甚至需要增加人手才能滿足本科教學(xué)的要求。

2.大型儀器應(yīng)用于本科教學(xué)的解決辦法。①改革上課模式，完善使用制度。大型儀器的實驗教學(xué)有其自己的特殊性，不能像普通實驗課那樣人手一臺集中授課，必須分批次進行。學(xué)院可結(jié)合現(xiàn)有儀器設(shè)備所能進行的實驗內(nèi)容，將學(xué)生分成多個小組，每個小組3—5人，由指導(dǎo)教師提前向?qū)W生概括講述本組人員所要進行的實驗內(nèi)容，然后由學(xué)生自己根據(jù)指導(dǎo)教師的要求查閱相關(guān)的文獻資料，從中掌握所要制備材料的各種物性及所需實驗方法，且按規(guī)定時間提交實驗內(nèi)容的可行性報告及實驗流程，由指導(dǎo)教師集中審核后學(xué)院統(tǒng)一安排大型儀器測試時間進行測試。這樣既可以完成本科實驗教學(xué)任務(wù)，又鍛煉了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。與此同時，安排專業(yè)教師全面負(fù)責(zé)大型儀器設(shè)備的日常維護與管理。這樣既保證了學(xué)生能夠自己動手操作儀器，又在最大程度上避免了設(shè)備因操作失誤而被損壞的情況。②加大宣傳力度，構(gòu)建開放性使用平臺。將大型儀器設(shè)備進行資源共享是實驗室發(fā)展的必然趨勢，創(chuàng)建信息化共享平臺，有利于學(xué)校整體統(tǒng)籌規(guī)劃，避免重復(fù)購置，合理使用資金；同時還可提高大型儀器設(shè)備的使用率，充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備的使用效益。學(xué)院應(yīng)加大對實驗室大型儀器設(shè)備的宣傳，構(gòu)建開放性大型儀器使用平臺。將現(xiàn)有的大型儀器設(shè)備進行有效整合，大力宣傳該實驗室儀器資源的使用條件及服務(wù)范圍，打破不同學(xué)科之間的界限，取長補短，積極開展相互間的合作，進而有效拓寬大型儀器設(shè)備資源的利用率。③建立健全管理制度，采用由實驗課指導(dǎo)教師兼任大型儀器設(shè)備管理人員的儀器管理模式。安排專業(yè)教師全面承擔(dān)開設(shè)的實驗課程，同時指導(dǎo)教師要全面負(fù)責(zé)大型儀器設(shè)備的日常維護與管理，每學(xué)年從單位基金中抽取適當(dāng)?shù)馁Y金作為補助，解決大型儀器設(shè)備的管理問題，以及實驗室管理人員與實驗課指導(dǎo)教師步調(diào)不一致所導(dǎo)致的矛盾，提高了教學(xué)質(zhì)量。

二、大型儀器對本科教學(xué)的影響

大型儀器設(shè)備是高校的優(yōu)質(zhì)資源，是高校從事實驗教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的重要保障。大型儀器應(yīng)用于本科實驗教學(xué)具有很深遠的影響，不僅能夠提升實驗教學(xué)層次、促進教學(xué)內(nèi)容的融會貫通，而且能夠培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，激發(fā)大學(xué)生實踐創(chuàng)新的積極性。除此之外，還能增強學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，有利于畢業(yè)生就業(yè)。

1.提升實驗教學(xué)層次，促進教學(xué)內(nèi)容的融會貫通。大型儀器由于價格昂貴，為了避免大型儀器的損壞，都是由專職老師操作，學(xué)生很少有機會接觸到大型儀器。傳統(tǒng)教學(xué)方法都是教師提前設(shè)計好實驗過程和大型儀器的測試參數(shù)，從實驗原理、步驟、儀器操作都是由指導(dǎo)教師示范講解；學(xué)生只需要用耳朵聽實驗原理和過程、用眼睛看儀器操作過程，不需要用腦思考實驗原理和實驗思路，不用自己動手操作儀器，更不用去分析測試結(jié)果。所以大多數(shù)學(xué)生上教學(xué)實驗課不積極、不認(rèn)真，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握不透徹，甚至過一段時間就會忘記。大型儀器對本科教學(xué)開發(fā)后，學(xué)生可以全程參與到實驗中，提高學(xué)生對于大型儀器測試和應(yīng)用的興趣，學(xué)生對大型儀器的結(jié)構(gòu)原理和操作過程的認(rèn)知將會更加深刻，這大大提高了實驗教學(xué)水平和效果。

2.能夠培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，激發(fā)大學(xué)生實踐創(chuàng)新的積極性。我國大學(xué)生長期接受傳統(tǒng)應(yīng)試教育，比較重視記憶力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，而忽視了培養(yǎng)學(xué)生的想象力、觀察力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力。讓學(xué)生走進實驗室與大型儀器親密接觸，可以彌補課堂理論學(xué)習(xí)枯燥乏味的不足，激發(fā)學(xué)生科研熱情，同時使學(xué)生能夠更加直觀地理解所學(xué)的理論知識。在實驗中通過現(xiàn)場對數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的分析，有利于提高學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)的分析能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、綜合分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3.增強學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，促進學(xué)生就業(yè)。大型儀器不同于普通實驗儀器，一般都是高精密儀器，如果操作不當(dāng)容易損壞。因此，使用儀器之前不僅要對學(xué)生進行相應(yīng)的培訓(xùn)，而且要求學(xué)生認(rèn)真細致閱讀操作規(guī)程，熟悉操作要領(lǐng)，然后按儀器的操作程序嚴(yán)格準(zhǔn)確地進行操作。這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和工作作風(fēng)，而且使學(xué)生對于該儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法等內(nèi)容的掌握將會更加深刻。近年來，隨著高新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)生畢業(yè)后面臨的將會是一個對技能和素質(zhì)要求都更高的社會。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳睢W(xué)習(xí)和工作作風(fēng)有利于學(xué)生能夠更好地步入職場，對大型儀器的了解可以使學(xué)生從事科研、儀器測試及質(zhì)量檢測等方面的工作，就業(yè)選擇的范圍更加廣泛。

三、結(jié)語

大型儀器設(shè)備是學(xué)?？茖W(xué)研究的核心設(shè)備，其應(yīng)用于本科實驗教學(xué)，不僅可以提高實驗教學(xué)的水平和效果，同時可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和科研熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。學(xué)生通過實驗教學(xué)了解和掌握大型儀器的工作原理和操作步驟，有利于將來從事科研等方面的工作。

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