大型儀器設備應用于實驗教學

溫慧珍

【摘 要】大型儀器設備是高校開展科研、支撐教學的重要手段。文章結合南方醫(yī)科大學中心實驗室大型儀器設備共享平臺近年來的探索，分析了大型儀器設備應用于實驗教學存在的問題，并提出了有效解決措施。

【關鍵詞】大型儀器設備;實驗教學

中圖分類號： G647 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）19-0243-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.117

大型儀器設備是支撐高?？蒲谢顒印嶒灲虒W和技術開發(fā)的重要保障，是學校賴以生存和發(fā)展的基礎。隨著我國高等教育的快速發(fā)展，科研力量不斷壯大，大型儀器設備數(shù)量日益增多。[1]科研成果成為了衡量高校水平的準則，大量的大型儀器設備應用于科學研究，而輕視實驗教學。實驗教學是連接理論教學與應用實踐的橋梁，大型儀器設備應用于實驗教學，對培養(yǎng)學生興趣，增強實踐技能，改革教學內容等方面都具有重要作用。[2]

1 大型儀器設備應用于實驗教學存在的問題

1.1 高精密性、高專業(yè)性

大型儀器設備是高等學校開展教育與支撐科研的重要工具。大型儀器設備在科研的使用率遠遠高于教學，究其原因，大型儀器設備過于精密、復雜、專業(yè)，功能繁多，往往僅限于專業(yè)技術人員操作。設備學習過程長，對于短期教學使用猶如走馬觀花，效果大打折扣。

1.2 價格昂貴，維護維修經費不到位

根據(jù)《高等學校儀器設備管理辦法》，單價超過10萬（含）的設備即納為大型儀器設備。大型儀器設備價格昂貴，操作復雜，由于大多數(shù)的學生對大型儀器設備了解甚少，基礎薄弱，缺乏儀器操作培訓及儀器使用經驗，往往加大了儀器損壞的概率，因此大多數(shù)的實驗室不愿開放使用。[3-4]大型儀器設備從購入起，質保期一般3-5年，質保期外，高額的維護維修費用給實驗室造成了巨大的壓力，這也是實驗室不愿開放給實驗教學的另一原因。

2 大型儀器共享平臺概況

高校大型儀器共享平臺的建設必將大力地推動科學研究的進步及教學質量的提高，對培養(yǎng)“創(chuàng)新型”“實踐型”高層次人才起著至關重要的作用。由于傳統(tǒng)思想的束縛，實驗教學一直處于附屬地位，實驗課程亦為普通的驗證實驗，鮮少接觸大型儀器設備。為了提高實驗教學質量，依托大型儀器共享平臺，開展實驗教學新體制，培養(yǎng)高層次優(yōu)秀人才。[5]

我校中心實驗室是圍繞廣東省高水平大學建設目標，而新建的一個具有基礎性、綜合性、共享性、服務性的中心。擁有數(shù)量較多先進大型設備，總價值過億。各類高端顯微鏡（正置（倒置）激光共聚焦顯微鏡、超分辨率顯微鏡、多光子激光掃描顯微鏡）、流式細胞分析（分選）儀、透射電鏡、掃描電鏡、7T的小動物核磁共振成像、小動物B超、多模式小動物活體成像、600M核磁波譜、液質聯(lián)用質譜、氣質聯(lián)用質譜、高精密度3D打印機等等。中心以“服務科研，孵化創(chuàng)新”為理念，不但服務于廣東省各大高校及附屬醫(yī)院等科研單位，同時支撐本校的大型儀器實驗教學。成為我校醫(yī)學實驗技術操作和儀器設備管理的培訓基地、高層次人才科技創(chuàng)新和學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的流動站。

3 提高大型儀器設備應用于實驗教學有效措施

3.1 增強理論知識學習

理論是實踐的基礎，在進行實驗操作前，每個學生必須進行必要的理論知識學習。傳統(tǒng)的理論課程往往顯得枯燥無味，除了部分基礎較好的研究生，有所興趣。一般剛入學的研究生及大多數(shù)的本科生顯得基礎薄弱，對大型儀器設備、對實驗課題、實驗系統(tǒng)流程等方面，了解甚少，沒有什么概念，對自己學習研究的方向甚是模糊不明。往往容易失去興趣，教學質量大打折扣。開展大型設備授課，不但有利于研究生的科研實驗，也有利于提高本科生的就業(yè)競爭力。

（1）我校中心根據(jù)學校教學大綱的要求，開展了《高級生物醫(yī)學實驗儀器應用》授課。本門課程由相關的儀器專業(yè)技術老師進行授課，專業(yè)技術老師有別普通講師，專業(yè)技術老師往往在設備使用上經驗豐富，可結合自身的實驗案例生動形象的給學生介紹各大型儀器設備的原理，使用方法及應用范圍。

（2）電子信息飛速發(fā)展的時代，多媒體授課、視頻教學、虛擬仿真教學等受到更多教學工作者的青睞。在大型儀器教學，往往會通過多媒體展現(xiàn)各種實驗圖片。色彩斑斕的細胞圖片能瞬間吸引人們的目光，抓住學生的思維。而虛擬仿真教學是近幾年來較為熱門的教學方式，虛擬仿真教學系統(tǒng)可以通過模擬實驗操作過程，生動逼真的演示整個實驗原理及實驗過程。結合高科技手段演示，實驗原理及過程更加簡單易懂，教學質量大大提高。[6]

（3）不管通過何種方式的理論授課，都需要通過不斷的練習考試來鞏固理論知識。建立大型儀器設備學習考試系統(tǒng)就顯得迫在眉睫，大型儀器設備學習考試系統(tǒng)可以單臺設備為科目，考試內容可覆蓋設備的原理、應用、維護及簡單維修等等。學生可根據(jù)自身所需，進行選擇學習考試。

3.2 開放實驗室參觀，現(xiàn)場講解演示

高等大學的大型設備往往存放于校級中心平臺、院級分析平臺及各大科研課題組，主要支持學?？蒲许椖?，鮮少用于教學。對于大多數(shù)本科生、部分研究生可能連大型設備都沒有見過。開放實驗室參觀，現(xiàn)場講解演示，可以進一步地鞏固學生的理論知識。以我校中心的高精度3D打印機（廠家：Stratasys型號：J750）為例，高精度3D打印機采用超薄分層噴射技術，成型層厚度最薄為14μm。多種打印模式可供選擇，打印速度快。超過36萬種顏色的漸變會通過設計軟件自動映射到真實模型。為了使各研究工作者以及學生更直觀的了解高精度3D打印機，特設立3D打印機成果展示臺，展示各種各樣3D打印作品。高精度3D打印機突破二維的空間，實現(xiàn)由普通的圖紙變?yōu)榱Ⅲw的成品，能引起大多數(shù)學生的興趣。大型設備動輒上百萬，同種設備只有一臺，由于學生人數(shù)過多，無法實現(xiàn)人手一臺，往往都是通過以小班為組現(xiàn)場介紹設備的原理、設備組成、軟件操作、設備維護等，并進行現(xiàn)場作品設計教學，現(xiàn)場作品打印教學。

3.3 實現(xiàn)上機培訓，保證教學質量

理論的講解及短時間內課堂實操，猶如紙上談兵，根本無法完全掌握大型儀器設備的使用。大型儀器設備具有專業(yè)性，功能復雜，培養(yǎng)一個技術人才耗時長，無法實現(xiàn)針對課堂的每個學生進行一對一的單獨培訓，再者并非所有的學生都對某臺設備有興趣。針對以上情況，中心根據(jù)實際教學情況，開放每臺設備自愿報名制學習培訓，成立3到4人的群體小組進行專業(yè)培訓。以多模式小動物活體成像（廠家：Bruker;型號：FXPRO）為例，多模式小動物活體成像針對活體檢查，在多個領域普遍應用，包括感染、炎癥、代謝性疾病以及腫瘤臨床前試驗等。尤其適合于高成本效益、敏感、高通量的活體檢測和示蹤。學生根據(jù)自己的實驗所需或者興趣選擇設備，技術老師根據(jù)報名的情況，分批次地進行培訓，培訓內容包括儀器開機、關機、軟件使用、硬件操作、麻醉使用、機器維護、衛(wèi)生清潔、安全須知等。培訓結束后進行獨立上機考核。考核通過者，授予設備使用權限，獨立使用機器。考核不過者，重新培訓。為了保證設備安全及人員規(guī)范管理，中心安裝了大型監(jiān)控系統(tǒng)及信息化管理平臺，對于違規(guī)操作者，注銷設備使用權限，并予以處罰。

3.4 不定期開展培訓班及專題講座，促進學術交流

為了加大人才培養(yǎng)及學術交流。定期邀請設備廠家工程師對設備新開發(fā)的功能及前沿的技術進行培訓及講座。培訓不應局限于專業(yè)技術人員，鼓勵學生積極參加各種學術研討會、專業(yè)技術培訓班及專業(yè)技術講座，開闊眼界，更新自己的知識架構。[7]

4 結語

大型儀器設備應用于實驗教學，一方面可以提高大型儀器設備利用率及使用效益。另一方面提供了先進的儀器設備和實驗條件，有助于豐富教學內容，推動實驗教學改革創(chuàng)新，提高實驗教學質量，為高層次的人才培養(yǎng)提供了必備的保障。

【參考文獻】

[1]楊軻，馬作豪，金祥飛，等.大型儀器共享平臺在實驗教學中的應用[J].高校實驗室工作研究，2018（03）：132-134.

[2]劉彥強，王益民，閻冰，等.大型儀器設備服務于實驗教學的管理機制探究[J].中國輕工教育，2015（06）：46-48.

[3]張蕊，王展霞，李銳.大型儀器設備在生物技術綜合實驗課程中的應用[J].高教學刊，2018（08）：194-196.

[4]喬光，洪怡.大型儀器設備在本科實驗教學中使用問題的探討[J].實驗室科學，2017，20（04）：207-209.

[5]趙宏蘇，金傳山，宣自華，等.構建大型儀器共享平臺培養(yǎng)創(chuàng)新醫(yī)藥科研人才[J].實驗室研究與探索，2014，33（12）：304-307.

[6]贠冰，孫建林，熊小濤，等.虛擬仿真實驗在大型儀器設備開放共享中作用的探討[J].實驗技術與管理，2015，32（10）：119-121+124.

[7]趙彩霞，鄒國亭，周金龍.加強大型儀器設備管理人員的培養(yǎng)[J].高校實驗室工作研究，2013（03）：61-63.